机械设计
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spContent=从汽车飞机到高铁航天飞船,从机械手表到机器人,机械无处不在,你想了解它们是如何工作的吗?你想设计新的机器吗?跟我们一起来学习机械设计吧,通过本课程的学习我们将掌握各种机器当中普遍使用的通用零部件的设计理论和方法,为以后学习机械各专业知识和科研实践奠定基础!
—— 课程团队
课程概述

《机械设计》是工科院校机械类和机电类专业的一门必修专业技术基础课程,对学生学习专业课程起着承上启下的重要作用。它主要研究以一般通用零件的设计为核心的设计性问题,内容包括通用机械零部件的参数设计、结构设计及机械系统的总体方案设计,教学目标是使学生掌握通用机械零部件的设计原理、设计方法和机械设计的一般规律,了解现代设计方法在机械设计领域的应用。着重培养学生的机械设计能力、工程应用能力及创新思维能力,为学生今后从事机械方面的设计、制造、研究和开发奠定重要的基础。

授课目标
通过机械设计课程学习使学习者能掌握通用机械零部件的工作原理、特点、选用、常规设计原理与方法和机械设计的一般规律。初步具有分析简单机械和设计机械传动装置的能力;运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力;初步树立正确的设计思想;了解机械设计的新发展。
课程大纲

《机械设计》教学大纲


课程编号

  01021011 

课程名称

(英文名称)

  机械设计(Design of Machines and Mechanisms)  

课程性质

 本课程是一门技术基础课,是工科高等院校机械设计制造及其自动化专业教学计划中必修的主干课程之一,它是一门介绍一般参数的通用机械零部件的工作原理和设计方法的技术基础课。 

学分/学时

 4学分 / 64学时,其中:课堂讲授学时50,实验学时14。 

开课单位

 机械工程学院 

适用专业

 机械类专业(机械设计制造及其自动化、过程装备控制与工程、机械电子工程、车辆工程、能源与动力工程) 

先修课程

 高等数学、工程图学、工程材料与热加工、精度设计与标准化、理论力学、材料力学、机械原理等 

教材及参考书

[1] 朱龙英.机械设计.北京:高等教育出版社,2012 

[2] 濮良贵.机械设计(第九版).北京:高等教育出版社,2013 

[3] 杨明忠.机械设计.武汉:武汉理工大学出版社,2001 

[4] 吴克坚.机械设计.北京:高等教育出版社,2003 

[5] 张策.机械原理与机械设计.北京:机械工业出版社,2004 

[6] 吴宗泽,肖丽英.机械设计学习指南.北京:机械工业出版社,2005 

[7] 徐锦康.机械设计.北京:高等教育出版社2004 

课程简介

 《机械设计》是工科院校机械类和机电类专业的一门必修专业技术基础课程,对学生学习专业课程起着承上启下的重要作用。它主要研究以一般通用零件的设计为核心的设计性问题,内容包括通用机械零部件的参数设计、结构设计及机械系统的总体方案设计,教学目标是使学生掌握通用机械零部件的设计原理、设计方法和机械设计的一般规律,了解现代设计方法在机械设计领域的应用。着重培养学生的机械设计能力、工程应用能力及创新思维能力,为学生今后从事机械方面的设计、制造、研究和开发奠定重要的基础。 

课程培养学生的能力

本课程的主要任务是培养学生:(1)掌握通用机械零部件的工作原理、特点、选用、常规设计原理与方法和机械设计的一般规律。初步具有分析简单机械和设计机械传动装置的能力;(2)掌握典型机械零件的实验方法,获得实验技能的基本训练;(3)具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力;(4)了解国家当前的有关技术经济政策,初步树立正确的设计思想;(5)了解机械设计的新发展。 

教学内容与学时分配

  《机械设计》是工科院校机械类和机电类专业的一门必修专业技术基础课程,它主要研究以一般通用零件的设计为核心的设计性问题,内容包括通用机械零部件的参数设计、结构设计及机械系统的总体方案设计,理论教学课时58学时,实验6学时,其中: 

1、绪论(1学时/课内) 

机器的基本组成要素;本课程的内容、性质与任务。 

2、机械设计概论(2学时/课内) 

机器应满足的基本要求;设计机器的一般程序及教学内容;机械零件设计的基本要求及一般步骤;机械零件的主要失效形式及计算准则;机械零件材料的选用原则;机械零件的结构工艺性及标准化;机械设计方法及其新发展。 

3、机械零件的强度(3学时/课内) 

载荷和应力的分类;静应力下机械零件的整体强度;变应力下机械零件的整体强度;稳定变应力时安全系数的计算;机械零件的表面接触疲劳强度。 

4、摩擦、磨损和润滑(2学时/课内) 

摩擦的分类、机理和影响因素;磨损的一般规律及磨损种类;润滑剂及润滑状态;流体润滑原理简介。 

5、带传动(4学时/课内)

 带传动的类型,V带和V带带轮;带传动工作情况分析;V带传动的设计计算;带传动的张紧与维护。 

6、链传动(2学时/课内) 

传动链的结构特点;滚子链、链轮的结构和材料;链传动工作情况分析;滚子链传动的设计计算;链传动的布置、张紧和润滑。 

7、齿轮传动(12学时/课内) 

齿轮传动特点及应用;齿轮传动的失效形式和设计准则;齿轮常用材料及许用应力;齿轮传动的计算载荷和载荷系数确定;标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算;标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算;标准直齿圆锥齿轮传动的强度计算;变位齿轮传动强度计算简介;齿轮的结构设计;齿轮传动的润滑方式和润滑剂的选择。 

8、蜗杆传动(4学时/课内) 

蜗杆传动的类型及特点;普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算;普通圆柱蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料选择;普通圆柱蜗杆传动的强度计算;普通圆柱蜗杆传动的效率,润滑及热平衡计算;圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计。 

9、滚动轴承(7学时/课内) 

滚动轴承的主要类型、特点及其代号;滚动轴承类型的选择;滚动轴承的工作情况分析;滚动轴承的寿命计算;滚动轴承的静强度计算;滚动轴承的组合设计。 

10、滑动轴承(3学时/课内) 

滑动轴承的特点、类型及应用场合;滑动轴承的典型结构;滑动轴承材料和轴瓦结构;滑动轴承的润滑;不完全油膜滑动轴承的设计计算;液体动压润滑径向滑动轴承的设计计算。 

11、联轴器、离合器、制动器(2学时/课内) 

了解常用联轴器、离合器和制动器的主要类型和用途;掌握常用联轴器的结构、工作原理、特点、影响工作性能的因素,以及选择与计算方法;熟悉常用离合器的结构、工作原理、性能、特点和选择及计算方法。 

12、轴(6学时/课内) 

了解轴的用途、分类和材料选择、熟悉轴的设计步骤;掌握轴的结构设计和轴的强度计算、了解轴的刚度计算和振动稳定性计算。 

13、轴毂连接(2学时/课内) 

了解键连接的主要类型及应用特点,掌握键尺寸的选择方法、平键连接的强度校核计算。了解花键连接的类型、特点和应用;了解销连接及其它连接的类型、特点及应用。 

14、螺纹连接和螺旋传动(8学时/课内) 

螺纹的主要参数、常用螺纹的类型、特点及应用场合;螺纹连接的的主要类型和特点及应用,螺纹连接的预紧与防松;螺栓组连接的设计;螺纹连接的强度计算;提高螺纹连接强度的措施;螺旋传动。 

15、实验(6学时) 

通过实验这一教学环节,使学生加深对所学理论的理解,并获得实验技能的基本训练。开设的实验项目可根据具体条件从下述项目上选择3项: 

(1)带传动的滑动率和效率测定;(2)齿轮传动效率测定;(3)滑动轴承特性线,油膜压力显示;(4)减速器拆装实验;(5)螺栓连接实验等;(6)轴系组合设计实验;(7)机械传动系统分析综合实验。 

在实验中,学生应对实验的基本方法和某些力学参数、机械量(如载荷、压力、力矩、转速、效率等)的测定方法有所了解,并亲自动手以获得操作技能的基本训练。实验后学生要写出实验报告,教师应评定每个学生的实验成绩。 

教学方法

 课堂教学与网络在线平台学生自学相结合。教师上课主要针对重点、难点问题、工程应用问题进行讲解,组织课堂综合讨论和习题辅导。 

核及成绩评定方式与要求

 机械设计课程成绩由平时作业、单元测验、课程讨论和期末考试四个部分组成。平时作业占总成绩30%,课程讨论占总成绩10%,单元测验占总成绩30%,期末考试占总成绩30%。平时作业在各单元相应的课程内容学完后规定的时间前完成,由学生之间相互评分,每位同学至少要评5人,自己才能得到100%的作业分,如果不参加互评分,只能得到50%的作业分,参加互评,但不足5人的,只能得到80%的作业分。单元测验是系统自动评分,每个单元学完后自己完成单元测试。课程讨论要求大家积极参加讨论,根据参加讨论的次数评定成绩,30次以上可得满分。四项成绩总和超过60分可以获得该课程证书。 


预备知识

高等数学、工程图学、工程材料与热加工、精度设计与标准化、理论力学、材料力学、机械原理等


证书要求

完成机械设计课程80%以上的课程学习,并参加课程的各个环节(单元作业、单元测试、课程讨论和期末考试),总成绩60分及以上者可以获得课程证书,60~84分为合格证书,85分及以上为优秀证书。


参考资料

[1] 朱龙英.机械设计.北京:高等教育出版社,2012

[2] 濮良贵.机械设计(第九版).北京:高等教育出版社,2013

[3] 杨明忠.机械设计.武汉:武汉理工大学出版社,2001

[4] 吴克坚.机械设计.北京:高等教育出版社,2003

[5] 张策.机械原理与机械设计.北京:机械工业出版社,2004

[6] 吴宗泽,肖丽英.机械设计学习指南.北京:机械工业出版社,2005

[7] 徐锦康.机械设计.北京:高等教育出版社2004