课程概述

     本课程是研究机械共性问题的一门工程科学课,主要内容包括机械运动方案设计、机械工作能力设计等。

     课程以一般机械中的常用机构和通用零部件为对象,阐述了常用机构和通用零部件的工作原理、结构特点、运动与传力特性、运动方案设计和工作能力设计的基础理论知识与方法。

     常用机构主要有连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构等;通用零部件则有带传动、齿轮传动、蜗杆传动、轴、轴承、螺纹连接、联轴器与离合器等。


证书要求

本课程采用百分制计分,平时单元作业30%以下,题型基本来自教材《机械设计基础》课后作业及其老师自主命题,需要完成作业提交和完成规定的互评数量,才能得到平时成绩;课程结束期末考试占比70%以上。60分及以上为合格,85分及以上为优秀。



预备知识

1、机械制图

2、理论力学

3、材料力学

4、材料工艺基础学

5、互换性与测量技术

备注:本门课程为机械类公开专业基础课,社会学习者没有先修课程基础慎入,以免学习效果不佳而耽误时间!!!

授课大纲

第一章:绪论 

1.机械的相关概念:机构、机器、构件、零件。

2.机械设计基础的研究对象、内容、性质和任务。

3.机械设计基础在教学中的地位

4.机械设计的基本要求和一般过程。

要求学生了解本课程的内容、性质、特点、与先修课及后续课之间的关系,以及相应的学习方法,从而对整个课程获得一个鸟瞰。

第二章平面机构及平面连杆机构

1.运动副的概念及其分类,构件的分类。

2.平面机构的运动简图及其绘制的步骤、方法和用途

3.平面机构自由度:概念、计算公式、注意事项

4. 铰链四杆机构:基本类型、类型判别、演化方式、基本特性

5.平面四杆机构的设计:采用图解法按照给定的行程速比系数设计四杆机构,按照给定的连杆位置设计四杆机构

要求学生了解机构组成要素,能绘制简单机构的运动简图,了解常用四杆机构的特点和应用。熟练掌握平面机构自由度的计算方法,对曲柄存在条件、压力角、传动角、死点、行程速比系数等有明确的概念。

第三章:凸轮机构

1. 凸轮机构的应用和分类

2. 从动件的常用运动规律

3. 图解法设计凸轮轮廓

4. 解析法设计凸轮轮廓

5. 凸轮机构基本尺寸的选择与确定。

要求学生了解凸轮机构的类型和应用,对凸轮机构的常用术语及从动件的基本运动规律和自锁条件有明确的概念。了解盘状凸轮机构基本参数的确定方法,能绘制盘状凸轮的轮廓曲线。

第四章:机械零件设计概论

1.机械零件的强度

2.机械零件的接触强度

3.机械零件的常用材料及其选择

4.机械零件的结构工艺性及标准化

要求学生了解机械零件的主要失效形式、设计准则以及标准化及材料选用。

第五章:带传动与链传动

1.带传动的类型、特点及应用

2.带传动的受力分析及应力分析

3. V带传动的设计计算

4. V带轮的设计及V带传动的维护

5.链传动简介

要求学生了解带传动的类型、特点及应用场合;熟悉普通V带的结构及其标准、V带传动的张紧方法和张紧装置;掌握带传动的工作原理、受力情况、弹性滑动及打滑等基本理论;掌握V带传动的失效形式及设计准则,V带传动参数正确选择方法,并熟练V带传动的设计方法和步骤。了解链传动的类型、特点和应用。了解滚子链的构造和标准。了解链传动的运动特点、失效形式。

第六章:齿轮传动

1.齿轮传动的特点和类型。

2.齿廓啮合基本定律。

3.渐开线齿廓

4.齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸。

5.渐开线齿轮啮合传动。

6.渐开线齿轮的切齿原理、根切及变位。

7.齿轮传动的失效形式与设计准则。

8.齿轮材料及热处理。

9.渐开线直齿圆柱齿轮的设计计算

10.渐开线斜齿圆柱齿轮传动。

11.锥齿轮传动

12.齿轮的结构设计。

13.齿轮传动的润滑。

要求学生了解齿轮传动特点、类型及齿轮各部分的名称、渐开线标准齿轮的切齿原理、根切现象及变位齿轮的概念,明确渐开线及其性质,熟练掌握渐开线圆柱齿轮的啮合特性(定传动比、可分性、正确啮合条件、连续传动条件、重合度),掌握渐开线圆柱齿轮的啮合原理及几何尺寸的计算;掌握齿轮传动的主要失效形式、设计准则、直齿圆柱齿轮强度计算方法,了解平行轴斜齿轮机构齿廓曲面的形成、螺旋角的选取范围;明确直齿圆锥齿轮传动的特点。

第七章:蜗杆传动

1. 蜗杆传动的特点和类型。

2. 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸

3. 蜗杆传动的失效形式、材料和精度

4. 蜗杆传动的受力分析及强度计算

5. 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算

6. 蜗杆和蜗轮的结构

要求学生了解蜗杆传动的类型、特点;掌握蜗杆传动的基本参数与几何尺寸的关系;掌握蜗杆传动失效形式和计算准则;掌握蜗杆传动的受力分析、滑动速度和效率;了解蜗杆传动的热平衡计算;了解蜗杆传动的强度计算特点;了解蜗杆和蜗轮的结构特点。

第八章:轮系

1.轮系的类型

2.定轴轮系及其传动比

3.周转轮系及其传动比。

4.混合轮系及其传动比

5.轮系的功用

要求学生解轮系的分类及应用,掌握定轴轮系和周转轮系的传动比计算方法及转向判断,了解混合轮系的传动比计算,了解轮系的功用。

第九章:联接

1.螺纹联接的基本知识

2.螺纹联接的基本类型及标准联接件。

3.螺纹联接的预紧和防松

4.螺栓联接的强度计算

5.螺栓组连接。

6.螺旋传动

7.键联接和花键联接。

8.销连接。

要求学生了解螺纹和螺纹联接的主要参数、类型、特点及应用;了解螺旋副的受力分析、效率和自锁。理解螺纹联接的预紧和防松;了解螺纹联接的失效形式、计算准则,掌握单个螺栓联接的强度计算。了解螺旋传动的类型和特点熟悉键的类型、特点、应用及键的强度计算。了解花键的类型、特点、应用及选择原则。了解销的特点及其应用。

 第十章:轴

1.轴的分类及材料。

2.轴的结构设计。

3.轴的强度、刚度计算。

要求学生了解轴的分类、特点和应用,.明确转轴、心轴和传动轴的载荷及应力特点,了解轴的材料及轴材料的选择。掌握轴结构设计及常用轴的强度计算方法,熟悉轴上零件的轴向、周向定位方法及其特点。了解轴的刚度计算方法。

第十一章:滚动轴承

1.滚动轴承的特点、类型及代号

2.滚动轴承失效形式及选择计算。

3.滚动轴承的组合设计。

4.滚动轴承的润滑和密封。

要求学生解滚动轴承的组成、类型及特点;熟悉常用类型的代号及选用。了解滚动轴承的失效形式和计算准则;理解基本额定寿命、基本额定动载荷及当量动载荷等概念。掌握角接触球轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷的计算方法;能对滚动轴承进行选择计算。了解滚动轴承的组合设计,轴承的配置、固定、配合、预紧和装拆,润滑与密封。

第十二章:滑动轴承

1.摩擦状态。

2.润滑剂和润滑装置。

3.滑动轴承的结构形式。

4.轴瓦及轴承衬材料。

5.非液体摩擦滑动轴承的设计计算。

6.液体动压滑动轴承。

要求学生:了解滑动轴承的类型、特点、应用、典型结构、摩擦状态及轴承材料。掌握非液体摩擦滑动轴承的设计计算。了解润滑剂及润滑装置。了解动压润滑的形成原理以及向心动压轴承的计算。

第十三章:联轴器、离合器

1.联轴器

2.离合器

3.安全联轴器和安全离合器

要求学生了解常用联轴器和离合器的功用、类型、结构和特点,熟悉联轴器和离合器的工作原理和选型方法。


参考资料

0.《机械设计基础》,樊智敏、孟兆明主编,机械工业出版社

[1] 陈晓南,杨培林,等.机械设计基础.北京:科学出版社,2010.(理论课使用教材)

   [2] 张策.机械原理与机械设计.北京:机械工业出版社,2004.

   [3] 赵卫军.机械原理.西安:西安交通大学出版社,2003.

   [4] 濮良贵,纪名刚.机械设计.北京:高等教育出版社,2001.

   [5] 孙桓.机械原理教学指南.北京:高等教育出版社,1998.

   [6] 汝元功,唐照民.机械设计手册.北京:高等教育出版社,1995.

   [7] Norton, Robert L. Boston, Design of machinery an introduction to the synthesis and analysis of mechanisms and machines, McGraw-Hill, c2001.

   [8] 莫特. 机械设计(4版)(英文版).电子工业出版社,2007.

常见问题

1、该课程是《机械原理》和《机械设计》的综合吗?

答:该课程为了适应课程改革的需要,把大面积本科生机械专业基础课中的《机械原理》和《机械设计》有机融合在一起,而并不是简单地把两门课程综合。课程教学内容的详细情况请见上面列出的课程大纲。