《機械設計基礎》課程標準

1、PAGE 機械設計基礎課程標準（執(zhí)筆人：潘存云 審閱學院：機電工程與自動化學院）課程編號：0802203英文名稱：Fundamentals of Mechanic Design預修課程：高等數學、理論力學、材料力學、工程制圖基礎、制造工程基礎學時安排：70學時，其中講授60學時，實驗8學時，考核2學時。學 分：3.5 一、課程概述（一）課程性質地位本課程是機電控制大類學員的一門技術基礎課。它在教學計劃中起承上啟下的作用，占有十分重要的地位。本課程所起的作用，一方面是將理論力學等先修課程基本知識進行延拓深化和具體應用，另一方面又為學習自動武器原理等后續(xù)課程打好理論基礎。本課程的任務是使學員掌握常

2、用機構和通用零部件設計的基本理論，基本知識和基本技能，為日后正確使用和維護部隊的武器裝備打下堅實的基礎。 （二）課程基本理念本課程的課堂教學側重于常用機構和通用零部件設計的基本理論和方法介紹，通過多媒體三維模型動畫和實物演示、開設簡單機械裝置創(chuàng)新組合設計實驗、布置適量的設計性作業(yè)，鼓勵參與機械創(chuàng)新設計大賽等多種輔助性和實踐性教學手段，達到培養(yǎng)學員運用理論指導實踐、掌握機械設計基本原理和方法，激發(fā)創(chuàng)新意識和潛能、具備簡單機械設計技能的目標。（三）課程設計思路本課程由課堂教學、作業(yè)、實驗、課外機械創(chuàng)新設計競賽活動等教學環(huán)節(jié)組成，它們環(huán)環(huán)相扣，聯系密切，目標一致，各有側重。1本課程課堂教學內容包括常

3、用機構和通用零部件兩大部分。其中常用機構部分主要介紹常用機構的組成、運動原理和設計方法；通用零部件部分主要討論其結構特點、應用場合和設計方法。2實施課堂教學主要以教員講授為主，重點介紹常用機構和通用零部件的基本概念、基本知識、基本理論和設計方法。采用多媒體CAI教學手段，充分發(fā)揮已建成的武器裝備案例教學資源庫的作用，結合章節(jié)內容，有針對性地穿插典型機構和通用零部件在武器裝備中的應用案例，以加深學員對機械的感性認識。3通過完成所布置的作業(yè)達到檢驗學生掌握課程基本理論知識熟練程度之目的。4開設實驗課的目的是鞏固和加深學員對課堂講授理論知識的理解和應用能力。5鼓勵學員積極參與各種級別的機械創(chuàng)新設計競

4、賽活動，以提高學員綜合素質。整個教學工作圍繞：“運動原理結構特點典型案例工作性能設計原則綜合訓練工程應用” 這條教學主線依次展開進行。二、課程目標（一）知識與技能本課程旨在使學生獲得機械系統方案設計方面的基礎知識、基本思想和基本方法技能，培養(yǎng)學生利用所學知識解決本專業(yè)領域問題或部隊武器裝備使用、試驗、訓練、維修保養(yǎng)、改進等實際問題的思維方式和初步能力，為進一步學習自動武器原理等后續(xù)課程相關新知識、新技術,打下必要的基礎。要求學員掌握以下知識與技能：1掌握平面機構運動簡圖的繪制方法和運用能力；2掌握常用機構的結構、特性等基本知識，并初步具有選用和分析基本機構的能力；3掌握通用零件的工作原理、特點

5、、應用和簡單設計計算方法，并初步具有選用和分析簡單機械傳動裝置的能力； 4掌握有關的實驗方法、具有運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊等有關技術資料的能力；5確立創(chuàng)新設計意識，掌握創(chuàng)新設計方法。（二）過程與方法課堂教學、課外輔導相結合；案例與實物觀察相結合；理論與設計實例相結合。（三）情感態(tài)度與價值觀通過本課程的教學，除使學員獲得必要的學科方面基礎知識、專業(yè)技能和分析解決實際問題的能力外，還將使他們加深對本課程在部隊裝備現代化建設中地位的認識，增強他們應用所學知識與技能服務軍隊、獻身國防的責任感、使命感、自覺性和自信心。同時，通過課程各教學環(huán)節(jié)的嚴格要求和教育訓練，將培養(yǎng)學員一絲不茍、嚴謹求實的工作作風

6、和獨立思考、自主創(chuàng)新的科學精神。三、內容標準緒論主要內容：1課程研究的對象和內容；2課程在教學中的地位；3機械設計的基本要求和一般過程；4現代機械設計的常用方法；5我校學員參加全國性學科競賽獲獎作品簡介。教學重難點：本課程常用的基本概念。教學要求：1理解本課程研究對象、內容；2了解機械設計的一般過程和現代機械設計的常用方法。第1章 平面機構的自由度和速度分析第一節(jié) 運動副及其分類主要內容：1運動副和運動副元素的基本概念；2回轉副、移動副、高副；3運動副分類，低副與高副。教學重難點：低副與高副的特征。教學要求：熟悉運動副及其分類。第二節(jié) 平面機構運動簡圖主要內容：構件與機構的自由度、運動副的約束

7、、機構運動簡圖。教學重難點：運動副的約束與自由度之間的關系；機構運動簡圖。教學要求：熟悉約束與自由度之間的關系；掌握平面機構運動簡圖的繪制方法。第三節(jié) 平面機構自由度的計算主要內容：平面機構自由度的計算公式；虛約束。教學重難點：虛約束存在的判別方法；自由度的計算公式的靈活應用。教學要求：掌握存在虛約束時的平面機構自由度的計算方法。第四節(jié) 速度瞬心及其在機構速度分析中的應用主要內容：速度瞬心及其求法；瞬心在速度分析中的應用。教學重難點：速度瞬心位置的確定。教學要求：掌握簡單機構的速度分析方法。第2章 平面連桿機構第一節(jié) 鉸鏈四桿機構的基本型式和特性主要內容：鉸鏈四桿機構的基本類型；鉸鏈四桿機構的

8、特性：急回運動、壓力角與傳動角、機構的死點位置。教學重難點：鉸鏈四桿機構的特性。教學要求：熟悉鉸鏈四桿機構的三種基本型式；掌握鏈四桿機構特性的確定方法。第二節(jié) 鉸鏈四桿機構有整轉副的條件主要內容：鉸鏈四桿機構存在整轉副的條件，曲柄存在條件。教學重難點：曲柄存在條件。教學要求：掌握鉸鏈四桿機構曲柄存在的判別方法。第三節(jié) 鉸鏈四桿機構的演化主要內容：平面四桿機構的基本形式；平面四桿機構的演化形式。教學重難點：平面四桿機構的演化方法。教學要求： 掌握鉸鏈四桿機構及其演化機構的運動特性、應用場合與選用原則。第四節(jié) 平面四桿機構的設計主要內容：圖解法設計四桿機構；解析法設計四桿機構；實驗法設計四桿機構。

9、教學重難點：圖解法和解析法設計四桿機構。教學要求：掌握按給定的行程速比系數K圖解設計三類四桿機構的方法；掌握按給定的連架桿位置設計鉸鏈四桿機構的方法。第3章 凸輪機構第一節(jié) 凸輪機構的應用和分類主要內容：凸輪機構的應用；凸輪機構的分類。教學重難點：凸輪機構的運動形式及應用。教學要求：了解凸輪機構的常用類型。第二節(jié) 從動件的基本運動規(guī)律主要內容：等速運動規(guī)律；等加速、等減速運動規(guī)律；簡諧運動規(guī)律。教學重難點：運動規(guī)律數學表達式的推導。教學要求：了解三種常用運動規(guī)律的運動特性。第三節(jié) 凸輪機構的壓力角主要內容：壓力角與作用力的關系；壓力角與凸輪機構尺寸的關系。教學重難點：壓力角計算公式得推導。教學

10、要求：掌握凸輪機構正確偏置方法。第四節(jié) 凸輪輪廓曲線的設計方法主要內容：1凸輪輪廓曲線的設計的基本原理；2用解析法設計凸輪的輪廓曲線。教學重難點：1反轉法設計凸輪輪廓曲線的原理；2凸輪設計中應注意的問題。教學要求：掌握解析法設計凸輪輪廓曲線的步驟及具體方法。第4章 齒輪機構第一節(jié) 漸開線齒廓主要內容：齒輪機構的特點及類型；齒廓實現定角速比傳動的條件；漸開線的形成及其特性；漸開線齒廓滿足定角速比傳動的條件。教學重難點：漸開線的特性。教學要求：了解齒輪機構的類型、熟漸開線悉齒廓的特性。第二節(jié) 漸開線標準齒輪傳動基本尺寸主要內容：齒輪各部分的名稱和符號；漸開線齒輪的基本參數；漸開線齒輪各部分的幾何尺

11、寸。教學重難點：模數和壓力角是決定齒輪齒廓形狀和尺寸關鍵參數。教學要求：熟記齒輪輪齒幾何尺寸計算公式。第三節(jié) 漸開線標準齒輪的嚙合主要內容：正確嚙合條件；標準中心距；重合度。教學重難點：正確嚙合條件的推導。教學要求：理解直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件；掌握傳動比計算的多種表達形式。第四節(jié) 漸開線齒廓的切齒原理主要內容：成形法切制原理；范成法切制原理；根切和最少齒數；齒輪變位及其齒厚的確定。教學重難點：范成法加工時齒廓包絡原理。教學要求：理解包絡原理和標準齒輪、熟記不根切最少齒數、了解齒輪變位的概念。第五節(jié) 平行軸斜齒齒輪機構主要內容：斜齒輪嚙合的共軛齒廓曲面；斜齒輪各部名稱和幾何尺寸計算；斜齒輪的

12、重合度；斜齒輪的當量齒數；斜齒輪傳動的主要優(yōu)缺點。教學重難點：斜齒輪端面參數與法面參數之間的關系、軸向重合度計算。教學要求：了解斜齒輪的優(yōu)缺點，掌握軸向重合度計算方法。第六節(jié) 圓錐齒輪機構主要內容：圓錐齒輪概述；背錐與當量齒數；幾何尺寸計算。教學重難點：當量齒數的確定。教學要求：了解錐齒輪的傳動原理以及應用。第5章 輪系第一節(jié) 輪系傳動比的計算主要內容：齒輪系及其分類；定軸輪系的傳動比的計算；周轉輪系的傳動比的計算；復合輪系的傳動比的計算。教學重難點：周轉輪系的傳動比計算的轉化原理。教學要求：掌握各種輪系傳動比計算方法。第二節(jié) 輪系的功用與特殊行星傳動主要內容：1輪系的功用；2漸開線少齒差行星

13、減速器；3擺線針輪減速器； 4諧波齒輪傳動。教學重難點：少齒差行星傳動的原理。教學要求：了解各種少齒差行星傳動的應用。第6章 間歇運動機構第一節(jié) 棘輪機構主要內容：棘輪機構的工作原理；棘爪工作條件；幾何尺寸及齒形的繪制。教學重難點：棘爪齒偏角的確定。教學要求：1了解棘輪機構的類型、結構以及在武器裝備中的應用；2掌握棘輪機構的工作原理和運動特點。第二節(jié) 槽輪機構主要內容：1槽輪機構的工作原理；2槽輪機構的主要參數。教學重難點：運動特性系數。教學要求：1了解槽輪機構的類型、結構以及在武器裝備中的應用；2掌握槽輪機構的工作原理和運動特點。第7章 機械運轉速度波動的調節(jié)第一節(jié) 速度波動調節(jié)的目的和方法

14、主要內容：1周期性速度波動及調節(jié)方法；2非周期性速度波動及調節(jié)方法。教學重難點：周期性速度波動的原因。教學要求：了解速度波動的調節(jié)方法。第二節(jié) 飛輪設計的近似方法主要內容：1機械運轉的平均速度和不均勻系數；2飛輪設計的基本原理；3最大盈虧功的確定。教學重難點：用能量指示圖確定最大盈虧功Amax 。教學要求：掌握最大盈虧功Amax 的求法；飛輪轉動慣量JF的近似計算方法。第8章 回轉體的平衡第一節(jié) 回轉體平衡計算主要內容：機械平衡的目；質量分布在同一回轉面內的平衡計算；質量分布不在同一回轉面內的平衡計算。教學重難點：雙面平衡的原理與計算方法。教學要求：掌握不平衡量的計算方法；了解靜平衡和動平衡實

15、驗方法。第二節(jié) 回轉體的平衡實驗主要內容：靜平衡實驗法；動平衡實驗法。教學重難點：動不平衡質量方位的確定。教學要求：了解靜平衡和動平衡實驗方法。第9章 機械零件設計概論第一節(jié) 機械零件的強度主要內容：機械零件設計概述；應力的種類；靜應力下的許用應力；變應力下的許用應力；安全系數；機械零件的接觸強度；機械零件的耐磨性。教學重難點：疲勞失效與疲勞曲線。教學要求：掌握許用應力的確定方法。第二節(jié) 零件材料的選擇主要內容：金屬材料；非金屬材料。教學重難點：常用材料的選取。教學要求：掌握材料選取原則。第三節(jié) 零件的精度、工藝性與標準化主要內容：公差與配合；表面粗糙度；優(yōu)先數系；零件的工藝性；標準化。教學重

16、難點：精度等級的選取。教學要求：1理解零件的精度概念；2了解零件的工藝性和標準化。第10章 聯接第一節(jié) 螺紋的基本知識主要內容：螺紋的基本參數；螺旋副的受力分析；螺旋副的效率與自鎖；機械制造螺紋。教學重難點：螺旋副的受力分析。教學要求：熟悉螺紋參數；掌握受力分析方法。螺紋聯接主要內容：螺紋聯接的基本類型；螺紋緊固件；螺紋擰緊力矩計算；螺紋聯接的防松。教學重難點：螺紋擰緊力矩計算。教學要求：熟悉螺紋聯接的類型；掌握螺紋擰緊力矩計算。第三節(jié) 螺紋聯接的強度計算主要內容：松螺紋聯接；緊螺紋聯接；螺栓材料與許用應力；提高螺栓聯接強度的措施。教學重難點：受軸向載荷的螺栓聯接的設計計算教學要求：掌握螺栓聯

17、接強度計算方法；了解提高螺栓聯接強度的措施。第四節(jié) 螺旋傳動主要內容：耐磨性計算；2螺桿強度校核；3螺桿穩(wěn)定性的校核；4螺紋牙強度的校核；5滾動螺旋。教學重難點：螺紋的校核計算。教學要求：掌握各類校核計算方法。第五節(jié) 鍵聯接和銷聯接主要內容：鍵聯接的類型；平鍵聯接的強度計算；花鍵聯接；銷聯接。教學重難點：鍵聯接的強度計算。教學要求：了解鍵聯接和銷聯接的類型、掌握。第11章 齒輪傳動第一節(jié) 齒輪的失效、材料和傳動精度主要內容：齒輪的失效形式；齒輪材料及熱處理；齒輪傳動精度。教學重難點：齒輪的失效機理。教學要求：理解齒輪的失效機理，熟悉傳動精度。第二節(jié) 齒輪強度計算主要內容：1直齒圓柱齒輪傳動的作

18、用力及計算載荷；2. 直齒圓柱齒輪傳動的齒面接觸強度計算；3. 直齒圓柱齒輪傳動的輪齒彎曲強度計算；4. 斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算；5圓錐齒輪傳動的強度計算。教學重難點：1計算載荷的確定；2. 輪齒強度計算。教學要求：掌握漸開線直齒、斜齒圓柱齒輪的受力分析和強度計算方法。第12章 蝸桿傳動第一節(jié) 蝸桿傳動的主要參數和幾何尺寸計算主要內容：1蝸桿傳動的特點、類型、材料以及結構；2. 蝸桿傳動的主要參數；3. 蝸桿傳動的幾何尺寸計算。教學重難點：主要參數和幾何尺寸計算。教學要求：了解蝸桿傳動的類型、特點、應用、材料和結構；熟記基本計算公式。第二節(jié) 蝸桿傳動的受力分析和強度計算主要內容：1蝸桿傳動

19、的失效形式、材料以及結構；2. 蝸桿傳動的受力分析；3. 蝸桿傳動的強度計算。教學重難點：蝸桿傳動的受力分析強度計算。教學要求：掌握蝸桿傳動的受力分析和強度計算。第13章 帶傳動和鏈傳動第一節(jié) 帶傳動主要內容：帶傳動的類型及應用；帶傳動的受力分析與應力計算；彈性滑動和傳動比；普通V帶強度計算；帶輪的結構。教學重難點：帶傳動的設計計算。教學要求：了解帶傳動的工作原理與傳動特點、掌握設計方法。第二節(jié) 鏈傳動主要內容：鏈條與鏈輪；運動分析與受力分析；鏈傳動的主要參數及其選擇；滾子鏈傳動的計算。教學重難點：鏈傳動設計計算。教學要求：掌握鏈傳動的工作原理與傳動特點、掌握設計方法。第14章 軸第一節(jié) 軸的

20、結構設計主要內容：1軸的功用、類型；2. 軸的材料及其熱處理；3. 軸的結構設計。教學重難點：軸上零件的裝配與軸的結構設計。教學要求：了解軸的功用和類型，掌握軸的結構設計原則。第二節(jié) 軸的強度計算主要內容：按扭轉強度計算；按彎扭合成強度計算；軸的剛度計算。教學重難點：軸的強度計算方法。教學要求：掌握軸的強度計算方法。第15章 滑動軸承 第一節(jié) 滑動軸承的潤滑、摩擦與結構設計主要內容：1. 滑動軸承的潤滑與摩擦狀態(tài)結構設計；2. 滑動軸承的結構型式；3. 軸瓦及軸承材料；4. 潤滑劑和潤滑裝置。教學重難點：滑動軸承的摩擦狀態(tài)與主要結構型式。教學要求：掌握滑動軸承的特點及應用。第二節(jié) 滑動軸承的設

21、計計算主要內容：1非液體滑動摩擦滑動軸承的計算；2. 動壓潤滑的基本原理；3. 液體動壓多油揳軸承簡介。教學重難點：動壓潤滑承載原理。教學要求：了解滑動軸承的計算方法。第16章 滾動軸承第一節(jié) 滾動軸承的類型和代號主要內容：1滾動軸承的基本類型和特點；2. 滾動軸承的代號。教學重難點：軸承代號。教學要求：了解滾動軸承的類型，熟記軸承代號。第二節(jié) 滾動軸承的選擇計算主要內容：1滾動軸承的實效形式；2. 滾動軸承的壽命；3當量載荷計算；4角接觸向心軸承軸向載荷計算；5滾動軸承的靜載荷計算。教學重難點：軸承的軸向載荷計算。教學要求：掌握滾動軸承的壽命的計算方法。第三節(jié) 滾動軸承的組合設計主要內容：1

22、滾動軸承的潤滑；2. 滾動軸承的密封；3滾動軸承的組合設計。教學重難點：軸承的固定和調整方法。教學要求：掌握滾動軸承的組合設計方法。第17章 聯軸器、離合器、制動器 第一節(jié) 聯軸器主要內容：聯軸器的類型和應用；固定式剛性聯軸器；可移式剛性聯軸器；彈性聯軸器。教學重難點：各種聯軸器的特點及應用領域。教學要求：1了解聯軸器的工作原理和應用特點；2. 掌握聯軸器的主要類型和選用原則。第二節(jié) 離合器主要內容：牙嵌離合器；圓盤摩擦離合器；磁粉離合器；定向離合器。教學重難點：各種離合器的特點及應用領域。教學要求：1了解離合器的工作原理和應用特點；2. 掌握離合器的主要類型和選用原則。第三節(jié) 制動器主要內容

23、：1塊式制動器； 2. 帶式制動器。教學重難點：制動器的特點及應用。教學要求：了解制動器的工作原理和應用特點。第18章 彈簧第一節(jié) 圓柱形螺旋彈簧特性主要內容：1彈簧的功用和類型；2. 圓柱形螺旋壓縮、拉伸彈簧應力與變形；3. 彈簧的制造、材料和許用應力。教學重難點：1彈簧的特性曲線；2. 彈簧許用應力的確定。教學要求：了解彈簧的類型、應力與變形之間的關系。第二節(jié) 圓柱形螺旋彈簧的設計主要內容：結構尺寸和特性曲線；設計計算步驟。教學重難點：圓柱形螺旋壓縮、拉伸彈簧的設計。 教學要求：掌握圓柱形螺旋壓縮和拉伸彈簧的設計方法。實驗教學部分 教學目的：機械設計基礎課程是一門與工程實踐緊密結合的技術基礎課，除了課堂講授理論知識之外，還必須完成實驗教學環(huán)節(jié)，其目的是進一步加深學員對課堂理論知識的理解，掌握常用機構和通用零部件設計的基本理論、分析與設計方法，樹立實事求是的科學態(tài)度，培養(yǎng)理論聯系實際的工作作風、嚴謹認真的工程素養(yǎng)，激發(fā)視野開闊的創(chuàng)新思維，使學員初步掌握應用書本理論指導解決工程實際問題的方法，強化動手實踐能力。本課程包含以下四組實驗：教學內容：機構運動簡圖測繪實驗；齒輪參數測量與范成法切齒原理實驗；典型軸系部件拆裝與零件測