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1、机械设计基础A教学大纲课程英文名Fundamentals of Mechanical Design A课程代码A0803K12学分5总学时80理论学时70实验/实践学时10课程类别学科基础课课程性质必修先修课程工程图学、金工实习、 工程力学等适用专业测控技术与仪器专业、热能与动力 工程、机械电子、试点班等开课学院机电工程学院执笔人审定人制定时间2018年4月一、课程地位与课程目标(-)课程地位机械设计基础(A)是测控技术与仪器、热能与动力工程等专业重要的技术基础课，主 要研究机械中常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本设计理论与设计方法，以及机械 设计中常用金属材料的性能及热处理方法。(
2、-)课程目标1 .使学生掌握常用金属材料的性能、特点、用途与选用原则及热处理方法。2 .使学生掌握常用机构的工作原理、特点、功能、应用和基本设计理论与设计方法。3 .使学生掌握常用机械零件和机械结构的作用和基本原理、特点及其应用。4 .使学生得到机械设计的初步训练，初步具备一定的机械设计能力。二、课程目标达成的途径与方法以课堂教学为主，实验教学为辅。1 .课堂教学主要讲解常用金属材料的性能、特点、用途与选用原则及热处理方法；讲解常 用机构的工作原理、特点、功能、应用；讲解常用机构的基本设计理论与设计方法.通过实例的 讲解，使同学们更好地掌握常用机械零件和机械结构的作用和基本原理、特点及其应用，
3、提高学 生对机械设计的学习兴趣，培养学生熟练运用所学知识的能力、收集和提炼信息的能力以及解决 实际问题的能力。课堂教学尽量引入互动环节，使同学们能更好地融入课堂教学，提高教学效果。2 .实验教学主要通过特定试验使学生对理论学习中涉及相关知识进行实践操作，从而更深 刻地领悟相关知识。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程bl标对课程归属专业毕业要求的支撑程度毕业要求1毕业要求2毕业要求4课程目标1HHM课程目标2HHM第22章第23章22. 1各种类型联轴器、 离合器、制动器的功用、 工作原理、结构特点22.1 弹簧的功用和类型22.2 圆柱螺旋拉伸、压 缩弹簧的应力与变形23. 3弹
4、簧制造、材料和 许用应力24. 4圆柱螺旋拉伸、压 缩弹簧的设计23. 5其它弹簧简介217-118-1, 18-3课前预习了解联 轴器、离合器、 制动器的类型、特点和应用。了解弹簧的功用 和类型；预习圆 柱螺旋拉伸、压 缩弹簧的应力与 变形；了解其它 常用类型弹簧的 功用4四、实践环节及基本要求序号实验项目名称学时基本要求学生任务实验 性质实验 类别1金相实验2了解金属材料金相组织通过电子显微镜 金属材料金相组 织验证选做2热处理实验2了解常用热处理通过试验了解常 用的热处理验证必做3平面机构运动简图测绘2掌握简单机构简图的绘 制通过观察和测量 简单机构的机构 运动简图验证必做4齿轮范成实验
5、2掌握齿轮范成原理;理解 齿轮根切原因。通过观察和绘制 掌握齿轮范成原 理，并理解齿轮 根切原因验证选做5齿轮减速箱测绘和分析 实验2掌握齿轮减速箱结构、组 成、工作原理。通过观察掌握齿 轮减速箱结构、 组成、工作原理验证必做6动参实验2掌握载荷与运动参数之 间的关系通过动手试验掌 握载荷与运动参 数之间的关系验证必做7机构创新设计实验4自行设计实验方案，采用 一种或几种机构的组合， 设计一种机械装置，完成 特定的任务。通过动手试验， 设计机械装置设计选做8轴系结构分析实验2掌握轴系统结构与特点通过观察掌握轴 系统结构与特点验证选做注：1.实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等；2.实验类
6、别指必做、选做等。五、考核方式及成绩评定考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核含到课率、课堂讨论发言、平时 作业等点名记录、课堂发言记 录、作业完成质量20%试验考核试验报告试验报告质量10%期末考核闭卷卷面成绩70%考核类别考试成绩登记方式百分制六、推荐教材与主要参考书推荐教材1杨可桢，程光蕴，李仲生,钱瑞明.机械设计基础（第6版）.北京:高等教育出版社:2013.82陈秀宁.机械设计基础（第二版）.杭州:浙江大学出版社:1999.73施振邦，胡立新.机械制造技术基础（第2版），南昌:江西高校出版社,20044王忠.机械工程材料.北京：清华大学出版社,2005.105陶亦亦，汪
7、浩.工程材料与机械制造基础（第2版）.北京:化学工业出版社:2012.8主要参考书1程光蕴主编.机械设计基础学习指导书（第三版）.北京：高等教育出版社，19962 （美）荷马D 爱克哈德著.机器与机构设计（英文版）.北京：机械工业出版社，20023崔忠圻.金属学与热处理.北京:机械工业出版社，19964 丁厚福，王立人.工程材料.武汉:武汉理工大学出版社，2001课程目标3HHM课程目标4MMM注：1.支撑强度分别填写H、M或L （其口H表示支撑程度高、M为中等、L为低）；2.毕业要求须根据课程所在专业培养方案进行描述。四、课程主要内容与基本要求知识点主要内容基本要求第1章工程材料绪论了解材料
8、的发展历史、发展现状与发展趋 势L1了解材料选择在机械设计中的重要性L1第2章金属材料的主要性能掌握金属材料的机械性能与物理、化学性 能识符的定义L2熟练掌握强度、塑性、硬度、韧性与密度、 熔点、导电性、导热性的含义与影响因素；L3了解金属材料的工艺性能L1第3章金属与合金的基本理论掌握金属的结晶特点与性能的关系L2掌握结晶过程及其影响因素L2熟练掌握铁碳合金状态图建立方法与其在 实际应用中的作用L3第4章钢的热处理掌握钢在加热和冷却时的组织转变L2熟练掌握钢的普通热处理方法与表面热处 理方法及其对改善零件性能的作用L3了解钢的热处理新工艺L1第5章金属材料掌握碳钢、合金钢与铸佚的种类、性能、
9、 结构特点与应用L2了解有色金属的性能与应用L1第6章常用材料的选用掌握常用零件的选材原则L2第7章机械设计基础绪论了解我国及发达国家机械设计与制造行业 的发展现状L1理解机械、机器、机构、构件、零件等区 别与联系L1了解本课程的主要研窕内容和机械设计的 基本要求和一般过程L1第8章平面机构的自由度和速度分析掌握运动副的概念及其分类L2掌握机构运动简图的绘制L3熟练掌握平面机构自由计算公式的推导过 程与平面机构自由度计算L3深刻理解复合较链、局部自由度、虚约束 定义以及计算自由度时的注意事项L3掌握速度瞬心的定义及简单应用L2第9章平面连杆机构掌握平面较链四杆机构的类型、组成、特L2点与应用熟
10、练掌握连杆机构的四个主要特性：四杆 机构有整转副的条件、急回运动；死点位置； 压力角和传动角L3熟练掌握平面四杆机构的设计方法L3了解导杆机构、摇块机构、定块机构、偏 心轮机构的性质、特点及应用L1第10章凸轮机构了解凸轮机构的应用和类型L1理解凸轮从动件的常用运动规律L2掌握压力角与凸轮机构尺寸、作用力的关 系L2熟练掌握凸轮轮廓的设计方法，要求学生 能够正确画出凸轮压力角、推程运动角、回 程运动角、基圆、远休止角、近休止角L3第11章齿轮机构了解齿轮机构的特点与类型L1掌握齿廓实现定角速比传动的条件L2掌握渐开线齿廓的五个重要性质；掌握齿 轮各部分名称L2熟练掌握潮开线标准齿轮的基本尺寸计
11、算 和渐开线标准齿轮的正确、连续、无侧障啮 合条件L3理解重合度的概念L2。掌握渐开线齿轮的切齿原理L2了解齿轮根切、最少齿数及变位齿轮的概 念；L1矽掌握解斜齿轮、锥齿轮的基本特点L2第12章轮系熟练掌握定轴轮系传动比的计算L3熟练掌握周转轮系的传动比计算L3熟练掌握复合轮系传动比的计算L3了解轮系的应用L1第13章间歇运动机构了解棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机 构的特点及应用。L1掌握棘轮机构、槽轮机构的运动特性；L2第14章机械零件设计概论了解机械零件设计计算的共性问题L1理解机械零件强度、接触强度L2理解机械零件的磨损类型L2掌握机械制造中常用材料的性质及使用场 合L2第15章联接掌
12、握螺纹的基本参数L2熟练掌握螺旋副的受力分析、效率和自锁L3了解常用的螺纹类型与螺纹联接基本类型L1掌握螺纹联接预紧及防松措施L2熟练掌握螺栓联接的强度计算L3。掌握提高螺栓联接强度的措施L2了解螺旋传动L1了解键联接和花键联接L1了解销联接L1第16章齿轮传动掌握齿轮的失效形式、失效原因L2了解齿轮传动的精度L1熟练掌握圆柱齿轮传动的受力分析（直齿、 斜齿、锥齿）L3熟练掌握直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强 度的计算L3熟练掌握直齿圆柱齿轮传动的齿根弯曲强 度的计算L3熟练掌握斜齿轮、锥齿轮传动强度设计L3了解齿轮的基本构造L1妙了解齿轮传动的润滑和效率L1第17章蜗杆传动了解蜗杆传动的特点和类
13、型L1掌握蜗杆传动的主要参数和几何尺寸L2掌握蜗杆传动的失效形式、材料、结构L2熟练掌握蜗杆传动的受力分析与强度计算L3了解蜗杆传动的效率、润滑和热平衡L1第18章带传动了解带传动的类型和应用L1熟练掌握带传动的受力分析L3熟练掌握带的应力分析L3理解带传动的弹性滑动和打滑的区别L2熟练掌握普通V带的计算L3第19章轴掌握轴的分类及功用L2了解轴的材料L1熟练掌握轴的结构设计与强度计算L3第20章滑动轴承掌握滑动轴承的特点、适用场合、结构型 式L2了解滑动轴承轴瓦及轴承衬材料L1掌握非液体摩擦滑动轴承的计算L2第21章滚动轴承了解滚动轴承的基本类型和特点L1熟练掌握轴承的代号L3熟练掌握轴承的
14、选择计算L3掌握滚动轴承的润滑和密封L2熟练掌握滚动轴承的组合设计L3第22章联轴器、离合器、制动器的类 型及应用了解联轴器、离合器、制动器的类型、特 点和应用L1第23章弹簧了解弹簧的功用和类型L1掌握圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的应力与变 形L2了解其它常用类型弹簧的功用L1基本要求：L1-理解，L2-掌握，L3-熟练掌握五、课程学时安排章节号教学内容学 时 分 配学生任务对应课 程目标作业要求自学要求讨论第1章第2章1.1 材料概述1.2 工程材料分类1.3 工程材料发展趋势2.1 静载下金属材料的 力学性能2.2 动载和高温下金属 材料的力学性能2.3 3金属材料的物理、化 学和工艺性能2P
15、12(2,6, 7)课前自学工程材 料概述以及金属 材料的主要性能1第3章3. 1金属的晶体结构与结晶体3.2 实际金属的结构3.3 金属的结晶2P19(2, 4, 5, 9)课前自学基本的 金属晶体结构与 结晶1第4章4.1 合金的相结构4.2 二元合金状态图的 建立4.3 铁碳合金的结构和 相图2P32 (1,3, 8)课前自学金属的 结晶特点与性能 的关系；了解结 品过程及其影响 因素；预习铁碳 合金状态图建立 方法与其在实际 应用中的作用1第5章5. 1钢在加热时的组织 转变5.2钢在平衡冷却时的 组织转变2P54(3,4)课前自学钢在加 热和冷却时的组 织转变15.3 钢的常用热处理
16、工 艺5.4 钢的表面热处理工 艺5.5 钢的热处理新工艺 简介5.6 热处理工艺简介2P54(6, 10)课前自学钢的普 通热处理方法与 表面热处理方法 及其对改善零件 性能的作用1第6章6. 1工业用钢6.2铸铁6. 3有色金属2P75(3, 7)课前自学碳钢、 合金钢与铸佚的 种类、性能、结 构特点与应用； 了解有色金属的 性能与应用16. 4非金属材料简介6.5常用零件材料的选 用2P75(19, 20)课前自学非金属 材料简介1第7章第8章7.1机械设计基础绪论8.1 运动副及其分类8.2 平面机构运动简图20-1, 0-21-1, 1-21-3课前自学机械设 计基础概述以及 平面机
17、构的运动 副和平面机构运 动简图2,3第8章8.3平面机构的自由度21-5, 1-61-7, 1-91-10, 1-111-12课前自学平面机 构的自由度和速 度分析2,38.4速度瞬心及其在机 构速度分析上的应用21-141-16课前自学瞬心概 念以及速度分析2,3第9章9.1 皎链四杆机构的基 本类型及其应用9.2 皎链四杆机构的基 本特性9.3 平面四杆机构的设 计22-1, 2-22-3, 2-72-8, 2-10课前自学平面连 杆机构的分类及 演化2,3第10章10. 1凸轮机构的应用和 类型10.2从动件的常用运动 规律23-1课前自学凸轮机 构的应用和类型 以及从动件的常 用运动
18、规律2,310.3 凸轮机构的压力角10.4 图解法与解析法设 计凸轮轮廓23-2课前自学凸轮机 构的压力角基本 概念及特性以及 图解法设计凸轮 轮廓2,3第H章1.1 1齿轮机构的特点和 类型1.2 齿廓实现定角速度 的传动条件1.3 渐开线齿廓1.4 齿轮各部分名称及 标准齿轮的基本尺寸24-1, 4-2课前自学齿轮机 构的特点和类型 及其定传动比的 条件2,311.5渐开线标准齿廓的 啮合24-5, 4-7课前自学齿轮的 切齿原理、根切2,311.6渐开线标准齿轮的切齿原理1L 7根切、最小齿数及 变位齿轮现象以及避免根 切现象的最小齿 数11.8 平行轴斜齿轮机构11.9 圆锥齿轮机构
19、24-10, 4-11课前自学斜齿圆 柱齿轮以及圆锥 齿轮特性2,3第12章12. 1轮系的类型12.2定轴轮系与周转轮 系及其传动比25-2课前自学轮系的 分类以及定轴轮 系与周转轮系的 传动比计算公式2,312.3亚合轮系及其传动 比12. 4轮系的应用25-5, 5-9 5-10课前自学复合轮 系及其传动比计 算公式；轮系的 作用2,3第13章13. 1棘轮机构13. 2槽轮机构13. 3不完全齿轮机构13.4凸轮间歇运动机构26-1, 6-2课前自学间歇运 动机构的分类及 各自特点2,3第14章14.1 机械零件设计概述14.2 机械零件的强度、 接触强度、耐磨性14.3 机械制造常用
20、材料 及其选择14.4 公差与配合、表面 粗糙度和优化系数14.5 5机械零件的工艺性 及标准化29-6课前自习机械零 件设计计算的共 性问题4第15章15. 1螺纹参数15.2螺旋副的受力分 析、效率和自锁210-2, 10-3课前预习螺纹的 基本参数；螺旋 副的受力分析、 效率和自锁415. 3机械制造常用螺纹15.4螺纹联接的基本类 型及螺纹紧固件15. 5螺纹联接的预紧和 防松15.6螺纹联接的强度计 算210-6课前预习了解 常用的螺纹类 型与螺纹联接 基本类型。自习 螺纹联接预紧 及防松措施：熟 悉螺栓联接的 强度计算415.7螺栓的材料和许用应力210-10课前预习提高螺 栓联接
21、强度的措415.8 提高螺栓联接强度的措施15.9 螺旋传动、15.10 10滚动螺旋简介15. 11键联接和花键联接销连接15. 12销联接施：了解螺旋传 动；了解键联接 和花键联接；了 解销联接。第16章16.1轮齿的失效形式16. 2齿轮材料及热处理16.3齿轮传动的精度211-2, 11-5课前预习齿轮的 失效形式、失效 原因；了解齿轮 传动的精度416.4 直齿圆柱齿轮传动 的作用力及计算载荷16.5 直齿圆柱齿轮传动 的齿面接触强度计算16.6 直齿圆柱齿轮传动 的轮齿弯曲强度计算211-7课前预习圆柱 齿轮传动的受 力分析以及直 齿圆柱齿轮传 动的齿面接触 强度的计算和 齿根弯曲
22、强度 的计算416. 7斜齿圆柱齿轮传动16. 8齿轮的构造16. 9齿轮传动的润滑和 效率211-8, 11-9课前预习斜齿 轮、锥齿轮传动 强度设计；了解 齿轮的基本构 造；了解齿轮传 动的润滑和效率4第17章1.1 1蜗杆传动的特点和 类型1.2 圆柱蜗杆传动的主 要参数和几何尺寸1.3 蜗杆传动的受力分 析及强度计算1.4 期杆传动的效率、 润滑和热平衡212-2, 12-312-5, 12-6课前预习了解蜗 杆传动的特点和 类型、蜗杆传动 的主要参数和儿 何尺寸、蜗杆传 动的失效形式、 材料、结构、蜗 杆传动的受力分 析与强度计算、 蜗杆传动的效 率、润滑和热平 衡4第18章18.
23、1带传动的类型和应 用18.2带传动的受力分析18.3带传动的应力分析18. 4 V带传动的计算和V2画带传动应力图课前预习了解带 传动的类型和应 用、带传动的受 力分析、带的应 力分析；理解带4带的结构传动的弹性滑动 和打滑的区别； 自习普通V带的计算18.5同步带传动简介18.6链传动特点、运动 分析与受力分析18. 7主要参数计算及选 择18.8链传动的润滑与布 置213-2, 13-413-6, 13-9课前预习了解链 传动的特点和应用4第19章19. 1轴的功用和类型19.2轴的材料和结构设 计214-2课前预习了解轴 的分类及功用； 了解轴的材料以 及结构设计419.3 轴的强度和
24、刚度计 算19.4 轴的临界转速的概 念214-4课前预习了解轴 的强度计算以及 临界转速4第20章20. 1摩擦状态20. 2滑动轴承的结构形 式20. 3轴瓦及轴承衬材料20. 4润滑剂和润滑装置20.5动压润滑的基本原 理215-1, 15-3课前预习了解滑 动轴承的特点、 适用场合、结构 型式；了解滑动 轴承轴瓦及轴承 衬材料以及非液 体摩擦滑动轴承的计算4第21章21.1滚动轴承的基本类 型和特点21.2滚动轴承的代号和 选择计算21. 3滚动轴承的润滑和 密封21.4滚动轴承的组合设 计216-1, 16-216-4课前预习了解滚 动轴承的基本类 型和特点；了解 轴承的代号、滚 动轴承的润滑和 密封、滚动轴承 的组合设计4