⑦北京科技大学《机械设计》本科教学大纲

《机械设计》课程教学大纲

课程编号：040107 开课院系：机械工程学院工学系

课程类别：学科基础必修适用专业：机械工程及自动化

课内总学时：63 学分：7

实验学时：6 课内上机学时：0

先修课程：理论力学、材料力学、机械原理

执笔：李威、王小群、边新孝审阅：韩建友

一、课程教学目的

本课程是一门培养学生具有机械设计能力的技术基础课，通过本课程的学习使学生获得机械设计的基本知识、基本理论和基本方法，而且要求学生结合本课程的学习，能够综合运用所学的基础理论和技术知识，联系生产实际和机器的具体工作条件去进行设计构想和设计技能的基本训练，以便为顺利的过渡到专业课程的学习及进行专业产品与设备的设计打下良好的基础。

二、课程教学基本要求

1．课程重点：

(1) 要求掌握的基础知识：机械设计的一般知识，机械零件的主要类型、性能、结构特点、应用、材料、标准。

(2) 要求掌握的基础理论和方法：机械设计的基本原则。机械零件的工作原理、受力分析、应力分析、运动分析、失效分析等。机械零件工作能力计算准则：体积强度和表面强度，静强度和疲劳强度，刚度与柔度、摩擦、磨损和润滑，寿命与可靠性，以及热平衡、稳定性等。计算载荷，条件性计算等强度计算，当量法或等效转换法等。机械零件简化的物理模型和数学模型。改善载荷和应力的分布不均匀性，提高零件疲劳强

度，降低或增加摩擦，改善局部品质，提高零部件工艺性的途径和手段，以及预应力、冷作硬化、变形协调原则在设计中的应用。

(3) 要求掌握的基本技能：设计计算、结构设计和绘图技能，实验技能，编程技能，计算机辅助设计技能，编制技术文件技能等。

2．课程难点：

由于本课程具有从理论性课程过渡到结合工程实际的设计性课程，从基础课程过渡到专业课程的承先启后的桥梁作用，因而必须认清这个过渡对学习方法提出的特殊要求。机械设计课程的学习方法，不仅和过去学习理论基础课时有根本的差别，而且和学习理论力学、材料力学、机械原理等技术基础课时也大不相同。因而如果在学习方法上转折得好，那就会事半功倍，迅速提高联系实际分析问题与解决问题的能力。

3．能力培养要求：

（1）掌握通用机械设计的设计原理、方法和机械设计的一般规律，具有设计一般机械装置的能力；

（2）树立正确的设计思想，了解国家当前的有关技术经济政策；

（3）具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关资料的能力；

（4）掌握典型机械零件的实验方法，获得实验技能的基础训练；

（5）熟练的运用CAD技术。

（6）对机械设计的新发展有所了解。

三、课程教学内容与学时

课堂教学（57学时）

1．机械设计总论（4学时）

1.1 机械设计概述

1.2 机械零部件设计

1.3 机械零件的强度计算

1.4 机械零件的材料和热处理选择

1.5 机械零件的标准化

2．机械传动设计总论（2学时）

2.1 常用机械传动型式的特点和选择

2.2 机械传动的运动和动力参数计算

3．挠性传动设计（5学时）

3.1 带传动设计

3.2 链传动设计

4．齿轮传动设计（8学时）

4.1 齿轮传动的失效形式和设计准则

4.2 常用材料及许用应力

4.3 齿轮的计算载荷

4.4 直齿圆柱齿轮受力分析和强度计算

4.5 斜齿圆柱齿轮受力分析和强度计算

4.6 直齿锥齿轮受力分析和强度计算

5．蜗杆传动设计（4学时）

5.1 蜗杆传动的类型及特点

5.2 蜗杆传动的失效形式、材料选择和结构

5.3 普通圆柱蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算

5.4 蜗杆传动的受力分析和效率计算

5.5 蜗杆传动的强度计算

5.6 蜗杆传动的热平衡计算

6．轴的工作能力设计（4学时）

6.1 轴的强度计算

6.2 轴的刚度计算

6.3 轴的振动简述

7．滚动轴承（6学时）

7.1 滚动轴承的结构、类型和代号

7.2 滚动轴承的受力和应力分析及其失效形式7.3 滚动轴承的类型选择

7.4 滚动轴承的动态承载能力计算

7.5 滚动轴承的静态承载能力计算

8．滑动轴承设计（4学时）

8.1 机械中的摩擦、磨损和润滑

8.2 混合润滑滑动轴承的工作能力设计

8.3 流体动压滑动轴承的工作能力设计

8.4 滑动轴承与滚动轴承的比较

9．螺纹连接设计（6学时）

9.1 螺纹连接的基本类型

9.2 螺纹连接的预紧和防松

9.3 螺栓组设计

9.4 单个螺栓的强度计算

9.5 提高连接性能的措施

9.6 螺旋传动

10．弹簧设计（4学时）

10.1 弹簧的材料、选材与制造

10.2 弹簧的参数、特性曲线与刚度10.3 圆柱螺旋压缩弹簧的设计计算10.4圆柱螺旋拉伸弹簧的设计计算10.5 受变载荷螺旋弹簧的疲劳强度验算11．机械结构设计概论（2学时）11.1概述

11.2 结构设计的原则

12．传动装置结构设计（8学时）12.1 轮类零件的结构设计

12.2 轴毂连接设计

12.3 滑动轴承结构设计

12.4 润滑装置设计

12.5 密封装置设计

12.5 联轴器与离合器

实验教学（6学时）

1．摩擦、磨损与润滑实验（3学时）

实验一摩擦和磨损测定

实验二润滑油承载能力的测定

实验三液体动压轴承性能分析实验

2．机械传动系统实验（3学时）

实验四带传动特性实验

实验五封闭功率流齿轮传动效率实验

实验六减速器的拆装实验

四、教材与参考书

教材

1. 吴宗泽，刘莹，李威，王小群，边新孝等编，《机械设计教程》，机械工业出版社，2008年，第二版，北京市精品教材，普通高等教育“十一五”国家级规划教材2．吴克坚，于晓红，钱瑞明，李威等编，《机械设计》，高等教育出版社，2003年，第一版

参考书

1. M.F.Spotts,T.E.Shoup, Design of Machine Elements,New York: McGraw-Hill,1998，Seventh edition

2. Robert L.Mott, Machine Elements in Mechanical Design,New York: McGraw-Hill,1999，Third edition

3. 濮良贵编，《机械设计》，高等教育出版社出版社，2001年，第七版

4. 邱宣怀编，《机械设计》，高等教育出版社出版社，1997年，第四版

5．谈嘉祯编，《机械设计》，中国标准出版社，2001年，第一版

五、作业