《机械设计A1》课程教学大纲

《机械设计A1》课程教学大纲课程代码：010111010课程英文名称：Machine Design （A1）课程总学时：48 讲课：48 实验：0 上机：0适用专业：机械设计制造及其自动化机械电子工程车辆工程交通运输能源与动力工程装甲车辆工程等大纲编写（修订）时间：2017.7一、大纲使用说明（一）课程地位及教学目标机械设计A1是机械类专业的一门主干技术基础课程，在学生的知识、能力和素质培养体系中，占有十分重要的地位。

本课程的任务是使学生掌握机构学和机器动力学的基本理论、基本知识和基本技能，学会常用机构的分析和综合方法，并具有进行机械系统运动方案设计的初步能力。

在培养机械类高级工程技术人才的全局中，本课程为学生从事机械方面的设计、制造、研究和开发奠定重要的基础，具有增强学生适应机械技术工作能力的重要作用。

（二）知识、能力、技能方面的基本要求机械设计A1是一门概念性强，应用灵活的课程，要求明确机构、机构压力角、机构倒置、自锁、死点、基本机构、基本参数、尺寸等基本知识点的概念。

熟练掌握运动分析、结构分析、力分析的方法；熟练掌握主要机构的设计步骤和方法；熟练掌握速度波动调节的方法和计算。

能够设计一个简单机械装置的传递方案，包括机构综合和尺寸设计。

（三）实施说明机械设计A1课程，除课堂理论教学外，还包含了实验教学及课程综合设计两大实践性教学内容，后两者已独立设课，单独记分，将单独编写教学大纲。

本大纲为机械设计A1课程理论教学的大纲。

本课程在教学过程中，采用理论与实践结合的教学模式，加强学生实践能力和自学能力的培养。

根据教学进程安排1-2次课程大作业，部分内容可以安排学生自学。

（四）对先修课的要求本课程应在高等数学、工程制图、大学物理、理论力学等课程之后开出，理论力学应特别讲清楚速度瞬心、相对运动原理、点的复合运动、动能定理等概念。

（五）对习题、实践环节的要求课后作业要少而精，但对重要概念和基本方法要尽量覆盖面宽。

课程实验部分和课程设计部分均单独设课，单独考核，具体要求见相关大纲。

（六）课程考核方式1.考核方式：闭卷考试和平时考核相结合2.考核目标：考查学生对机构的组成、常用机构、机构动力学的基本知识、基本理论的掌握情况，考查学生应用机构学的基本知识基本理论解决实际问题的能力。

3.成绩构成：平时成绩（占20%），期末考试（占80%）（七）参考书目1.《机械原理》，孙桓，陈作模，葛文杰主编，高等教育出版社，2013年2.《机械原理》，邹慧君，郭为忠主编，高等教育出版社，2016年3.《机械原理》，申永胜主编，清华大学出版社，2012年二、中文摘要机械设计A1是机械类专业的一门主干技术基础课程。

本课程主要研究机构的组成原理、各种常用机构的运动及动力性能分析与设计方法、机构运动学及机器动力学和机械传动系统方案设计等基本问题。

本课程的目的和任务是使学生达到可以解决中等复杂程度的机构运动设计问题，并具备拓展机械设计知识，解决相应的机械设计实际问题的能力。

三、课程学时分配表四、教学内容及基本要求第1部分机构的结构分析总学时(单位：学时):8 讲课:8 实验:0 上机:0第1.1部分机构的组成（讲课2学时）具体内容:1）明确本课程的研究对象、内容、学习方法等；2）掌握机器、机构、构件、运动副等基本概念。

第1.2部分机构运动简图（讲课2学时）具体内容:1）掌握构件、运动副的表达形式；2）熟练掌握机构运动简图的绘制方法。

第1.3部分机构自由度的计算（讲课2学时）具体内容:1）掌握机构具有确定运动的条件；2）熟练掌握平面机构自由度的计算公式；3）掌握机构自由度计算时的注意事项。

第1.4部分机构的组成原理及机构分析（讲课2学时）具体内容:1）掌握平面机构的组成原理；2）掌握平面机构的结构分类，掌握基本杆组的构成及应用意义；3）能熟练进行平面机构的高副低代；4）熟练掌握机构的结构分析，并能准确判定机构的级别。

重点：机构运动简图的绘制、机构自由度的计算、机构的结构分析难点：机构运动简图的绘制、及计算自由度时虚约束的考虑习题：机构运动简图的绘制、机构的自由度计算；机构的结构分析第2部分平面机构的运动分析总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0第2.1部分瞬心法求机构的速度（讲课2学时）具体内容:1）正确理解速度瞬心的基本概念；2）掌握速度瞬心位置的确定方法；3）熟练掌握用速度瞬心法对平面机构进行速度分析。

重点：速度瞬心的概念；速度瞬心法对平面机构进行速度分析难点：速度瞬心位置的确定方法，利用速度瞬心法对平面机构进行速度分析习题：速度瞬心位置的确定，利用瞬心对平面机构进行速度分析第3部分平面连杆机构及其设计总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0第3.1部分连杆机构特点，四杆机构类型及应用（讲课2学时）具体内容:1）了解平面连杆机构的组成及其主要优缺点；2）掌握平面四杆机构的基本型式；3）掌握平面四杆机构的演化方法和演化型式；4）了解平面连杆机构的应用情况。

第3.2部分四杆机构的基本知识（讲课2学时）具体内容:1）掌握铰链四杆机构有曲柄条件；2）掌握四杆机构的机会运动和行程速比系数；3）掌握四杆机构的传动角和死点。

第3.3部分平面四杆机构的设计（讲课2学时）具体内容:1）了解四杆机构设计的基本问题；2）掌握按连杆位置、连架杆对应位置、急回特性等要求设计平面四杆机构的基本方法；3）了解解析法设计四杆机构的基本思想。

重点：四杆机构的类型；四杆机构的基本特性；四杆机构的设计方法；难点：有关机构倒置的问题、平面四杆机构的运动设计习题：有关平面四杆机构的传动角、压力角、急回运动、曲柄存在条件等的分析计算；四杆机构的设计问题第4部分凸轮机构及其设计总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0第4.1部分凸轮机构的应用分类（讲课1学时）具体内容:1）了解凸轮机构的应用、组成；2）了解凸轮机构的类型、特点及功能。

第4.2部分推杆的运动规律（讲课2学时）具体内容:1）掌握推杆的运动规律基本形式及其特点；2）了解推杆运动规律的选择和组合原则。

第4.3部分凸轮轮廓曲线的设计（讲课2学时）具体内容:1）掌握凸轮廓线设计方法的基本原理；2）掌握图解法设计凸轮廓线；3) 了解解析法设计凸轮廓线。

第4.4部分凸轮机构基本尺寸的确定（讲课1学时）具体内容:1）掌握凸轮机构中的作用力情况和压力角的选择；2）掌握确定凸轮基圆半径的原则；3) 掌握凸轮滚子半径、平底推杆尺寸的选择原则。

重点：推杆常用运动规律的特点及其选择原则，凸轮轮廓曲线的设计，凸轮基圆半径与压力角及自锁的关系难点：凸轮廓线设计中所应用的“反转法”原理，压力角及自锁习题：凸轮机构的分析，凸轮机构的设计第5部分齿轮机构及其设计总学时(单位：学时):12 讲课:12 实验:0 上机:0第5.1部分齿轮机构类型及渐开线齿廓曲线（讲课2学时）具体内容:1）了解齿轮机构的类型、特点及应用场合；2）掌握平面齿轮机构的齿廓啮合基本定律；3）掌握渐开线齿廓及其啮合特点。

第5.2部分渐开线标准齿轮的基本参数几何尺寸（讲课2学时）具体内容:1）了解齿轮各部分的名称、符号；2）熟练掌握渐开线齿轮的基本参数；3）熟练掌握渐开线齿轮的几何尺寸计算。

第5.3部分直齿圆柱齿轮的啮合传动（讲课2学时）具体内容:1）掌握渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件；2）熟练掌握渐开线直齿圆柱齿轮的中心距和啮合角的关系；3）深入理解一对齿轮的啮合过程；4）熟练掌握渐开线直齿圆柱齿轮的连续传动条件。

第5.4部分渐开线齿轮的切制及变位齿轮（讲课2学时）具体内容:1）了解渐开线齿轮的范成原理；2）掌握渐开线齿轮的根切、最小齿数、变位齿轮传动概念；3）了解渐开线直齿圆柱齿轮机构的传动类型及特点；4）了解变位齿轮的设计计算过程。

第5.5部分斜齿圆柱齿轮传动（讲课2学时）具体内容:1）了解平行轴斜齿圆柱齿轮机构的特点；2）掌握平行轴斜齿圆柱齿轮机构的基本参数和几何尺寸计算；3）掌握平行轴斜齿圆柱齿轮机构的啮合传动；4）了解斜齿轮当量齿轮和当量齿数的概念。

第5.6部分直齿圆锥齿轮传动及蜗轮蜗杆传动（讲课2学时）具体内容:1）了解直齿圆锥齿轮机构和蜗轮蜗杆机构的特点；2）了解直齿圆锥齿轮机构的背锥及当量齿轮的概念；3）掌握直齿圆锥齿轮机构的基本参数和几何尺寸计算；4）了解蜗轮蜗杆机构的基本参数和几何尺寸计算。

重点：渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动的基本理论和设计计算。

难点：一对轮齿的啮合过程；变位齿轮的概念；根切产生的原因及不发生根切的条件，斜齿轮和锥齿轮的当量齿轮和当量齿数。

习题：渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动及变位齿轮的设计计算，有关斜齿圆柱齿轮机构、蜗杆蜗轮机构、圆锥齿轮机构的设计计算第6部分齿轮系及其设计总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0第6.1部分齿轮系及定轴轮系传动比（讲课2学时）具体内容:1）掌握齿轮系的分类及应用情况；2）掌握定轴轮系传动比的计算方法。

第6.2部分周转轮系、复合轮系传动比（讲课2学时）具体内容:1）掌握周转轮系和混合轮系传动比的计算方法；2）了解轮系的功能、应用和设计时应注意的主要问题。

重点：轮系的传动比计算难点：复合轮系传动比计算、轮系设计时应注意的主要问题习题：各种轮系传动比的计算第7部分其它常用机构总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0具体内容:1）了解棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构等间歇机构的运动原理；2）了解机构的组合方式与组合机构，组合机构的类型及功能及设计方法。

重点：间歇机构的运动原理，组合机构的类型难点：间歇机构的运动原理，组合机构的设计习题：组合机构的设计第8部分机械系统动力学总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0第8.1部分机械的平衡（讲课2学时）具体内容:1）了解机械平衡的目的和内容2）掌握刚性转子静平衡、动平衡的原理和计算方法；3）了解刚性转子的平衡实验及转子的许用不平衡量。

4）了解平面机构平衡的基本概念。

重点：刚性转子静、动平衡的原理和方法、难点：刚性转子动平衡概念的建立习题：刚性转子的动、静平衡设计计算第8.2部分机械的运转及运动方程式（讲课2学时）具体内容:1）了解作用在机械上的力及机械的运转过程；2）理解单自由度机械系统等效动力学模型的概念及建立方法；3）了解机械运动方程式的建立及求解。

第8.3部分机械的周期性速度波动调节（讲课2学时）具体内容:1）了解产生周期性速度波动的原因；2）掌握机械周期性速度波动的调节原理；3）熟练掌握飞轮转动惯量的近似计算方法。

重点：等效的概念，周期性速度波动的调节原理，飞轮转动惯量的计算。

难点：机械运动方程式的建立及求解，最大盈亏功的计算方法习题：飞轮设计第9部分机械传动系统的方案设计总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0具体内容:1）了解机械工作原理的拟定；2）了解执行构件的运动设计和原动机的选择；3）掌握机械的工作循环图设计；4）掌握机械系统方案的拟定。