《机械设计》课程教学大纲

《机械设计》课程教学大纲
课程名称: 机械设计
课程英文名称: MACHINE DESIGN
总学时:60 讲课学时:48 实验学时:12 上机学时:20（单独安排学时）
学分：3
课程类型：必修课
开课单位：机电工程学院机械设计系
授课对象: 机电工程学院机械设计制造及其自动化专业
能源工程学院能源与环境工程系，飞行器推进及流体动力系
其它有关专业
先修课程：工程图学；材料力学；机械精度设计与检测技术；机械工程材料；金属工艺学；机械原理
开课时间：第五学期
教材与主要参考书：
[1] 宋宝玉，王黎钦主编.机械设计.北京：高等教育出版社，2010.5.
[2] 王黎钦，陈铁鸣主编.机械设计.第四版.哈尔滨工业大学出版社，2008.8.
[3] 宋宝玉主编.机械设计课程设计指导书.高等教育出版社，2010.5.
[4] 王连明,宋宝玉主编.机械设计课程设计.第三版. 哈尔滨工业大学出版社, 2007.12
[5] 张锋,宋宝玉主编.机械设计大作业指导书.高等教育出版社，2010.5
[6] 机械设计教学组编.机械设计实验教材. 哈尔滨工业大学教材科.
[7] 机械设计教学组编.机械设计电算教材.哈尔滨工业大学教材科.
一、课程的教学目的
机械设计课程是一门用以培养学生机械设计能力的技术基础课，本课程主要研究一般工作条件和常用参数范围内的通用机械零部件的工作原理、结构特点、基本设计理论和设计计算方法，以及机械系统方案的设计与选择，其主要任务是培养学生：
1．树立正确的设计思想，理论联系实际，具有创新精神；
2．掌握设计或选用通用机械零部件的基本理论、基本知识和基本技能，了解机械设计的一般规律，具有设计机械传动装置和一般机械的能力；
3．具有计算能力、绘图能力、运用计算机进行辅助设计的能力和运用标准、规范及查阅技术资料的能力。

4．掌握机械设计的实验原理和方法，具有进行实验研究的初步能力。

5．了解机械设计的新理论、新方法及发展趋向（了解机械设计的新发展）。

机械设计课程是高等工科院校中机械类专业一门主干课程，在教学过程中要综合运用先修课程中所学到的有关知识与技能，结合各种实践教学环节，进行机械工程技术人员所需的基本训练，为学生进一步学习有关专业课程和日后从事机械设计工作打下基础，因此在机械类专业的教学计划中占有重要地位和作用。

二、教学内容及基本要求
本课程主要内容有机械设计的基本理论和基本知识、典型通用机械零部件的设计和机械传动系统方案选择。

（一）本课程的主要章节
教学内容按照教学日历的顺序编排
第一章绪论
机械的组成及本课程研究的对象，本课程的性质和任务，本课程的特点和学习方法。

第二章机械设计概论（第一部分）
设计机械及机械零件的基本要求和一般程序（或方法）；机械零件的载荷与应力；机械零件的主要失效形式和设计准则；机械设计的材料选用、结构工艺性和标准化（部分内容自学）。

第三章螺纹连接
螺纹及螺纹连接的基本知识；螺栓组连接的设计，包括单个螺栓连接的预紧、强度计算、螺栓组结构设计、受力分析及提高螺栓连接强度的措施等。

第八章其他常用传动（第一部分）
8.2 滑动螺旋传动的设计计算方法
第五章带传动
带传动的类型、工作原理、特点及应用。

普通V带与V带轮的规格和基本尺寸。

带传动的理论基础：带传动的几何尺寸，受力分析，应力分析，弹性滑动与打滑现象，带传动的失效形式及设计准则。

普通V带传动的设计，带传动的张紧。

第八章其他常用传动（第二部分）
8.1链传动的类型、工作原理、特点及其应用，滚子链条与链轮的结构，链传动的运动特性。

第六章齿轮传动
齿轮传动的失效形式和设计准则。

齿轮常用材料及热处理形式。

齿轮传动的计算载荷。

齿轮传动的受力分析，齿轮传动的承载能力计算。

齿轮的结构。

齿轮传动的设计（材料、热处理、精度、主要参数的选择与确定、几何尺寸计算、结构等）。

第七章蜗杆传动
蜗杆传动的特点及应用。

蜗杆传动的主要参数及其选择。

蜗杆传动的失效形式、设计准则及材料选择。

蜗杆传动的受力分析及运动分析，蜗杆传动的承载能力计算。

蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算。

蜗杆、蜗轮的结构。

第九章轴
轴的分类。

转轴的受力、应力与失效分析。

轴的材料。

轴径的初算。

轴的结构设计。

轴的强度计算和刚度计算。

第四章其他常用连接
轴毂连接类型、特点，平键连接、花键连接的工作原理、结构。

第十章滚动轴承
滚动轴承的构造、类型、特点及选择。

滚动轴承的代号。

滚动轴承承载能力的校核计算（失效形式、额定寿命计算、强度计算和极限转速）。

滚动轴承部件的组合设计。

轴和滚动轴承部件设计习题课（2h）
通过实例使学生进一步掌握轴和滚动轴承部件组合设计的基本要求、结构设计要点及设计步骤。

第二章机械设计概论（第二部分）
摩擦、磨损、润滑剂和添加剂。

第十一章滑动轴承
滑动轴承的结构、类型、特点及轴瓦材料与结构。

非液体摩擦轴承的计算。

液体动压形成原理及基本方程，液体动压径向滑动轴承的计算要点。

多油楔动压轴承简介。

润滑剂与润滑装置。

第十二章联轴器、离合器和制动器
联轴器的功用与分类，几种常用联轴器的结构、工作原理、特点及选择与计算方法。

离合器的功用与分类，几种常用离合器的结构、工作原理、特点及选择与计算方法。

制动器的功能，几种常用制动器的工作原理。

第十三章弹簧
弹簧的功用、分类、材料、许用应力及制造。

圆柱形压缩（拉伸）螺旋弹簧的设计计算。

第十四章机架零件
机架概述，剖面形状、结构设计
第十五章机械传动系统方案设计
机械系统设计的任务和目标、常用动力机械的特性及其匹配、执行机构及其创新设计、传动子系统的方案设计及评价、机械系统的匹配性设计、机械系统的总体布置。

机械零件的设计方法简介
机械零件的强度和刚度设计方法、机械零件的精度设计方法、机械零件的动态性能设计方法、机械零件的可靠性设计方法。

总结
（二）其他教学环节安排
1、必修实验安排16学时，根据各专业不同、各授课班不同，从必修的实验内容中选做12学时。

①机械组成及典型机械零部件认识与分析实验（2学时）；
②带传动实验（2学时）；
③轴系部件设计与分析实验（4学时）；
④摩擦学基础实验（2学时）；
⑤滑动轴承实验（2学时）；
⑥机械系统运动方案及结构分析与设计实验（4学时）。

选修实验安排26学时，学有余力的学生可以选修，学时不限。

①典型机械拆装与结构分析实验（4学时）；
②滑动轴承机械性能测试实验（2学时）；
③二维数控平台运动及结构分析实验（2学时）；
④步进送料机的设计及组装实验（18学时）。

2、设计性大作业安排5个，每个大作业的工作量一般为A3或A2图纸一张，设计说明书一份。

大作业内容有：
①螺纹联接结构设计；
②螺旋传动设计；
③带传动设计；
④齿轮传动设计；
⑤轴系部件组合设计。

3、上机计算安排一个习题
上机计算的内容是：带传动设计编程计算
上机计算及画图，课外安排20机时。

（三）考核方式及记分办法
期末考试70分，大作业25分（五个大作业，每个5分），一个电算作业5分，实验单独计分。

本门课程的及格标准：大作业15分以上（交齐五个大作业）、电算作业（或平时测验）3分以上、期末考试42分以上。

没有交齐大作业和电算作业的同学不允许参加期末考试。