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机械设计基础

发布者:admin 浏览次数:4787 发布日期:2010/11/16 14:33:32

机械设计基础

课程编码

3073009233

课程名称:

机械设计基础

总学分:

3.5

总学时

56(理论52;实验4

课程英文名称

Fundamentals of Mechanical Design

先修课程:

材料力学、机械制造基础

适用专业:

设施农业、生物工程、环境工程等

一、课程性质、地位和任务

课程性质:本课程是近机类的一门学科基础课。

课程地位:其目的是为学生学习有关专业机械设备课程提供必要的理论基础;培养学生的工程计算能力和简单机械零部件的设计能力;同时使学生在了解各种机械的传动原理、设备的正确使用和维护等方面获得必要的基础知识。

课程任务:

1)熟悉常用机构、常用机械传动及通用零部件的工作原理、特点、应用、结构和标准,掌握常用机构、常用机械传动和通用零部件的选用和基本设计方法,具备正确分析、使用和维护机械的能力,掌握零部件的受力分析和强度计算方法,初步具有设计简单机械传动装置的能力。

2)具有与本课程有关的解题、运算、绘图能力和应用标准、手册、图册等有关技术资料的能力。

二、教学目标要求

1)掌握常用机构和通用机械零件的基本组成、工作原理、应用场合等基本知识;理解其结构特征、运动特性和设计方法;了解常用零件的安装、使用和维护。

2)掌握常用机构、通用零件的选用和设计方法;运用基本的设计理论解决机构分析、综合和零件计算问题的运算、制图和使用技术资料的能力。

3)具有综合运用所学知识和技能,设计简单传动装置和简单机械的能力;具有通过实验和观察识别常用机构类型、组成、结构、受力分析、运动分析、工作特性和通用零件的结构特点等能力。

三、理论教学内容及安排

1  绪论(1学时)

教学目标:熟练掌握机器、机构和机械,零件与构件等基本概念。

重点:本课程的研究对象和内容。

难点:机器、机构和机械的概念和用途。

1.1  课程的研究对象和内容

1.2  机械设计的基本要求和一般过程

2  平面机构的自由度(4学时)

教学目标:理解平面机构、运动副、自由度等基本概念。

重点:平面机构运动简图的测绘、平面机构自由度的计算。

难点:平面机构运动简图的测绘、平面机构自由度计算中的若干注意事项。

2.1  运动副及其分类

2.2  平面机构的运动简图

2.3  平面机构的自由度

3  平面连杆机构(4学时)

教学目标:掌握平面四杆机构的类型、了解演化及变换,理解曲柄存在的条件;理解四杆机构的急回特性及传力分析方法。

重点:曲柄存在的条件;平面四杆机构的急回特性及传力分析。

难点:平面四杆机构的类型分析及演化

3.1  平面四杆机构的应用及特点

3.2  铰链四杆机构的基本形式

3.3  铰链四杆机构的演化

3.4  平面连杆机构的特性

4  凸轮机构(3学时)

教学目标:熟悉凸轮机构的组成、类型及应用,理解从动件常用运动规律,掌握位移曲线的绘制;掌握图解法设计凸轮轮廓曲线的方法。

重点:掌握图解法设计凸轮轮廓曲线的方法。

难点:反转法设计凸轮轮廓曲线的基本原理。

4.1  凸轮机构的分类及应用

4.2  从动件常用的运动规律及其组合

4.3  凸轮廓线的设计

5  齿轮机构(5学时)

教学目标:掌握齿轮机构的特点及应用、掌握齿廓啮合基本定律和有关尺寸计算。

重点:渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动的基本理论和结构尺寸计算。

难点:齿廓啮合基本定律,变位齿轮的概念,当量齿轮背锥,当量齿数。

5.1  齿轮传动的分类、特点及应用

5.2  齿轮各部分名称及渐开线标准圆柱齿轮的基本尺寸

5.3  渐开线标准圆柱齿轮的啮合

5.4  渐开线标准圆柱齿轮的切齿原理

5.5  根切、最少齿数及变位齿轮

5.6  其它齿轮机构

6  轮系(3学时)

教学目标:了解齿轮系的类型、掌握定轴轮系、周转轮系和复合轮系传动比的计算。

重点:定轴轮系、周转轮系和复合轮系传动比的计算。

难点:复合轮系中基本轮系的划分问题;传动比计算中正、负号的确定。

6.1  轮系的类型和功用

6.2  定轴轮系及其传动比

6.3  周转轮系及其传动比

6.4  复合轮系及其传动比

7  间歇运动机构(2学时)

教学目标:了解棘轮机构、槽轮机构、凸轮间歇运动机构和不完全齿轮机构的工作原理和特点。

重点:棘轮机构和槽轮机构的工作原理和特点。

难点:槽轮机构的工作原理和结构特点。

7.1  棘轮机构

7.2  槽轮机构

7.3  凸轮间歇运动机构和不完全齿轮机构

8  机械零件设计概论(1学时)

教学目标:掌握机械零件基本设计理论(机械零件工作能力、设计准则、许用应力和安全系数);了解有关材料的力学性能和选择原则

重点:机械零件设计的基本要求、机械零件常用材料及其选择

难点:机械零件的强度及设计准则。

8.1  机械零件的工作能力和设计准则

8.2  机械制造常用材料及其选择

8.3  许用应力和安全系数

9  联结(6学时)

教学目标:掌握螺纹联接的基本类型;了解键联接的类型、掌握普通平键联接的选用。

重点:螺纹联结的基本类型、防松的原理和方法;普通平键联结。

难点:螺栓联结的强度计算。

9.1  螺纹形成原理、类型和主要参数

9.2  螺纹分类

9.3  螺纹联结的基本类型及螺纹紧固件

9.4  螺纹联结的预紧和防松

9.5  螺纹联结的强度计算

9.6  提高螺纹联结强度的措施

9.7  键联结、花键联结和销联结

10  齿轮传动(5学时)

教学目标:掌握渐开线直齿圆柱齿轮传动的设计

重点:了解齿轮传动失效形式、理解设计准则,了解齿轮材料及精度等级选择;掌握直齿圆柱齿轮传动设计,理解齿轮结构设计。

难点:齿轮传动失效形式、理解设计准则,和齿轮传动的设计过程(流程)

10.1  齿轮传动的失效形式和设计准则

10.2  齿轮材料及热处理

10.3  渐开线圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷

10.4  标准渐开线直齿圆柱齿轮的强度计算

10.5  齿轮的构造

10.6  齿轮传动的润滑

11  带传动和链传动(5学时)

教学目标:掌握普通V 带传动的设计、了解带传动的张紧、安装和维护。掌握A型套筒滚子链传动的设计、多边形效应、了解链传动的张紧、安装和维护。

重点:带中应力分析、带传动的打滑和弹性滑动现象;链传动的运动分析和多边形效应。

难点:带中应力分析和链传动的多边形效应。

11.1  带传动的类型和受力分析

11.2  普通V带传动设计

11.3  链传动的类型、结构和应用

11.4  套筒滚子链传动的失效形式和功率曲线图

11.5  链传动的运动分析

11.6  链传动的主要参数及其选择

11.7  链传动的布置和润滑

12  轴(4学时)

教学目标:了解轴的功用及分类、轴的常用材料及热处理;掌握轴的结构设计;掌握轴的强度计算。

重点:轴的结构设计。

难点:轴的强度计算。

12.1  轴的类型、应用、和材料

12.2  轴的结构设计

12.3  轴的强度计算2学时)

13  滚动轴承(6学时)

教学目标:掌握滚动轴承的结构、类型,掌握滚动轴承的代号,理解滚动轴承类型的选择。

重点:掌握滚动轴承的代号选择。

难点:理解滚动轴承的组合设计。

13.1  滚动轴承的结构、类型和特点

13.2  滚动轴承的代号

13.3  滚动轴承的选择计算(2学时)

13.4  滚动轴承的润滑与密封

13.5  滚动轴承的组合设计

14  联轴器和离合器(2学时)

教学目标:了解联轴器与离合器的基本类型及功用。

重点:联轴器与离合器的基本类型及功用。

难点:联轴器与离合器的构造。

14.1  联轴器

14.2  离合器

15  弹簧(1学时)

教学目标:了解弹簧的结构特点、类型、功用和选择。

重点:弹簧的类型、功用和选择。

难点:弹簧的结构特点。

15.1  弹簧的结构、类型和功用

15.2  弹簧的制造、材料和许用应力

四、实验教学内容

序号

项目名称

实验目的与内容

学时

实验

性质

主要试材及仪器设备

1

机构、机械零件认知及机构运动简图测绘实验

目的:学会根据各种机械实物或模型,绘制机构运动简图

任务:每人实际测绘三套机构模型

内容:根据实测结果,绘制相应模型的机构运动简图,并计算其自由度

要求:随课堂上交实验结果,并要求指出相应机构中存在的复合铰、局部自由度和虚约束等特殊现象

2

基础

机构模型、直尺、铅笔和圆规

2

齿轮范成实验

目的:1)掌握范成法加工渐开线齿廓的原理

2)了解齿轮的根切现象及采用变位修正来避免根切的方法

3)了解变位后对轮齿尺寸产生的影响

任务:1)用范成仪模拟加工齿数少于17渐开线齿轮齿廓的过程,并观察实验结果有无根切现象,并分析原因

2)针对根切现象,采用变位修正来避免根切,并用范成法加以验证

内容:1用范成仪模拟加工带根切现象的渐开线齿廓

2用范成仪模拟加工变位后的渐开线齿廓

3)测量两次实验结果,观察有关尺寸的变化和齿形的变化

要求:要求完成变位前后两到三个完整齿形的绘制,和有关的尺寸的计算或测量,并随课堂上交实验结果

2

基础

齿轮范成仪、铅笔、圆规和剪刀

五、教学方式及考核方式

课程考核方式:检查作业,课程考试。

课程成绩评定:平时作业、实验及考勤(20%),期中考试(20%),期末考试(60%)。

六、主要参考文献

[1] 杨可桢.机械设计基础(5).北京:高等教育出版社,2006

[2] 孙桓.机械原理(6).北京:高等教育出版社,2004

[3] 濮良贵.机械设计(8).北京:高等教育出版社,2006

[4] http://www.xihangzh.com/jxkj

[5] http://down2.zhulong.com/tech/detailprof513981ZJ.htm

撰稿人:胡伟

审稿人:陈红

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