《机械设计基础》教学大纲课程编号：课程名称：机械设计基础A英文名称：The Fundamental of Machine Design学分：7 学时：112 （其中实验学时20）适用对象：四年制机械电子专业一、目的与任务1、课程性质：必修2、课程类别：专业基础课3、目的与任务：本课程是机械电子工程专业的一门综合性和实践性都很强的专业基础课，是研究机械共性问题的专业主干课程。

本课程结合应用力学、机械理论和生产知识，解决常用机构及通用零部件的分析和设计问题，为学生进行机电产品的设计开发、技术创新、维修维护以及后续专业课学习奠定基础。

本课程在教学内容方面注重基本知识、基本理论和基本方法；在培养学生能力方面着重设计构思和设计技能的基本训练。

使学生经过必要的基本技能的训练，具备分析和解决生产实际中问题的综合能力。

本课程突出应用能力和综合素质的培养，侧重理论和技能两者并重、相互结合。

所以本课程在专业培养计划中占据重要的地位与作用，是一门专业核心课程。

学习本课程的目的是使学生掌握机械常用机构的结构、特性，初步具备分析、选用常用机械机构的能力；掌握机械中通用零件的工作原理、特点、应用及设计计算的工程方法；初步具有运用标准、规范、手册等技术资料的能力；获得实验技能的初步训练。

本课程的主要任务是使学生掌握常用机械传动和通用机械零部件的工作原理、基本结构及选用的基本方法，初步具有分析和设计常用机械零件和简单传动装置的能力；并进而具备向新技术渗透和联接的接口能力。

二、教学内容及学时分配（理论学时92+实验学时20）第1讲绪论（3学时+0）熟悉机器与机构，零件与构件的基本概念，了解本课程内容、性质和任务，介绍本课程的学习方法。

了解机械设计的内容、步骤及基本要求，熟悉零件的机械物理特性。

掌握常用工程材料的基本理论和基本知识。

了解材料分析的基本方法；具有根据机械零件的一般条件和性能要求，正确、合理选用工程材料的初步能力。

第3讲极限与配合、表面粗糙度和优先系数（13学时+2）掌握公差配合与技术测量的基础知识，应会用有关的公差配合标准，具有选用公差配合的初步能力，能正确选用量具量仪，会进行一般的技术测量工作，会设计常用量规，并为今后的学习与工作打下良好的基础。

第4讲机械零件的工艺性及标准化（14学时+0）1热成形工艺1）铸造工艺了解铸造的概念及其砂型铸造基本生产工艺过程；理解并掌握铸造造型材料的性能及其对铸件质量的影响；了解手工造型与机械造型方法及其应用范围；了解型芯及浇注系统的组成及其作用。

理解并掌握合金的流动性、收缩性的概念、影响因素以及对铸件质量的影响；理解并掌握缩孔、缩松、内应力、变形、裂纹的形成原因及防止办法。

了解灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁的生产特点，掌握其牌号、组织与应用；内容：砂型铸造基本工艺、合金的铸造性能及其对铸件质量的影响2）锻造工艺掌握冲击加工对金属的组织和性能的影响及其在工程上的应用；理解金属可锻性的概念及其影响可锻性的因素，了解钢在锻造时的加热温度范围；了解自由锻的设备，掌握自由锻的基本工序与应用，自由锻的工艺规程的编制；了解模锻设备工艺与应用；了解板料冲压设备，掌握板料冲压的基本工序与应用；内容：金属的可锻性、自由锻、模锻、板料冲压3）焊接成形了解焊接的概念及焊接的种类；掌握手工电弧焊的焊接设备、焊接过程的冶金特点；掌握电焊条的组成、种类及应用；理解并掌握焊接接头的组织与性能；了解焊接应力与变形。

了解埋弧自动焊、二氧化碳气体保护焊、氧气气体保护焊的焊接过程，掌握各焊接方法的焊接工艺特点与应用。

了解点焊、缝焊、对焊的焊接过程，掌握各焊接方法的焊接工艺特点与应用。

内容：手工电弧焊、埋弧日动焊、气体保护焊、电阻焊、钎焊2切削成形工艺1）金属切削过程的基本知识以金属切削理论为基础，要求掌握金属切削的基本原理和基本知识，并有根据具体情况合理选择加工方法（机床、刀具、切削用量、切削液等）的初步能力；1.金属切削加工在机械制造中的作用，金属切削加工时的运动、切削要素，刀具材料，车刀几何参数，刀具结构，金属切削过程的物理现象，切削用量的选用原则。

内容：金属切削过程的基本知识；刀具材料重点：金属切削原理的基础知识。

刀具材料、刀具几何角度的作用。

金属切削过程的物理现象，切削用量合理选用原则。

难点：刀具几何角度2）常用加工方法综述掌握常用加工方法的工艺特点，加工内容和应用范围；内容：车削加工、钻削和镒削加工、刨削、插削和拉削加工、锐削加工、磨削加工，光整加工。

重点：车削加工、钻削、锐削加工和磨削加工3）典型表面加工分析熟悉各种典型表面（外圆面、内孔、平面、成形面、螺纹、齿轮齿形）加工的方法与初步方案。

了解表面加工不仅有形状和尺寸的要求，还有尺寸精度、形位精度和表面质量等的技术要求。

重点：典型表面加工的技术要求、选择零件加工方法的基本原则：难点：零件加工方法的选择第5讲平面机构的自由度和速度分析（2学时+2）掌握平面运动副的一般表示法，能熟练看懂一般机构运动简图，基本掌握将实际机构绘制成机构运动简图的技能。

掌握一般平面机构的自由度计算并能判断机构运动是否确定。

要求：掌握绘制一般平面机构运动简图的技能，并能分析平面机构的运动确定性。

学习刚体平面运动、点的运动合成等运动力学基本理论。

基本掌握简单机构的运动分析，四杆机构的基本形式及其演化，掌握四杆机构的基本特性，了解基本特性在实际中的应用，能够设计简单的平面四杆机构。

学习平面连杆机构的静力学和强度、刚度、稳定性的分析设计计算的基本理论和方法。

重点：钗链四杆机构的特性、钗链四杆机构曲柄存在的条件、平面四杆机构的设计第7讲凸轮机构（3学时）掌握三种运动规律的位移线图的绘制和特点。

重点掌握反转法设计尖顶对心移动从动件盘形凸轮的轮廓曲线。

学习凸轮机构的静力学分析，了解基圆半径对压力角的影响, 滚子半径对实际轮廓曲线的影响。

了解四轮机构的组成、特点和分类。

辅助教学项内燃机配气机构的凸轮设计重点：从动件的常用运动规律、图解法设计凸轮轮廓、设计凸轮机构应注意的问题.第8讲齿轮机构（4学时+2）了解齿轮传动的基本类型及特点，熟悉渐开线的性质，掌握齿轮传动的传动比为何恒定及中心距的可分性，掌握直齿和斜齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算及正确啮合条件，了解直齿圆柱齿轮的加工原理，掌握直齿和斜齿不发生根切的最少齿数。

熟悉变位齿轮的概念，了解变位齿轮的应用，熟悉变位齿轮和直齿圆柱齿轮的异同点及不发生根切的最小变位系数。

了解圆锥齿轮的应用。

重点：齿廓啮合基本定律、渐开线齿廓、渐开线标准齿轮的几何尺寸、渐开线标准齿轮的啮合。

第9讲轮系（3学时）了解轮系的分类。

掌握定轴轮系、行星轮系传动比的计算，了解轮系的应用及减速器的类型、特点。

第10讲间歇运动机构（2学时+2）了解棘轮机构、槽轮机构的工作特点及应用场合。

第11讲机械速度波动的调节（2学时+2）重点：周期性速度波动的调节方法及飞轮设计第12讲回转件的平衡学习回转构件平衡的基本原理、熟悉静平衡与动平衡的试验方法。

重点：静平衡与动平衡第13讲机械效率（3学时）正确理解当量摩擦系数、摩擦圆的概念；掌握运动副中摩擦力的计算方法；正确掌握机械效率计算方法；正确理解摩擦锁的概念，能确定机构的自锁条件。

第14讲联接（3学时）了解螺纹联接的分类、预紧与防松及螺栓联接和键、销联接的结构设计。

重点：螺纹联接的预紧和防松、螺纹联接的强度计算、提高螺纹联接强度的措施、键、花键及销联接的类型、特点及应用。

第15讲齿轮传动（6学时+2）掌握圆柱齿轮传动的受力分析和失效形式分析，能提出防止失效的措施。

了解材料选择的原则，能根据具体条件选择齿轮材料。

掌握齿轮传动的强度计算和设计。

了解齿轮的结构和润滑。

重点：齿轮的失效形式、直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算、直齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲强度计算第16讲蜗杆传动（2学时）了解蜗杆传动的工作特点和几何尺寸计算，以及蜗杆传动的失效形式和材料选择，掌握蜗杆传动的参数选择及受力分析。

了解它的强度计算和热平衡计算。

重点：圆柱蜗杆传动的受力分析第17讲挠性传动（4学时+2）了解带传动的特点及应用，熟悉三角胶带的标准和带轮的结构，掌握三角带传动的工作原理。

定性介绍弯曲应力分布规律和疲劳破坏的基本概念，熟悉带传动的失效形式分析，参数选择和设计。

了解链传动的类型、特点及应用。

掌握链传动的运动不均匀性, 链传动的失效形式，布置、张紧及润滑。

重点：带传动的受力分析、带的应力分析、普通V带传动的计算、链传动的特点、主要参数及其选择nW第18讲（3学时学习扭转、弯曲及组合变形的强度、刚度分析的基本理论，能根据受载情况区分转轴、心轴、传动轴和选择轴的材料，进行强度计算，确定轴的结构和尺寸。

能分析现有轴的结构。

重点：轴的结构设计、轴的强度计算了解滑动轴承的功用和类型，能根据实际情况判断轴承的失效形式，掌握轴承的寿命计算，了解轴承的组合设计；学习磨损、润滑及密封的基本知识，了解滑动轴承的结构及材料。

重点：滑动轴承的结构型式、动压润滑的基本原理、非液体摩擦滑动轴承的设计计算第20讲滚动轴承（2学时+2）了解滚动轴承的功用和类型及异同点，掌握滚动轴承的代号及类型选择，能根据实际情况判断轴承的失效形式，掌握轴承的寿命计算，了解轴承的组合设计。

重点：滚动轴承的代号、滚动轴承的选择计算、滚动轴承的组合设计第21讲联轴器、离合器和制动器（2学时）学习剪切和挤压强度计算的基本方法。

了解联轴器和离合器的功用及二者的异同点, 了解不同类型联轴器和离合器的工作原理，了解不同弹簧的用途。

熟悉键的类型、特点和工作原理。

熟悉销联接的类型和原理。

能进行键、销连接的强度校核。

*第22讲弹簧（0学时+2）三、考核与成绩评定本课程结业方式采用闭卷考试，实验成绩10%、平时成绩20% （包括作业完成情况, 上课出勤率，上课提问），考试成绩占70%。

作业要求独立思考、独立完成。

1、结合大纲和教材，适当布置一定的课外自学内容，培养学生自学能力。

通过自学, 了解半代本学科的水平，发展动态，为以后工作奠定基础。

2、本课程受课对象为我校机械电子工程专业，先修课程为《机械制图》、《工程力学》等课程；需在课程绪论中融合《金属工艺学》、《公差配合与技术测量》等课程的核心知识点，并为《工程测试技术》、《机电传动控制》、《数控机床与编程》以及《物流系统自动化》等专业课打下基础。

3、带*号章节布置学生自学，同时布置课外自学内容4、实验内容与安排，依据教学计划，本课程安排10个实验项目，如下表:五、教科书及参考书参考教材：《机械设计基础（第五版）》，杨可桢、程光蕴、李仲生主编，2006.5 （2008重印），北京：高等教育出版社参考书目：1《机械设计基础（第三版）》，范顺成主编，1998,北京：机械工业出版社2《机械设计》，（第四版）邱宣怀主编，1997,北京：高等教育出版社3《姜明德.公差配合与技术测量》.（第四版）湖南科学技术出版社，2005 4《机械工程材料》，赵程等主编，机械工程出版社，2002年8月5《金属工艺学》（第五版），骆志斌主编，高等教育出版社，2000年7月大纲制定者: 大纲审核者: 王立涛薛广红。