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《机械设计》课程教学大纲课程编码AL040600课程性质专业基础课程适用专业机械设计制造及其自动化专业、农业机械化及其自动化专业学时学分56学时
3.5学分所需先修课机械原理、理论力学、材料力学、金属工艺学、机械工程材料、机械制图、互换性与技术测量编写单位机电工程学院
一、课程说明.课程简介机械设计是农业机械化及其自动化和机械设计制造及其自动化专业的一门专业基础课程机械设计系统地讲述带传动、链传动、齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、轴、轴承、联轴器、离合器、螺纹联接等常见机械零件的类型与分类、特点、材料选用、失效形式、设计方法、注意事项等内容该课程的先修课程包括“机械原理”、“理论力学”、“材料力学”、“金属工艺学”、“机械工程材料”、“机械制图”、“互换性与技术测量”,机械设计课程将先修课程教授的各部分综合起来,实现基础的机械系统设计通过课程的学习,让学生能掌握基本的机械设计思路与方法,并能够通过查阅相关手册与技术资料,进行机械零部件的设计能力,并为后续学习专业课程打下基础.教学目标要求通过对本课程的学习,使学生了解课程的研究对象;掌握课程的学习方法;了解机械设计的原则2掌握带传动的类型、特点、失效形式、设计准则,学会带传动的设计掌握带传动的张紧与布置方式3掌握链传动的特点、分类、失效形式、设计准则,掌握套筒滚子链的结构,学会链传动的设计,掌握链传动的布置、张紧及润滑方式4掌握齿轮传动的种类、失效形式、设计准则;学会直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮的设计,理解齿轮的润滑方法5了解蜗轮蜗杆传动的特点、失效形式与设计准则.滚动轴承的选用原则;.滚动轴承的设计计算方法;.滚动轴承的组合设计本部分难点.滚动轴承的代号;.滚动轴承的载荷分析.滚动轴承的寿命与选用计算;.滚动轴承组合中受力传递教学内容L滚动轴承的结构、类型及代号滚动轴承的结构滚动轴承的主要类型滚动轴承的代号.滚动轴承类型选择轴承的载荷轴承的转速轴承的调心性能轴承的游动和径向位移轴承的安装及拆卸.滚动轴承尺寸选择滚动轴承的失效形式和额定寿命滚动轴承的基本额定动载荷滚动轴承的寿命计算公式滚动轴承的当量动载荷向心推力轴承的径向载荷和轴向载荷滚动轴承的静载荷.滚动轴承的组合设计滚动轴承轴系固定的形式滚动轴承的配合滚动轴承的预紧滚动轴承的润滑、密封第九部分联轴器和离合器(2学时)教学目标了解常用的联轴器种类与特点;了解常用的离合器种类与特点;掌握联轴器、离合器的选用方法本部分重点.常用联轴器的分类、特点与选用;.常用离合器的分类、特点与选用本部分难点.联轴器的选用方法;.离合滞的选用方法教学内容.概述.联轴器.离合器第十部分螺纹联接(6学时)教学目标.了解螺纹联接的特点、结构与应用;.掌握常见螺栓联接设计计算方法本部分重点.螺栓组联接的受力分析;.单个螺栓的强度计算;.螺纹联接的预紧和防松本部分难点.单个螺栓强度计算教学内容[螺纹螺纹的类型和应用螺纹的主要参数螺纹联接的基本类型标准螺纹联接件.螺栓组联接的结构设计.螺栓组联接的受力分析受轴向力的螺栓组联接受横向力的螺栓组联接受旋转力矩的螺栓组联接受翻转力矩的螺栓组联接.单个螺栓的强度计算螺栓受拉螺栓受剪许用应力螺纹联接件的材料.螺纹联接的预紧和防松螺纹联接的预紧螺纹联接的防松第十一章弹簧(自学)教学目标通过教学使学生了解弹簧的种类、特点、用途圆柱螺旋弹簧的结构参数及选择计算本部分重点圆柱形螺旋压缩(拉伸)弹簧本部分难点圆柱形螺旋压缩(拉伸)弹簧的强度计算教学内容1概述弹簧的功用与种类弹簧的材料与制造弹簧的精度2圆柱形螺旋弹簧的结构压缩弹簧拉伸弹簧3弹簧的材料和制造4圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计计算螺旋压缩(拉伸)弹簧的应力与变形压缩弹簧的稳定性圆柱螺旋弹簧的特性线受变载荷时螺旋弹簧的疲劳强度校核设计步骤5扭转弹簧简介实验一减速器拆装实验(2学时)实验目的L熟悉、了解减速器及其零件的结构、形状、用途、及相互之间的关系.了解减速器的主要部件、零件的拆装、调整方法及它们的配合性质.掌握轴的安装、固定和润滑实验内容L观察各种螺栓直径,其中包括轴承旁联接螺栓上下箱体联接螺栓,轴承端盖螺钉直径,启盖螺钉直径,窥视孔螺钉直径,地脚螺栓直径
2、了解轴承部件的安装、拆卸、固定、调整等结构要求,并且绘制轴承部件结构草图
3、观察了解减速器各辅助零件的用途、结构和位置要求其中有通气器、放油塞、窥视孔、定位销、油面指示器、吊钩等
4、注意轴承的润滑方式三.实验要求.每次实验前认真阅读实验指导书写好预习报告;.爱护所使用的仪器设备,损坏时要及时报告老师;.严格按实验步骤进行,在实验过程中注意操作规范保证人身安全;.准确如实地记录数据和实验现象,按时完成实验报告实验成绩的考核实验报告:0-5分操作考核:0-5分总分0-10分,计入《机械设计》课总成绩实验二轴系结构设计实验(2学时)一.实验目的熟悉并掌握轴系结构设计中有关轴的结构设计、滚动轴承组合设计的基本方法二.实验设备
1、组合式轴系结构设计分析实验箱实验箱提供能进行减速器圆柱齿轮轴系,小圆锥齿轮轴系及蜗杆轴系结构设计实验的全套零件
2、测量及绘图工具300mm钢板尺、游标卡尺、内外卡钳、铅笔、三角板等三.实验内容
1、指导教师根据下表选择性安排每组的实验内容(实验题号)
2、进行轴的结构设计与滚动轴承组合设计每组学生根据实验题号的要求,进行轴系结构设计,解决轴承类型选择,轴上零件定位固定轴承安装与调节、润滑及密封等问题
3、由实验指导老师现场检查每组学生组装的轴系,现场给分四.实验步骤
1、明确实验内容,理解设计要求
2、复习有关轴的结构设计与轴承组合设计的内容与方法(参看数材有关章节);
3、构思轴系结构方案
(1)根据齿轮类型选择滚动轴承型号;
(2)确定支承轴向固定方式(两端固定:一端固定、一端游动);
(3)根据齿轮圆周速度(高、中、低)确定轴承润滑方式(脂润滑、油润滑);
(4)选择端盖形式(凸缘式、嵌入式)并考虑透盖处密封方式(毡圈、皮碗、油沟);
(5)考虑轴上零件的定位与固定,轴承间隙调整等问题;
4、组装轴系部件根据轴系结构方案,从实验箱中选取合适零件并组装成轴系部件、检查所设计组装的轴系结构是否正确
5、将所有零件放入实验箱内的规定位置,交还所借工具五.实验要求.每次实验前认真阅读实验指导书写好预习报告;.爱护所使用的仪器设备,损坏时要及时报告老师;.严格按实验步骤进行,在实验过程中注意操作规范保证人身安全;实验成绩的考核实验方案0-5分操作考核0-5分总分0-10分,计入《机械设计》课总成绩
三、教材及教学资源选用教材李志红、肖念新编著《机械设计》,北京:中国农业出版社,2014参考书
[1]《机械设计基础》(第三版),邱宣怀编著,高等教育出版社,1990
[2]《机械设计基础》(第四版),邱宣怀编著,高等教育出版社,1999
[3]《机械设计基础》,轻纺类“机械设计”联合编写组编著,人民教育出版社,1980o
[4]《机械设计基础》,濮良贵编著,高等教育出版社,1989
[5]《机械零件》,乔孝纯、年锡传等编著,西安交通大学出版社,1989
[6]《机械工程手册》,机械工程手册编辑委员会编,机械工业出版社,1982
[7]《机械设计手册》(下册,第二版),机械设计手册联合编写组编著,化学工业出版社,19796掌握轴的分类,学会阶梯轴的设计与校核方法7了解滑动轴承的类型、典型结构、特点、应用场合、润滑方法8掌握滚动轴承的种类、代号、选用原则,掌握滚动轴承的载荷分析与失效形式,掌握滚动轴承的设计计算方法,理解滚动轴承组合设计的特点9了解常用的联轴器、离合器种类与特点10了解螺纹联接的特点、机构与应用,学会常见螺栓联接设计计算方法
3.教学重点难点机械设计课程特点是知识面较宽,知识点较多,在教学中,重点内容包括1带传动、链传动、齿轮传动中各种传动形式的特点、典型结构、失效形式与设计准则,以及各种传动的设计2多级齿轮蜗轮蜗杆传动中,各齿轮受力情况3阶梯轴的结构设计与强度、刚度校核4滚动轴承的分类、代号、选用方法、寿命计算、润滑方式、轴承组的设计5联轴器与离合器的分类与工作原理6螺纹联接的设计与计算机械设计课程实践性较强,部分原理较为抽象,其中难点内容包括1带传动的受力分析与应力分析2链传动的多边形效应3齿轮传动中参数的选取4轴的结构设计与加工、安装的工艺要求5轴承的受力分析与寿命计算5螺纹联接中螺栓强度的计算与校核
4.学时分配表
5.主要教法、学法本课程主要教学手段是以课堂教学为主,辅以实验、作业、自学等环节,完成课程的学习课堂教学采用多媒体教学与传统教学相结合的方法,使用多媒体方式,将实际零件、部件以直观形式展现给学生,便于理解;使用板书对关键内容进行推导,使学生理解得更深刻通过实验环节的设置,使学生对各种零件有进一步的认识,从理论到实践对课程进行学习通过作业形式,了解学生学习的效果,对普遍问题及时辅导与解答,并通过作业形式,锻炼学生的自学能力
6.考核方式及标准该课程的考核方式为闭卷考试,考核教学大纲规定的应知应会部分内容,其中平时出勤、课堂纪律、课堂提问及课后作业占20%实验占10%期末试卷70虬
二、各部分教学纲要第一部分绪论(2学时)教学目标了解课程的研究对象;熟悉课程的学习方法;了解机械设计的原则本部分重点.课程的学习方法本部分难点.与先修课程间的联系教学内容1机械设计的方法及一般过程2机械及零件设计的基本要求3机械零件设计的一般步骤第二部分带传动(6学时)教学目标.掌握带传动的类型与特点;.掌握带传动的失效形式与设计准则;.掌握带传动的设计过程;.掌握带传动的张紧与布置本部分重点.带传动的类型与特点;.带的受力分析;.带的应力分析;.弹性滑动与打滑;.带传动的设计过程;.带传动的张紧与布置本部分难点.带的受力分析;.带的应力分析;带传动的设计过程教学内容.概述主要类型和传动型式带传动的特点.带传动的工作情况分析带传动中的力分析带传动中的应力分析带传动的运动分析3V带传动的设计计算V带的结构和标准带传动的失效形式和设计准则单根V带所能传递的功率原始数据及设计内容设计步骤及参数选择.V带轮设计.V带的张紧和使用V带的张紧V带的使用第三部分链传动(4学时)教学目标.掌握链传动的特点与分类;.掌握套筒滚子链的结构;.掌握链传动的失效形式与设计准则;.掌握链传动的设计计算过程;.链传动的布置、张紧与润滑本部分重点.套筒滚子链的结构;.链传动的设计方法;.链传动的布置、张紧与润滑本部分难点.链的运动不均匀性;.链传动的设计计算教学内容.链传动的工作原理与特点.传动链与链轮的结构.链传动的运动特性运动的不均匀性链传动的动荷载.链传动的失效形式与设计计算链传动的失效形式极限功率曲线链传动的设计计算.链传动的布置、张紧和润滑第四部分齿轮传动(14学时)教学目标.掌握齿轮传动的种类;.掌握齿轮传动的失效形式与设计准则;.掌握直齿圆柱齿轮传动的设计方法;.掌握斜齿圆柱齿轮传动的设计方法;.掌握直齿圆锥齿轮传动的设计方法;.理解齿轮润滑方法本部分重点.齿轮传动的失效形式;.齿轮传动的设计准则;.齿轮的受力分析;.直齿圆柱齿轮的设计过程本部分难点.齿轮的受力分析;.直齿圆柱齿轮的设计;.斜齿圆柱齿轮的设计;.直齿圆锥齿轮的设计教学内容.概述齿轮传动的特点齿轮传动的分类齿轮传动应满足的基本要求.齿轮传动的失效形式及设计准则齿面间的运动分析直齿圆柱齿轮受力分析齿轮传动的失效形式.齿轮材料的选择.齿轮传动的计算载荷工况系数动载系数载荷分布不均匀系数啮合齿对间载荷分配系数.直齿圆柱齿轮传动的强度计算齿根弯曲疲劳强度计算齿面接触疲劳强度计算齿轮传动的强度计算说明齿轮传动的许用应力齿轮传动设计参数选择.斜齿圆柱齿轮传动的强度计算轮齿的受力分析齿根弯曲疲劳强度计算齿面接触疲劳强度计算旋转角的选择.标准圆锥齿轮传动的强度计算设计参数计算轮齿的受力分析齿根弯曲疲劳强度计算齿面接触疲劳强度计算第五部分蜗轮蜗杆传动(2学时)教学目标了解蜗轮蜗杆传动的特点;掌握蜗轮蜗杆传动中的受力分析;了解蜗轮蜗杆传动的失效形式与设计准则本部分重点.蜗轮蜗杆的受力分析本部分难点.蜗轮蜗杆的受力分析教学内容L蜗轮蜗杆传动的类型、特点及应用.普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算.蜗杆传动的工作情况分析.蜗杆传动的失效形式及材料选择第六部分轴(8学时)教学目标.掌握轴的分类;.了解轴材料的选择方法;.掌握阶梯轴的结构设计方法;.掌握轴的强度校核方法本部分重点.轴的分类;.轴的结构设计;.轴的强度校核方法本部分难点.轴的结构设计;.轴的强度校核方法教学内容.轴的功用和类型.轴的材料及设计轴的基本要求轴的材料设计轴的基本要求.轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案确定轴的各段直径和长度轴上零件的轴向定位轴上零件的周向定位轴的结构工艺性.轴的强度计算.轴的刚度计算第七部分滑动轴承(自学)教学目标了解滑动轴承的典型结构;了解滑动轴承的特点与应用场合;了解润滑的方式本部分重点.滑动轴承的结构;.滑动轴承的应用场合本部分难点
1.滑动轴承的结构教学内容.概述.径向滑动轴承的主要类型.轴瓦的材料和结构第八部分滚动轴承(8学时)教学目标.掌握滚动轴承的种类;.掌握滚动轴承代号的含义与组成;.掌握滚动轴承的选用原则;.掌握滚动轴承的载荷分析与失效形式;.掌握滚动轴承的设计计算方法;.理解滚动轴承组合设计的特点本部分重点
1.滚动轴承代号的含义与组成;实验题号已知条1牛齿轮类型载荷转速其他条件不意图1小直齿轮轻低2中高6在夕6703大直齿轮中低4重中5小斜齿轮轻中6中高4fy]±rf7大斜齿轮中中47』323o\8重低9小锥齿轮轻低锥齿轮轴10中高锥齿轮与轴分开11蜗杆轻低发热量小1^1—E12重中发热量大次序教学内容理论课学时数实验课学时数备注第一部分绪论2第二部分带传动6第三部分链传动4第四部分齿轮传动14第五部分蜗轮蜗杆传动2第六部分轴8第七部分滑动轴承自学第八部分滚动轴承8第九部分联轴器和离合器2第十部分螺纹联接6第十一部分弹簧第十二部分减速器拆装2第十三部分轴系结构设计2小计524总计56。