“机械设计”教学大纲
课程名称：机械设计
英文名称：Machine Design
课程代码：23121512
课程类型: 必修课
课程学时：48
课程学分：3
适用专业：机械设计制造及其自动化、车辆工程、机械电子工程、汽车服务工程、交通运输
先修课程：理论力学、机械制图、机械原理、工程材料与机械制造技术
授课学院：机械与汽车工程学院
教 研 室：汽车系
制 定 人：郭安福
审 定 人：郭宏亮
一、课程性质
机械设计是研究一般参数的通用零件设计和计算的学科，是机械类专业的一门技术基础课程。课程教学目标旨在机械设计过程中通用零件的设计和计算的基本知识为载体，培养学生机械设备创新设计的思维方式和方法，以及机械设备的综合设计能力、创新设计能力和工程实践能力。机械原理课程的先修课程包括理论力学、机械制图、机械原理等课程，后续课程有机械装备设计、机电一体化系统设计等课程，起着承上启下的作用。
二、目标要求
（一）总体目标
通过本课程的学习，掌握机械设备中通用零件（带传动、齿轮传动、轴承等）的基本理论、基本知识和基本技能，并具有确定机械运动方案、设计零件的能力以及装备开发创新的能力。
（二）具体目标
1.知识目标
通过本课程的学习，掌握机械设计一般知识、机械零件的主要类型、性能、结构特点、应用、材料、标准等。掌握机械设计的基本原则、机械零件的工作原理、受力分析、应力状态、失效形式等。掌握机械零件工作能力计算准则、设计计算、结构设计和制图技能、实验技能、编制技术文件技能等。
2.能力目标
通过本课程的学习，学生具备系统设计通用机械的结构的能力，在此基础上具备开发新产品、新工艺、新装备的能力。
3.素质目标
在以案例教学过程为主的教学过程中，锻炼学生的团队合作能力、专业技术交流的表达能力、制定工作计划的方法能力、获取新知识新技能的学习能力和解决实际问题的工作能力。培养严谨的工作作风和科学素养。
三、课程内容
第一章 绪论
（一）课程教学内容
1.基础内容
（1）掌握机器的基本组成要素是什么。
（2）了解机械工业在现代化建设中的作用
（3）了解机器的基本组成要素
（4）了解本课程的内容、性质与任务
2.提高、拓展内容
我国机械设计的发展简史。
（二）课后学习内容
机械设计相关领域的最新发展趋势。
第二章 机械设计总论
（一）课程教学内容
1.基础内容
（1）掌握设计机器的一般程序﹑机械零件的设计方法和一般步骤。
（2）理解机器的组成；
（3）了解机械零件的主要失效形式﹑设计准则﹑材料和标准化；
（4）了解机械零件的设计方法及机械现代设计方法。
2.提高、拓展内容
（1）掌握机械零件的设计准则
（2）掌握机械零件的设计方法
（二）课后学习内容
（1）机械零件设计中的标准化
（2）机械现代设计方法简介
第五章 螺纹连接和螺旋传动
（一）课程教学内容
1.基础内容
（1）了解螺纹的类型、应用和主要参数，螺纹联接的类型和标准联接件；
（2）理解螺纹联接的预紧和防松；
（3）掌握螺栓联接的强度计算方法；
（4）了解提高螺纹联接强度的措施；
重点：螺纹的类型、应用和主要参数，螺纹联接的类型和标准联接件。
难点：螺纹联接的预紧和防松。
2.提高、拓展内容
（1）了解螺旋传动的类型﹑材料和设计计算方法；
（2）了解滚动螺旋传动、静压螺旋传动。
（二）课后学习内容
（1）比较分析普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点，各举例说明他们的应用。
（2）将承受轴向变载荷的连接螺栓的光杠部分做的细些有什么好处？
第六章 键、花键、无键连接和销连接
（一）课程教学内容
1.基础内容
（1）掌握键联接的类型、结构、特点和应用，键的选择和平键联接的强度计算；
（2）了解花键联接﹑销联接的类型和应用、花键联接的强度计算；
（3）了解型面联接和胀紧联接的特性。
重点：键联接的类型、结构、特点和应用，键的选择和平键联接的强度计算。
难点：键的选择和平键联接的强度计算。
2.提高、拓展内容
各种联接方法的特点和应用范围。
（二）课后学习内容
习题：
（1）为什么采用两个平键时，一般布置在沿周向相隔180度的位置；采用两个楔键时相隔90-120度；而采用两个半圆键时，却布置在轴的同一母线上？
第八章 带传动
（一）课程教学内容
1.基础内容
（1）了解带传动的主要类型、特点和应用。
（2）掌握普通V带的结构和标准﹑工作情况分析﹑设计计算方法。
（3）了解普通V带轮的材料和结构设计。
（4）掌握带传动的张紧装置、安装和防护。
重点：带传动的主要类型、特点和应用，普通V带的结构和标准﹑工作情况分析﹑设计计算方法。
难点：普通V带的结构和标准﹑工作情况分析﹑设计计算方法
2.提高、拓展内容
举例说明带传动的张紧装置、安装和防护。
（二）课后学习内容
其他带传动学习：
（1）高速带传动
（2）同步带传动
第九章 链传动
（一）课程教学内容
1.基础内容
（1）了解链传动的结构特点；理解链传动的运动特性；
（2）了解链轮的基本参数及主要尺寸、链轮齿形、链轮的结构；
（3）掌握滚子链传动的设计计算；
（4）了解链传动的失效形式；
（5）了解链传动的布置﹑张紧和润滑。
重点：链传动的运动特性，滚子链传动的设计计算。
难点：链传动的运动特性。
2.提高、拓展内容
以自行车链传动为例，掌握链传动的特点。
（二）课后学习内容
习题：
（1）某链传动传递的功率P=1kw，主动链轮转速为n1=48r/m，从动链轮转速n2=14 r/m，载荷平稳，定期人工润滑，试设计次链传动。
第十章 齿轮传动
（一）课程教学内容
1.基础内容
（1）了解齿轮传动的类型、特点和应用。
（2）掌握标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算，理解标准斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮传动的强度计算。
（3）了解齿轮传动精度选择﹑失效形式及设计准则﹑常用齿轮材料及热处理选择﹑齿轮的结构设计，齿轮传动的润滑；
（4）了解变位齿轮的强度计算。
（5）了解锥齿轮传动的类型、特点和应用，理解标准直齿圆锥齿轮传动的强度计算。
重点：标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算，理解标准斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮传动的强度计算。
难点：标准直齿圆柱齿轮传动、标准斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮传动的强度计算。
2.提高、拓展内容
齿轮传动研究前沿技术。
（二）课后学习内容
习题：
（1）二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器，Ⅰ、Ⅲ轴分别为输入和输出轴。已知Ⅰ轴的转向和1轮螺旋线旋向，试回答问题：
1）一律用水平箭头（向左或向右）分别标出Ⅱ、Ⅲ轴的转向；
2）欲使Ⅱ轴上的轴向力抵消一部分，要求在图上画出2、3、4轮螺旋线旋向，并用文字标出是左旋还是右旋；
3）2、3轮所受轴向力和的方向。
第十一章 蜗杆传动
（一）课程教学内容
1.基础内容
（1）了解蜗杆传动的类型、特点和应用；
（2）了解普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算、强度计算；
（3）掌握蜗杆传动的受力分析；
（4）理解普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算；
（5）了解圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计。
重点：蜗杆传动的受力分析；普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算。
难点：蜗杆传动的受力分析。
2.提高、拓展内容
学术前沿：蜗轮蜗杆传动效率的提高
（二）课后学习内容
习题：
（1）已知：一对锥齿轮与蜗杆传动，Z1的转向如图示，求：
1）定出蜗杆和蜗轮的合理旋向及蜗轮的转向。
2）绘出主动锥齿轮和蜗轮的受力方向
第十二章 滑动轴承
（一）课程教学内容
1.基础内容
（1）了解径向滑动轴承的主要结构型式，滑动轴承的失效形式及常用材料；
（2）了解滑动轴承的结构、润滑剂的选择及润滑方法；
（3）掌握不完全液体润滑滑动轴承设计计算；
（4）理解液体动力润滑径向滑动轴承设计计算。
重点：径向滑动轴承的主要结构型式，滑动轴承的失效形式及常用材料；滑动轴承的结构、润滑剂的选择及润滑方法
难点：不完全液体润滑滑动轴承设计计算
2.提高、拓展内容
学术前沿：滑动轴承新材料的研发。
（二）课后学习内容
习题：
（1）动压油膜形成的条件？
第十三章 滚动轴承
（一）课程教学内容
1.基础内容
（1）掌握滚动轴承的结构、基本类型、特点、精度和代号；
（2）理解轴承工作时轴承元件上的载荷分布、轴承工作时轴承元件上的载荷及应力的变化、轴向载荷对载荷分布的影响；
（3）了解滚动轴承类型的选择、滚动轴承的寿命计算、滚动轴承的组合设计、润滑和密封。
重点：滚动轴承的结构、基本类型、特点、精度和代号；轴承工作时轴承元件上的载荷分布、轴承工作时轴承元件上的载荷及应力的变化、轴向载荷对载荷分布的影响。
难点：轴承工作时轴承元件上的载荷分布、轴承工作时轴承元件上的载荷及应力的变化、轴向载荷对载荷分布的影响。
2.提高、拓展内容
学术前沿：滚动轴承寿命的提高方法。
（二）课后学习内容
习题：
（1）一对7306AC型角接触球轴承背对背布置（正装）。已知：Fr1=3000N，Fr2=1000N，FA=500N。轴承内部轴向力Fd与径向载荷Fr的关系为Fd＝0.68Fr. 系统轻微载荷，载荷系数为1，问：
1）计算哪个轴承被“压紧”，哪个轴承被放松？
2）计算轴承所受轴向载荷Fa1、Fa2的大小？
3）分析哪个轴承的寿命短些？
第十四章 联轴器和离合器
（一）课程教学内容
1.基础内容
（1）了解常用联轴器和离合器的功用、类型、结构、特点和标准；
（2）掌握按工作条件选用联轴器；
（3）了解离合器、安全联轴器和安全离合器。
重点：常用联轴器和离合器的功用、类型、结构、特点和标准；按工作条件选用联轴器。
难点：按工作条件选用联轴器。
2.提高、拓展内容
学术前沿：新型联轴器的研究。
（二）课后学习内容
习题：
- 联轴器和离合器的区别？
- 离合器的工作原理？
第十五章 轴
（一）课程教学内容
1.基础内容
（1）了解轴的分类及应用，轴的材料及选用；
（2）了解轴设计的主要内容；
（3）掌握轴的结构设计和轴的强度计算方法。
重点：轴设计的主要内容；轴的结构设计和轴的强度计算方法。
难点：轴的结构设计和轴的强度计算方法。
2.提高、拓展内容
学术前沿：轴加工精度提高的方法。
（二）课后学习内容
习题：
（1）找出轴设计的错误。
四、课程实施
（一）教学组织
说明：采用形式丰富多样的教学方法，例如案例式、项目式、启发式和讨论式等，要以人才培养方案中确立的培养目标、培养规格为依据。理工科课程要体现“教学做合一”的教学理念。
（二）学时分配
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章（或编）次
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讲课
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合计
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第一章 绪论
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2
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2
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第二章 机械设计总论
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2
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2
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第五章 螺纹连接和螺旋传动
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6
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6
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第六章 键、花键、无键联接和销连接
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2
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2
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第八章 带传动
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4
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4
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第九章 链传动
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4
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4
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第十章 齿轮传动
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10
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10
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第十一章 蜗杆传动
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4
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4
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第十二章 滑动轴承
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4
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4
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第十三章 滚动轴承
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6
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6
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第十四章 联轴器和离合器
|
2
|
2
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第十五章 轴
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2
|
2
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合 计
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48
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48
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（三）课程资源
1.参考书
《机械设计（第九版）》.濮良贵、陈国定编著.高等教育出版社，2013年。
《机械设计》.张翠花，杨文敏编著.西北工业大学出版社，2015.8
《机械设计》.吕宏，王慧编著.北京大学出版社，2009.9
《机械设计课程设计指导书（第二版）》.龚溎义编著.高等教育出版社，1990年。
《机械设计（第四版）》.邱宣怀编著.高等教育出版社，1997年。
《机械设计学习指南（第四版）》.濮良贵、纪名刚编著.高等教育出版社，2001年。
《机械设计作业集（第二版）》.李育锡编著.高等教育出版社，2001年。
2.Moocs课程资源
http://www.icourse163.org/course/SWJTU-94001
3.学术期刊
（1）中国机械工程；（2）机械科学与技术；（3）机械设计；（4）现代制造工程；（5）机械工程学报
五、考核与评价
本课程总成绩由平时成绩和期末成绩两部分组成，其中平时成绩占总成绩20%，期末成绩占总成绩80%。平时成绩包括作业成绩10%，课堂表现10%。期末成绩为闭卷考试（时间为120分钟，满分为100分）。
缺席1/3学时者，取消考试资格，重修；总成绩不及格者，补考；补考不及格者，重修。
六、说明
课程结束后，安排3周课程设计。
