机械设计基础B(64学时)教学大纲dhpd.docx
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1、机械设设计基础础B(664学时时)教学学大纲(20006年修修订)一、课程程的目的的和任务务机械设设计基础础是一一门培养养学生具具有一定定机械设设计能力力的技术术基础课课,为学学生学习习后续课课程及解解决生产产实际问问题奠定定基础。本本课程教教学内容容方面应应着重基基本知识识、基本本理论和和基本方方法,在在培养学学生实践践能力方方面应着着重设计计技能的的基本训训练,同同时注意意培养学学生正确确的设计计思想和和严谨的的工作作作风。本课程的的主要任任务是:(1)掌掌握常用用机构的的基本原原理、运运动特性性和机构构动力学学的基本本知识,初初步具有有分析和和设计基基本机构构的能力力,并对对机械运运动方
2、案案的确定定有一定定的了解解;(2)掌掌握通用用机械零零件的工工作原理理、特点点、选用用和设计计计算的的基本知知识,初初步具有有设计简简单机械械及普通通机械传传动装置置的能力力;(3)具具有运用用标准、规规范、手手册、图图册等有有关资料料的能力力;(4)能能通过实实验验证证理论,并并巩固和和加深对对理论的的理解。二、课程程的基本本要求(1)要要求掌握握的基本本知识:l 机械设计计的一般般知识。l 机械和机机械零件件的主要要类型、性性能、特特点、应应用、机机械零件件的常用用材料、标标准和结结构工艺艺性。l 摩擦、磨磨损、润润滑和密密封的一一般知识识。(2)要要求掌握握的基本本理论和和方法l 机构
3、的组组成、工工作原理理和运动动特性。l 机械动力力学的基基本知识识。l 机械动力力学的基基本原理理、防震震、减振振的途径径。l 通用机械械零件的的工作原原理、受受力分析析、应力力状态、失失效形式式等。l 通用机械械零件的的设计计计算准则则:强度度、刚度度、耐磨磨性、寿寿命、热热平衡等等。l 简化计算算、当量量法、试试算法等等。l 改善载荷荷和应力力分布不不均匀的的方法,提提高零件件疲劳强强度的措措施,改改善摩擦擦学性能能的途径径。(3)要要求掌握握的基本本技能l 绘制机构构简图,零零部件的的设计计计算及工工作图的的绘制;l 查阅标准准、规范范、手册册等技术术资料;l 编写技术术文件等等。三、与
4、其其它课程程的联系系与分工工(1)本本课程的的先修课课程主要要有:机机械制图图、金金属材料料与热处处理、互互换性、理理论力学学、材材料力学学等; (2)本本课程着着重讨论论常用机机构与通通用机械械零件设设计的相相关问题题,培养养学生机机械设计计的基本本技能。为为今后的的各专业业学习和和专业课课程设计计奠定基基础。四、课程程内容与与学时安安排章次内容总学时数数课堂授课课学时数数实验时数数0绪论4221平面机构构及其自自由度332平面连杆杆机构333凸轮机构构5414齿轮机构构4315轮系336其它常用用机构227机械的动动力性能能338机械零件件设计概概论5329联接54110齿轮传动动6421
5、1蜗杆传动动2212带传动43113链传动2214轴4415滑动轴承承43116滚动轴承承4417联轴器、离离合器及及制动器器2218弹簧321综合实验验44总学时745616选88五、本课课程的性性质及适适用对象象必修课课,近机机械类各各专业,如如:材料料学院各各专业等等。六、课程程设计课程设设计是本本课程的的主要教教学环节节之一,主主要培养养学生的的综合设设计能力力。主要要的内容容如下:(1)能能从机器器功能要要求出发发,制订订设计方方案,合合理选择择传动机机构和零零件;(2)能能按机器器的工作作状况分分析,建建立相应应的计算算模型,并并计算出出作用在在零件上上的载荷荷。能合合理选择择零件
6、材材料,正正确计算算零件的的工作能能力和确确定零件件尺寸;(3)能能考虑制制造工艺艺、使用用维护、经经济和安安全等问问题,对对机器、零零件进行行结构设设计和创创新设计计;(4)绘绘制机器器装配图图和零部部件的零零件图,编编写设计计说明书书。课程设计计基本要要求:(1)每每个学生生必须独独立完成成课程设设计;(2)设设计题目目为一般般机械装装配(主主要为减减速器)。设设计工作作量相当当于以单单级或两两级圆柱柱齿轮减减速器为为主体的的机械传传动装置置为最低低要求;(3)课课程设计计学时应应安排223周周集中的的全天工工作时间间,其间间不得安安排其它它的教学学内容;(4)每每个学生生至少应应完成:0
7、号装装配图11张和22号零件件图2张张,设计计说明书书约6000080000字。课程设计计完成后后每个学学生应进进行答辩辩,成绩绩应单独独记分。七、实验每个学学生至少少要做55个实验验,共88个学时时。学生生应完成成实验大大纲中规规定的必必开实验验和从选选开实验验中选择择。实验验内容主主要是:对机构构和机械械零件的的认识、齿齿轮范成成、凸轮轮机构、机机构运动动参数测测试、机机械传动动装置和和机器的的效率测测定等方方面。通通过实验验环节,学学生应掌掌握典型型机械零零件的实实验基本本方法,获获得实验验基本技技能的训训练。实验成成绩应作作为课程程成绩的的一部分分。实验的的具体要要求和规规定请参参见机
8、机械设计计基础实实验教学学大纲。教学大纲纲内容0绪论论主要教学学内容:0.1引言;00.2本课程程研究的的对象和和内容;0.33本课课程的目目的和特特点;00.4机械设设计的基基本要求求和一般般过程。教学要点点:(11)重点点介绍本本课程的的性质、研研究对象象、学习习目的、课课程特点点和学习习方法,简简单介绍绍机械设设计的一一般步骤骤和方法法。(22)特别别注意讲讲清楚机机械、机机器与机机构之间间的区别别,通用用零件与与专用零零件的分分类。1 平面面机构及及其自由由度主要教学学内容:1.11运动动副及其其分类;1.22平面面机构运运动简图图;1.3平平面机构构的自由由度及其其计算;1.4速度瞬
9、瞬心及其其在机构构速度分分析中应应用。教学要点点:(11)重点点介绍机机构、运运动副、运运动链、自自由度与与约束及及机构具具有确定定运动的的条件等等基本概概念、机机构运动动简图的的绘制和和机构自自由度的的计算及及机构具具有确定定运动的的条件;(2)简简单介绍绍速度瞬瞬心(包包括绝对对瞬心和和相对瞬瞬心)的的基本概概念和用用“三心定定理”确定一一般平面面机构各各瞬心位位置的方方法。(33)平面面机构自自由度分分析和计计算是本本章学习习的重点点。复合合铰链、局局部自由由度和虚虚约束的的判断是是正确计计算自由由度的关关键。(44)讲解解机构运运动简图图绘制时时,应安安排一次次机构运运动简图图测绘实实
10、验,以以提高教教学效果果2 平面面连杆机机构主要教学学内容:2.11概述;22.2铰链四四杆机构构的基本本类型和和特性;2.33铰链链四杆机机构的力力学特性性;2.4铰铰链四杆杆机构的的演化;2.55平面面四杆机机构的设设计;22.6平面多多杆机构构简介。教学要点点:(11)重点点介绍四四杆机构构的组成成、基本本形式、压压力角和和传动角角、死点点位置、急急回特性性及其计计算、曲曲柄存在在的条件件、杆机机构的基基本演化化方法和和典型杆杆机构的的设计方方法;(22)简单单介绍平平面多杆杆机构。(33)平面面四杆机机构的设设计是本本章的一一个难点点。不同同的设计计任务和和设计要要求,应应采用不不同的
11、设设计方法法。(44)图解解法直观观,易理理解,常常用于解解决给定定位置的的设计任任务,并并了解解解析法求求解的基基本方法法。3凸轮轮机构主要教学学内容:3.11凸轮轮机构的的应用和和分类;3.22从动动件的常常用运动动规律;3.33图解解法设计计凸轮轮轮廓;33.4解析法法设计凸凸轮轮廓廓简介;3.55设计计凸轮机机构应注注意的问问题教学要点点:(11)重点点介绍凸凸轮机构构的组成成、分类类及特点点。凸轮轮一般作作连续等等速转动动,从动动件可作作连续或或间歇的的往复运运动或摆摆动。掌掌握凸轮轮机构的的优点、缺缺点。(22)介绍绍从动件件常用的的运动规规律。凸凸轮的轮轮廓是由由从动件件运动规规
12、律决定定的。只只有某种种运动规规律的加加速度曲曲线是连连续变化化的,这这种运动动规律才才能避免免冲击。等等速运动动规律在在某些点点的加速速度在理理论上为为无穷大大,所以以有刚性性冲击;而等加加速等减减速运动动规律在在某些点点的加速速度会出出现有限限值的突突然变化化,所以以有柔性性冲击。(33)介绍绍图解法法绘制凸凸轮轮廓廓的基本本方法。图图解法绘绘制凸轮轮轮廓是是按照相相对运动动原理来来绘制凸凸轮的轮轮廓曲线线的,也也就是“反转法法”。掌握握用“反转法法”绘制凸凸轮轮廓廓的三个个主要步步骤。(44)设计计凸轮机机构应注注意的问问题。在在选择滚滚子半径径,必须须保证滚滚子半径径小于理理论轮廓廓外
13、凸部部分的最最小曲率率半径;在确保保运动不不失真的的情况下下,可以以适当增增大滚子子半径,以以减小凸凸轮与滚滚子之间间的接触触应力。为为了确保保凸轮机机构的运运动性能能,应对对凸轮轮轮廓各处处的压力力角进行行校核,检检查其最最大压力力角是否否超过许许用值。如如果最大大压力角角超过了了许用值值,一般般可以通通过增加加基圆半半径或重重新选择择从动件件运动规规律,以以获得新新的凸轮轮轮廓曲曲线,来来保证凸凸轮轮廓廓上的最最大压力力角不超超过压力力角的许许用值。4齿轮轮机构主要教学学内容:4.11引言;44.2齿轮机机构的特特点及类类型;44.3齿廓啮啮合基本本定律;4.44渐开开线性质质及渐开开线齿
14、廓廓;4.5渐渐开线直直齿圆柱柱齿轮各各部分的的名称和和尺寸计计算;44.6渐开线线标准齿齿轮的啮啮合传动动;4.7渐渐开线齿齿廓的加加工原理理及变位位齿轮的的概念;4.88平行行轴斜齿齿齿轮机机构;44.9圆锥齿齿轮机构构教学要点点:(11)齿轮轮传动的的最基本本要求之之一是其其瞬时角角速度比比必须保保持恒定定。通过过分析一一对齿轮轮的传动动关系导导出了齿齿廓啮合合基本定定律,同同时引出出了共轭轭齿廓、节节点和节节圆等基基本概念念;(22)渐开开线的形形成决定定了渐开开线的性性质,由由于渐开开线齿廓廓具有众众多的优优点,所所以渐开开线齿轮轮是目前前使用最最广的齿齿轮;(33)渐开开线齿轮轮的
15、各部部分的名名称、符符号和计计算公式式等由标标准规定定,不宜宜随意改改动;(44)标准准齿轮采采用标准准压力角角、标准准模数、标标准齿顶顶高系数数和径向向间隙系系数;(55)渐开开线直齿齿圆柱齿齿轮正确确啮合条条件是模模数相等等、压力力角相等等,外啮啮合斜齿齿轮还应应满足螺螺旋角大大小相等等,方向向相反。(66)重合合度的大大小,反反映出同同时啮合合的齿对对数的多多少,斜斜齿轮有有较大的的重合度度;(77)当用用范成法法加工齿齿轮时,若若被加工工的齿轮轮齿数较较少时会会出现根根切,由由此引出出了最少少齿数的的概念;(8)斜斜齿轮的的法面参参数为标标准的,端端面参数数与法面面参数存存在一定定的关
16、系系。斜齿齿轮的端端面仍为为渐开线线齿轮,所所以渐开开线直齿齿中的计计算公式式可以直直接用于于斜齿轮轮的端面面齿轮;(9)本本章是本本课程的的重点和和难点内内容之一一,应安安排齿轮轮机构范范成实验验和齿轮轮参数测测绘实验验,以强强化对本本章内容容的理解解。5轮系主要教学学内容:5.11引言;55.2轮系的的类型;5.33定轴轴轮系及及其传动动比;55.4周转轮轮系及其其传动比比;5.5混混合轮系系及其传传动比;5.66轮系系的典型型应用。教学要点点:(11)介绍绍轮系的的分类和和应用,通通过学习习要掌握握定轴轮轮系、周周转轮系系以及混混合轮系系的传动动比的计计算方法法和转向向的确定定方法,并并
17、对新型型行星齿齿轮传动动及特点点有所了了解。(22)本章章学习的的重点是是轮系的的传动比比计算和和转向的的判定。在在运用反反转法计计算周转转轮系的的传动比比时,应应十分注注意转化化轮系传传动比计计算式中中的转向向正负号号的确定定,并区区分行星星轮系和和差动轮轮系的传传动比计计算的特特点。(33)混合合轮系传传动比计计算的要要点是如如何正确确划分出出各个基基本轮系系,划分分的关键键是先找找出轮系系中的周周转轮系系部分。(44)轮系系的组成成情况和和运动传传递情况况十分丰丰富。在在掌握基基本轮系系和典型型轮系的的基础上上,可创创新设计计出功能能独特的的混合轮轮系。6其它它常用机机构主要教学学内容:
18、6.1棘轮轮机构;6.22槽轮轮;6.3不不完全齿齿轮机构构;6.4凸凸轮间歇歇运动机机构;66.5组合机机构。教学要点点:(11)连杆杆机构、凸凸轮机构构、齿轮轮机构、轮轮系,以以及棘轮轮机构、槽槽轮机构构、不完完全齿轮轮机构和和凸轮间间歇运动动机构等等,是构构成机械械运动的的常见基基本机构构。通过过学习应应掌握各各种机构构的特点点,各个个机构能能实现何何种运动动规律;通过机机构间的的比较,掌掌握各机机构间的的相同点点和不同同点。同同一个运运动规律律,可以以由多种种不同的的机构来来实现。设设计时,根根据设计计要求的的运动规规律,首首先应选选定某种种运动机机构,再再进行机机构的参参数设计计。也
19、可可以选定定多个机机构进行行设计,再再比较各各自的性性能指标标,最终终确定选选用的哪哪个机构构。(22)除已已学的机机构外,还还有大量量的不常常用的机机构和特特殊用途途的机构构,平时时应注意意观察,了了解并掌掌握这些些机构的的特点,充充实自身身的机构构知识。另另外,与与平面机机构相对对应的空空间机构构(如空空间槽轮轮机构等等),种种类也十十分丰富富,也应应了解、掌掌握。(33)当单单一基本本机构不不能满足足设计要要求时,可可考虑采采用组合合机构。一一般来说说,组合合机构能能完成复复杂的运运动规律律,同一一个运动动规律,能能实现的的组合机机构更多多,选择择、设计计难度更更大。另另外,机机构越复复
20、杂、构构成机构构的构件件越多,机机构的可可靠性就就越低,制制造成本本就越高高。所以以,应综综合评价价一个组组合机构构的优劣劣。(44)在机机械的创创新设计计设计中中,机构构的创新新设计占占据十分分重要的的地位。掌掌握基本本机构的的特点和和机构组组合的基基本方法法,是机机械创新新设计的的前提和和基础。7机械械的动力力性能主要教学学内容:7.1回转件件的平衡衡;7.2机机械速度度波动与与调节;7.33机器器的机械械效率。教学要点点:(11)机械械的惯性性载荷将将严重影影响机械械工作的的平稳性性、影响响机械的的运动质质量、降降低机械械零件的的工作寿寿命,同同时还将将引起机机械本身身及周围围环境的的冲
21、击和和振动,甚甚至造成成非常危危险的后后果。惯惯性载荷荷与速度度有关,对对于高速速运转的的机械来来说,应应十分重重视惯性性载荷问问题。另另外,造造成构件件的质心心偏离回回转中心心的原因因很多,如如:几何何形状、制制造精度度、安装装误差、材材质不均均等。当当测出不不平衡量量(质径径积)和和方位后后,一般般采用增增减质量量法进行行平衡。但但也有的的机器其其工作原原理就是是利用惯惯性载荷荷的。(22)机械械的速度度波动是是绝对的的,普遍遍存在的的,而速速度恒定定是相对对的。不不同的机机械对速速度稳定定性的要要求也是是不同的的。当机机器对速速度有控控制要求求时,应应增加调调速功能能。调速速的方法法不外
22、乎乎是通过过改变驱驱动力所所作的功功或改变变阻力所所作的功功来实现现。8机械械零件设设计概论论主要教学学内容:8.11机械械零件设设计概述述;8.2机机械零件件设计要要点;88.3机械零零件的强强度;88.4机械零零件的接接触强度度;8.5摩摩擦、磨磨损及润润滑概述述。教学要点点:(11)机械械零件设设计的主主要任务务是合理理确定零零件的形形状和尺尺寸,选选择适当当的零件件材料。设设计时,应应根据实实际情况况确定零零件的设设计准则则,此外外,还要要处理好好:材料料及热处处理问题题、公差差与配合合问题、表表面粗糙糙度问题题、工艺艺性问题题和标准准化问题题等;(22)机械械零件的的主要失失效形式式
23、有7种种,设计计时,应应分析出出某种零零件在某某种环境境下的主主要失效效形式,据据此确定定零件的的设计准准则;(33)机械械零件强强度问题题是零件件设计中中的主要要问题和和重要问问题。其其中,变变应力下下的疲劳劳极限问问题是建建立零件件设计准准则的基基础,应应十分重重视;(44)关于于摩擦、磨磨损及润润滑问题题的研究究内容十十分丰富富,对提提高机械械零件的的使用寿寿命、改改善工作作环境等等有着十十分重要要的意义义,应进进一步充充实这方方面的内内容;(55)机械械整机设设计、机机械零件件设计都都存在一一个继承承和发展展的问题题,只有有了解掌掌握了已已有知识识、方法法后,才才有可能能进行创创新、发
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