机械结构设计课程教学大纲.pdf

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1、1/7 机械结构设计课程教学大纲 执笔人：陈建毅 编撰日期：2009 年 8 月 30 日 一、课程概述 机械结构设计是工业设计专业的职业核心课程（属于 B 类），它包括理论力学、材料力学和机械设计基础三部分内容。计划时数为 68 学时，本课程 4 学分。通过本课程的学习，使学生掌握工程力学和机械设计有关的基本概念、基本理论和基本方法。会对物体进行正确的受力分析，会分析计算一些简单力学问题。培养学生对工程设计中的强度、刚度和稳定性问题有明确的基本概念，必要的基础知识和比较熟练的计算能力、分析能力和初步的实验分析能力。使学生学会应用工程力学的基本理论和方法分析与解决机械工程中的一些简单实际问题。

2、掌握一般机械中常用机构和通用零件的工作原理、性能特点，及其使用、维护的基础知识。掌握常用机构的基本理论和设计方法，常用零部件失效形式、设计准则和设计方法。在本课程的学习，注意培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风。教学对象：工业设计专业大二上学期的高职学生。二、教学内容描述 教学内容分成两个模块：工程力学基础和机械设计基础。工程力学主要内容分为静力分析和强度分析；机械设计基础分为机械零件基础、常用机构、机械传动基础。第一篇 工程力学基础 第一章 工程力学的基本概念 教学内容：第一节 工程力学与工业设计 第二节 工程力学的研究对象与基本内容 第三节 工程力学的基本概念 第四节 静力学公理 第五节

3、 约束与约束反力 第六节 分离体与受力图 教学要求：了解力与力系的基本概念，掌握静力学的基本公理和各种常见约束的性质，对简单的物体系统，能熟练地取分离体，画受力图。第二章 构件与产品的静力分析 教学内容：第一节 平面力系的简化与合成 第二节 平面力系平衡问题的求解 第三节 空间力系简介超静定的概念 2/7 第四节 物体的重心和平面图形的形心 第五节 摩擦与摩擦力 第六节 功与功率 教学要求：掌握平面汇交力系的简化和平面简单力系的平衡条件。理解力、力矩、力偶、力偶矩等基本概念和性质，能熟练计算力的投影和力矩。掌握平面任意力系的平衡条件，能熟练应用各种形式的平衡方程求解单个物体和简单物体系统的平衡

4、问题。了解空间力系的简化结果及其平衡方程的应用。会通过查表和计算求出简单几何形状的物体的重心。了解滑动摩擦的概念和摩擦力的特征，会求解考虑滑动摩擦时简单物体的平衡问题。第三章 构件与产品的强度分析 教学内容：第一节 材料力学的研究目的杆件的基本变形形式 第二节 内力、应力与应变 第三节 材料在拉伸和压缩时的力学性能 第四节 拉压杆的强度 第五节 剪切和挤压强度 第六节 圆轴抗扭强度 第七节 梁的抗弯强度(一)第八节 梁的抗弯强度(二)第九节 组合变形强度问题简介 教学要求：明确材料力学的基本任务，理解构件的强度、刚度和稳定性的力学意义。理解内力的概念，能熟练利用截面法求解内力。理解应力、变形和

5、应变的概念。能熟练地计算轴力，作轴力图。理解轴向拉（压）杆的应力、变形和应变、胡克定律，能计算轴向拉（压）杆件的变形。了解材料受拉（压）时的力学性能，能熟练地运用强度条件解决具体问题。掌握剪切和挤压的实用计算法，会对联接件进行剪切和挤压的实用计算。第四章 构件的刚度、压杆稳定和动载荷问题 教学内容：第一节 构件的变形与刚度 第二节 压杆的稳定性 第三节 动载荷与动应力（自学）第四节 应力集中现象和裂纹问题 第五节 交变应力与疲劳强度简介（自学）教学要求：理解受压杆件稳定性的概念，细长压杆的临界载荷，压杆的临界应力总图，压杆的稳定性条件。会对压杆进行稳定性校核。了解动载荷概念，理解交变应力与疲劳

6、失效，3/7 了解材料疲劳极限及其测定方法，理解影响构件疲劳极限的主要因素和提高构件疲劳强度的措施。第二篇 机械设计基础 第五章 机械设计概述 教学内容：第一节 机械结构在设计中的地位 第二节 机械设计的基本要求和一般程序 第三节 机械结构的常用材料及其选用原则 第四节 零件结构的工艺性和造型因素 教学要求：了解机械设计的基本要求和一般程序，掌握机械、机器、机构及零件、构件、部件的概念，掌握零件结构的工艺性。第六章 机械零件基础 教学内容：第一节 联接 第二节 轴与联轴器 第三节 轴承 第四节 弹簧 教学要求：了解轴的类型和应用，掌握轴的常用材料及热处理方法和选择。了解轴的结构，掌握轴的结构工

7、艺性。了解轴的设计计算的方法。了解滑动轴承的结构的分类，掌握轴瓦的结构和常用材料。掌握滚动轴承的基本类型、结构、特点和代号。明确滚动轴承的选择方法。了解滚动轴承的组合结构分析，掌握滚动轴承的润滑和密封方法。第七章 常用机构 教学内容：第一节 运动副、机构与机构运动简图 第二节 平面连杆机构 第三节 凸轮机构和螺旋机构 第四节 间歇运动机构 第五节 机构的扩展与组合 教学要求：了解运动副的类型和机构简图。掌握平面连杆机构的类型及应用，掌握铰链四杆机构有曲柄存在的条件，了解铰链四杆机构的演化形式。解凸轮机构和螺旋机构的组成、类型和特点，掌握凸轮机构和螺旋机构的应用。了解尖顶直动从动件盘形凸轮机构轮

8、廓的绘制方法。明确凸轮机构运动中的注意的问题。了解间歇运动机构的特点、类型。熟悉棘轮机构的特点和应用。熟悉槽轮机构的特点和应用。熟悉不完整齿轮机构的特点和应用。4/7 第八章 机械传动基础 教学内容：第一节 带传动 第二节 链传动 第三节 齿轮传动 第四节 轮系与减速器 第五节 液压传动简介 教学要求：了解带传动的工作原理、类型，掌握其特点和应用。明确带传动的设计方法和步骤。掌握 V 带的结构、型号和选用。掌握带传动的 X 紧方法。了解链传动的类型、特点，掌握链传动的应用。了解套筒滚子链的结构、标准和材料。了解链传动的 X 紧和润滑。熟悉齿轮机构的特点、类型和应用。了解渐开线的形成，掌握渐开线

9、的性质，和渐开线齿廓啮合的基本定律。掌握渐开线齿轮各部分的名称、主要参数，掌握标准直齿圆柱齿轮的基本尺寸计算。了解齿轮齿条传动、斜齿轮传动、直齿锥齿轮传动和蜗杆传动的特点和应用。明确齿轮传动的失效形式和齿轮传动的设计方法。熟悉轮系的种类、特点和功用，熟悉减速器的类型及选用。三、主要教学内容和课时分配：章（或编）次 总学时数 讲授学时数 习题课、讨论课等学时数 第一章 工程力学的基本概念 4 2 2 第二章 构件与产品的静力分析 12 8 4 第三章 构件与产品的强度分析 14 8 6 第四章 构件的刚度、压杆稳定和动载荷问题 4 2 20 第五章 机械设计概述 4 2 2 第六章 机械零件基础

10、 6 4 2 第七章 常用机构 12 6 6 第八章 机械传动基础 12 6 6 合计 38 30 四、实践教学描述 5/7 实训内容及学时数 实验实训实习项目名称 内容 学时数 轴 轴的结构设计与强度计算 4 平面连杆机构 平面连杆机构的实际应用例子分析 2 凸轮机构 凸轮机构的实际应用例子分析 2 螺旋机构与传动 螺旋机构与传动的实际应用例子分析 2 带传动 带传动的工程应用例子分析 2 链传动 链传动的工程应用例子分析 2 齿轮传动 齿轮传动的工程应用例子分析 2 产品结构的综合分析 找生活产品或设施的一件实物，综合本学期所学的知识对其结构设计所涉及的问题进行仔细观察分析 4 合 计 2

11、0 实践环节基本要求：机械结构设计实践环节是整个教学环节中的重要组成部分。通过实践不仅可以帮助学生巩固和加深理解所学理论知识，更重要的是可以训练和培养学生的实践技能、动手能力、实际问题分析和应用能力，同时培养学生踏实细致、严谨认真的基本素质和作风。五、本课程与该专业其他课程的关系 机械结构设计这门课程在工业设计专业的职业能力培养中起着承前启后的桥梁作用，它既是前期职业基础课的延续，又是学习其他职业技能课的前提。本课程的前期课程主要有 工程制图、计算机 CAD 绘图 等，后续的职业技能课主要有 机械制造技术、Pro/E设计软件、机械结构课程设计等。六、考核要求 考试题目要全面，同时要做到体现重点

12、，难度适中，题量适度，难度及题量的梯度应按照教学要求的三个不同层次安排，对未作具体教学要求的内容按“了解”和“理解”的层次要求。课程成绩由考试成绩和平时成绩等组成。平时考核根据出勤、作业情况评定，占 30；期末考试统一命题，统一评分标准，统一考试时间。根据高职的特点，期末试卷的题目偏向应用，注重考核学生的综合应用能力，占总成绩的 70。6/7 七、推荐教材及参考书目 教材：工业设计机械基础阮宝湘主编机械工业出版 2009。参考教材：1.工程力学X 钦珊主编机械工业出版 2005。2.机械基础陈长生主编机械工业出版 2005。3.机械设计基础柴鹏飞主编机械工业出版 2005。4.机械设计基础黄森

13、彬主编机械工业出版 2001。八、课程实践环节推荐使用的实践指导书或实施方案 项目 1 轴 实验目的与要求 1.了解轴的功用、分类和结构。2.掌握轴的结构工艺性。3.掌握轴的强度计算和直径设计。项目 2 平面连杆机构 实验目的与要求 1.了解平面连杆机构的特点。2.掌握铰链四杆机构的组成和分类。3.掌握铰链四杆机构的基本性质。4.掌握铰链四杆机构的演化。5.掌握平面连杆机构的应用形式。项目 3 凸轮机构 实验目的与要求 1.掌握凸轮机构的分类与特点。2.理解凸轮机构的工作过程。3.掌握凸轮机构的应用形式。项目 4 螺旋机构与传动 实验目的与要求 1.了解螺纹的种类和应用。2.掌握螺旋机构的类型

14、与特点。3.掌握螺旋传动的应用形式。项目 5 带传动 实验目的与要求 7/7 1.了解带传动的组成与类型。2.掌握 V 带传动的应用特点。项目 6 链传动 实验目的与要求 1.了解链传动的组成。2.掌握链传动的类型和特点。3.掌握链传动的应用特点。项目 7 齿轮传动 实验目的与要求 1.了解齿轮传动的类型和特点。2.理解渐开线的性质和渐开线齿廓的啮合特性。3.了解斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮的特点 4.掌握齿轮传动的应用特点。项目 8 产品结构的综合分析 1.找生活产品或设施的一件实物，里里外外进行仔细观察分析，做到对其整体及各零件了然于心。2.机械技术要点问题的阐述。1)产品设计的选材问题；2)产品联接、零件加工及造型、装配方面涉及的问题；3)产品设计中选用机械零件类型；4)产品设计中采用的常用的机构、传动，对技术要点进行深入分析和阐述。执笔人 陈建毅 审核人 X 祝堂【本文由大学生电脑主页.dxsdiannao.大学生的百事通收集整理】