机械结构设计课程教学大纲

《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。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失效，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。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。掌握带传动的张紧方法。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。了解链传动的张紧和润滑。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422第二章构件与产品的静力分析1284第三章构件与产品的强度分析1486第四章构件的刚度、压杆稳定和动载荷问题4220第五章机械设计概述422第六章机械零件基础642第七章常用机构1266第八章机械传动基础1266合计3830四、实践教学描述①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20②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，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％。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社出版2009。参考教材：1.《工程力学》范钦珊主编机械工业出版社出版2005。2.《机械基础》陈长生主编机械工业出版社出版2005。3.《机械设计基础》柴鹏飞主编机械工业出版社出版2005。4.《机械设计基础》黄森彬主编机械工业出版社出版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郑祝堂【本文由大学生电脑主页[www.dxsdiannao.com]—大学生的百事通收集整理】