四川大学制造科学与工程学院本科课程机械设计教学大纲

四川大学制造科学与工程学院本科课程《机械设计》教学大纲课程编号：CourseCode:302069030302069030课程类型：CourseType:必修课Compulsory课程名称：CourseName:机械设计MechanicalDesign授课对象：Audience:本科二年级学生Sophomore学时/学分：CreditHours/Credits48/348/3授课语言：LanguageofInstruction中文ChineseMandarin先修课程：Prerequisite:理论力学、材料力学、机械原理TheoreticalMechanics，MaterialMechanics，MechanicalPrinciples开课院系：Courseofferedby:机械工程系DepartmentofMechanicalEng.适用专业：机械设计制造及其自动化专业Intendedfor:MechanicalDesign,ManufacturingandAutomation大纲执笔人：Editedby:马咏梅Mayongmei大纲审核人：Inspectedby:一、课程简介机械设计是一门面向机械类各专业开设的工程技术基础课，课程的系统性、综合性、工程性、创新性都比较强，是机械类教学计划中的主干课程之一，是培养机械工程领域高级技术人才的必修课。其目的在于培养学生掌握通用机械零部件的设计原理、方法和机械设计的一般知识；树立正确的设计思想，培养机械设计的创新意识；具有设计简单机械装置的能力；具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力。为后继专业课程学习和今后从事设计制造工作打下坚实的基础。二、学习目标1、能够运用数学、力学和机械原理知识表达机械设计问题。建立具有适当精度要求的机械产品的零部件数理模型，并正确求解；2、能运用机械产品通用零部件设计准则，识别、分析和确定机械产品通用零部件设计的关键问题，判断设计参变量对评价指标的影响，提出解决方案；3、针对机械产品应用的工况条件及使用特性，确定机械产品的零部件结构，进行机械产品的设计。能够用零部件设计图纸、设计说明书、设计报告等形式，呈现机械产品设计成果；4、能够遵守我国宪法和法律，了解机械设计的技术标准、规范；5、能够在机械产品设计过程中组织团队或承担团队成员的角色；6、利用机械设计课程中心和学习小组交流平台，针对机械产品设计中产生的问题能够进行有效沟通和交流。撰写设计报告并进行讨论。三、学习目标与毕业要求的对应关系毕业要求毕业要求指标点学习目标（1）能够将数学、自然科学、机械工程基础知识和专业知识用于解决机械工程领域设计、制造、运行等方面的复杂工程问题。1.1具有数学、自然科学、工程基础和专业知识，并能够将上述知识用于描述机械工程领域设计、制造、运行等方面的复杂工程问题；学习目标11.2能够针对机械工程领域设计、制造、运行等方面的复杂工程问题，建立数学、力学等理论模型，并达到适当的精度要求；学习目标11.3能够对所建立的复杂工程问题模型进行推理和判断，并能够给出解。学习目标1（2）能够应用数学、自然科学和机械工程科学的基本原理，通过信息检索、文献研究，对机械工程领域设计、制造、运行等方面的复杂工程问题进行识别、表达、分析、评价，并获得有效结论。2.1能够应用数学、自然科学和机械工程科学的基本原理，识别机械工程领域设计、制造、运行中的关键问题与参数；学习目标2四、教学基本内容绪论介绍课程的重要意义，性质，任务，内容，特点，学习要求和方法。要求学生：学习本课程时，用“一个机械设计师”的标准来要求自己和思考问题。第一篇机械设计总论第一章机械设计概论机械设计的一般程序，机械创新设计，机械零件的失效形式和计算准则，机械零件材料和热处理的选择，机械零件的标准化，机械结构设计的各种常用准则，机械设计技术的新发展。要求学生：（3）能够设计满足特定需求的机械产品功能原理方案、零部件及机械系统，或针对机械工程领域设计、制造、运行等方面的复杂工程问题，拟定相应的设计、制造、运行方案，并能够综合考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境因素，体现创新意识。3.3针对机械工程领域设计、制造、运行中的复杂工程问题，能够设计满足特定需求的系统、单元（部件）或机械制造工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识。学习目标3（8）具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在机械工程领域设计、制造、运行及相关领域的工程实践中，理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。8.1能够遵守我国宪法和法律，了解机械设工程领域设计、制造、运行等方面的标准、规范；学习目标4（9）能够认识到机械设计制造工程领域的跨学科特征，能够在多学科背景下的团队中承担团队成员以及负责人的职责。9.2能够在机械设计制造工程实践中承担团队成员、团队负责人的职责。学习目标5（10）针对机械工程领域设计、制造、运行等复杂工程问题，能够与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，能够撰写机械设计制造领域的报告、设计文档，进行陈述发言，能够回应指令并清晰表达，具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。10.2能够撰写机械设计制造领域的报告、设计文档，进行陈述发言，能够回应指令并清晰表达；学习目标61、注意本课程的工程性、实用性与过去所学理论课程有很大不同；2、机械设计的一些基本知识，如机械设计的典型过程、失效、工艺性、标准化等概念；3、注意学习插图，该章有许多机械零部件结构图，它们是机械工程经常遇到的典型结构，要仔细阅读，认真学习；4、结合本课程的学习，复习已经学过的知识，如关于材料和热处理、力学、制图、公差等课程；5、阅读手册和参考书，有些机械设计题目必须查阅手册才能完成，必须注意培养这方面的能力；本课程与过去的课程有许多不同，可是它更接近实际，要按照本课程的特点进行学习。本章学习内容对应学习目标1、3，支撑毕业要求指标点1.1、3.3。第二章机械设计的强度问题机械零件按强度条件判定方法，变应力的类型，疲劳失效的特点，疲劳曲线，疲劳极限应力图，影响疲劳强度的主要因素，稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算，规律性非稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算，机械零件的表面强度。要求学生：1、体会疲劳强度和静强度的不同；2、稳定循环变应力的强度计算，表示循环变应力的5个参数和3种典型情况；3、绘制材料的典型疲劳曲线和疲劳极限应力图；4、稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算，重点是r等于常数时的安全系数计算方法。能判断计算结果，当结果不能满足需求时，能够改进设计，使其满足疲劳强度要求；5、疲劳损伤积累假说及规律性非稳定变应力机械零件的疲劳强度；6、接触应力和挤压应力的区别。本章学习内容对应学习目标1、2，支撑毕业要求指标点1.1、1.2、1.3、2.1。第二篇连接零件设计第四章螺纹连接螺纹的主要参数，螺纹的类型和特点，螺纹连接的主要类型，标准螺纹连接件，螺纹连接件的材料及许用应力，螺纹连接的预紧和防松，单个螺栓连接强度计算，螺栓组连接的设计，提高螺纹连接强度的措施。要求学生：1、螺纹的基本参数、标准、常用螺纹类型的特点及应用；2、螺纹连接的工作原理、类型、结构特点、标准及其选择；3、单个螺栓联接的受力分析和强度计算；4、螺栓组连接的设计、受力分析和强度计算。本章学习内容对应学习目标1、2、3、4、5、6，支撑毕业要求指标点1.1、1.2、1.3、2.1、3.3、8.1、9.2、10.2。第五章轴毂连接键连接的类型特点及应用，键连接的强度校核，分类和构造，工作特点和应用。要求学生：1、多种轴毂连接的结构形式、工作原理、计算方法，能够选择轴毂连接的形式，进行必要的校核计算；2、根据使用要求(传力大小、对中精度、轴直径、是否要求轴向移动等)，制造要求(复杂程度、加工精度、装拆容易等)和经济性要求，比较各种轴毂连接的优缺点，并根据实际情况选择机械零件类型的能力；3、利用手册选择标准件，注意参考«机械设计手册»或相关参考书籍。本章学习内容对应学习目标1、2、3、4，支撑毕业要求指标点1.1、1.2、1.3、2.1、3.3、8.1。第三篇机械传动件设计第六章带传动带传动的类型、特点及应用，V带结构与基本标准，带传动的几何计算，带传动的受力分析，带的应力分析，实验研究、设计准则与额定功率，V带传动设计计算基本方法，带传动的张紧。要求学生：1、带的各项标准，如不同类型及型号带的截面及基本参数、带轮直径、带长、传递的基本额定功率等；2、注意带传动、链传动、滚动轴承等标准件的设计，其共性是属于选择性设计，不同于非标准件的设计性设计，如齿轮传动设计；3、挠性传动的应用特点。摩擦型带传动、链传动的各自特性；4、带传动的类型选择、结构特点及选择原则；5、摩擦型带传动的受力分析、应力分析、失效分析及设计准则。带传动的弹性滑动、打滑和滑动率；6、V带传动设计计算。带传动设计的三个过程：一是选择类型，善于根据使用环境、工况要求选择带的类型，二是确定型号，三是确定尺寸，如V带传动通过设计计算确定某型号带的根数等。本章学习内容对应学习目标1、2、3、4、5、6，支撑毕业要求指标点1.1、1.2、1.3、2.1、3.3、8.1、9.2、10.2。第七章链传动链传动基本知识，滚子链的结构特点，滚子链的标准与主要参数，链传动的运动特性，链传动的动载荷，链传动的受力分析，链传动的失效形式，滚子链的功率曲线，滚子链设计方法，链传动结构设计，链传动的合理布置、张紧和润滑。要求学生：1、滚子链的各项标准及主要参数。熟练应用滚子链国家标准（GB/T1243-2006）；2、滚子链的设计为选择性设计。根据工况参数由国家标准规定的额定功率曲线选取链条型号（链节距ｐ），选定链号后，链条尺寸不需自行设计；3、将链传动与带传动进行全面比较，掌握两者的各自特性及优缺点；4、链传动多边形效应与运动特性；链传动的啮合过程形成的动载荷及动力特性；改善动力特性的措施，如正确选择链传动的参数及张紧方案；链传动的受力分析；链传动润滑方式的选择；5、滚子链传动设计计算。本章学习内容对应学习目标1、2、3、4，支撑毕业要求指标点1.1、1.2、1.3、2.1、3.3、8.1。第八章齿轮传动齿轮传动的类型、特点和应用；掌握齿轮传动的失效形式与计算准则；齿轮材料及其热处理；精度等级及其选择；计算载荷；标准直齿、斜齿圆柱齿轮传动的承载能力计算：轮齿的受力分析，齿面接触疲劳强度计算、齿根弯曲疲劳强度计算，主要参数的选择；直齿圆锥齿轮传动的承载能力计算：轮齿作用力分析、齿面接触疲劳强度计算、齿根弯曲疲劳强度计算；齿轮结构设计；齿轮传动的润滑。要求学生：1、齿轮传动的类型、特点及应用，齿轮传动的主要失效形式和设计计算准则；2、常用齿轮的材料及热处理，齿轮传动的计算载荷；3、直齿圆柱齿轮的受力分析、强度校核、设计计算及主要参数的选择；4、斜齿圆柱齿轮与圆锥齿轮的受力分析和强度计算；5、齿轮的主要结构设计形式，齿轮传动的润滑方式。本章学习内容对应学习目标1、2、3、4、5、6，支撑毕业要求指标点1.1、1.2、1.3、2.1、3.3、8.1、9.2、10.2。第九章蜗杆传动蜗杆传动的类型、特点和应用。蜗杆传动的主要参数和几何尺寸，蜗杆传动的失效形式和材料选择，受力分析和强度计算，蜗杆传动的效率、润滑和热平衡。要求学生：1、蜗杆传动的类型、特点及应用，蜗杆传动的组成和普通圆柱蜗杆的分类；2、普通圆柱蜗杆传动的主要参数计算及选用原则，蜗杆传动几何尺寸计算和变位的特点；3、蜗杆传动的失效形式、设计准则和蜗杆传动的材料选择；4、蜗杆传动的受力分析，蜗杆和蜗轮转动方向的判定，蜗杆传动强度及刚度计算，蜗杆传动的结构设计；5、蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算。本章学习内容对应学习目标1、2、3、4，支撑毕业要求指标点1.1、1.2、1.3、2.1、3.3、8.1。第四篇轴系零件设计第十一章轴轴的功用和类型，轴的材料及其选择，轴的结构设计，轴的强度计算：许用切应力计算、许用弯曲应力计算，轴的刚度计算要点。要求学生：1、轴按载荷性质不同的分类，材料选择