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天津大学《机械设计基础1》课程教学大纲课程编号：2010008课程名称：机械设计基础1学时：80学分：5学时分配：授课：80上机：实验：6实践：实践（周）：授课学院：机械工程学院适用专业：近机类先修课程：工程图学，材料力学，理论力学一、课程的性质与目的机械设计基础是一门培养学生具有一定机械设计能力的技术基础课。本课程在教学内容方面着重基本知识、基本理论和基本方法，在培养实践能力方面着重设计技能和创新能力的基本训练。本课程的主要目的和任务是培养学生：1）掌握常用机构的工作原理、运动特性和动力特性，具有分析和设计常用机构的基本能力，并初步具有机械运动方案设计的能力；2）掌握通用机械零部件的工作原理、特点、选用和设计计算的基本知识，并具有设计简单机械及通用机械传动装置的基本能力；3）具有应用计算机进行辅助设计的能力；4）具有应用标准、规范、手册、图册等有关资料的能力；5）能通过实验巩固和加深对理论的理解,获得实验技能的基本训练。二、教学基本要求1、要求掌握的基本知识机械设计的一般知识。熟悉机构和机械零件的主要类型、性能、特点和应用，熟悉机械零件的常用材料、标准和结构，熟悉摩擦、磨损、润滑和密封的一般知识。2、要求掌握的基本理论和方法熟悉机构的组成、主要类型、工作原理和运动特性，具有分析和设计常用机构的能力，能进行简单机构的分析与综合。掌握机械动力学的基本原理，了解机械的调速、刚性回转件的平衡。熟悉机械零件的工作原理、受力分析、应力状态、失效形式等。熟练掌握机械零件的设计计算准则：强度、刚度、耐磨性、寿命、热平衡及经济性等。能进行简化计算，掌握当量法，试算法等。了解改善载荷和应力分布不均匀的方法，提高零件疲劳强度的措施，改善摩擦性能的途径。3、要求掌握的基本技能绘制机构运动简图，熟悉零部件的设计计算，能进行零件工作图的绘制，具有查阅技术资料，编写技术文件及应用计算机的技能。三、教学内容1、绪论1)了解本课程的研究对象、研究内容及本课程的性质；2)了解机械设计的基本要求和一般过程。2、平面机构的自由度及机构运动简图1)掌握平面机构运动副及其分类和机构运动简图的绘制；2)掌握机构自由度的定义、自由度计算和机构具有确定运动的条件。3、平面连杆机构1)掌握平面四杆机构的基本类型，掌握曲柄存在条件及传力和运动特性；2)了解平面四杆机构的演化；3)掌握铰链四杆机构设计的图解法。4、凸轮机构1)掌握凸轮机构的应用、分类及从动件运动规律；2)掌握图解法设计盘形凸轮轮廓；3)掌握滚子半径、压力角及基圆半径对凸轮机构的受力及廓线的影响。5、齿轮机构1)了解齿轮机构的分类、应用和齿轮啮合基本定律，熟悉渐开线特性及渐开线齿轮传动的特点；2)掌握渐开线直齿圆柱齿轮的参数及其几何尺寸计算；3)理解标准齿轮传动正确啮合的条件、连续传动条件及标准中心距的概念；4)了解渐开线齿轮加工原理，最少齿数和变位齿轮的概念；5)掌握斜齿圆柱齿轮的参数、几何尺寸计算和当量齿数概念；6)熟悉锥齿轮齿廓曲线形成特点及锥齿轮几何参数。6、轮系1)了解轮系的类型和应用；2)掌握定轴轮系传动比计算方法；3)掌握行星轮系和混合轮系的传动比计算。7、间歇运动机构1)了解棘轮机构、槽轮机构的特点及应用；2)熟悉槽轮机构运动参数的设计。8、机械零件设计概论1)了解机械零件设计的基本准则及一般步骤；2)掌握机械零件的疲劳强度概念及影响疲劳强度的因素；3)熟悉机械零件的常用材料及选择原则，了解零件的标准化概念。9、联接1)熟悉螺纹常用类型、参数和应用特点；掌握螺旋副的受力、效率和自锁；2)掌握螺纹连接基本类型、结构和应用特点，了解预紧和防松的意义及方法；3)掌握单个螺栓连接强度计算的方法，了解提高螺栓连接强度的措施；4)掌握滑动螺旋传动的设计特点；5)掌握键连接类型、工作原理、应用特点及平键连接的强度计算方法。综合设计大作业：“牵曳钩螺纹联接”和“螺旋千斤顶”可任选1个。10、带传动1)了解带传动的类型、工作原理、特点及应用；2)掌握带传动力及应力分析与应力分布图，弹性滑动和打滑的基本理论；3)掌握带传动的失效形式、设计准则、以及V带传动的设计计算方法；4)熟悉V带和V带轮的结构、标准和基本尺寸，了解带传动的安装使用和维护要求。综合设计大作业：可选作“立式搅拌机带传动”大作业一个。11、链传动1)了解链传动的类型、特点和应用，熟悉滚子链的结构和参数；2)掌握滚子链传动的运动特性及受力分析；3)掌握链传动的失效形式、设计计算方法及参数选择；4)了解链传动的布置、张紧和润滑要求。12、齿轮传动1)掌握齿轮传动的失效形式及设计计算准则；2)熟悉齿轮常用材料及热处理方法；3)掌握齿轮传动的受力分析方法（包括力的作用点、大小、方向）；4)掌握直齿圆柱齿轮传动齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算的力学模型、力作用点、理论依据、应力种类和变化特性，掌握强度计算方法；5)掌握斜齿圆柱齿轮传动和锥齿轮传动强度计算特点；6)掌握齿轮传动主要参数的选择；7)掌握齿轮的结构设计。13、蜗杆传动1)了解蜗杆传动的类型特点及应用；2)掌握普通圆柱蜗杆传动的主要参数和选择原则及几何尺寸计算；3)掌握蜗杆传动的失效形式、设计准则，熟悉材料选用原则及结构形式；4)掌握蜗杆传动的受力分析（作用点、方向及大小）和运动方向分析；5)掌握蜗杆传动强度计算方法，了解效率计算和热平衡计算的意义和方法。14、轴1)了解轴的功用和分类，掌握各类轴的受力特点和应力特点；2)了解轴的材料和选用原则，掌握轴设计的基本要求和一般步骤；3)掌握轴结构设计的要求和方法；4)掌握轴的强度计算方法，了解提高疲劳强度的措施。15、滑动轴承1)了解摩擦的类型和基本特点；2)熟悉滑动轴承的分类、结构及特点和应用；3)掌握滑动轴承材料的基本要求和常用轴瓦材料；4)掌握混合润滑轴承的失效形式、设计准则和计算方法；5)了解滑动轴承的润滑方法、润滑剂种类及其主要性能指标；6)了解流体润滑的基本概念。16、滚动轴承1)熟悉滚动轴承的构造、常用类型的结构、应用特点和代号；掌握类型选用原则；2)掌握滚动轴承失效形式、设计准则和寿命计算方法；3)掌握滚动轴承组合设计要求和方法；4)了解滚动轴承的润滑和密封的意义和方法。17、联轴器与离合器1)了解联轴器、离合器的功能和区别；2)掌握联轴器的分类、两轴相对位移的补偿方式及选用方法；3)熟悉联轴器主要类型的结构和工作原理，了解离合器的主要类型及工作原理。18、弹簧1)了解弹簧功用、分类、材料及许用应力的确定；2)掌握圆柱螺旋弹簧的主要几何参数、示性线及设计计算方法；19、单缸内燃机拆装实验了解单缸内燃机的组成和工作原理，弄清及其各部分的功能及相互之间的运动配合关系，熟悉主要零部件的结构、安装和连接方式；对机器的组成和装配过程有初步认识，对机构及其形式有初步认识，对主要零部件的组成、形状和功用有初步认识。20、机械传动效率实验在掌握实验原理的基础上，由学生自行设计一种机械传动的性能测试实验装置，并由学生自行完成实验系统的组装、参数测试及编写实验报告。21、轴系结构设计实验熟悉常用轴系零部件的结构；掌握轴的结构设计基本要求；掌握轴承组合结构设计的基本方法。四、学时分配教学内容授课上机实验实践实践(周)绪论1平面机构的自由度及机构运动简图3平面连杆机构5凸轮机构4齿轮机构7轮系4间歇运动机构2机械零件设计概论2联接7带传动4链传动3齿轮传动7蜗杆传动3轴5滑动轴承2滚动轴承8联轴器与离合器2弹簧3课程小结2单缸内燃机拆装实验2机械传动效率实验2轴系结构设计实验2总计：746五、评价与考核方式本课程采用百分制、多元化成绩综合评价体系，总成绩的组成如下：1）期末考试75%~80%2）大作业与平时作业10%~15%3）实验教学10%六、教材与主要参考资料《机械设计基础》（第四版），范顺成等主编，机械工业出版社，2007TUSyllabusforMachineDesignFundamentals1Code:2010008Title:MachineDesignFundamentals1SemesterHours:80Credits:5SemesterHourStructureLecture：74ComputerLab：Experiment：6Practice：Practice(Week)：Offeredby:SchoolofMechanicalEngineeringfor:CloselyrelatedtoMechanicalEngineeringPrerequisite:EngineeringGraphics,MechanicsofMaterials,TheoreticalMechanics1.ObjectiveMechanicalDesignFundamentalsisabasictechnologycoursetofosterthemechanicaldesigncapacityofstudents.Thecoursehasitsteachingcontentfocusedonbasicknowledge,basictheoryandbasicmethods,andhasitspracticaltrainingfocusedonthebasictrainingofdesignskillsandinnovativedesigncapability.Thepurposeandtaskofthiscourseistotrainstudents:1)tomasterthecommonworkingprinciple,themotioncharacteristicsandthedynamicfeaturesofcommonmechanisms,andobtainthebasicabilitytotheanalysisanddesignofcommonmechanisms,andobtainpreliminarilytheabilitytothemotionschemedesignofmechanicalsystems;2)tomastertheworkingprincipleofgeneralmechanicalparts,theirfeatures,andthebasicknowledgeontheselectionanddesigncalculationofsuchparts.Andtobuildupthebasicskillsforthedesignofsimplemachineryandgeneralmachinerydrives;3)toachievecapabilitiesforapplyingcomputer-aideddesign;4)tobeablewiththeuseofstandards,specifications,manuals,drawings,andotherrelevanttechnicalinformation;5)toobtainthroughtheexperimentsaconsolidationanddeepeningoftheunderstandingofthetheory,andabasictrainingoftheexperimentalskills.2.CourseDescription1)ThebasicknowledgerequiredtomasterMasterthegeneralknowledgeofmechanicaldesign.Getfamiliarwiththemaintypesofmechanismsandmechanicalparts,theirperformances,featuresandapplications.Getfamiliarwiththecommonmaterials,standardsandstructureofthemechanicalparts,andgetfamiliarwiththegeneralknowledgeoffriction,wear,lub