《机械设计基础》课程学习指南

教学日历

《机械设计基础》（80 学时）课程学习指南

一、基本情况

1 、课程名称：机械设计基础

课程英文译名：MACHINE DESIGN BASIS

2 、主要教材及参考书：

《机械设计基础》，宋宝玉主编，哈工大出版社出版。

《机械设计课程设计》，王连明主编，哈工大出版社。

《机械设计作业指导》，陈铁鸣、王连明主编，哈工大教材科。

《机械基础实验教材》，哈工大教材科

3 、教学时数80 学时（讲课：68 学时、习题课：2 学时、实验10 学时）

4 、考核方式及记分办法：平时作业10 分

实验10 分

随堂测试10 分

期末考试70 分

二、作业与实验

1、每章后的习题与作业

各主要章的课后习题作业有：

第一章：P3 ：1-1 题。

第二章：P48~49 ：2-14 ，2-24 （ a ）(c),2-25 题。

第三章：P67 ：3-10 ，3-12 ，3-15 题。

第四章：P83 ：4-9 题。

第五章：P103 ：5-9 题。

第六章：P136 ：6-12 ，6-13 ，6-14 ，6-15 题。

第七章：P149 ：7-9 ，7-10 题。

第八章：P160~161 ：8-5 ，8-10 题。

第九章：P170 ：9-4 题。

第十章：P194 ：10-13 ，10-14 ，10-15 题。

第十一章：P211~212 ：11-5 ，11-9 ，11-11 题。

第十二章：P230 ：12-1 ，12-4 ，12-5 题。

第十三章：P247 ：13-5 题。

第十四章：P256 ：14-4 题。

第十五章：P267 ：15-1 题。

2、设计性大作业

? 平面四杆机构设计

? 盘形凸轮机构设计

? 齿轮传动设计

? 螺旋起重器设计

? 轴系部件设计

共五个设计性大作业，每个大作业都包括设计图纸一张和设计计算说明书一份。

3、实验

①机构运动简图测绘实验（2h ）；

②齿轮范成实验（2h ）；

③带传动实验（2h ）；

④轴承部件拆装测绘实验（4h ）；

每个实验项目都有实验指导书。

实验报告要用学校统一印制的封面和实验报告纸书写，并装订成册。

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三、各章的主要内容、基本要求、重点与难点（按教学日历顺序）

第一章绪论（1h）

内容及基本要求：

? 掌握课程的研究对象和内容，本课程的性质和任务，本课程的学习方法。

? 掌握机械的组成。

第二章机械设计概论（9h）

内容及基本要求：

1) 掌握机械设计的基本要求、一般过程。

2) 机械零件的主要失效形式和设计准则。机械零件的结构工艺性。

3 ）了解互换性的基本概念及作用，公差、偏差、配合的基本概念及选用原则，误差、精度的基本概念。

4 ）掌握尺寸公差与配合的选用与标注。

5 ）掌握表面粗糙度的选用与标注。

6) 掌握形位公差的选用与标注。

7 ）掌握有关机构组成中的构件、运动副、运动链及机构等概念，掌握机械运动简图的绘制。

8 ）掌握机构自由度的计算和机构具有确定运动的条件。

9 ) 掌握速度瞬心在机构分析中的应用。

10 ）了解现代设计方法

重点与难点：

钢的热处理方法及应用；各种公差、粗糙度的选用；机构自由度的计算。

第三章平面连杆机构（4h）

内容及基本要求：

1 ）掌握平面四杆机构的类型，压力角、传动角、死点位置等概念。

2 ）掌握平面四杆机构的演化，平面四杆机构的设计。

3 ）会判断曲柄是否存在。

重点与难点：

平面四杆机构的设计。

第四章凸轮机构（4h）

内容及基本要求：

1 ）掌握凸轮机构的应用及分类，从动件运动规律。

2 ）掌握压力角对凸轮机构受力及尺寸的影响。

3 ）学会图解法设计凸轮轮廓。

重点与难点：

反转法设计凸轮轮廓要正确确定从动件的反转方向、从动件在反转运动中占据的位置及从动件的位移量。

第五章带传动和链传动（4h）

内容及基本要求：

1 ）了解带传动的类型、工作原理、特点及应用。

2 ）掌握带传动的受力分析、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、普通V 带传动的设计计算方法。

4 ）熟悉V 带与V 带轮的结构、标准与基本尺寸。

5 ）了解同步带传动的工作原理、特点及应用。

6 ）了解链传动的类型、工作原理、特点及应用。

重点与难点：

1 ）带传动的受力分析、应力分析、弹性滑动与打滑。

2 ）带传动的失效形式、设计准则和V 带传动的设计计算。

3 ）普通V 带传动设计时的参数选择（型号、d d1 、a ）。

第六章齿轮传动（10 h）

内容及基本要求：

1 ）了解齿轮机构类型及应用，齿廓实现定传动比的条件，渐开线齿廓，圆柱齿轮参数及其尺寸计算，渐开线标准齿轮啮合传动，齿廓加工原理，变位齿轮传动，斜齿圆柱齿轮传动。

2 ）掌握齿数、模数、压力角、螺旋角、重合度等基本概念。

3 ）掌握渐开线圆柱齿轮基本尺寸的计算。

4 ）掌握齿轮传动的失效形式、失效部位，以及针对不同失效形式的设计计算准则。

5 ）掌握选用齿轮材料及热处理方式的基本要求。

6 ）理解计算载荷的定义及载荷系数的物理意义、影响因素。

7 ）掌握齿轮传动的受力分析方法，包括假设条件、力的作用点、各分力大小的计算与各分力方向的判断。

8 ）掌握直齿圆柱齿轮传动的齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算的力学模型、理论依据、力作用点及计算点（或截面）、应力的类型及变化特性，

9 ）掌握斜齿圆柱齿轮传动强度计算的特点。

10 ）掌握齿轮传动的结构设计，精度和公差的选择。：

重点与难点：

1 ）渐开线标准直齿圆柱齿轮外啮合传动的基本理论及设计计算。

2 ）一对齿轮传动的啮合过程，斜齿轮的当量齿数的概念。

3 ）齿轮传动的失效形式分析。

4 ）斜齿圆柱齿轮的各分力大小计算和轴向力F a的方向判断，各类齿轮传动的综合受力分析。

5 ）圆柱齿轮传动强度计算中的力学模型、理论公式。

6 ）齿轮传动设计中主要参数的选择（Z1 ，，，x）及参数的协调与中心距圆整。

第七章蜗杆传动（4h）

内容及基本要求：

1 ）了解蜗杆传动的特点及应用。

2 ）掌握普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择原则。

3 ）掌握蜗杆传动的失效形式、设计准则；常用材料及选用原则；蜗杆、蜗轮的结构形式。

4 ）掌握蜗杆传动的受力分析( 大小与方向) 。

5 ）掌握蜗杆传动强度计算特点

6 ）了解对蜗杆传动进行效率计算和热平衡计算的意义和方法，掌握提高传动效率和散热能力的措施。

重点与难点：

1 ）蜗杆传动的特点及正确啮合条件。

2 ）蜗杆传动受力分析与运动分析。

3 ）蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料选择及其强度计算特点。

第八章轮系（4h）

内容及基本要求：

1 ）了解轮系的类型和应用，几种特殊的行星传动。

2 ）掌握定轴轮系传动比计算，周转轮系传动比计算，复合轮系传动比计算。

重点与难点：

轮系传动比计算，关键是正确划分轮系。

第九章间歇运动机构（2h）

内容及基本要求：

了解棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮间歇机构的类型、特点及应用。

第十章螺纹联接与螺旋传动（6h）

内容及基本要求：

1 ）掌握螺纹的基本参数、常用螺纹的种类、特性及其应用。

2 ）掌握螺纹联接的基本类型、结构特点及其应用，螺纹联接标准件，螺纹联接的预紧与防松。

3 ）掌握单个螺栓联接的强度计算理论与方法。

4 ）掌握提高螺纹联接强度的各种措施。

5 ）掌握滑动螺旋传动的常用设计方法。

重点与难点：

1 ）螺纹联接的结构设计与表达。

2 ）受预紧力和轴向工作载荷作用时，单个螺栓联接的螺栓总拉力的确定。

3 ）各种防松方法及各种提高强度的措施。

第十一章轴（4h）

内容及基本要求：

1 ）了解轴的功用与分类，掌握各类轴的受力与应力分析。

2 ）了解轴的材料和选用。

3 ）掌握轴的结构设计基本要求和方法。

4 ）掌握轴的强度计算方法。

5 ）平键联接的工作原理、失效形式和强度校核计算；平键剖面尺寸及长度的确定。花键、销联接的工作原理。

重点与难点：

1 ）各类轴的受力与应力分析。

2 ）转轴的强度计算。

3 ）轴的结构设计（轴上零件的定位固定方法、与轴的配合、结构工艺性、确定各段轴的直径d 和长度l等）。

第十二章滚动轴承（4h）

内容及基本要求：

1 ）了解各类轴承的结构和特点，能正确选择轴承的类型。

2 ）熟悉滚动轴承代号的组成及常用滚动轴承的类型代号。

3 ）掌握滚动轴承的选择计算方法。

4 ）能正确进行滚动轴承部件的组合设计，会画滚动轴承部件装配图。

重点与难点：

1 ）滚动轴承类型的选择。

2 ）计及轴承内部轴向力的角接触球轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷的计算。

3 ）滚动轴承部件的组合设计，特别是支承结构形式的选用，轴承内外圈的定位固定及角接触轴承的安装方式，润滑与密封形式。

轴和滚动轴承部件设计习题课（2h）

通过实例使学生进一步掌握轴和滚动轴承部件组合设计的基本要求、结构设计要点及设计步骤。第十三章滑动轴承（4h）

内容及基本要求：

1 ）了解各类摩擦的机理、特性及其影响因素，了解流体动压润滑的基本原理。

2 ）了解滑动轴承采用的润滑剂与润滑装置。

3 ）了解滑动轴承的类型、特点及其应用。

4 ）掌握各类滑动轴承的结构特点。

5 ）了解对轴瓦材料的基本要求和常用轴瓦材料。

6 ）掌握非液体摩擦轴承的设计计算。

重点与难点：

1 ）摩擦的分类、特性及其影响因素，

2 ）流体动力润滑的基本知识及形成液体动压润滑的必要条件。

3 ）轴瓦材料及其应用。

4 ）非液体摩擦滑动轴承的设计准则与方法。

第十四章联轴器、离合器和制动器（2h）

内容及基本要求：

1 ）掌握常用联轴器、离合器和制动器的主要类型、结构、工作原理、特点及选择与计算方法。

2 ）掌握联轴器联接的两轴间位置补偿的原理及联轴器和离合器在功能上的同异。

重点与难点：

各类联轴器、离合器和制动器的结构、工作原理、特点及选用。

第十五章弹簧（2h）

内容及基本要求：

1 ）了解弹簧的功用、分类、材料及许用应力的确定。

2 ）掌握圆柱形压缩螺旋弹簧的主要结构尺寸、特性线、设计计算方法。

重点与难点：

圆柱形压缩（拉伸）螺旋弹簧的设计计算。

第十六章机架零件（通过课程设计掌握）

第十八章传动方案创新设计（2h）

内容及基本要求：

了解传动装置在机器中的作用与分类，掌握传动方案的拟定要求及传动类型的选择，方案创新设计。

《机械设计基础》教学日历（80学时）

顺序授课

方式

时

数

内容备注

1 讲课

2 绪论；机械设计的基本要求、一般程序及标准化；机械零件设计概述

2 讲课 2 概述；尺寸公差与配合

3 讲课 2 表面粗糙度；形状与位置公差

4 讲课 2 机构运动简图及平面机构自由度

5 讲课 2 平面机构自由度；现代设计方法简介

实验① 2 机构运动简图测绘

6 讲课 2 平面连杆机构的基础知识；平面连杆机构的设计

7 讲课 2 平面连杆机构的设计；速度瞬心在平面连杆机构

速度分析中的应用

大作业一：平面

四杆机构设计

8 讲课 2 凸轮机构的应用和类型；推杆的运动规律；凸轮轮廓曲线的设计

9 讲课 2 凸轮机构的压力角和基圆半径；凸轮机构强度计

算及结构设计

大作业二：盘形

凸轮机构设计

10 讲课 2 带传动概述；带传动的工作原理和工作能力分析

11 讲课 2 V 带传动的设计计算

实验② 2 带传动实验

12 讲课 2 齿轮传动的特点和类型；齿廓实现定角速比的条件；渐开线齿廓；齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸

13 讲课 2 渐开线直齿圆柱的啮合传动；渐开线齿轮的切齿原理及根切和变位；齿轮传动的精度及齿轮公差

14 讲课 2 齿轮的失效形式和设计准则；齿轮材料和热处理方法；直齿圆柱齿轮的受力分析和计算载荷

15 讲课 2 直齿圆柱齿轮齿面接触疲劳强度；齿根弯曲疲劳强度

16 讲课 2 斜齿圆柱齿轮传动；齿轮的结构设计；齿轮传动

的润滑，圆锥齿轮传动受力分析。

大作业三：齿轮

传动设计

实验③ 2 齿轮范成

17 讲课 2 蜗杆传动的特点和类型；普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸；蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料选择

18 讲课 2 普通圆柱蜗杆的强度计算；蜗杆传动的效率；润

滑和热平衡计算；蜗杆和蜗轮的结构

19 讲课 2 轮系的分类和应用；定轴轮系传动比；周转轮系传动比

20 讲课 2 混合轮系传动比；特殊行星传动

21 讲课 2 棘轮机构；槽轮机构；不完全齿轮机构

22 讲课螺纹；螺纹联接基本类型、标准件；预紧和防松

23 讲课 2 螺纹联接的强度计算

24 讲课螺栓组联接的结构设计；螺旋传动大作业四：螺旋起重器设计

25 讲课 2 轴的概述；轴的结构设计；轴的计算

26 讲课 2 轴的计算（续）；轴毂联接

27 讲课 2 滚动轴承的构造、类型和代号；失效形式及其选择计算

28 讲课 2 滚动轴承的选择计算（续）；滚动轴承组合设计

29 习题课 2 轴承部件设计习题课大作业：轴系部件设计

实验④ 4 轴系部件拆装与分析

30 讲课 2 摩擦、磨损及润滑基本知识；滑动轴承结构形式

31 讲课 2 轴承材料和轴瓦结构；非液体摩擦滑动轴承的设计计算；液体动压润滑原理简介

32 讲课 2 联轴器、离合器和制动器

33 讲课 2 弹簧

34 讲课 2 机械传动系统方案设计

35 讲课 2 总结