《机械基础》教学大纲

一、课程说明

曾用课程名称：《机械设计基础》

适用专业：机械设备安装与维修、机械制造大类各专业

前期课程：《机械制图》、《AutoCAD》

二、课程性质和任务

课程性质：本课程是机械制造大类各专业专业的一门重要技术基础课。

课程任务：通过本课程的学习，使学生在一般机械设计方面获得必要的基本理论知识，并能得到一定的基本技能训练，为进一步学习专业机械设备和机械加工工艺知识提供必要的理论基础，为从事技术革新、设备改造、使用和维护等方面的工作提供一定的基本知识。

三、课程的教学目标

(一)知识目标

1、掌握简单工程实际问题的受力分析模型，能从简单的物体系统中选取分离体，正确地画出受力图；能较熟练地运用平面一般力系的平衡方程对单个物体及简单物系进行受力分析及计算；

2、掌握杆件在各种基本变形时的内力及内力图，掌握杆件变形时的应力和变形的计算，并能正确确定杆件危险截面；

3、掌握机械中常用机构和通用零部件的工作原理、结构特点及设计计算方法，掌握正确选用、维护方法。

(二)能力目标

1、具有对简单的工程实际问题进行受力分析的初步能力；

2、具有初步设计机械传动装置和简单机械的能力；

3、具有应用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力；

4、掌握典型机械零件的实验方法，具有一定的实验技能。

(三)思想教育目标

通过本课程的讲授及后续的课程设计环节培养学生严谨的学习态度和一丝不苟的工作作风。

四、教学内容和要求

（一）理论教学

1、绪论

本课程的内容、性质、任务及学习方法。

2、构件与机构的静力分析

基本内容：力、力矩、力偶；静力学公理；平衡力系；约束；约束类型及约束反力；分离体和受力图；平面汇交力系；平面平行力系；平面力偶系；平面任意力系；空间力系。

教学要求：

掌握力、力矩、力偶、力在坐标轴上的投影的基本概念，能熟练计算力矩、力偶矩及力在坐标轴上的投影；

掌握常见约束的性质，能从简单的物体系统中选取分离体，正确地画出其受力图；掌握平面一般力系及特殊力系的平衡条件，能熟练运用平衡方程求解单个物体及简单物系的平衡问题；

了解考虑摩擦的平衡问题的求解方法。

3、杆件的变形及强度计算

基本内容：变形固体基本假设；杆件变形基本形式；轴向拉伸与压缩的内力；应力；截面法求轴力；材料的力学性能：低碳钢的拉伸实验，材料的强度指标与塑性指标，冷作硬化，其它材料拉（压）试验结果；强度条件及强度计算；杆件的变形计算；虎克定理。

教学要求：了解杆件变形的基本形式，了解材料在拉伸和压缩时的力学性能；掌握用截面法求轴力并画出轴力图；掌握杆件拉伸和压缩时的应力并能进行简单的强度计算。

4、平面机构的结构分析

基本内容：平面运动副及其分类；平面机构运动简图的绘制方法；平面机构自由度的计算。

教学要求：理解构件自由度、约束和运动副的概念，掌握各种平面运动副和高副的一般表示方法；能读懂平面机构运动简图，掌握计算平面机构的自由度的公式，会判断其运动是否确定；能正确识别平面机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束。

5、平面连杆机构

基本内容：铰链四杆机构的基本类型及应用；铰链四杆机构的曲柄存在条件；铰链四杆机构的传动特性；铰链四杆机构的演化实例；平面四杆机构的设计。

教学要求：了解铰链四杆机构的基本类型及应用；掌握四杆机构的传动特性和曲柄存在条件；了解平面四杆机构设计的图解法。

6、凸轮机构

基本内容：凸轮机构的应用和分类；从动件的常用运动规律；按已知运动规律绘制平面凸轮轮廓；凸轮机构设计中应注意的几个问题。

教学要求：了解凸轮机构的类型、特点和应用；掌握等速运动规律、等加速等减速运动规律、简谐运动规律的特点及位移线图的绘制方法；掌握直动从动件盘形凸轮轮廓的图解法设计方法；了解选择滚子半径的原则、压力角与自锁的关系及基圆半径对压力角的影响等。

7、其它常用机构

基本内容：棘轮机构；槽轮机构；螺旋传动机构；不完全齿轮机构。

教学要求：了解棘轮机构、槽轮机构、螺旋传动机构、不完全齿轮机构的工作原理、传动特点及应用。

8、带传动与链传动

基本内容：带传动的类型、工作原理、特点和应用；带传动的工作情况分析；V带传动的设计；带传动的张紧、使用和维护；链传动的类型、工作原理、特点和应用；链传动的运动分析和受力分析；滚子链传动的设计；链传动的布置、张紧和维护。

教学要求：了解带传动的类型、特点、作用，带传动的张紧、选用和维护方法；掌握带传动的工作原理、受力和应力分析、弹性滑动和打滑的原因及二者间的区别；掌握带传动的主要失效形式、计算准则和V带传动的设计方法和步骤；了解链传动的工作原理、特点和应用，常见链条和链轮的结构形式，链传动的布置、张紧和维护方法；掌握链传动的运动分析和受力分析，理解滚子链传动的设计计算方法。

9、平面齿轮传动

基本内容：平面齿轮传动的特点和类型；渐开线的形成及其性质；齿轮的基本参数和几何尺寸；齿廓啮合基本定律；渐开线齿轮的啮合特性；渐开线齿轮的加工方法和根切现象；齿轮传动的失效形式和设计准则；齿轮的材料及热处理；直齿圆柱齿轮传动的受力分析和强度计算；

斜齿圆柱齿轮的齿廓形成特点；斜齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算；斜齿圆柱齿轮传动的受力分析和强度计算。

教学要求：理解齿廓啮合基本定律和渐开线特性及渐开线齿轮的啮合特性；掌握渐开线齿轮各部分的名称、主要参数和标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算；掌握齿轮传动的特点及受力分析，齿轮传动失效形式和设计计算准则，掌握齿轮强度计算公式的应用；了解变位齿轮的概念。

10、空间齿轮传动

基本内容：直齿锥齿轮的啮合特点；直齿锥齿轮的基本参数和几何尺寸计算；直齿锥齿轮的受力分析和强度计算；蜗杆传动的类型和特点；普通圆柱蜗杆传动的几何参数及尺寸计算；普通圆柱蜗杆传动的材料选择、受力分析和强度计算；蜗杆传动的热平衡计算。

教学要求：了解直齿锥齿轮和蜗杆传动的特点、应用及参数和几何尺寸计算；理解热平衡计算的原理及散热方法；对蜗杆、蜗轮的材料选择和结构设计作一般了解。

11、轮系

基本内容：轮系的分类与应用；定轴轮系传动比计算；行星轮系传动比计算；轮系的应用；减速器的结构和选用。

教学要求：了解轮系的分类方法，能识别轮系的类型；掌握定轴轮系、简单行星轮系传动比的计算和转向的判定方法；了解减速器的类型、结构及其选用方法。

12、轴

基本内容：轴的类型及常用材料；轴的扭转变形及强度计算；轴的弯曲变形及强度计算；轴的弯扭组合强度计算，轴的结构设计；轴的强度校核计算。

教学要求：了解轴的类型、常用材料及热处理方法；掌握圆轴扭转变形、弯曲变形及组合变形的强度计算方法；掌握圆轴的设计计算方法、结构设计方法及校核计算方法；了解轴的扭转刚度、弯曲刚度的计算。

13、联接

基本内容：螺纹联接；键、花键联接；销联接；联轴器、离合器。

教学要求：

掌握螺纹的类型及主要参数；了解螺纹联接的类型、特点、结构、应用场合及预紧和防松措施；掌握剪切和挤压强度的实用计算方法；掌握螺栓联接的受力分析、失效形式、强度计算；掌握键联接、花键联接、销联接的基本知识；了解联轴器、离合器的功用、结构和特点，能正确选用。

14、轴承

基本内容：滑动轴承的结构类型及特点；轴瓦的材料与结构；滑动轴承的润滑；非液体摩擦滑动轴承的计算；滚动轴承的类型及特点，滚动轴承的代号；滚动轴承的类型选择；滚动轴承的失效形式；滚动轴承的疲劳寿命计算和静强度计算。

教学要求：了解滑动轴承的典型结构；掌握非液体滑动轴承的计算方法；掌握按工作条件选择滚动轴承的型号和进行寿命计算；掌握滚动轴承组合设计方法，正确设计滚动轴承轴系部件的结构；了解轴承的润滑方式和润滑装置。

15、机械设计综述

基本内容：机械的设计要求和一般设计步骤；传动方案的拟定；机械零部件设计方法的选择；机械零件的结构工艺性；机械零件设计的标准化、系列化、通用化；摩擦、磨损、润滑和密封。

教学要求：

理解机械的设计要求和一般设计步骤；了解传动方案的拟定及机械零部件设计方法的选择，熟悉一般的结构工艺性要求；了解机械零件设计的标准化、系列化、通用化及其意义；了解摩擦、磨损的概念及润滑、密封方法。

16、计算机辅助设计

基本内容：计算机辅助设计的概念、原理，机械设计手册（软件版）。

教学要求：了解计算机辅助设计的概念、原理，初步掌握设计手册软件版的使用方法。

（二）实践教学

要求：通过实验及实训，培养学生认识机械与分析机械的能力，通过观察、分析、拆卸、测绘、装配、上机模拟等实践活动真正了解机械的工作原理与具体结构。要求教师认真准备实验器材，学生独立或协同操作完成实验及实训项目，并按要求完成实验（训）报告。

选做2-4个实验。

1、平面机构运动简图的绘制

2、渐开线直齿圆柱齿轮的参数测定

3、传动装置的拆装与结构分析

在本课程下半段进行机械设计课程设计作业，以机械传动设计为主，题目可选择较成熟的单级圆柱齿轮减速器设计，也可选择企业生产实际中遇到的课题。

五、学时分配建议

1、理论教学学时分配

序号

理论教学提要

必讲/选讲

参考学时

绪论

必讲

构件与机构的静力分析

必讲

杆件的变形及强度计算

必讲

平面机构的结构分析

必讲

平面连杆机构

必讲

凸轮机构

必讲

其它常用机构

必讲

带传动与链传动

必讲

平面齿轮传动

必讲

空间齿轮传动

必讲

轮系

必讲

轴

必讲

联接

必讲

轴承

必讲

合计

1982、实践教学学时分配

序号

实践课题（项目）

必做/选做

参考学时

平面机构运动简图的绘制

选做

渐开线直齿圆柱齿轮的参数测定

必做

传动装置的拆装与结构分析

选做

合计

六、教学方法

1、各章内容的结构和应用部分，应尽可能利用实物、模型、挂图、幻灯、录像、课件等形象化教学和电化教学手段进行教学。

2、本课程分成两个学期进行教学。

七、考核及成绩评定方式

1、每学期布置作业5-8次。

2、期末考试可以采取开卷方式，也可以采取闭卷方式。

3、期评成绩=期末考试成绩+平时成绩；其中期末考试成绩占60%，平时成绩（含实验）占40%。

八、推荐教材及参考书目

1、金潇明.机械基础.湖南科技出版社