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机械设计

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机械设计
适用专业:机械自动化专业
总学时:64学时
一、课程性质,目的和任务机械设计是一门培养学生具有机械设计能力的技术基础课.在机械自动化专业教学计划中、它是主要课程.本课程在教学内容方面应着重基本知识,基本理论和基本方法,在培养实践能力方面应着重设计构思和设计技能的基本训练.
本课程的主要任务是培养学生:
1.掌握通用机械零件的设计原理,方法和机械设计的一般规律,具有设计一般机械的能力;
2.树立正确的设计思想,了解国家当前的有关技术经济政策;
3.具有运用标准,规范、手册、图册等有关技术的能力;
4.掌握典型机械零件的实验方法,获得实验技能的基本训练;
5.对机械设计的新发展有所了解.
二、课程内容
第一篇机械设计总论机械设计的一般程序,方案设计,技术设计的主要内容、机器设计的基本原则,标准化,机械零件的失效,机械零件的工作能力和计算准则,摩擦磨损和润滑,寿命和可靠性概述,机械常用材料和选用原则,机械零件的工艺性等.
第二篇联接件设计键联接,花键联接,无键联接,螺纹联接与螺旋传动设计等.传动件设计带传动,链传动,齿轮传动,蜗杆传动等.轴系零,部件设计轴,滑动轴承,滚动轴承,联轴器和离合器等.其它零,部件设计弹簧,机架零件,减速器,无级变速器等.
三、学时分配表
总学时:64(实验6)篇内容学时数
1 机械设计总论6
2 联接件设计12
3 传动件设计24
4 轴系零,部件设计18
5 其他零,部件设计4
四、课程基本要求
⑴要求掌握的基本知识:机械设计一般知识,机械的主要类型, 性能,结构特点、应用,材料,标准等.
⑵要求掌握的基本理论和方法:机械设计的基本原则.机械零件的工作原理,简化的物理模型与数学模型,受力分析, 应力分析,失效分析等.
机械零件工作能力计算准则:体积强度与表面强度, 静强度与疲劳强度,刚度与柔度,摩擦,磨损与润滑,寿命与可靠性,以及热平衡,冲击,稳定性等.
计算载荷,条件性计算,等强度计算,当量法或等效转化法, 试算法等.
改善载荷和应力的分布不均匀性,提高零件疲劳强度, 降低或增强摩擦,改善局部品质,提高零部件工艺性的途径和方法,以及预应力、变形协调原则等在设计中的应用.
⑶要求掌握的基本技能:设计计算,结构设计和制图技能,实验技能,编制技术文件技能等.
五、课外习题,习题课,设计作业根据教学需要、要适当安排习题课,课外习题和设计作业.每个学生至少要完成2个设计作业.每个作业的份量一般为装配图纸1张,设计说明书1 份,约需15~20个课外学时.
学生必须独立,按时完成课外习题和设计作业.习题和作业完成情况应作为评定课程成绩的一部分.
六、实验每个学生要做3~4个实验、共6~8 学时. 实验内容可以是:测定机器或传动装置的效率,机械零件的受力和工作能力、摩擦,磨损,润滑性能等.通过实验环节,学生应掌握典型机械零件的基本方法,获得实验操作的基本训练.
实验成绩应作为课程成绩的一部分.
七、几点说明
1.本基本要求适用于培养机械设计能力有较高要求的专业.
2.鉴于我校专业要求,本基本要求给出课程时数的参考范围为110~140学时(含教学时数70~90;课程设计课内时数40~60, 课程设计课外时数为40~60学时).为保证教学质量,建议分两学期安排.
3.要处理好本课程与有关课程如:画法几何及机械制图,工程材料及机械制造基础、金属材料及热处理,互换性及技术测量,金工实习,理论力学,材料力学,机械原理,算法语言和程序设计等课程的衔接和配合.
4.应根据具体情况,结合教学过程,更新教学内容、改进教学方法,注意培养学生应用计算机的能力.
优化设计,可靠性设计,设计方法学等新学科内容、本课程只作适当简述.
提倡采用电化教学和计算机辅助教学(CAI).
5.习题内容要多样化.习题作业要能起到巩固理论、掌握计算方法和技巧,提高分析问题,解决问题能力、熟悉标准,规范等的作用.
每次习题课内容要有所侧重.习题课宜分小班进行.
6.设计作业和课程设计都是培养学生设计能力的重要环节.要重视和发挥设计作业在培养设计技能方面的作用,并与理论教学,课程设计紧密配合.设计题目要灵活,多样,应允许学生自定题目.教师要加强指导和考核、注意培养和发挥学生的独立工作能力、创新精神和对设计的评价能力.
为保证设计能力的培养,课程设计宜分散进行、每个教师同时指导学生的人数不应多于15人.
7.实验是本课程的重要组成部分.实验装置应尽量能使学生观察到零件工作时的物理现象.
各校可根据具体情况开设不同实验.可开设的实验如:带传动实验、滑动轴承实验、螺纹联接实验、减速器结构分析实验、齿轮,蜗轮传动实验、链传动实验、联轴器或离合器实验、摩擦与磨损实验或其他有关零部件实验、有条件的学校应允许学生自选实验项目,甚至由学生学生自行设计实验.实验要严格要求,同一实验台上的操作人数不易超过5人、以保证学生都有动手操作.实验后,每个学生要写出实验报告.
8.本课程教学环节较多,实践性较强、教学中应教育学生树立正确的设计思想,培养良好的工作作风和工作方法.
八、教材彭文生,机械设计,华中科技大学出版社刘珍莲,机械设计学习指导与习题集,华中科技大学出版社唐增宝、机械设计课程设计,华中科技大学出版社(王为、魏兵编写机械设计课程设计
总学时:3 周机械设计课程设计是机械设计课程的最后一个教学环节,也是第一次对学生进行全面的机械设计训练.它综合运用机械设计课程和其它有关先修课程的理论及生产实践的知识去分析和解决机械设计问题.在培养实践能力方面应着重设计构思和设计技能的基本训练.
本课程的任务是培养学生
1,学习机械设计的一般方法,了解和掌握常用机械零部件, 机械传动装置或简单机械的设计过程和进行方式,培养正确的设计思想和分析问题,解决问题的能力.
2,通过计算和绘图,学会运用标准,规范、手册、图册和查阅有关技术资料等、培养机械设计的基本技能.
1,能从机器功能要求出发,拟定设计方案,合理选择传动机构和零件.
2,能按机器的工作状况分析和计算作用在零件上的载荷,合理选择零件材料,正确计算零件的工作能力和确定零件尺寸.
3,能考虑制造工艺、使用维护,经济和安全等问题,对机器和零件进行结构设计.
4,绘制机器或部件的装配图和零件图,在画法几何及机械制图,互换性与技术测量,金属材料及热处理等先修课程的基础上,合理标注有关技术要求.
三、课程基本要求
1,每个学生必须独立完成课程设计,设计题目为一般机械装置(如结构简单的机械,机械传动装置,减速器等)、设计工作量相当于以两级圆柱齿轮减速器为主体的机械传动装置为最低要求,也可适当选择真题进行实践,但题目必须是提前交给学生,选题应注意难易,工作量及图面符合基本要求(也可适当提高要求,以学生不同素质而异).
2,每个学生至少应完成:部件装配图1张(0号图或1号图),零件工作图2-3张(3号图),设计说明书约字(16开纸编写), 说明书与图纸装订成册、并以仿宋体写明内容、班级,姓名等封面附上.
3,课程设计完成后应进行答辩,设公开答辩1-2人、其余单人答辩,其成绩应单独记分.
4,课堂讲授结束便进行考试,再进行课程设计.考试和课程设计的成绩分别单独记分.
四、教材与参考书
教材:唐增宝主编,《机械设计课程设计》,华中科技大学出版社2000
2,参考书:彭文生主编,《机械设计》,华中科技大学出版社2000《机械设计手册》
五、教学大纲执行说明学生在学习本课程之前、应学习机械制图,理论力学,材料力学,机械原理,机械设计等课程.
机械原理
适用专业:机自专业,包装专业(本科)
总学时:56学时机械原理课程是机类各专业中研究机械共性的一门主干技术基础课.它的任务在于使学生掌握机构学和机械动力学的基本理论、基本知识和基本技能,并初步具有拟定机械运动方案,分析和设计机构的能力.它在培养高级工程技术人才的全局中、具有增强学生对机械技术工作的适应能力和开发创造能力的作用.
⒈各种机构共同的基本问题
⑴机构的组成原理和自由度计算;
⑵机构运动简图的绘制方法;
⑶机构中的摩擦,效率和自锁
⒉分别讨论几种主要机构所特有的问题( 其中有些分析方法可应用于其他机构的分析)
⑴连杆机构的运动分析和运动设计;
⑵凸轮机构从动件运动规律的选择,凸轮廓线设计和凸轮机构的尺寸参数的选择和确定;
⑶齿轮传动的几何原理以及齿轮参数和尺寸的计算;
⑷轮系的传动比计算和齿数的确定;
⑸其它几种常用特殊机构的运动特性的分析和基本尺寸的确定;
⑹机构的组合及机械总体方案设计.
⒊机器运转的平稳性问题
⑴机组的运动平稳性和速度波动的调节;
⑵机械平衡.
总学时:56(实验6)章节内容学时数1平面机构结构分析52平面机构运动分析23平面机构力分析64平面连杆机构及其设计85凸轮机构及其设计46齿轮机构及其设计137轮系及其设计48其他常用机构29机械的运转及其速度波动的调节4
10 机械的平衡2
11 机械系统的方案设计6
⒈绪论明确本课程的研究对象,内容以及在培养高级工程技术人才全局中的地位、任务和作用.对机械原理学科的发展趋势有所了解.
⒉平面机构的结构分析能绘制常用机构的机构运动简图.能计算平面机构的自由度,了解平面机构组成的基本原理.
⒊平面机构的运动分析能以矢量方程图解法对Ⅱ级机构进行速度分析和加速度分析.能用瞬心法对简单高,低副机构进行速度分析.了解以解析法进行平面Ⅱ级机构运动分析的思路和方法.
⒋平面机构的力分析能对Ⅱ级机构进行动态静力分析,即确定各运动副中的反力和需加于构件上的平衡力.
⒌机械中的摩擦与机械效率掌握运动副中摩擦力的计算方法,并能正确作出移动副和转动副中总反力作用线.能对简单机械进行机械效率分析和自锁条件分析.
⒍平面连杆机构及其设计了解平面四杆机构的基本型式,演化和应用.对曲柄存在条件,行程速比系数,传动角,死点及极位等有明确的概念,能按已知连杆三位置,连架杆三对应位置和行程速比系数设计平面四杆机构.
⒎凸轮机构及其设计了解凸轮机构的应用及分类;了解推杆常用的运动规律及推杆运动规律的选择原则;掌握凸轮机构压力角和自锁的概念;了解在确定凸轮机构的某些基本尺寸时应考虑的主要因素(包括设计空间,结构条件,压力角, 效率及自锁、运动失真问题等)、能据此合理确定凸轮机构的基本尺寸; 具有根据选定的结构型式和推杆运动规律设计常用凸轮轮廓曲线的能力( 以作图法为主).
⒏齿轮机构及其设计了解齿轮机构的类型和应用;掌握平面齿轮机构的齿廓啮合基本定律.了解渐开线及其性质,掌握渐开线直齿齿轮齿廓啮合特性(定传动比可分性);熟悉渐开线直齿园柱标准齿轮各部分的名称,基本参数(Z,m,α)及各部分的尺寸关系;熟悉渐开线齿轮传动的正确啮合条件,连续传动条件及有关参数;掌握渐开线齿轮的展成原理,根切现象,最少齿数;了解变位和变位齿轮传动的概念;了解斜齿轮齿廓曲面的形成,啮合特点、并具备计算标准斜齿园柱齿轮几何尺寸的能力;了解直齿标准园锥齿轮的啮合特点及基本尺寸计算;对螺旋齿轮,蜗轮蜗杆,园齿轮,摆线齿轮等传动的特点有所了解.
⒐轮系及其设计了解轮系的类型及其功用;掌握定轴,周转,混合轮系传动比的计算方法.
⒑其它常用机构对万向联轴节,棘轮,槽轮,不完全齿轮机构等间歇传动机构,及非园齿轮机构等的型式,应用,传动特点等有所了解;可能时,可介绍组合机构的类型,传动特点和应用,以开阔思路.
⒒机械的运转及其速度波动的调节了解研究机械运转所涉及的主要问题及研究的目的;了解等效质量,等效转动惯量和等效力、等效力矩的含义、了解建立单自由度机械系统等效力学模型及运动方程式的方法;能求解力为位置函数或力为位置和速度的函数时的运动方程式;了解机械运转的周期性速度波动和非周期性速度波动产生的原因,性质的区别、以及它们各自的调节方法,着重了解飞轮调速原理,掌握飞轮转动惯量简易计算法;对在已知外力作用下,机械真实运动规律的研究问题,有一初步的基本概念.
⒓机械的平衡了解平衡问题在机械工程中的重要性;掌握刚性转子静,动平衡的原理和计算方法.作为拓宽内容、可适当介绍平面四杆机构的平衡方法及挠性转子平衡的概念.
五、实验内容和基本要求本课程设置实验课的目的,主要在于验证、巩固和加深课堂讲授的理论、了解一些有关的机械实验方法,并使学生受到某些实验技能的初步训练.实验是本课程重要的实践环节,必须加强.要使学生能绘制实际机械的运动简图,能对简单机械进行运动特性和动力特性测试.
要求学生实验前要认真准备,实验时勤于思考、勤于动手,注意把实验内容和所学的有关知识联系起来;实验后,应对实验过程,结果进行必要的分析,并按时认真完成实验报告.实验内容可根据专业需要和实际情况在下列基本项目中选择3-4个实验、总学时数为6-8学时.
1.运动简图测绘和分析;
2.运动参数测定和分析;
3.转子的平衡;
4.齿轮的范成
5.齿轮几何参数的测定;
6.凸轮廓线的测绘和分析;
7.动力参数测定和分析;
8.机械效率测定;
9.平面机构在机座上的平衡;
10.平面低副机构的实验法综合;
11. 机构现场教学(陈列参观讲解).
六、教材与参考书:孙桓,机械原理(第五版),高等教育出版社曹泗秋,机械原理(第二版),湖北科技出版社
七、教学大纲执行说明
1.先修课程:高等数学,物理,理论力学,机械制图,金属工艺学等.
2.在制订本基本要求时,曾参照86年5月《机械原理课程教学基本要求》(征求意见稿)及93年8月《高等工业学校机械原理课程教学基本要求》(报批稿)等文稿,未尽之处,应于教学实践中不断充实和完善.
(魏兵,王为编写机械原理课程设计
适用专业:机自,包装专业
总学时:2周
一、课程设计的目的机械原理课程设计是机械原理课程的一个重要教学环节,是学生第一次经历机械设计的训练.其目的在于:
1.进一步巩固和加深本课程的基本理论知识,使学生对机构的分析和综合有一个较完整的概念.
2.培养学生运用所学的知识及方法解决与本课程有关的一些工程实际问题,使学生充分发挥想象力和创造力、在机械传动方案设计方面得到初步训练.
3.训练学生收集和使用科技信息,资料的能力、并进一步提高制图,计算及文字表达的基本技能.
二、基本内容
1.根据给定机械的功能,工作原理及使用要求(主要是运动要求),设计出基本满足运动要求的机械传动系统运动简图.
2.对主要机构进行运动分析,力分析和尺寸综合.
三、基本要求
1.设计题目:简单机械系统传动方案的设计,具体选题根据专业要求从以下项目中选定:①平台印刷机、②灌装机、③蜂窝煤成型机、④刨削加工机床等
2.每个学生必须独立完成课程设计至少应完成:①机械传动系统运动简图1张,②机器运动循环图1张,③主要机构的运动分析线图,④设计说明书1份,(说明书与图纸装袋,并写明内容、班级,姓名等).
3.课程设计完成后每位学生应进行答辩;
4.课程设计总成绩:平时成绩,图纸成绩,答辩成绩和说明书成绩综合评定.
机械设计基础(一)
适用专业:测控,材料专业机械设计基础是一门介绍常用机构和通用机械零件的基本知识和基本设计方法,培养学生初步具有设计简单机械传动装置能力的技术基础课.
1.掌握常用机构的结构,特性和机械动力学等基本知识,初步具有选用,分析基本机构的能力.
2.掌握通用机械零件的工作原理,特点、选用和简单设计计算方法,并初步具有选用,分析和设计简单的机械传动装置的能力.
3.初步会运用标准,规范、手册、图册等有关技术资料. 绪论机械设计的一般原则和程序,机械零件和计算准则,机械零件常用材料的选择,机械零件的工艺性及标准化等.
机械传动平面机构的运动简图,平面机构的自由度及其具有确定运动的条件,平面连杆机构及其设计,凸轮机构及其设计,其它常用机构,齿轮传动设计,蜗杆传动设计,挠性传动设计,轮系及减速器等.
机件的联接螺纹联接,键联接,销联接,焊接,胶接等.
第三篇轴系零(部)件轴,滑动轴承,滚动轴承,联轴器,离合器,制动器等.
第四篇其他零部件弹簧,机械的调速与平衡.机械设计综论现代机械设计方法概论、机械系统设计综述等.
总学时:72(实验8)绪论、机械传动43机件的联接8轴系零部件14其他零部件2机械设计综论5
四、实验( 8学时)本课程应开设四个实验、共8个学时.
实验内容可在下列项目中选取:平面机构运动简图绘制;机构现场陈列;渐开线齿廓范成和齿轮参数测定;传动装置或简单的机械装拆和结构分析.机构运动方案创新设计实验等.
五、教材与参考书黄华梁、彭文生编,机械设计基础、高等教育出版社唐增宝主编,机械设计课程设计,华中科技大学出版社.
六、几点说明
1.本基本要求适用于机械中常用机构,通用机械零件要求有一般知识(如工作原理,结构,材料,简单计算,使用维护等和对简单的机械传动装置具有初步设计能力的一类专业.
2.应处理好本课程与有关课程如:工程制图基础、金工实习和工程力学等的衔接和配合.
3.本基本要求对课程体系,时间和教学环节的具体安排不作统一规定,可根据本校专业不同情况自行掌握.但所列教学内容应通过讲课,习题课,课外习题,设计作业,实验等教学环节进行教学,并注意相互配合,力求符合学生的认识规律.如专业需要可将设计作业改为课程设计,时间应相应延长.
4.习题内容要多样化,习题要起到巩固理论、掌握计算方法,提高认识和分析问题的能力、熟悉有关标准,规范等作用.
5.实验要严格要求.实验前、要求学生预习指导书;每个学生要写出有关报告.
6.本课程教学环节较多,实践性较强、教学中应教育学生树立正确的设计思想,培养良好的工作作风和工作方法.
机械设计基础(二)
适用专业:非机类,近机类专业
总学时:48学时
总学时:48绪论、机械传动32机件的联接6轴系零部件8
四、实验( 4学时)本课程可开设二个实验、共4个学时.
1.平面机构运动简图绘制;
2.机构现场陈列;
3.渐开线齿廓范成和齿轮参数测定;
4.传动装置或简单的机械装拆和结构分析.
5.机构运动方案创新设计实验等. 机械设计基础课程设计
总学时:2 周机械设计基础课程设计是机械设计基础课程的最后一个教学环节,也是第一次对学生进行全面的机械设计训练、在培养实践能力方面着重设计技能的基本训练.
本课程设计的任务是培养学生:
1,学习机械设计的一般方法, 了解和掌握常用机械零部件及机械传动装置或简单机械的设计过程和进行方式.初步具有设计简单的机械及普通机械传动装置的能力.
二、课程内容:
1,能根据设计任务拟订总体方案.
2,按机器工作状况分析,计算作用在零件上的力、合理选择材料, 计算和确定零件的的主要尺寸、考虑制造,使用维修等问题进行结构设计.
3,绘制机器的装配图和零件图,注明基本的技术要求.
三、课程基本要求:
1,每位学生必须独立完成课程设计,设计题目为机械传动装置, 简单的机械或机构设计.设计工作量相当于以单级圆柱齿轮减速器为主体的机械传动装置为最低要求.
2,每位学生至少应完成:部件装配图1张(1号图纸)、零件工作图1张(3号图纸)、设计说明书一份.
3,课程设计完成后每位学生应进行答辩,成绩应单独记分.
4,课程设计总成绩包括:平时成绩,图纸(面)成绩,答辩成绩.
参考书:黄华梁主编,《机械设计基础》,高等教育出版社1999杨可桢主编,《机械设计基础》,高等教育出版社1999学生在学习本课程之前、应学习机械制图,工程力学,机械设计基础等课程.

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