《機械設計》課程教學大綱課程編碼：AL040600課程性質：專業基礎課程適用專業：機械設計制造及其自動化專業，農業機械化及其自動化專業學時學分：56學時3.5學分所需先修課：機械原理，理論力學，材料力學，金屬工藝學，機械工程材料，機械制圖，互換性與技術測量編寫單位：機電工程學院一、課程說明1．課程簡介機械設計是農業機械化及其自動化和機械設計制造及其自動化專業的一門專業基礎課程。機械設計系統地講述帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動、軸、軸承、聯軸器、離合器、螺栓聯接等常見機械零件的常見類型與分類、特點、材料選用、失效形式、設計方法、注意事項等內容。機械設計課程將先修課程教授的各部分綜合起來，實現基礎的機械系統設計。通過課程的學習，讓學生能掌握基本的機械設計思路與方法，并能夠通過查閱相關手冊與技術資料，進行機械零部件的設計能力，并為后續學習專業課程有基礎的設計能力。2．教學目標要求（l）了解課程的研究對象；掌握課程的學習方法；了解機械設計的原則。（2）掌握帶傳動的類型、特點、失效形式、設計準則，學會帶傳動的設計，掌握帶傳動的張緊與布置方式。（3）掌握鏈傳動的特點、分類、失效形式、設計準則，掌握套筒滾子鏈的結構，學會鏈傳動的設計，掌握鏈傳動的布置、張緊及潤滑方式。（4）掌握齒輪傳動的種類、失效形式、設計準則；學會直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、直齒圓錐齒輪的設計，理解齒輪的潤滑方法。（5）了解蝸輪蝸桿傳動的特點、失效形式與設計準則。（6）掌握軸的分類，學會階梯軸的設計與校核方法。（7）了解滑動軸承的類型、典型結構、特點、應用場合、潤滑方法。（8）掌握滾動軸承的種類、代號、選用原則，掌握滾動軸承的載荷分析與失效形式，掌握滾動軸承的設計計算方法，理解滾動軸承組合設計的特點。（9）了解常用的聯軸器、離合器種類與特點。（10）了解螺紋聯接的特點、機構與應用，學會常見螺栓聯接設計計算方法。3．教學重點難點教學重點：（1）帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動中各種傳動形式的特點、典型結構、失效形式與設計準則，以及各種傳動的設計。（2）多級齒輪（蝸輪蝸桿）傳動中，各齒輪受力情況。（3）階梯軸的結構設計與彎扭校核。（4）滾動軸承的分類、代號、選用方法、壽命計算、潤滑方式，軸承組的設計。（5）聯軸器與離合器的分類與工作原理。（6）螺紋聯接的設計與計算。教學難點：（1）帶傳動的受力分析與應力分析。（2）鏈傳動的多邊形效應。（3）齒輪傳動中參數的選取。（4）軸的結構設計與加工、安裝的工藝要求。（5）軸承的受力分析與壽命計算。（6）螺紋聯接中螺栓強度的計算與校核。4．學時分配表次序教學內容理論課學時數實驗課學時數備注第一部分緒論2第二部分帶傳動6第三部分鏈傳動4第四部分齒輪傳動14第五部分蝸輪蝸桿傳動2第六部分軸8第七部分滾動軸承8第八部分聯軸器和離合器2第九部分螺紋聯接6第十部分減速器拆裝2第十一部分軸系結構設計2小計524總計565．主要教法、學法本課程主要教學手段是以課堂教學為主，輔以實驗、作業、自學等環節，完成課程的學習。課堂教學采用多媒體教學與傳統教學相結合的方法，使用多媒體方式，將實際零件、部件以直觀形式展現給學生，便于理解；使用板書對關鍵內容進行推導，使學生理解得更深刻。通過實驗環節的設置，使學生對各種零件有進一步的認識，從理論到實踐對課程進行學習。通過作業形式，了解學生學習的效果，對普遍問題及時輔導與解答；并通過作業形式，鍛煉學生的自學能力。6．考核方式及標準考核方式：考試，其中平時出勤、課堂紀律、課堂提問及課后作業占20%，實驗占10%，期末試卷70%。二、各部分教學綱要第一部分緒論（2學時）教學目標了解課程的研究對象；課程的學習方法；了解機械設計的原則。本部分重點課程的學習方法。本部分難點與先修課程間的聯系。教學內容1機械設計的方法及一般過程2機械及零件設計的基本要求3機械零件設計的一般步驟第二部分帶傳動（6學時）教學目標掌握帶傳動的類型與特點；掌握帶傳動的失效形式與設計準則；掌握帶傳動的設計過程；掌握帶傳動的張緊與布置。本部分重點帶傳動的類型與特點；帶的受力分析；帶的應力分析；彈性滑動與打滑；帶傳動的設計過程；帶傳動的張緊與布置。本部分難點帶的受力分析；帶的應力分析；帶傳動的設計過程。教學內容1概述2帶傳動的工作情況分析3V帶傳動的設計計算4V帶輪設計5V帶的張緊和使用第三部分鏈傳動（4學時）教學目標掌握鏈傳動的特點與分類；掌握套筒滾子鏈的結構；掌握鏈傳動的失效形式與設計準則；掌握鏈傳動的設計計算過程；鏈傳動的布置、張緊與潤滑。本部分重點套筒滾子鏈的結構；鏈傳動的設計方法；鏈傳動的布置、張緊與潤滑。本部分難點鏈的運動不均勻性；鏈傳動的設計計算。教學內容1鏈傳動的工作原理與特點2傳動鏈與鏈輪的結構3鏈傳動的運動特性4鏈傳動的失效形式與設計計算5鏈傳動的布置、張緊和潤滑第四部分齒輪傳動（14學時）教學目標掌握齒輪傳動的種類；掌握齒輪傳動的失效形式與設計準則；掌握直齒圓柱齒輪傳動的設計方法；掌握斜齒圓柱齒輪傳動的設計方法；掌握直齒圓錐齒輪傳動的設計方法；理解齒輪潤滑方法。本部分重點齒輪傳動的失效形式；齒輪傳動的設計準則；齒輪的受力分析；直齒圓柱齒輪的設計過程。本部分難點齒輪的受力分析；直齒圓柱齒輪的設計；斜齒圓柱齒輪的設計；直齒圓錐齒輪的設計。教學內容1概述2齒輪傳動的失效形式及設計準則3齒輪材料的選擇4齒輪傳動的計算載荷5直齒圓柱齒輪傳動的強度計算6斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算7標準圓錐齒輪傳動的強度計算第五部分蝸輪蝸桿傳動（2學時）教學目標了解蝸輪蝸桿傳動的特點；掌握蝸輪蝸桿傳動中的受力分析；了解蝸輪蝸桿傳動的失效形式與設計準則。本部分重點蝸輪蝸桿的受力分析本部分難點蝸輪蝸桿的受力分析教學內容1蝸輪蝸桿傳動的類型、特點及應用2普通圓柱蝸桿傳動的主要參數及幾何尺寸計算3蝸桿傳動的工作情況分析4蝸桿傳動的失效形式及材料選擇第六部分軸（8學時）教學目標掌握軸的分類；了解軸材料的選擇方法；掌握階梯軸的結構設計方法；掌握軸的強度校核方法。本部分重點軸的分類；軸的結構設計；軸的彎扭校核方法。本部分難點軸的結構設計；軸的彎扭校核方法。教學內容1軸的功用和類型2軸的材料及設計軸的基本要求3軸的結構設計4軸的強度計算第七部分滾動軸承（8學時）教學目標掌握滾動軸承的種類；掌握滾動軸承代號的含義與組成；掌握滾動軸承的選用原則；掌握滾動軸承的載荷分析與失效形式；掌握滾動軸承的設計計算方法；理解滾動軸承組合設計的特點。本部分重點滾動軸承代號的含義與組成；滾動軸承的選用原則；滾動軸承的設計計算方法；滾動軸承的組合設計。本部分難點滾動軸承的代號；滾動軸承的載荷分析；滾動軸承的壽命與選用計算；滾動軸承組合中受力傳遞。教學內容1滾動軸承的結構、類型及代號2滾動軸承類型選擇3滾動軸承尺寸選擇4滾動軸承的組合設計第八部分聯軸器和離合器（2學時）教學目標了解常用的聯軸器種類與特點；了解常用的離合器種類與特點；掌握聯軸器、離合器的選用方法。本部分重點常用聯軸器的分類、特點與選用；常用離合器的分類、特點與選用。本部分難點聯軸器的選用方法；離合器的選用方法。教學內容1概述2聯軸器3離合器第九部分螺紋聯接（6學時）教學目標了解螺紋聯接的特點、結構與應用；掌握常見螺栓聯接設計計算方法。本部分重點螺栓組聯接的受力分析；單個螺栓的強度計算；螺紋聯接的預緊和防松。本部分難點單個螺栓強度計算。教學內容1螺紋2螺栓組聯接的結構設計3螺栓組聯接的受力分析4單個螺栓的強度計算5螺紋聯接的預緊和防松實驗一減速器拆裝實驗（2學時）實驗目的熟悉、了解減速器及其零件的結構、形狀、用途、及相互之間的關系。了解減速器的主要部件、零件的拆裝、調整方法及它們的配合性質。掌握軸的安裝、固定和潤滑。實驗內容1觀察各種螺栓直徑，其中包括軸承旁聯接螺栓上下箱體聯接螺栓，軸承端蓋螺釘直徑，啟蓋螺釘直徑，窺視孔螺釘直徑，地腳螺栓直徑。2了解軸承部件的安裝、拆卸、固定、調整等結構要求，并且繪制軸承部件結構草圖。3觀察了解減速器各輔助零件的用途、結構和位置要求。其中有：通氣器、放油塞、窺視孔、定位銷、油面指示器、吊鉤等。4注意軸承的潤滑方式。實驗要求1每次實驗前認真閱讀實驗指導書,寫好預習報告；2愛護所使用的儀器設備,損壞時要及時報告老師；3嚴格按實驗步驟進行,在實驗過程中注意操作規范,保證人身安全；4準確如實地記錄數據和實驗現象，按時完成實驗報告。實驗二軸系結構設計實驗（2學時）實驗目的熟悉并掌握軸系結構設計中有關軸的結構設計、滾動軸承組合設計的基本方法。實驗設備1組合式軸系結構設計分析實驗箱。實驗箱提供能進行減速器圓柱齒輪軸系，小圓錐齒輪軸系及蝸桿軸系結構設計實驗的全套零件。2測量及繪圖工具300mm鋼板尺、游標卡尺、內外卡鉗、鉛筆、三角板等。實驗內容1指導教師根據下表選擇性安排每組的實驗內容(實驗題號)實驗題號已知條件齒輪類型載荷轉速其他條件示意圖1小直齒輪輕低2中高3大直齒輪中低4重中5小斜齒輪輕中6中高7大斜齒輪中中8重低9小錐齒輪輕低錐齒輪軸10中高錐齒輪與軸分開11蝸桿輕低發熱量小12重中發熱量大2進行軸的結構設計與滾動軸承組合設計每組學生根據實驗題號的要求，進行軸系結構設計，解決軸承類型選擇，軸上零件定位固定軸承安裝與調節、潤滑及密封等問題。3繪制軸系結構裝配圖4每人編寫實驗報告一份實驗步驟1明確實驗內容，理解設計要求;2復習有關軸的結構設計與軸承組合設計的內容與方法(參看數材有關章節);3構思軸系結構方案(1)根據齒輪類型選擇滾動軸承型號;(2)確定支承軸向固定方式(兩端固定:一端固定、一端游動);(3)根據齒輪圓周速度(高、中、低)確定軸承潤滑方式(脂潤滑、油潤滑);(4)選擇端蓋形式(凸緣式、嵌入式)并考慮透蓋處密封方式(氈圈、皮碗、油溝);(5)考慮軸上零件的定位與固定，軸承間隙調整等問題;4組裝軸系部件根據軸系結構方案，從實驗箱中選取合適零件并組裝成軸系部件、檢查所設計組裝的軸系結構是否正確。5將所有零件放入實驗箱內的規定位置，交還所借工具。實驗要求1每次實驗前認真閱讀實驗指導書,寫好預習報告；2愛護所使用的儀器設備,損壞時要及時報告老師；3嚴格按實驗步驟進行,在實驗過程中注意操作規范,保證人身安全。三、教材及教學資源選用教材：李志紅、肖念新編著《機械設計》，北京:中國農業出版社，2014參考書：[1]《機械設計基礎》（第三版），邱宣懷編著，高等教育出版社，1990。[2