《機械基礎》教學大綱

一、課程說明

曾用課程名稱：《機械設計基礎》

適用專業：機械設備安裝與維修、機械制造大類各專業

前期課程：《機械制圖》、《AutoCAD》

二、課程性質和任務

課程性質：本課程是機械制造大類各專業專業的一門重要技術基礎課。

課程任務：通過本課程的學習，使學生在一般機械設計方面獲得必要的基本理論知識，并能得到一定的基本技能訓練，為進一步學習專業機械設備和機械加工工藝知識提供必要的理論基礎，為從事技術革新、設備改造、使用和維護等方面的工作提供一定的基本知識。

三、課程的教學目標

(一)知識目標

1、掌握簡單工程實際問題的受力分析模型，能從簡單的物體系統中選取分離體，正確地畫出受力圖；能較熟練地運用平面一般力系的平衡方程對單個物體及簡單物系進行受力分析及計算；

2、掌握桿件在各種基本變形時的內力及內力圖，掌握桿件變形時的應力和變形的計算，并能正確確定桿件危險截面；

3、掌握機械中常用機構和通用零部件的工作原理、結構特點及設計計算方法，掌握正確選用、維護方法。

(二)能力目標

1、具有對簡單的工程實際問題進行受力分析的初步能力；

2、具有初步設計機械傳動裝置和簡單機械的能力；

3、具有應用標準、規范、手冊、圖冊和查閱有關技術資料的能力；

4、掌握典型機械零件的實驗方法，具有一定的實驗技能。

(三)思想教育目標

通過本課程的講授及后續的課程設計環節培養學生嚴謹的學習態度和一絲不茍的工作作風。

四、教學內容和要求

（一）理論教學

1、緒論

本課程的內容、性質、任務及學習方法。

2、構件與機構的靜力分析

基本內容：力、力矩、力偶；靜力學公理；平衡力系；約束；約束類型及約束反力；分離體和受力圖；平面匯交力系；平面平行力系；平面力偶系；平面任意力系；空間力系。

教學要求：

掌握力、力矩、力偶、力在坐標軸上的投影的基本概念，能熟練計算力矩、力偶矩及力在坐標軸上的投影；

掌握常見約束的性質，能從簡單的物體系統中選取分離體，正確地畫出其受力圖；掌握平面一般力系及特殊力系的平衡條件，能熟練運用平衡方程求解單個物體及簡單物系的平衡問題；

了解考慮摩擦的平衡問題的求解方法。

3、桿件的變形及強度計算

基本內容：變形固體基本假設；桿件變形基本形式；軸向拉伸與壓縮的內力；應力；截面法求軸力；材料的力學性能：低碳鋼的拉伸實驗，材料的強度指標與塑性指標，冷作硬化，其它材料拉（壓）試驗結果；強度條件及強度計算；桿件的變形計算；虎克定理。

教學要求：了解桿件變形的基本形式，了解材料在拉伸和壓縮時的力學性能；掌握用截面法求軸力并畫出軸力圖；掌握桿件拉伸和壓縮時的應力并能進行簡單的強度計算。

4、平面機構的結構分析

基本內容：平面運動副及其分類；平面機構運動簡圖的繪制方法；平面機構自由度的計算。

教學要求：理解構件自由度、約束和運動副的概念，掌握各種平面運動副和高副的一般表示方法；能讀懂平面機構運動簡圖，掌握計算平面機構的自由度的公式，會判斷其運動是否確定；能正確識別平面機構運動簡圖中的復合鉸鏈、局部自由度和虛約束。

5、平面連桿機構

基本內容：鉸鏈四桿機構的基本類型及應用；鉸鏈四桿機構的曲柄存在條件；鉸鏈四桿機構的傳動特性；鉸鏈四桿機構的演化實例；平面四桿機構的設計。

教學要求：了解鉸鏈四桿機構的基本類型及應用；掌握四桿機構的傳動特性和曲柄存在條件；了解平面四桿機構設計的圖解法。

6、凸輪機構

基本內容：凸輪機構的應用和分類；從動件的常用運動規律；按已知運動規律繪制平面凸輪輪廓；凸輪機構設計中應注意的幾個問題。

教學要求：了解凸輪機構的類型、特點和應用；掌握等速運動規律、等加速等減速運動規律、簡諧運動規律的特點及位移線圖的繪制方法；掌握直動從動件盤形凸輪輪廓的圖解法設計方法；了解選擇滾子半徑的原則、壓力角與自鎖的關系及基圓半徑對壓力角的影響等。

7、其它常用機構

基本內容：棘輪機構；槽輪機構；螺旋傳動機構；不完全齒輪機構。

教學要求：了解棘輪機構、槽輪機構、螺旋傳動機構、不完全齒輪機構的工作原理、傳動特點及應用。

8、帶傳動與鏈傳動

基本內容：帶傳動的類型、工作原理、特點和應用；帶傳動的工作情況分析；V帶傳動的設計；帶傳動的張緊、使用和維護；鏈傳動的類型、工作原理、特點和應用；鏈傳動的運動分析和受力分析；滾子鏈傳動的設計；鏈傳動的布置、張緊和維護。

教學要求：了解帶傳動的類型、特點、作用，帶傳動的張緊、選用和維護方法；掌握帶傳動的工作原理、受力和應力分析、彈性滑動和打滑的原因及二者間的區別；掌握帶傳動的主要失效形式、計算準則和V帶傳動的設計方法和步驟；了解鏈傳動的工作原理、特點和應用，常見鏈條和鏈輪的結構形式，鏈傳動的布置、張緊和維護方法；掌握鏈傳動的運動分析和受力分析，理解滾子鏈傳動的設計計算方法。

9、平面齒輪傳動

基本內容：平面齒輪傳動的特點和類型；漸開線的形成及其性質；齒輪的基本參數和幾何尺寸；齒廓嚙合基本定律；漸開線齒輪的嚙合特性；漸開線齒輪的加工方法和根切現象；齒輪傳動的失效形式和設計準則；齒輪的材料及熱處理；直齒圓柱齒輪傳動的受力分析和強度計算；

斜齒圓柱齒輪的齒廓形成特點；斜齒圓柱齒輪的基本參數和幾何尺寸計算；斜齒圓柱齒輪傳動的受力分析和強度計算。

教學要求：理解齒廓嚙合基本定律和漸開線特性及漸開線齒輪的嚙合特性；掌握漸開線齒輪各部分的名稱、主要參數和標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算；掌握齒輪傳動的特點及受力分析，齒輪傳動失效形式和設計計算準則，掌握齒輪強度計算公式的應用；了解變位齒輪的概念。

10、空間齒輪傳動

基本內容：直齒錐齒輪的嚙合特點；直齒錐齒輪的基本參數和幾何尺寸計算；直齒錐齒輪的受力分析和強度計算；蝸桿傳動的類型和特點；普通圓柱蝸桿傳動的幾何參數及尺寸計算；普通圓柱蝸桿傳動的材料選擇、受力分析和強度計算；蝸桿傳動的熱平衡計算。

教學要求：了解直齒錐齒輪和蝸桿傳動的特點、應用及參數和幾何尺寸計算；理解熱平衡計算的原理及散熱方法；對蝸桿、蝸輪的材料選擇和結構設計作一般了解。

11、輪系

基本內容：輪系的分類與應用；定軸輪系傳動比計算；行星輪系傳動比計算；輪系的應用；減速器的結構和選用。

教學要求：了解輪系的分類方法，能識別輪系的類型；掌握定軸輪系、簡單行星輪系傳動比的計算和轉向的判定方法；了解減速器的類型、結構及其選用方法。

12、軸

基本內容：軸的類型及常用材料；軸的扭轉變形及強度計算；軸的彎曲變形及強度計算；軸的彎扭組合強度計算，軸的結構設計；軸的強度校核計算。

教學要求：了解軸的類型、常用材料及熱處理方法；掌握圓軸扭轉變形、彎曲變形及組合變形的強度計算方法；掌握圓軸的設計計算方法、結構設計方法及校核計算方法；了解軸的扭轉剛度、彎曲剛度的計算。

13、聯接

基本內容：螺紋聯接；鍵、花鍵聯接；銷聯接；聯軸器、離合器。

教學要求：

掌握螺紋的類型及主要參數；了解螺紋聯接的類型、特點、結構、應用場合及預緊和防松措施；掌握剪切和擠壓強度的實用計算方法；掌握螺栓聯接的受力分析、失效形式、強度計算；掌握鍵聯接、花鍵聯接、銷聯接的基本知識；了解聯軸器、離合器的功用、結構和特點，能正確選用。

14、軸承

基本內容：滑動軸承的結構類型及特點；軸瓦的材料與結構；滑動軸承的潤滑；非液體摩擦滑動軸承的計算；滾動軸承的類型及特點，滾動軸承的代號；滾動軸承的類型選擇；滾動軸承的失效形式；滾動軸承的疲勞壽命計算和靜強度計算。

教學要求：了解滑動軸承的典型結構；掌握非液體滑動軸承的計算方法；掌握按工作條件選擇滾動軸承的型號和進行壽命計算；掌握滾動軸承組合設計方法，正確設計滾動軸承軸系部件的結構；了解軸承的潤滑方式和潤滑裝置。

15、機械設計綜述

基本內容：機械的設計要求和一般設計步驟；傳動方案的擬定；機械零部件設計方法的選擇；機械零件的結構工藝性；機械零件設計的標準化、系列化、通用化；摩擦、磨損、潤滑和密封。

教學要求：

理解機械的設計要求和一般設計步驟；了解傳動方案的擬定及機械零部件設計方法的選擇，熟悉一般的結構工藝性要求；了解機械零件設計的標準化、系列化、通用化及其意義；了解摩擦、磨損的概念及潤滑、密封方法。

16、計算機輔助設計

基本內容：計算機輔助設計的概念、原理，機械設計手冊（軟件版）。

教學要求：了解計算機輔助設計的概念、原理，初步掌握設計手冊軟件版的使用方法。

（二）實踐教學

要求：通過實驗及實訓，培養學生認識機械與分析機械的能力，通過觀察、分析、拆卸、測繪、裝配、上機模擬等實踐活動真正了解機械的工作原理與具體結構。要求教師認真準備實驗器材，學生獨立或協同操作完成實驗及實訓項目，并按要求完成實驗（訓）報告。

選做2-4個實驗。

1、平面機構運動簡圖的繪制

2、漸開線直齒圓柱齒輪的參數測定

3、傳動裝置的拆裝與結構分析

在本課程下半段進行機械設計課程設計作業，以機械傳動設計為主，題目可選擇較成熟的單級圓柱齒輪減速器設計，也可選擇企業生產實際中遇到的課題。

五、學時分配建議

1、理論教學學時分配

序號

理論教學提要

必講/選講

參考學時

緒論

必講

構件與機構的靜力分析

必講

桿件的變形及強度計算

必講

平面機構的結構分析

必講

平面連桿機構

必講

凸輪機構

必講

其它常用機構

必講

帶傳動與鏈傳動

必講

平面齒輪傳動

必講

空間齒輪傳動

必講

輪系

必講

軸

必講

聯接

必講

軸承

必講

合計

1982、實踐教學學時分配

序號

實踐課題（項目）

必做/選做

參考學時

平面機構運動簡圖的繪制

選做

漸開線直齒圓柱齒輪的參數測定

必做

傳動裝置的拆裝與結構分析

選做

合計

六、教學方法

1、各章內容的結構和應用部分，應盡可能利用實物、模型、掛圖、幻燈、錄像、課件等形象化教學和電化教學手段進行教學。

2、本課程分成兩個學期進行教學。

七、考核及成績評定方式

1、每學期布置作業5-8次。

2、期末考試可以采取開卷方式，也可以采取閉卷方式。

3、期評成績=期末考試成績+平時成績；其中期末考試成績占60%，平時成績（含實驗）占40%。

八、推薦教材及參考書目

1、金瀟明.機械基礎.湖南科技出版社