工业设计专业“机械设计基础”课程教学创新与探索

第一篇：工业设计专业“机械设计基础”课程教学创新与探索

工业设计专业“机械设计基础”课程教学创新与探索

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摘要：本文针对工业设计专业体系下“机械设计基础”课程基础教学中，所暴露的讲授内容与社会需求脱节，学生对知识点理解相对困难等问题进行探讨，对“十二五”规划中“文化创新”的指导思想下如何通过教学模式的创新，如教材选用创新、教学体验创新和课程考核模式创新等方式，使该课程的教学实践符合新形势的专业人才培养模式。

关键词：工业设计；教材选用创新；教学体验创新；考核模式创新

前言从1982年我国在高校中开办工业设计专业教育至今，各高

校在学科建设的实践和摸索中不断完善和发展，由于多数高校在办学过程中主要通过借鉴其他院校经验和模式，所开设的专业课程框架大同小异，在工业设计专业下均开设有“机械设计基础”

（部分学校设为“工业设计工程基础”）课程，旨在解决产品设计过程中的结构问题，这是将设计概念转换为实际产品的关键，然而在实际的教学环境中，由于课程的特殊性和传统教学偏于工科的理论讲授，往往使得该课程与专业框架下其他课程脱节，孤立的知识点和抽象的概念使学生对产品设计中的工程问题很难形成全面系统的认识，造成对自身能力的不自信甚至对专业的反感。在这样的背景下，需要我们对工业设计专业“机械设计基础”课程现有的教学模式和课程设置进行有针对性的创新调整，以符合工业设计专业人才培养和专业的长远发展需求。

一、“机械设计基础”的课程现状分析

“机械设计基础（或工业设计工程基础）”课程是我国绝大多数高校工业设计专业的必修课程，主要针对产品设计过程中产品的结构形式、受力特点、能量传动、机构原理及零部件间的联接问题展开学习与讨论，是产品设计中将概念转换为实际可加工可使用的产品的关键，这方面的技能也是本专业毕业生进入工作岗位时生产企业所关注的，因此该类工程类课程的开设，为培养适应社会需要的毕业生是很有必要的。

然而之所以会造成知识点的教学与实际应用的脱节，主要原因在于专业起步较晚，在课程设置方面缺乏全面的思考：在实际的教学过程中，由于该课程早期的教材编著者主要以机械学领域的专家为主，内容上往往以工业设计专业学生很少接触到的钻床、内燃机、牛头刨床等工程机械为案例，加上部分任课教师对该课程的经验和理解不足，不能将这些机构原理与产品设计相结合，依然以传统工科模式进行照搬和对机械类教材内容的简单删减，导致该课程的教学常以理论灌输和公式推导为主，对于非机械类专业的学生在认知和理解上有很大的障碍，尤其是以文科高考入学的艺术类学生更是觉得抽象、空洞，无法转换为学生的知识构架，更无法与实际生产相接轨。

在国家“十二五”规划中，提出“产业结构创新”和“文化创新”的指导思想，对于新形势下的工业设计教学模式，值得我们在工业设计创新人才培养方面对“机械设计基础”课程的教学方法进行深层的反思与创新实践。

二、教学形式的创新探讨

作为工业设计教学，其核心本质是让学生掌握产品设计的方法和在设计过程中应该考虑到的各方面知识，“机械设计基础”课程的开设，主要目的在于解决产品设计中的结构问题，其本质核心是为产品设计服务。在教学过程中，应该打破对以工程机械为背景的现行教材进行知识点简单删减的传统模式，从教材选用、教学体验和课程考核方式等方面围绕产品设计相关内容展开创新探索。更多文学期刊到天天期刊网

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1.教材选用创新各大高校在专业办学中专业方向划分越来越细，传统教学经验中所选用的《机械设计》《机械设计基础（非机类）》等教材涵盖比较笼统，以包装机械、工程机械为主的案例不利于工业设计专业学生的理解。

各院校专业培养方向不一样，“放之四海而皆准”的教材是不现实的，在尊重工业设计专业教学的早期工作者对该专业所做出贡献的同时，对于课程教材的选用，应该考虑与专业实际相结合，选择更有针对性的教材或参考书目，如更侧重于产品覆盖件的构造形式、联接方式及产品（工作过程中的）运动机构特征等，教材中的案例应该更多地结合学生在日常生活中所看得见、摸的着的产品，如对于在机构原理中，凸轮机构的案例，可以列举饮水机、按摩椅等实际案例等。

在目前合适教材有限的情况下，任课教师可以考虑提取该课程所需传授的知识框架，备课过程中搜集相关案例，对学生进行讲解分析，这种形式比较传统教材，更为直观，容易理解。

2.教学体验创新如本文第一节所描述，传统的“机械设计基础”课程的教学

中，很多院校采取将课程划拨到其他工科院系或者外聘任课教师的方式，教学模式以沿袭工科机械类课程中“理论教学”加“应用题解答”为主，往往导致该课程知识框架孤立，缺乏实践的引导，学生的学习能动性和积极性相对较低，也无法通过课堂学到有实践意义的知识。

工业设计专业学生的培养，主要是对外观造型的设计与工程结构的学习，对于产品（机械）内部工作原理层面的知识点的背诵和计算题、应用题的解答均不是培养重点。因此在教学过程中，应该将多媒体教学体验放在首位，通过产品图片、动画视频以及拆卸一些实际产品直观的体现，让学生结合书本上所描述知识点进行消化理解。

以重庆师范大学美术学院工业设计专业在学习“机械联接”相关知识的教学实践为例，为加深学生对卡口、螺纹等联接形式的认识，并学会在设计实践运用，近两年的教学中，采取理论教学梳理后，让学生对一些废弃电子产品进行拆卸、绘制爆炸图，并在保留原电子产品电路板的前提下，对该产品的外观进行重新设计：学生在拆卸和绘图过程中，是对理论教学的实践验证，也是一个对知识点的巩固理解过程；在后期的再设计中，考虑产品的联接问题，是对所学知识的实践运用。通过动手实践，摆脱了传统枯燥的教学模式，也培养了学生通过探索发现和解决问题的能力。同时对于学生今后就业实践，有一定的指导作用。

3.考核方式创新课程的考核，其主要目的是对所学知识的一种检验，工业设

计专业开设“机械设计基础”课程，其目的不是在于培养会对机械公式进行推导，会计算齿轮传动比、凸轮轮廓抛物线的“机械设计师”。对于课程的考核形式，若任然停留在以传统的试卷为主要形式，往往会造成学生为应付考试而机械地背诵书本上的文字及公式的推导，而考试之后却很容易忘记，不仅无法刺激学生的创造性，同时在今后工作过程中如何合理运用相关知识，都起不到任何帮助。

工业设计专业“机械设计基础”课程的考核，不应该停留在“考试课”或者“考查课”上的争论，而应该结合专业实际，以及对今后产品设计相关课程学习的支撑，从“如何利用所学知识结构，合理解决实际问题”的角度，对学生的学习情况进行客观合理的考核。考核方式的创新，可以考虑以命名一设计课题的形式展开，学生着重考虑如何解决课题中的产品结构及功能问题。如要求学生通过所学知识对酒瓶进行设计，要求在设计中考虑酒瓶的防漏问题；通过联接知识设计可便携的折叠式床垫；利用联动原理，设计趣味儿童玩具等。这是对学生“学习能力”与“应用能力”的综合考核，既回避了学生对考试的恐惧心理，也让学生在实践中，将所学知识进行重新归纳与整理，这些知识框架对他们今后的工作实践，有很强的指导作用。

当前国家和地方政府大力倡导自主创新，对工业设计的人才培养提出了新的要求，工业设计专业“机械设计基础”课程的教学，应该从学生特点、人才培养计划及地方区域规划特色出发，打破传统理工科理论教学模式，有针对性地对教材选用、教学体验模式及考核方式进行合理创新与尝试，以培养符合区域经济需求的人才。工业设计的教学任重而道远，需要在创新实践与总结

中，不断完善发展。

参考文献：[1]叶丹，孔敏.产品构造原理[M].北京：机械工业出版社.2009

[2]王大康，韩泽光.机械设计基础（非机类）[M].北京：机械工业出版社.2007

[3]何人可.工业设计史[M].北京：高等教育出版社.2004（第三版）

[4]柳冠中.工业设计学概论[M].哈尔滨:黑龙江科学技术出版社.1994

[5]张宪荣.工业设计理念与方法[M].北京：北京理工大学出版社.2005

[6]李乐山.工业设计思想基础[M].北京:中国建筑工业出版社，2000

[7]赵德成.产品造型设计——从形态的概念设计到实现[M].北京：海洋出版社.2010

[8]张春林，曲继芳，张美麟.机械创新设计[M].北京:机械工业出版社，2004

第二篇：关于《机械设计基础》课程教学模式探索论文

高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才，发展科学技术文化，促进社会主义现代化建设。目前国内高教界正在积极探索培养学生创新思维、创新能力的方法和途径，提高工科学生的综合竞争能力，培养工程意识、创新意识和综合设计能力。机械设计基础这门课程是各高校培养机械类以及近机类专业学生的一门技术基础课，是由理论基础课程的学习通向专业课程学习的桥梁和纽带，是了解和掌握工程设计计算的开端;它既有丰富的理论知识、同时也有利用这些知识解决工程实际问题的方法，是工科院校的学生具有设计一般机械能力的重要实践环节(实验教学、课程设计，机械创新设计大赛、毕业设计)，是学生第一次较全面、综合性的、理论联系实际的设计能力训练。针对目前的人才教育的培养目标，突出工程意识、综合设计能力与创新意识，将此作为课程体系改革的总思路对机械设计基础课程教学模式进行探索和思考。

1课程教学的现状及存在的主要问题

机械设计基础课程是机械类专业学生的一门重要的技术基础课，目前该系列课程的设置主要由以下几大模块组成：

(1)公差与配合研究机械设计中是怎样正确合理的确定各种零部件的几何精度及相互间的配合关系，研究测量工具和仪器的测量原理及正确使用方法，掌握一定的测量技术。

(2)理论力学

研究质点、刚体的静力学、运动学及动力学。静力学研究物体在力作用下处于平衡的规律;运动学研究物体运动的几何性质;动力学研究物体在力作用下的运动规律。

(3)材料力学

研究杆件材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度以及导致各种材料变形与破坏的规律;为受力构件提供强度，刚度和稳定性计算的理论基础条件;解决结构设计安全可靠与经济合理的矛盾。

(4)机械原理

研究机械中机构的结构组成、运动、以及机器结构的受力和设计。

(5)机械设计

研究通用机械零件能量的传递方式、材料、形状尺寸、润滑方法的选择与设计。

这些课程设置的目的是为了使学生具有机械设计的初步能力和为专业课程的学习起到铺垫的作用。但是这些课程理论性强、概念抽象，涉及的基础理论和知识面广、系统性强、学时多，如果在教学过程中过分强调知识的系统性和理论的完整性，这种教学模式不能适应高职高专教育对应用型人才培养目标的要求。如果按照课程设置的方式，以“教”为中心，以知识的传授为主要目的，可能会出现如下情况：忽视了学生创新意识、创造能力和创造个性的培养，往往学生理论考试成绩较高，但实际设计和应用能力不强，这与企业需求脱节;课堂教学与实践教学环节脱节;重视学习者知识的接受与理解，不重视知识建构和发现的方法;没有充分发挥先进的实验技术和网络在支持个别化学习、发现学习、合作学习以及教学管理方面的巨大优势。

2课程教学模式探索

2.1学生学习兴趣的激发

兴趣是学生对学习活动或学习对象的一种积极认识或意识倾向，当一个学生对某门学科发生兴趣时，他总是愉快地学习，积极主动获取知识。但在课堂上学生的注意力的集中时间是有限的，长时间集中注意力会引起他们思维疲劳，甚至厌烦。

针对本课程可从以下来展开学习兴趣的激发：

在学生刚刚接触该课程的时候，首先让学生明白这门课程设立的目的;对后面其他的专业课程的学习有什么作用;对今后工作中可以用来解决那些技术上的问题。这样以来学生就会意识到这门专业基础课程的重要性，从而在学生心目中树立起该课程在专业知识体系中的重要地位。通过动态的多媒体电子课件，利用现代教育媒体的表现力，给学生一种具有新意的刺激，使学生从原来抑制状态转化为兴奋状态，从而提高学生学习的积极性;将书本知识还原于生活实践，能够激发学生参与探索的欲望，通过观察生活中的各种常见机械、机电设备中的动作、工作原理，让学生找到其存在和应用了那些平面机构，进一步增强学生的学习兴趣;通过实例来提出问题，让学生思考，讨论，最后教师进行归纳总结。例如，在讲解间歇运动机构时，向学生提问：为什么大家在看电影的时候，总感觉画面有停顿感?学生开始各种各样的思考和讨论，多数同学的意见是不完全正确的，这时老师再给予正确的引导式归纳总结：为了适应人们的视觉暂留现象，要求影片作间歇运动，所以放映机采用四槽槽轮机构，当传动轴带动圆销每旋转一周，槽轮相应地转过90°，因此能使影片的画面作短暂的停留，这样以来使学生听了以后兴趣盎然。采用这些方法不仅能提高了学生的学习兴趣和学习积极性，而且还拓展了学生的思路。

2.2创新能力的培养

创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力，而高等学校是培养创新人才的基地和摇篮，因此，在学习专业课程的过程中应不时地培养学生的创新能力。就机械设计基础而言，以培养学生综合设计能力为最终目标，以学生能应用所学知识来解决工程中的实际问题为目的，以“必须、够用”为度，以讲清概念、强化应用为重点的原则来确定本课程的主要内容和体系结构;通过引入现代设计理论和设计方法，以基本知识、原理部分作为基础，发展平台，注重设计与制造有机结合、机电液有机结合、理论与实践有机结合，大胆创新。

在教学及实践教学过程中，不断地培养学生的创新意识。通过变传统的、被动的、低效的实物模型来实现机构及装置设计为先进的、主动的、高效的可视化CAD三维参数化建模来实现装置乃至产品的创新设计;带动学生一起分析如何实现机构及零部件的优化设计，从一些实际的问题入手，来考虑那些部件的结构可以实现优化设计，创新设计，分析新的设计会带来机械装置实现其功能方面具有哪些好处;改变传统的考核模式促进学生创新能力的培养，在学生做课程设计时，让学生利用所学基本原理对日常生活中的机器、装置的原理进行分析，通过文献查阅，加以改进，或者提出自己的想法，并把自己的构思用论文或专利的形式加以表达，发挥学生的自主性和创新能力;在实验课的讲授方式上，着重培养学生的工程实践能力，让学生知道某种结构为什么是这样，动力是否可以通过其他的传动方式实现。这样既有助于学生认识事物的本质规律，又使学生的实际能力得到锻炼;通过开展创新设计实践活动来提高学生的创新能力，例如，在讲授挠性传动时，给学生提出问题，大家都知道自行车采用了链传动的方式来驱动车轮前进。链传动具有瞬时的传动比不稳定、工作时有噪声、易脱链等缺点，带传动有承载能力不大、弹性滑动和打滑现象的缺点。而它们的各自的缺点都是对方的优点，那么能不能设计出一种挠性传动方式使得它们的特点得以均衡呢?因此就以此为作业任务让学生自己去按所学的知识和创新的理念给出它们的设计方案来。教学效果表明，就出现了“带式链条”比较好的创新方案。于此同时可以结合本课程的教学内容开展机械设计竞赛、鼓励并指导学生参加全国的创新设计大赛。这样以来学生的创新意识和创新能力将在很大程度上得到加强。

2.3理论联系实践的教学方法

从机械设计基础的课程设置模块来看，公差与配合、理论力学及材料力学、机械原理这些内容大多为理论性较强的知识内容，而机械设计则是研究机械零件能量的传递方式、材料、形状尺寸、润滑方法的选择与设计。机械设计部分的特点在于各章内容看似相互没有关联，如联接中的键、销、螺栓、联轴器;带传动、链传动;齿轮传动、轴、轴承等各类零件，但运用机械原理方法、理论及材料力学知识以及公差配合规则将这些零件汇合才能设计出一个完整的机械装备。如果在给学生讲解理论知识的时候，能将其对应的机械零部件的设计、机器设备中标准件的选择和应用，让学生自己通过实践来完成，真正实现“理论用于实践”、“实践巩固理论”，这样效果将会更好。

以培养学生机械系统方案创新设计能力为目标，以设计为主线，建立理论教学和实践教学为主体的新教学模式。

该教学模式注重理论与实践、理论讲授与实验操作相结合，合理地确定课堂和实践重点，着眼于学生综合素质的培养。该教学模式提倡学生带着问题学习的理念，突出以学生为主体的教育模式，以工程设计实例为载体，贯穿教学过程始终，体现学习-设计-再学习-再设计的循环渐进的学习过程。在机械设计基础课程教学中只有密切联系工程实际，不断加强对机构及机器的研究和分析能力，才能更有效地激发出学生的学习兴趣，培养和提高学生的设计与创新能力。在教授的过程中通过更新教材内容、增加实践环节，使理论教学的第一课堂与实践教学的第二课堂有机结合，相互协调，从而营造理论学习-设计实践-实验三维一体的学习氛围，以培养综合素质高、专业面宽广、创新设计能力强的实用性、技能型机械工程专业复合型人才。

3小结

通过对机械设计基础课程的现状及教学中存在的问题分析，提出了几种课程教学模式的探讨：从学生学习兴趣的激发、教学方法的改革以及在教学过程中对学生创新能力的培养方面加以重视和探索。教学实践表明，这些教学举措在激发学生的学习兴趣和提高教学质量、培养学生实际动手能力、创新能力及综合知识运用的能力方面取得了良好的效果。如果能将其余后续专业课课程教学方法同该门基础课程教学模式结合起来，使整体的教学计划形成通畅脉络，学生的思维方式和学习模式将得到进一步巩固和实践，有利于提高学生的创造性思维、形成专业领域的综合的设计能力，能够为进一步培养学生工程实践能力和创新设计能力奠定基础。

第三篇：机械设计基础讲课提纲_工业设计

《机械设计基础》讲课提纲

教学安排：

教学时数：56学时（实验6学时），3.5学分

考核方式：综合考虑卷面考试、平时（作业、出勤率、实验）等方面进行考核。课程设计环节：单独计分：2学分

教材：杨可桢，程光蕴，李仲生主编.《机械设计基础》.北京：高等教育出版社，2006(第5版)

主要内容:（考虑到为非机类专业，且教学时数较少，从教材中选讲如下章节）

第1章平面机构的自由度和速度分析 第2章平面连杆机构 第3章 凸轮机构 第4章 齿轮机构 第5章 轮系 第10章 连接

第11章 齿轮传动

第13章 带传动和链传动 第14章 轴

第16章 滚动轴承

主要参考文献：

1．孙桓主编.《机械原理》.北京：高等教育出版社，2001年（第6版）.2．濮良贵、纪名刚主编.《机械设计》.北京：高等教育出版社，2001（第7版）.绪

论

§0－1 本课程研究的对象和内容

 研究对象：机械

 机械、机器、机构的定义（机器、机构的基本特征） 机构的分类  典型机器分析  机器的分类

 机器的基本组成  机器与机构的区别  零件和构件

 主要研究内容：机械中常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法。 常用机构  通用零件

§0－2 本课程在教学中的地位

 课程性质：学科基础课  作用： 承前启后  培养目标：通过本课程的学习和课程设计实践，培养同学们初步具备运用手册设计简单机械装备的能力，为日后从事技术革新创造条件。

§0－3 机械设计的基本要求和一般过程

本章基本要求：

1）掌握基本概念：机械、机器、机构、构件、零件等 2）本课程的研究对象、主要研究内容、性质、培养目标

第1章平面机构的自由度和速度分析

平面机构的定义及示例  本章内容：

§1－1 运动副及其分类

§1－2平面机构的运动简图 §1－3平面机构的自由度

§1－4 速度瞬心及其在机构速度分析中的应用

§1－1 运动副及其分类

 基本概念

构件、自由度、运动副（定义及示例、运动副元素、约束） 运动副的分类

按引入的约束数分类；按相对运动范围分类；按运动副元素分类  机构

 构件的类型：机架、原（主）动件、从动件（输出构件）及示例  机构的组成

§1－2 平面机构的运动简图

平面机构的运动简图的定义、作用  机构示意图  表达方法：

 运动副表示（转动副、移动副、平面高副等） 构件的表示（原动件、机架、其他构件） 机构运动简图应满足的条件

 绘制机构运动简图的步骤及示例

 运动链的定义（开式链、闭式链等）

§1－3 平面机构的自由度

    定义

机构具有确定运动的条件

平面机构的自由度计算及示例 计算平面机构自由度的注意事项  复合铰链（示例、定义、处理方法）

 局部自由度（示例、定义及作用、识别、处理方法）

 虚约束（示例、定义及作用、常见场合及其识别、处理方法）

*§1－4 速度瞬心及其在机构速度分析中的应用

 速度瞬心及其求法

 绝对瞬心和相对瞬心  瞬心数目

 机构瞬心位置的确定  三心定律

 速度瞬心在机构速度分析中的应用

示例

本章基本要求：

1)掌握机构运动简图的测绘方法。2)掌握平面机构自由度的计算。

基本概念：运动副、复合铰链、局部自由度、虚约束 计算公式：平面机构的自由度数：F=3n－(2PL +Ph)3)掌握机构运动确定性条件

作业：

题1-8, 题1-9, 题1-10(p19)

第2章平面连杆机构

平面连杆机构、特点及应用实例  连杆机构的分类及命名

本章重点内容是介绍平面四杆机构。 本章内容：

§2－1平面四杆机构的基本类型及其应用 §2－2平面四杆机构的基本特性 §2－3平面四杆机构的设计

§2－1 平面四杆机构的基本类型及其应用

平面四杆机构的基本类型 平面四杆机构的演化方式

一、铰链四杆机构

     组成（机架、连架杆、连杆）

铰链四杆机构的基本类型（曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构）曲柄摇杆机构、特征及作用、示例 双曲柄机构、特征及作用、示例 双摇杆机构、特征及作用、示例

二、含一个移动副的四杆机构

 曲柄滑块机构（对心曲柄滑块机构、偏心曲柄滑块机构）及应用  导杆机构及应用

 摇块和定块机构及应用

三、含二个移动副的四杆机构

 双滑块机构

 两个移动副不相邻（正切机构）

 两个移动副相邻，且其中一个移动副与机架相关联（正弦机构） 两个移动副相邻，且均不与机架相关联（滑块联轴器） 两个移动副相邻，且均与机架相关联（椭圆仪）

四、具有偏心轮的四杆机构

偏心轮机构的演化、特点及应用场合 五、四杆机构的扩展

§2－2 平面四杆机构的基本特性

本节介绍的主要内容：

 铰链四杆机构有整转副的条件  急回特性

 压力角和传动角  死点位置

一、铰链四杆机构有整转副的条件

曲柄存在的条件

二、急回特性

以曲柄摇杆机构为例，介绍极位、摆角、急回运动、行程速度变化系数（或称行程速比系数）等概念

三、压力角和传动角

定义、度量

最小传动角γmin出现的位置

四、死点位置

定义、消除死点位置影响的措施、死点位置的应用

§2－3 平面四杆机构的设计

平面四杆机构设计的主要任务  常见的给定设计条件  常用的设计方法

一、按给定的行程速比系数K设计四杆机构（作图法）

 曲柄摇杆机构  导杆机构

二、按预定连杆位置设计四杆机构（作图法）

 给定连杆两组位置  给定连杆三组位置

三、给定两连架杆对应位置设计四杆机构（解析法和实验法）本章基本要求：

1.熟悉平面四杆机构的基本形式及其演化机构； 2.重点掌握平面四杆机构的特性：

1)急回运动和行程速度变化系数 2)压力角和传动角 3)死点位置

3.掌握铰链四杆机构有整转副的条件；

4.掌握按连杆二组位置、三组位置、连架杆三组对应位置、行程速比系数设计四杆机构的原理与方法。

作业：

习题2-

1、2-

3、2-4（p38）

第3章 凸轮机构

 本章内容：

§3－1 凸轮机构的应用和类型 §3－2 从动件的常用运动规律 §3－3 凸轮机构的压力角 §3－4 图解法设计凸轮轮廓 §3－5 解析法设计凸轮轮廓

§3－1 凸轮机构的应用和类型

结构、作用、优点、缺点及应用  分类

 按凸轮形状分

 按从动件的型式分  按从动件运动分  按保持接触方式分 §3－2 从动件的常用运动规律

 凸轮机构设计的基本任务

 从动件的常用运动规律（等速运动、简谐运动、正弦加速度运动） 名词术语：

基圆、基圆半径、推程、推程运动角、远休止角、回程、回程运动角、近休止角、升程、运动规律

等速运动

推程、回程运动方程、运动线图、应用场合 刚性冲击

简谐运动

推程、回程运动方程、运动线图、应用场合 柔性冲击

正弦加速度（摆线）运动

推程、回程运动方程、运动线图、应用场合

改进型运动规律

§3－3 凸轮机构的压力角

定义

一、压力角与作用力的关系

自锁、许用压力角

二、压力角与凸轮机构尺寸的关系

§3－4 图解法设计凸轮轮廓

凸轮廓线设计方法的基本原理

直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制

1、偏置尖顶直动从动件盘形凸轮

2、对心直动滚子从动件盘形凸轮

滚子半径的确定

保证凸轮实际轮廓曲线既不变尖、更不出现交叉现象的条件

3、对心直动平底从动件盘形凸轮

避免出现运动失真的措施

二、摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制

摆动尖顶从动件凸轮机构 §3－5 解析法设计凸轮轮廓

本章基本要求：

1)了解凸轮机构的类型、特点及适用场合；

2)掌握凸轮机构设计中的一些基本概念，如基圆、压力角、升程等； 3)掌握从动件常用运动规律的特点和适用场合； 4)掌握理论轮廓与实际轮廓的关系；

5)理解凸轮压力角α与基圆半径r0的关系；

6)掌握用图解法设计盘形凸轮轮廓曲线的步骤与方法。

作业：

题3-

1、3-

2、3-4(p52)第4章 齿轮机构

 本章内容：

§4－1 齿轮机构的特点和类型

§4－2 齿廓实现定角速度比传动的条件 §4－3 渐开线齿廓

§4－4 齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸 §4－5 渐开线标准齿轮的啮合 §4－6 渐开线齿轮的切齿原理

§4－7 根切、最少齿数及变位齿轮 §4－8平行轴斜齿轮机构 §4－9 锥齿轮机构

§4－1 齿轮机构的特点和类型

 结构特点、作用优点缺点  齿轮机构的分类

§4－2 齿廓实现定角速度比传动的条件 1.齿廓啮合基本定律

 齿廓实现定角速度比传动的条件  共轭齿廓

 节圆及中心距

2.齿廓曲线的选择

本章只研究渐开线齿轮

§4－3 渐开线齿廓

一、渐开线的形成和特性

二、渐开线齿廓的啮合特性

§4－4 齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸

一、外齿轮

1.名称与符号 齿顶圆、齿根圆 齿厚、齿槽宽 齿距（周节）、法向齿距 模数、分度圆

齿顶、齿顶高；齿根、齿根高； 齿全高

2.基本参数

**齿数、模数、齿顶高系数 ha、顶隙系数 c、分度圆压力角

3.齿轮各部分尺寸的计算公式

分度圆直径、齿顶高、齿根高、全齿高 齿顶圆直径、齿根圆直径 基圆直径、法向齿距和基节 标准齿轮

齿厚、齿槽宽、齿距（周节）

二、齿条的结构特点

三、内齿轮的结构特点

§4－5 渐开线标准齿轮的啮合

啮合线

一、正确啮合条件

二、标准中心距及标准安装

三、重合度

1.一对轮齿的啮合过程

实际啮合线段AE（齿廓的实际工作段）理论啮合线段N1N2

2.连续传动条件

重合度的定义、许用重合度

§4－6 渐开线齿轮的切齿原理

一、成形法加工原理及的特点

二、范成法 1.齿轮插刀 2.齿条插刀 3.齿轮滚刀

范成法加工的特点

4.用标准齿条型刀具加工标准齿轮 4.1标准齿条型刀具

4.2用标准齿条型刀具加工标准齿轮

§4－7 根切、最少齿数及变位齿轮

一、根切现象及后果

二、渐开线齿轮不发生根切的最少齿数

三、变位齿轮及其齿厚的确定*

§4－8 平行轴斜齿轮机构

一、斜齿轮的共轭齿廓曲面

直齿轮与斜齿轮传动比较：齿廓曲面、接触线、啮合特点

二、斜齿轮的基本参数

1、斜齿轮的螺旋角β 2.模数 mn、mt

3.压力角：αn、αt 一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件

三、渐开线标准斜齿轮传动的几何尺寸 分度圆直径、齿顶高、齿根高、全齿高 中心距

齿顶圆直径、齿根圆直径

四、斜齿轮传动的重合度

与端面齿廓相同的直齿轮比较来介绍斜齿轮传动的重合度 *斜齿圆柱齿轮的当量齿轮及当量齿数 斜齿轮不发生根切的最少齿数

五、斜齿轮的主要优缺点

§4－9 锥齿轮机构

一、圆锥齿轮概述

作用、结构特点（与圆柱齿轮比较）

为了计算和测量的方便，取大端参数(如m)为标准值。圆锥齿轮类型

二、背锥及当量齿轮* 当量齿轮、当量齿数

三、直齿圆锥齿轮几何尺寸计算 正确啮合条件

避免根切的最少齿数 分度圆直径„„ 传动比

本章基本要求：

1)了解齿轮机构的特点及主要类型； 2)理解齿廓实现定角速比传动的条件； 3)深入理解渐开线的性质； 4)掌握渐开线齿廓的特点；

5)掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮及其啮合传动； 6)掌握渐开线齿轮的切齿原理、方法及根切现象； 7)掌握斜齿圆柱齿轮及其啮合传动的特点； 8)掌握直齿圆锥齿轮及其啮合传动的特点。

重点：

渐开线标准直齿圆柱齿轮外啮合的基本理论及几何尺寸计算；斜齿圆柱齿轮啮合传动、直齿圆锥齿轮啮合传动的特性。

难点：

一对轮齿的啮合过程；斜齿轮、锥齿轮的当量齿轮和当量齿数等。

作业：

4-1,4-5,4-11(p71)

第5章 轮系

 本章内容：

§5－1 轮系的类型

§5－2 定轴轮系及其传动比 §5－3 周转轮系及其传动比 §5－4 复合轮系及其传动比 §5－5 轮系的应用

§5－6 几种特殊的行星传动简介

§5－1 轮系的类型

 轮系的定义及分类  本章要解决的问题： 1.轮系传动比 i 的计算;2.从动轮转向的判断。

§5－2 定轴轮系及其传动比

一、传动比大小的计算

二、首、末轮转向的确定 1)用“＋” “－”表示 2)画箭头 示例

§5－3 周转轮系及其传动比

 组成

基本构件（输入输出构件）：太阳轮(中心轮)、行星架(系杆或转臂)其他构件：行星轮  类型

按自由度数F分；按基本构件分

周转轮系的传动比可运用反转法来求解。反转原理、转化轮系

周转轮系的传动比计算及注意事项、示例

§5－4 复合轮系及其传动比

传动比求解思路：分清轮系、分别列式、联立求解。示例

§5－5 轮系的应用

1)获得较大的传动比，而且结构紧凑。2)实现分路传动。3)换向传动

4)实现变速传动 5)运动合成 6)运动分解

7)在尺寸及重量较小时，实现大功率传动

§5－6 几种特殊的行星传动简介*

一、渐开线少齿差行星齿轮传动

二、摆线针轮传动

三、谐波齿轮传动

四、活齿传动

本章基本要求：

    了解轮系的定义、类型和功用

掌握定轴轮系及其传动比的计算； 掌握周转轮系及其传动比的计算；

掌握复合轮系及其传动比的计算，能进行简单的复合轮系传动比的计算。

作业：

2、5-4、5-14（p87）

第10章 连接

 机械连接的分类：  机械动连接

 机械静连接：可拆连接、不可拆连接  连接的组成  本章内容：

§10－1 螺纹参数

§10－2 螺旋副的受力分析、效率和自锁 §10－3 机械制造常用螺纹

§10－4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件 §10－5 螺纹连接的预紧和防松 §10－6 螺纹连接的强度计算 §10－7 螺栓的材料和许用应力 §10－8 提高螺栓连接强度的措施 §10－9 螺旋传动

§10－10 滚动螺旋简介

§10－11 键连接和花键连接 §10－12 销连接

§10－1

螺纹参数

一、螺纹的形成 螺纹的分类：

按螺纹的牙型分、按螺纹的旋向分、按螺旋线的根数分、按回转体的内外表面分、按螺旋的作用分、按母体形状分

二、螺纹的主要几何参数

大径、小径、中径、螺距、导程、螺纹升角、牙型角、牙侧角

§10－2

螺旋副的受力分析、效率和自锁

一、矩形螺纹β= 0º

 螺纹拧紧(滑块沿斜面等速上滑)时 受力分析、驱动力、驱动力矩

 螺纹拧松(滑块沿斜面等速下滑)时 受力分析、力、力矩 自锁现象

二、非矩形螺纹的力分析、自锁条件

三、螺旋副的效率

§10－3

机械制造常用螺纹

 三角形螺纹

普通螺纹（粗牙螺纹、细牙螺纹）、（牙型角、牙侧角）管螺纹

 梯形螺纹（牙型角、牙侧角） 锯齿形螺纹（牙型角、牙侧角） 矩形螺纹（牙型角、牙侧角）粗牙普通螺纹的基本尺寸 细牙普通螺纹的基本尺寸 梯形螺纹的基本尺寸 §10－4

螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件

一、螺纹连接的基本类型

螺栓连接、螺钉连接、双头螺柱连接、紧定螺钉连接

二、螺纹紧固件

螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母、垫圈等

§10－5

螺纹连接的预紧和防松

一、螺纹连接的预紧 松连接、紧连接

1、预紧的目的

2、拧紧力矩T 拧紧力矩的控制措施：测力矩扳手、定力矩扳手、控制螺栓拧紧前后的伸长变形量

二、螺纹连接的防松

螺纹连接防松的根本问题：防止螺纹副的相对转动。

螺纹连接的防松方法：利用附加摩擦力矩防松；利用专门的防松元件防松；其他防松方法

§10－6

螺纹连接的强度计算

螺栓连接的主要失效形式及危险截面

一、松螺栓连接 强度条件

二、紧螺栓连接

1、受横向工作载荷F的螺栓强度

普通螺栓连接的工作原理、强度条件

铰制孔用螺栓连接的工作原理、强度条件

2、受轴向工作载荷FE的螺栓强度 受力分析、强度条件

§10－7

螺栓的材料和许用应力

1、材料

螺母、螺栓强度级别

2、许用应力

§10－8

提高螺栓连接强度的措施

螺栓连接的强度主要取决于螺栓强度。一．降低螺栓总拉伸载荷Fa的变化范围 二．改善螺纹牙间的载荷分布 三．减小应力集中

四．避免或减小附加应力 五．采用合理的制造工艺

§10－9

螺旋传动* 用途、类型（传力螺旋、传导螺旋、调整螺旋）对螺旋传动的要求 失效形式

一、耐磨性计算

二、螺杆强度校核

三、螺杆的稳定性校核

四、螺纹牙强度的校核

§10－10 滚动螺旋简介* §10－11 键连接和花键连接

一、键连接的类型 用途、特点

主要类型：平键连接、半圆键连接、楔键连接和切向键连接。1.平键连接

工作原理、工作面、双键布置、特点

常用的平键：普通平键、导向平键、滑键

普通平键结构：圆头(A型)、方头(B型)、单圆头(C型)普通平键和键槽尺寸 2.半圆键连接

结构特点、工作原理、工作面、双键布置、特点、应用 3.楔键连接

结构特点、工作原理、工作面、双键布置、特点、应用 4.切向键连接

结构特点、工作原理、工作面、双键布置、特点、应用

二、平键连接的强度校核  键的尺寸确定： 截面尺寸b、h；长度L  主要失效形式及计算准则 静连接、动连接

平键连接的挤压强度条件（静连接）工作长度

 限制平键连接（动连接，如：导向平键、滑键）的压强 键连接的许用挤压应力和许用压强 双键的强度校核：按1.5个键计算。示例

三、花键连接

结构特点、优点、类型及应用 强度校核简介 §10－12 销连接

作用、类型

本章基本要求

(1)掌握螺纹连接的分类、螺纹各部分的名称和结构参数；(2)掌握螺旋副的受力分析、效率计算及自锁条件；(3)掌握螺纹连接的四种基本类型、结构特点、应用场合；了解常用螺纹紧固件结构形式；(4)掌握螺栓连接的预紧和防松、常用防松方法及防松零件；(5)掌握单个螺栓的受力分析和强度校核计算；(6)了解提高螺栓连接强度的措施；(7)掌握平键的选用和强度计算方法；

(8)了解花键连接、销连接的结构和特点。

作业：

(p161)10-2, 10-14 第11章 齿轮传动

 作用、要求  分类

按装置型式分、按齿面硬度分、按精度等级分

 本章内容：着重介绍标准齿轮传动的强度计算 §11-1 轮齿的失效形式 §11-2 齿轮材料及热处理 §11-3 齿轮传动的精度

§11-4 直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷 §11-5 直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算 §11-6 直齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲强度计算 §11-7 设计圆柱齿轮时材料和参数的选取 §11-8 斜齿圆柱齿轮传动 §11-9 直齿锥齿轮传动 §11-10 齿轮的构造

§11-11 齿轮传动的润滑和效率 §11-12 圆弧齿轮传动简介

§11-1 轮齿的失效形式

 失效形式：  轮齿折断

折断部位、折断形式、折断原因 齿根弯曲应力σF 的性质 提高齿根弯曲强度的措施  齿面点蚀

点蚀最先出现在靠近节线的齿根面上。齿面接触应力σH 的性质 齿面点蚀的形成原因

提高齿面接触强度的措施

软齿面（HBS≤350）的闭式齿轮传动的主要失效形式是齿面点蚀  齿面胶合--材料的转移

形态、提高齿面抗胶合能力的措施  齿面磨损--材料的丧失

开式齿轮传动的主要失效形式是齿面磨损。措施

 齿面塑性变形--材料的塑性流动

产生原因、形态（主凹从凸）措施

 计算准则（设计准则）

§11-2 齿轮材料及热处理

 常用齿轮材料

优质碳素钢、合金结构钢、铸钢、铸铁  热处理方法

表面淬火、渗碳淬火、调质、正火、渗氮 软齿面、硬齿面

常用的齿轮材料及其力学性能见表11-1

§11-3 齿轮传动的精度

运动精度：反映传递运动的准确性平稳性精度：传动的平稳性 接触精度：载荷分布的均匀性

国标GB10095-88给齿轮副规定了12个精度等级。其中1级最高，12级最低，常用的为6--9级精度。

§11-4 直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷

一、轮齿上的作用力

圆周力、径向力、法向力的大小和方向确定 小齿轮上的转矩

二、计算载荷

名义载荷、载荷系数

§11-5 直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算

理论依据是两平行圆柱体的接触应力理论：赫兹公式

实验表明：齿根部分靠近节点处最容易发生点蚀，故取节点处的应力作为计算依据。 齿面接触应力的推导  齿面接触强度计算

校核式、设计式：齿宽系数、许用接触应力等 齿面接触强度取决于小轮分度圆直径的大小。

§11-6 直齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲强度计算

假定载荷仅由一对轮齿承担，按悬臂梁计算。齿顶啮合时，弯矩达最大值。 危险截面

 齿顶受力分析  齿根弯曲应力

齿形系数、应力集中系数  齿根弯曲疲劳强度验算公式

许用弯曲应力（轮齿单侧、双侧工作） 齿根弯曲疲劳强度设计公式

齿根弯曲疲劳强度取决于模数的大小 对于动力齿轮传动，模数m≥1.5 mm

对于开式齿轮传动，应将模数m计算值放大10-15%, 再圆整为标准值

§11-7 设计圆柱齿轮时材料和参数的选取

一、材料

齿面硬，齿芯韧

二、主要参数

1、齿数比u

2、齿数z

3、齿宽系数和齿宽

渐开线标准直齿圆柱齿轮传动设计示例

§11-8 斜齿圆柱齿轮传动

一、轮齿上的作用力

圆周力、轴向力、径向力、法向力的大小和方向确定

二、强度计算

1、齿面接触疲劳强度计算

校核式、设计式；模数、螺旋角确定方法

2、轮齿弯曲疲劳强度计算 校核式、设计式

§11-9 直齿锥齿轮传动

一、轮齿上的作用力

假设力集中作用在轮齿中点节圆（标准齿轮节圆锥与分度圆锥重合）处。

圆周力、径向力、轴向力、法向力的大小和方向确定

二、强度计算

近似认为，一对直齿圆锥齿轮传动和位于齿宽中点的一对当量圆柱齿轮传动的强度相等。

1、齿面接触疲劳强度计算

校核式、设计式；模数、锥距确定方法

2、轮齿弯曲疲劳强度计算 校核式、设计式

§11-10 齿轮的构造

齿轮轴、实心齿轮、腹板式齿轮、轮辐式齿轮

§11-11 齿轮传动的润滑和效率

一、齿轮传动的润滑 开式齿轮、闭式齿轮传动

1、润滑油牌号的选择

2、润滑油粘度的选择

开式齿轮、闭式齿轮传动

二、齿轮传动的效率 齿轮传动的损耗

齿轮传动的平均效率

§11-12 圆弧齿轮传动简介* 本章基本要求

(1)掌握齿轮传动的主要失效形式、失效原因、失效部位、避免或减轻失效的措施；掌握针对不同失效形式的设计准则；(2)了解齿轮材料及热处理方法；(3)了解齿轮传动的精度；

(4)掌握渐开线直齿、斜齿、圆柱齿轮传动和直齿圆锥齿轮传动的受力分析、强度计算方法；能够正确设计齿轮传动；

(5)了解齿轮的主要结构形式、润滑方式及传动效率。

重点：

渐开线齿轮传动失效形式、材料选择、受力分析、直齿圆柱齿轮传动的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。

作业：

3、11-9(p187)第13章 带传动和链传动

 本章内容：

§13-1 带传动的类型和应用 §13-2 带传动的受力分析 §13-3 带的应力分析

§13-4 带传动的弹性滑动和传动比 §13-5 V带传动的计算 §13-6 V带轮的结构 §13-7 同步带传动简介

§13-8 链传动的特点和应用 §13-9 链条和链轮

§13-10 链传动的运动分析和受力分析 §13-11 链传动的主要参数及其选择 §13-12 滚子链传动的计算 §13-12 滚子链传动的计算 §13-13 链传动的润滑和布置

§13-1 带传动的类型和应用

        带传动的组成 工作原理

带传动的类型

带传动的几何关系

中心距a、包角α、带长 带传动的张紧方法

调整中心距、采用张紧轮、自动张紧 带传动的优点 带传动的缺点 应用

§13-2 带传动的受力分析

一、初拉力F0、紧边拉力F1、松边拉力F2和有效拉力F  静止时的受力分析  传动时的受力分析

二、最大有效拉力和打滑  打滑现象及带来的危害  最大有效拉力的推导

挠性体（柔韧体）摩擦的基本公式(欧拉公式) 最大有效拉力的主要影响因素

带与轮面间的打滑现象最先发生在带与小带轮轮面接触弧上。 避免打滑的条件平带、V带受力分析

 V带传动的最大有效拉力Fec §13-3 带的应力分析

1.紧边和松边拉力产生的拉应力 2.离心力产生的拉应力 3.弯曲应力

4.应力分布及最大应力

最大应力σmax出现在紧边与小轮的接触处。5.作用在轴上的力

§13-4 带传动的弹性滑动和传动比

 弹性滑动产生的原因分析 滑动率

带传动的传动比

§13-5 V带传动的计算

一、V带的规格

 组成、节线、节面

 普通V带和窄V带的标准化  基准直径d  基准长度Ld

二、单根普通V带的许用功率

 主要失效形式及设计准则

 单根带所能传递的有效拉力、传递的功率  实际条件下单根V带所能传递的功率

三、V带的型号和根数的确定 计算功率、选型图

四、主要参数的选择 1.带轮直径与带速

2.中心距、带长和包角 3.初拉力

4.作用在带轮轴上的压力FQ

带传动设计的步骤及示例

§13-6 V带轮的结构

 V带轮的轮槽尺寸

 带轮的结构 ：实心式、腹板式、轮辐式 §13-7 同步带传动简介* §13-8 链传动的特点和应用

组成及作用、优缺点、应用 §13-9 链条和链轮

一、链条

 类型：滚子链、齿形链  滚子链的组成  链条材料

 链条的主要参数：

节距p 结构类型：单排链和多排链。链节数Lp

二、链轮

 标准参数

 链轮主要尺寸计算公式  端面齿形和轴面齿形

 链轮的结构：实心式、孔板式、组合式 §13-10 链传动的运动分析和受力分析

一、链传动的运动分析

链条的平均线速度、平均传动比、分度圆瞬时线速度、瞬时链速、相位角 链传动在工作时，瞬时传动比是周期性变化的！

瞬时传动比恒定的特例：只有z1=z2,且传动中心距为链节距的整数倍时，i≡1  链传动的多边形效应（运动不均匀性） 多边形效应的主要影响因素

二、链传动的受力分析

圆周力、离心拉力、悬垂拉力

紧边拉力、松边拉力、链作用在轴上的压力

§13-11 链传动的主要参数及其选择

一、链轮齿数

小链轮齿数 z1、大链轮齿数 z2（z2 ≤ 120）限制大链轮齿数的上限的原因分析

跳齿和脱链现象最先发生在大链轮轮齿上。

二、链节距p

三、中心距a及链节数Lp

§13-12 滚子链传动的计算

一、失效形式

二、功率曲线图 设计准则

特定条件下A系列滚子链所能传递的功率P0 实际条件与特定条件不同时，应对P0进行修正。链号的确定

链条的静力强度校核 §13-13 链传动的润滑和布置

一、链传动的润滑 润滑方式 润滑油牌号

二、链传动的布置

三、张紧装置

本章基本要求：

1)了解带、链传动的工作原理、特点及使用场合；

2)了解V带和滚子链的标准、规格，以及带轮、链轮的结构特点；

3)理解带传动的弹性滑动特性、受力分析，掌握V带传动的设计计算方法； 4)掌握链传动的运动特点，掌握滚子链传动的设计计算方法； 5)了解带、链传动的布置、张紧及链传动的润滑方式。

作业：

13-6，13-11（p239）

第14章 轴

 本章内容：

§14-1轴的功用和类型 §14-2轴的材料

§14-3轴的结构设计 §14-4轴的强度设计 §14-5轴的刚度设计

§14-6轴的临界转速的概念

§14-1轴的功用和类型

 功用  分类

按承受载荷的不同分:转轴、传动轴、心轴 按轴的形状分：直轴、曲轴、挠性钢丝轴

设计任务：选材、结构设计、强度和刚度设计、确定轴的结构形状和尺寸，必要时还要考虑振动稳定性。

§14-2轴的材料

 常用材料：碳素钢、合金钢  应用范围  轴的毛坯 §14-3轴的结构设计

 设计任务：使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。 主要要求 示例说明：

一、制造安装要求

二、轴上零件的定位

轴肩或套筒

三、轴上零件的固定

 轴向固定由轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈、轴承端盖来实现。轴肩的尺寸要求

 周向固定大多采用键、花键、或过盈配合等联接形式来实现。

键槽应设计成同一加工直线

四、轴的各段直径和长度的确定

五、改善轴的受力状况，减小应力集中

1.改善受力状况 2.减小应力集中 轴系结构设计改错示例 轴系结构设计示例

§14-4轴的强度设计

一、按扭转强度计算

对于只传递扭转的圆截面轴，扭转强度条件设计公式 最小轴径的估算

二、按弯扭合成强度计算 强度条件

折合系数的引入及其取值 设计公式

示例1：已知支点跨距、受力情况，计算某减速器输出轴危险截面的直径。按弯扭合成强度计算轴径的一般步骤

§14-5轴的刚度设计* §14-6轴的临界转速的概念* 本章基本要求：

    了解轴的功用和类型；

了解轴的常用材料及其性能； 掌握轴的结构设计要求和方法；

掌握轴的两种强度计算方法，即按扭转强度计算和按弯扭合成强度计算。

作业：

14-1(p251), 14-9(p252)第16章 滚动轴承

 滚动轴承的组成  各零件的作用

 滚动副的材料要求  优缺点

 设计人员的主要任务是: 熟悉标准，正确选用。

 本章内容：

§16-1 滚动轴承的基本类型和特点 §16-2 滚动轴承的代号

§16-3 滚动轴承的选择计算 §16-4 滚动轴承的润滑和密封 §16-5 滚动轴承的组合设计

§16-1 滚动轴承的基本类型和特点

 接触角及轴向承载能力  滚动轴承类型

按所能承受的载荷方向分：向心轴承、推力轴承 按滚动体形状分：球轴承、滚子轴承 滚动轴承的主要类型及特点（类型记忆口诀） 几点说明：

1.承载能力 2.极限转速 3.角偏差

§16-2 滚动轴承的代号

1.前置代号----轴承分部件代号。

2.基本代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸。

类型代号、尺寸系列代号、内径代号

3.后置代号----用字母（或加数字）表示。

轴承内部结构常用代号、公差等级代号、（径向）游隙代号 示例

§16-3 滚动轴承的选择计算

一、失效形式

 滚动体的受力分析

 主要失效形式：疲劳破坏、永久变形  滚动轴承的计算准则

二、轴承寿命

 定义、可靠度、基本额定寿命  基本额定动载荷  轴承寿命计算

三、当量动载荷的计算  定义及计算式

四、角接触向心轴承轴向载荷的计算  内部轴向力的计算

大小、方向确定

角接触球轴承和圆锥滚子轴承的安装方式：面对面、背靠背  角接触向心轴承轴向载荷的计算

两轴承正装、两轴承反装 结论：

 被放松端轴承的轴向载荷=内部轴向力；

 被压紧端轴承的轴向载荷=其余轴向力的代数和

（本身除外，以被放松轴承内部轴向力方向为正方向计算）

五、滚动轴承的静强度校核

基本额定静载荷C0 当量静载荷P0 轴承寿命计算示例

§16-4 滚动轴承的润滑和密封

润滑目的、密封目的

一、滚动轴承的润滑

二、滚动承的密封

§16-5 滚动轴承的组合设计

滚动轴承组合设计的任务：

轴承的轴向位置固定、轴承与其他零件的配合、间隙的调整、装拆、润滑密封

一、轴承的固定  两端固定

结构特点及应用场合  一端固定一端游动 结构特点及应用场合

常有的游动端轴承：深沟球轴承、圆柱滚子轴承

二、轴承组合的调整 1.轴承间隙的调整 2.轴承的预紧

3.轴承组合位置的调整

三、轴承组合的配合

四、轴承的拆装

本章基本要求：

(1)掌握滚动轴承的基本结构和特点；(2)掌握滚动轴承的类型及类型的选择；

(3)掌握滚动轴承的基本代号、精度等级代号；(4)了解滚动轴承的失效形式及设计准则；

(5)掌握滚动轴承的寿命、基本额定寿命、基本额定动载荷、当量动载荷等概念；(6)掌握滚动轴承的寿命计算；(7)理解滚动轴承的组合设计。

重点：

滚动轴承的基本代号、类型选择、寿命计算和组合设计。

难点：

角接触轴承的轴向载荷的计算和当量动载荷的计算。

作业：

16-1，16-6(p289)

第四篇：《机械设计基础》教学大纲--05工业设计

《机械设计基础》教学大纲

课程编号： 适用专业：工业设计（本科）专业 学时数：78(72+6)学分数：

执笔者：龚建春 编写日期：2005年10月

一、课程的性质、教育目标及任务

《机械设计基础》是高等学校工业设计专业一门技术基础课，是培养学生了解和掌握机械基础知识、具备机械设计初步能力的重要课程。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，在培养能力方面应着重设计构思和设计技能的基本训练。

通过本课程的各个理论环节和实践环节的教学，学生应能达到以下目标：

1、使学生明确机械设计在经济建设中的重要作用和在机器设计中的重要地位；了解本课程的性质、特点、内容及与先修课程和后继课程之间的关系；

2、熟悉常用机构的结构组成特点、运动特性和动力特性，初步掌握简单机构的设计方法；

3、熟悉通用机械零件的类型、结构、特点、工作原理、应用场合、常用材料、有关标准和工艺要求；

4、掌握机械零件的失效形式和基本设计理论、设计要求、设计方法和设计步骤，综合应用所学知识初步具备机械设计的能力。

本课程的主要任务是：

1、培养学生具有常用机构的结构组成、运动特性和机器动力学方面的基本知识；

2、培养学生具有通用零件的工作原理、特点和维护方面的基本知识；

3、使学生初步学会运用设计手册对一般参数的通用零件和简单传动装置进行设计；

4、培养学生初步具有分析机械零件失效的原因和提出改进措施的能力。

二、课程的教学内容和学时分配

（一）教学基本要求

1、要求掌握的基本知识: 机械设计一般知识、机械零件的主要类型、性能、结构特点、应用、材料和标准等。

2、要求掌握的基本理论和方法: 机械设计基本原则、机械零件的失效形式、工作能力计算准则、受力分析、应力分析和提高零件强度的措施。

（二）教学内容及重点

绪论（2学时）教学内容：

1、课程的性质和任务、研究的对象和内容；

2、本课程在教学中的地位；

3、机械、机器、机构、构件及零件（部件）的基本概念；

4、机械设计的基本要求和一般过程。教学要求：

1、了解本课程的性质、特点、机器设计的基本要求和一般过程。

第一章：平面机构的构成分析（4学时）教学内容：

1、运动副及其分类；

2、平面机构运动简图；

3、平面机构自由度的计算； 教学要求：

掌握运动副的分类及平面机构自由度的计算；了解机构运动简图的绘制方法；

第二章.机构的运动分析与磨擦、效率（4学时）

基本内容：

1、速度瞬心及其在机构速度分析上的应用；

2、摩擦机理与摩擦定律；

3、磨损：磨损类型，磨损过程，磨合；

4、润滑：润滑的分类，润滑剂与添加剂，润滑剂的粘度；

5、运动副的效率。

教学要求：

1、掌握机构速度分析的方法；

2、理解磨擦机理，了解磨损的类型及其过程；

3、了解润滑的分类；

4、掌握运动副的效率。

第三章：平面连杆机构（4学时讲授，2学时实验）

教学内容：

1、铰链四杆机构的基本形式和特性；

2、铰链四杆机构的曲柄存在条件；

3、铰链四杆机构的演化；

4、铰链四杆机构的的设计。教学要求：

1、了解四杆机构的类型和演化；

2、掌握有关四杆机构的基本知识；

3、理解四杆机构的作图法设计；

4、了解四杆机构解析法设计原理。附实验

1、机构运动简图测绘：

内容：对实际的机械设备，由教师指定具体机构，学生自己动手绘制运动 简图，并计算自由度。

目的：掌握正确绘制机构运动简图的方法、技能。要求：①会把实际机械的联接抽象成简单的运动符号。

②能对机构运动简图做自由度计算，并判别机构是否有确定的运动。

第四章： 凸轮机构（4学时）教学内容：

1、凸轮机构的应用和类型；

2、从动件的常用运动规律；

3、图解法设计凸轮轮廓；

4、解析法设计凸轮轮廓；

5、设计凸轮机构应注意的问题。教学要求：

1、了解凸轮机构的类型和特点；

2、掌握凸轮轮廓线的作图法设计；

3、了解解析法设计原理；

4、理解从动件常用运动规律及其选择原则。

第五章： 齿轮机构（8学时讲授，2学时实验）教学内容：

1、齿轮机构的特点和类型；

2、齿廓啮合基本定律；

3、渐开线齿廓；

4、齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸；

5、渐开线标准齿轮的啮合；

6、渐开线齿轮的切齿原理；

7、根切现象、最少齿数及变位齿轮；

8、平行轴斜齿齿轮机构；

9、圆锥齿轮机构。教学要求：

1、掌握直齿圆柱齿轮传动的啮合特性及尺寸计算；

2、理解齿廓啮合基本定律及斜齿轮机构的特点；

3、了解根切原理及变位齿轮等概念；

4、了解圆锥齿轮的特点。

附实验

2、渐开线圆柱齿轮范成实验：

内容：学生用渐开线齿廓范成仪，模拟范成法切制渐开线齿轮的加工过程，并对有关齿轮参数进行计算。

目的：①了解范成法切制渐开线齿轮的原理。②了解齿轮根切现象。

要求：能用变位方法来避免根切现象。

第六章 ：轮系（2学时）教学内容：

1、轮系的类型；

2、定轴轮系及其传动比；

3、周转轮系及其传动比；

4、混合轮系及其传动比；

5、轮系的应用。教学要求：

1、了解轮系的功用；

2、掌握各种轮系传动比的计算方法。

第七章： 其它常用机构（2学时）教学内容：

1、棘轮机构；

2、槽轮机构；

3、不完全齿轮机构；

4、凸轮间歇运动机构；

5、组合机构。

教学要求：了解其它常用机构的组成、特点及设计要求。

第八章： 回转件的平衡（2学时）教学内容：

1、回转件平衡的目的；

2、回转件的平衡计算；

3、回转件的平衡试验。教学要求：

1、掌握回转体平衡的计算方法；

2、理解回转体平衡实验原理。

第九章： 机械零件设计概论（4学时）教学内容：

1、机械零件设计概述；

2、机械零件的强度；

3、机械零件的接触强度；

4、机械零件的耐磨性；

5、机械制造常用材料及其选择；

6、机械零件的工艺性和标准化。教学要求：

1、理解机械零件设计的基本要求、机械零件的工作能力和计算准则、机械其标准的意义。

2、理解零件设计有关强度、刚度计算公式；

3、了解机械零件的结构工艺性及其标准的意义。

第十章： 联接（4学时）教学内容：

1、螺纹参数；

2、螺纹副的受力分析、效率和自锁；

3、机械制造常用螺纹；

4、螺纹联接的基本类型和螺纹紧固件；

5、螺纹联接的预紧和防松；

6、螺栓联接的强度计算；

7、螺栓的材料和许用应力；

8、提高螺栓联接强度的措施；

9、键联接和花键联接；

10、销联接。教学要求：

1、掌握螺纹联接的受力分析和强度计算方法；

2、了解螺纹联接的类型和特点；

3、掌握键联接的类型及选择计算；

4、了解花键联接、销联接的特点。

第十一章： 带传动及链传动（6学时）教学内容：

1、带传动的类型和应用；

2、带传动的受力分析；

3、带的应力分析；

4、带传动的弹性滑动和传动比；

5、普通V带传动的计算；

6、V带轮的结构；

7、传动用滚子链、链轮；

8、链传动的运动特性；

9、滚子链传动的设计；

10、链传动的布置、张紧和润滑。教学要求：

1、了解带传动的特点及使用场合；

2、理解带传动弹性滑动特性，带传动的受力分析和运动分析；

3、掌握带传动的设计方法及各项参数的选择原则；

4、了解滚子链的规格及标识；

5、理解链传动的运动不均匀性。

6、了解链传动的布置、张紧和润滑方式。

第十二章： 齿轮传动（6学时）教学内容：

1、轮齿的失效形式；

2、齿轮材料及热处理；

3、齿轮传动的精度；

4、直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷；

5、直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算和齿根弯曲疲劳强度计算；

6、斜齿圆柱齿轮传动；

7、直齿圆锥齿轮传动；

8、齿轮的构造；

9、齿轮传动的润滑和效率。教学要求：

1、掌握直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮及圆锥齿轮的受力分析方法；

2、掌握直齿圆柱齿轮强度计算过程及各基本参数选择的基本要求。附实验3：齿轮参数的测定

内容、目的：通过对模数制正常齿渐开线直齿圆柱齿轮的测绘（如公法线长度、齿顶圆直径、齿根圆直径等），计算并确定齿轮的基本参数（模数、压力角、基节等），同时了解测量量具的使用方法。

第十三章： 蜗杆传动（4学时）教学内容：

1、蜗杆传动的特点和类型；

2、蜗杆传动的主要参数和几何尺寸；

3、蜗杆传动的失效形式、材料和结构；

4、蜗杆传动的受力分析；

5、蜗杆传动的强度计算；

6、蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算。教学要求：

1、理解蜗杆传动的特点和失效形式、热平衡的条件和计算方法；

2、掌握蜗杆传动的受力分析方法。

第十四章：轴（4学时）教学内容：

1、轴的功用和类型；

2、轴的材料；

3、轴的结构设计；

4、轴的强度计算。教学要求：

1、掌握轴的结构设计原则；

2、理解轴的强度计算方法。

第十五章：滑动轴承（4学时）教学内容：

1、滑动轴承的结构形式；

2、轴瓦及轴承衬材料；

3、非液体摩擦滑动轴承的计算；

4、动压润滑的形成原理。教学要求：

1、理解滑动轴承的特点和适用场合；

2、掌握非液体摩擦滑动轴承的计算方法；

3、了解动压油膜形成的机理。

第十六章：滚动轴承（6学时）教学内容：

1、滚动轴承的基本类型和特点；

2、滚动轴承的代号；

3、滚动轴承的失效形式剂选择计算；

4、滚动轴承的润滑和密封；

5、滚动轴承的组合设计。教学要求：

1、掌握滚动轴承的类型、代号及尺寸选择计算；

2、理解轴承寿命计算方法；

3、理解轴承装置的设计方法。

第十七章：联轴器、离合器和制动器（2学时）教学内容：

1、联轴器、离合器的类型和特点；

2、固定式刚性联轴器；

3、可移式刚性联轴器；

4、弹性联轴器；

5、牙嵌离合器；

6、圆盘摩擦离合器；

7、磁粉离合器定向离合器；

8、制动器

教学要求：了解联轴器和离合器的类型、特点、应用场合及选择计算。

三、课程教学的基本要求

1、本课程以课堂讲授、课程设计、实验相结合的方式进行教学。实验是本课程的重要实践性环节，通过实验，学生应掌握典型的机械原理和机械零件实验的基本方法，要求学生亲自动手，并认真完成实验报告。

2、课外作业与电化教学 作业习题内容要多样化，要有典型性、代表性，要能达到巩固理论，掌握基本计算方法，提高分析和解决问题的能力、熟悉标准、规范的作用。学生必须独立按时完成作业，除教材外，教师应给学生指定相关参考书，以拓宽学生知识面。

根据教育发展的趋势和教学教改的要求，要积极开展电化教学，充分利用演示、幻灯、投影、CAI等现代化教学手段，提高教学效果和课堂效率。

3、课程设计

课程设计是对本课程及先修课程知识的综合运用，是培养学生设计能力的重要环节。每个学生必须独立完成课程设计。设计题目一般为机械传动装置。课程设计用时3周，其基本要求及安排详见《机械设计课程设计教学大纲》。

四、本课程与其它课程的联系与分工

本课程的先修课程是：《机械制图》；《工程力学》；《AutoCAD》；《公差及技术测量》等。

五、建议教材及教学参考书

1、杨可桢主编，机械设计基础，高等教育出版社，2000

2、朱家诚，王纯贤主编，机械设计基础，合肥工业大学出版社，2003

3、程光蕴主编，机械设计基础学习指导书（第三版），高等教育出版社，1996

4、杨可桢，程光蕴主编，机械设计基础.(第4版)，高等教育出版社，1999

5、吴瑞祥，王之栎，郭卫东，刘静华主编，机械设计基础（下册），北京航空航天大学出版社，2005

6、申永胜主编，机械原理教程，清华大学出版社，1999

7、龚桂义主编，课程设计图册（第3版），高等教育出版社，1989

8、攀枝花大学机械工程系教改教材编写组编，机械设计实验指导书，1999

第五篇：机械设计基础课程教学基本要求

机械设计基础课程教学基本要求

(机械类专业适用)

课程性质与任务

一、课程设置说明

本课程是机械类专业的专业基础课。该课程在高等专科和高等职业教育专科层次人才培养过程中起着重要的作用。它是学生在已有数学、力学、机械制图等基础理论的条件下，学会运用基本理论分析常用机械传动装置的运动和动力特性，掌握一般机械传动机构的分析和设计的基本方法。为后继专业课的学习打下一个良好的基础。

二、课程性质

机械设计基础是高职高专机械类各专业必修的一门主干专业基础课。

三、课程任务

通过本课程的学习，使学生掌握常用机构及通用零、部件设计的基本理论和基本方法并为学习专业理论知识打下基础。

1．使学生了解常用机构及通用零、部件的工作原理、类型、特点及应用等基本知识。2．使学生掌握常用机构的基本理论及设计方法；掌握通用零、部件的失效形式、设计准则及设计方法。

3．使学生具备机械设计实验和设计简单机械及传动装置的基本技能。

教学基本要求

一、机械设计基础概论

了解机械设计的研究对象和基本要求；机械设计的方法和机械零件设计的步骤；机械设计的标准化、系列化及通用化。

理解机械零件的工作能力和设计准则。

二、平面机构的结构分析

了解机构的组成；运动副的概念及分类。掌握平面机构运动简图的绘制及自由度的计算。

三、平面连杆机构

了解平面四杆机构的基本形式及其演化；机构的加速度分析。理解机构的速度分析；移动副和转动副中的摩擦；自锁、效率的概念。掌握平面四杆机构的运动特点、曲柄存在的条件。会用图解法设计平面四杆机构并进行运动分析。

四、凸轮机构

了解凸轮机构的分类及其应用。

掌握从动件的常用运动规律；凸轮机构基本尺寸的确定。会用图解法、解析法设计盘形凸轮轮廓曲线。

五、间歇运动机构

了解不完全齿轮机构和凸轮式间歇运动机构的原理和用途。理解棘轮机构、槽轮机构的用途及其运动分析。

六、螺纹联接与螺旋传动

了解螺纹和螺纹联接的主要参数、类型、特点及应用；提高螺栓联接强度的措施；滑动螺旋传动；滚动螺旋传动。

理解螺纹联接的预紧和防松 掌握单个螺栓联接的强度计算。

会进行螺栓组联接的结构设计和受力分析。

七、带传动

了解带传动的工作原理；V带和带轮结构；带传动的安装及维护；同步带传动。掌握带传动的工作能力分析；失效形式及设计准则。会设计普通V带传动。

八、链传动

了解滚子链的结构、标准和链轮结构；链传动的布置、张紧与润滑 理解链传动的运动特性 会设计滚子链传动

九、齿轮传动

了解齿轮传动的特点和基本类型；渐开线齿轮的齿廓；渐开线齿轮的加工方法；变位齿轮传动的特点及其应用；常用齿轮材料及其热处理方法；齿轮传动的精度及其选择；齿轮结构设计；齿轮传动的润滑及效率

理解渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动；标准齿轮不发生根切的最少齿数；斜齿圆柱齿轮传动；直齿圆锥齿轮传动。

掌握齿轮啮合基本定律；渐开线标准直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮的主要参数及几何尺寸计算；齿轮正确啮合条件及连续传动条件；齿轮的失效形式及设计准则；齿轮传动的受力分析。

会进行齿轮传动的强度计算；标准齿轮传动的设计。

十、蜗杆传动

了解蜗杆传动的类型、特点及应用；蜗杆传动的精度等级、材料与结构、润滑；蜗杆传动的安装和维护。

理解蜗杆传动的主要参数；蜗杆传动的效率；热平衡计算。

掌握蜗杆传动的几何尺寸计算；失效形式及设计准则；蜗杆传动的受力分析 会进行蜗杆传动的强度计算。

十一、齿轮系

了解齿轮系的分类及应用。其它新型齿轮传动装置；减速器。掌握定轴齿轮系、行星齿轮系传动比的计算，并判断从动轮的转向。会识别实际机械中的齿轮系。

十二、轴与轴毂联接

了解轴的类型、作用、材料及其选择；键联接的类型及其选择。掌握轴的结构设计及强度计算；键联接的设计计算。

十三、轴承

了解轴承的功用与类型；滚动轴承的组成、类型、特点、代号；滑动轴承的材料、润滑剂、润滑方法及结构。

理解滚动轴承工作情况分析。

掌握滚动轴承的类型选择、寿命计算；轴承组合结构设计。

十四、其他常用零部件

了解联轴器、离合器的分类、特点及应用场合；弹簧的功用。掌握联轴器的选择计算。

十五、机械的平衡与调速

了解机械速度波动的类型及调节方法；机械平衡的目的和分类；回转件的动平衡。会计算刚性回转件的平衡问题。

十六、课程设计

设计题目：减速器设计

力求包括本课程所学的大部分零、部件。采用单级或双级齿轮减速器。工作量为装配图一张(0号)，零件图两张(2号)，说明书一份。课程设计单独考核、评定成绩。时间为两周。

课程实施说明

一、建议机械类专业本课程理论教学时数为80～100学时，各校可根据本校教学需要对相关内容进行取舍。

二、通用零、部件的讲授和平面机构的讲授，建议采用实践课，安排在陈列室中进行，使学生增强感性知识。

三、机械设计课程是一门实践性较强的课程，应尽量采用模型、教具、CAI课件等教学手段进行教学。

四、在进行课程设计前，应安排一次减速器拆装实验。