《机械设计基础A》教案.docx

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《机械设计基础A》教案

华北电力大学教师备课教案

《机械设计基础A》《FundamentalsofMachineryDesignA》

课程编号

00300610

总学时

64

总学分

4

先修课程

«机械制图、金工实习、工程力学、公差与材料等»

适合专业

热能工程

所属院系部

动力系

所属教研室

机械教研室

§第一讲《绪论》

一、教学目标

熟悉本课程研究的对象和内容以及机械设计的一般过程。

二、教学重点

机器的概念和组成、机械设计的基本要求。

三、教学难点

1、机械、机器、机构、构件和零件的概念；

2、机器动力部分、传动部分、控制部分和执行部分的认识；

3、机械设计的过程。

四、教学内容和要点

1、本课程研究的对象和内容：

专业术语如机械、机器、机构、构件、零件等；

2、本课程在教学中的地位；

3、机械设计的基本要求和一般过程。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体和教具。

六、思考题：

习题0－1、0－2

§第二讲《平面机构的自由度和速度分析》

一、教学目标

熟悉平面机构和自由度概念、运动副及其分类、平面机构运动简图、自由度计算公式，掌握用运动简图表示机构。

二、教学重点

运动副及其分类、平面机构运动简图。

三、教学难点

1、自由度、高副、低副的概念；

2、如何用运动简图表示机构。

四、教学内容和要点

1、平面机构概念（和空间机构的区别）；

2、运动副及其分类：

低副（转动副、移动副）、高副；

3、平面机构运动简图：

平面运动副的表示方法、构件表示方法、构件分类；

4、例1－1、例1－2；

5、平面机构自由度：

平面机构自由度计算公式。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体和教具。

六、思考题及作业题：

习题1－1至1－4

§第三讲《平面机构的自由度》

一、教学目标

掌握自由度计算公式。

二、教学重点

机构自由度计算。

三、教学难点

1、复合铰链、局部自由度、虚约束；

2、三心定理及应用；

3、瞬心在速度分析上的应用。

四、教学内容和要点

1、机构自由度计算例1－3、例1－4；

2、机构具有确定运动的条件；

3、计算平面机构自由度的注意事项：

复合铰链，例1－5；

4、计算平面机构自由度的注意事项：

局部自由度，例1－6；

5、计算平面机构自由度的注意事项：

虚约束；

6、考虑复合铰链、局部自由度和虚约束的机构自由度计算，例1－7；

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体。

六、思考题及作业题：

习题1－5至1－12。

§第四讲《平面连杆机构》

一、教学目标

掌握铰链四杆机构的基本型式、特性及其有整转副的条件。

二、教学重点

铰链四杆机构基本型式、特性和型式判断。

三、教学难点

1、曲柄摇杆机构的主要特性；

2、铰链四杆机构有整转副的条件。

四、教学内容和要点

1、铰链四杆机构的基本型式：

曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构；

2、曲柄摇杆机构的主要特性：

急回特性、死点位置、压力角和传动角；

3、铰链四杆机构有整转副的条件：

4、铰链四杆机构三种型式的判断。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体和教具。

六、思考题和作业题：

习题2－1、2－3、2－4。

§第五讲《平面连杆机构》

一、教学目标

掌握铰链四杆机构的演化和按照给定的行程速度变化系数设计四杆机构。

二、教学重点

铰链四杆机构的演化、平面四杆机构的设计。

三、教学难点

1、导杆机构、双滑块机构、偏心轮机构；

2、平面四杆机构的设计。

四、教学内容和要点

1、铰链四杆机构的演化：

曲柄滑块机构、导杆机构、摇块机构和定块机构、双滑块机构、偏心轮机构、多杆机构；

2、按照给定的行程速度变化系数设计四杆机构：

曲柄摇杆机构、导杆机构；

3、按照给定点的运动轨迹设计四杆机构：

连杆曲线、运用连杆曲线图谱设计四杆机构。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体和教具。

六、作业题：

习题2－5、2－8。

§第六讲《凸轮机构》

一、教学目标

了解凸轮机构的类型和应用，掌握从动件的常用运动规律、凸轮机构的压力角。

二、教学重点

从动件的常用运动规律。

三、教学难点

1、移动凸轮和圆柱凸轮；

2、从动件运动方程和运动线图。

四、教学内容和要点

1、凸轮机构的应用和类型：

按凸轮的形状分类、按从动件的型式分类；

2、从动件的常用运动规律：

等速运动规律、等加速等减速运动规律、简谐运动规律；

3、凸轮机构的压力角：

压力角与作用力的关系、压力角与凸轮机构尺寸的关系。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体和教具。

六、思考题：

习题3－1、3－2。

§第七讲《凸轮机构》

一、教学目标

掌握凸轮轮廓的设计。

二、教学重点

直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制。

三、教学难点

1、滚子直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制；

2、滚子半径对凸轮轮廓设计的影响。

四、教学内容和要点

1、尖顶直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制；

2、滚子直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制；

3、平底直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体。

六、作业题：

习题3－3、3－4。

§第八讲《齿轮机构》

一、教学目标

掌握齿轮机构的类型和特点、渐开线齿廓、齿轮各部分名称。

二、教学重点

渐开线齿廓、齿轮各部分名称。

三、教学难点

1、齿廓实现定角速比传动的条件；

2、渐开线齿廓特性。

四、教学内容和要点

1、齿轮机构的特点和类型；

2、齿廓实现定角速比传动的条件；

3、渐开线齿廓：

渐开线的形成和特性、渐开线齿廓满足定角速比要求；

4、齿轮各部分名称。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体和教具。

§第九讲《齿轮机构》

一、教学目标

掌握渐开线标准齿轮基本尺寸及计算、齿轮正确连续啮合条件，了解渐开线齿廓的切齿原理。

二、教学重点

渐开线标准齿轮基本尺寸及计算。

三、教学难点

1、模数概念的引出；

2、渐开线标准齿轮基本尺寸的计算

3、重合度。

四、教学内容和要点

1、渐开线标准齿轮的基本尺寸及计算公式：

模数、分度圆直径、齿距、齿高等；

2、渐开线标准齿轮的啮合：

正确啮合条件、重合度；

3、渐开线齿廓的切齿原理：

成形法、范成法。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体和教具。

六、思考题及作业题：

习题4－1至4－5。

§第十讲《齿轮机构》

一、教学目标

了解根切、最少齿数及变位齿轮，掌握斜齿轮几何尺寸计算。

二、教学重点

根切及最少齿数、变位齿轮、平行轴斜齿轮机构。

三、教学难点

1、根切的形成；

2、变位齿轮；

3、斜齿轮的当量齿数。

四、教学内容和要点

1、根切、最少齿数及变位齿轮：

根切和最少齿数、变位齿轮及其齿厚的确定；

2、平行轴斜齿轮机构：

斜齿轮啮合的共轭齿廓曲面、斜齿轮各部分名称和几何尺寸计算、斜齿轮传动的重合度、斜齿轮的当量齿数、斜齿轮的优缺点。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体和教具。

六、思考题与作业题：

4－7、4－9至4－13。

§第十一讲《轮系》

一、教学目标

了解轮系的类型，掌握定轴轮系和周转轮系传动比计算。

二、教学重点

轮系的类型、定轴轮系和周转轮系传动比计算。

三、教学难点

1、轮系中各轮旋向和转向的判断及表示；

2、转化轮系；

3、周转轮系传动比的计算。

四、教学内容和要点

1、轮系的类型；

2、定轴轮系及其传动比，例5－1；

3、周转轮系及其传动比：

周转轮系的组成、周转轮系传动比的计算，例5－2。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体和教具。

六、思考题与作业题：

5－1至5－4。

§第十二讲《轮系》

一、教学目标

进一步巩固周转轮系传动比计算，掌握复合轮系传动比计算，了解轮系的应用和几种特殊的行星传动。

二、教学重点

复合轮系传动比计算。

三、教学难点

1、差动轮系传动比的计算；

2、复合轮系中如何找出定轴轮系和周转轮系。

四、教学内容和要点

1、复习周转轮系传动比计算，例5－3；

2、复合轮系及其传动比，例5－4；

3、轮系的应用：

相距较远的两轴之间的传动、实现变速传动、获得大的传动比、合成运动和分解运动；

4、几种特殊的行星传动简介。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体和教具。

六、思考题与作业题：

5－5、5－6、5－8、5－11、5－14。

§第十三讲《间歇运动机构、机械运转速度波动的调节》

一、教学目标

了解棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、机械运转速度波动的调节。

二、教学重点

棘轮机构、槽轮机构、机械运转速度波动的产生和调节。

三、教学难点

1、超越式棘轮机构；

2、离心调速器。

四、教学内容和要点

1、棘轮机构；

2、槽轮机构；

3、不完全齿轮机构；

4、机械运转速度波动调节的目的和方法。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体和教具。

§第十四讲《回转件的平衡》

一、教学目标

了解回转件平衡的目的和平衡试验，掌握回转件的平衡计算。

二、教学重点

回转件的平衡计算。

三、教学难点

1、回转件的平衡计算；

2、动平衡原理。

四、教学内容和要点

1、回转件平衡的目的；

2、回转件的平衡计算：

质量分布在同一回转面内、质量分布不在同一回转面内；

3、回转件的平衡试验：

静平衡试验法、动平衡试验法。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体。

六、思考题与作业题：

8－1、8－2、8－4至8－8。

§第十五讲《机械零件设计概论》

一、教学目标

了解机械零件工作能力计算准则，掌握应力的种类和判定条件。

二、教学重点

机械零件的强度及判定条件。

三、教学难点

1、应力循环特性；

2、疲劳曲线；

3、机械零件失效形式与判定条件。

四、教学内容和要点

1、机械零件设计概述；

2、机械零件的强度：

应力的种类、静应力下的许用应力、变应力下的许用应力、安全系数；

3、例9－1、9－2、9－3。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体。

六、思考题与作业题：

9－3、9－7、9－8。

§第十六讲《机械零件设计概论》

一、教学目标

掌握机械零件的接触强度，了解机械零件的耐磨性、工艺性及标准化。

二、教学重点

机械零件的接触强度。

三、教学难点

机械零件的接触强度。

四、教学内容和要点

1、机械零件的接触强度，例9－4；

2、机械零件的耐磨性；

3、机械制造常用材料及其选择；

4、机械零件的工艺性及标准化。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体。

六、思考题与作业题：

9－11、9－12、9－13。

§第十七讲《联接》

一、教学目标

了解联接类型，掌握螺纹参数、螺旋副的受力分析和机械制造常用螺纹。

二、教学重点

螺纹参数，螺旋副受力分析、效率和自锁，三角形螺纹。

三、教学难点

1、螺纹副受力分析；

2、当量摩擦系数；

3、螺纹基本尺寸。

四、教学内容和要点

1、联接类型；

2、螺纹参数；

3、螺纹副的受力分析、效率和自锁：

矩形螺纹、非矩形螺纹；

4、机械制造常用螺纹；

5、例10－1。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体和教具。

六、思考题：

10－1、10－2。

§第十八讲《联接》

一、教学目标

熟悉螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件、预紧与防松，掌握螺纹联接的强度计算。

二、教学重点

螺纹联接的强度计算。

三、教学难点

1、受横向载荷的紧螺栓联接计算；

2、受拉扭综合作用螺栓的当量应力；

3、螺栓许用应力计算。

四、教学内容和要点

1、螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件；

2、螺纹联接的预紧和防松，例10－2；

3、松螺栓联接的强度计算：

松螺栓联接；

4、受横向载荷的紧螺栓联接计算；

5、螺栓的材料和许用应力。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体。

六、思考题与作业题：

10－3、10－5。

§第十九讲《联接》

一、教学目标

掌握受轴向载荷的紧螺栓联接强度计算、平键联接的选用和强度计算，了解其它类型键联接、花键联接和销联接。

二、教学重点

受轴向载荷的紧螺栓联接强度计算、平键联接的选用和强度计算。

三、教学难点

1、预紧力、工作载荷和残余预紧力之间的关系；

2、平键联接的选用和强度计算。

四、教学内容和要点

1、受轴向载荷的紧螺栓联接强度计算；

2、例10－4；

3、键联接和花键联接：

键联接的类型、平键联接的强度校核、花键联接；

4、销联接。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体。

六、思考题与作业题：

10－10、10－11。

§第二十讲《齿轮传动》

一、教学目标

熟悉齿轮失效形式，掌握齿轮材料与热处理及传动精度的选取、掌握直齿圆柱齿轮传动作用力计算。

二、教学重点

直齿圆柱齿轮传动作用力及计算载荷。

三、教学难点

1、点蚀的形成；

2、轮齿表面硬度；

3、直齿圆柱齿轮传动作用力计算；

4、载荷系数的选取。

四、教学内容和要点

1、轮齿的失效形式：

轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形；

2、齿轮材料及热处理；

3、齿轮传动的精度；

4、直齿圆柱齿轮传动作用力及计算载荷。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体。

§第二十一讲《齿轮传动》

一、教学目标

掌握直齿圆柱齿轮传动的强度计算。

二、教学重点

直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度和轮齿弯曲强度计算。

三、教学难点

1、齿面接触强度计算公式的推导；

2、齿宽系数的选取；

3、齿形系数的推导；

4、齿轮接触疲劳极限和弯曲疲劳极限的确定。

四、教学内容和要点

1、直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算；

2、直齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲强度计算。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体。

六、思考题：

11－1、11－2。

§第二十二讲《齿轮传动》

一、教学目标

巩固直齿圆柱齿轮传动的强度计算，掌握斜齿圆柱齿轮的作用力与强度计算。

二、教学重点

直齿圆柱齿轮传动的强度计算实例，斜齿圆柱齿轮的作用力与强度计算公式。

三、教学难点

1、直齿圆柱齿轮传动强度计算公式的灵活应用；

2、直齿圆柱齿轮传动的设计准则；

3、斜齿圆柱齿轮的作用力计算及方向判断；

4、斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱齿轮强度计算公式的相同与不同之处。

四、教学内容和要点

1、直齿圆柱齿轮设计准则及强度计算中要注意的问题；

2、例11－1；

3、斜齿圆柱齿轮传动：

轮齿上的作用力、强度计算。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体。

六、思考题与作业题：

11－3、11－5、11－6、11－7。

§第二十三讲《齿轮传动》

一、教学目标

巩固斜齿圆柱齿轮传动的强度计算，掌握齿轮的构造，了解齿轮的润滑和效率。

二、教学重点

斜齿圆柱齿轮传动的强度计算实例，齿轮的构造。

三、教学难点

1、斜齿圆柱齿轮传动强度计算公式的灵活应用；

2、锻造齿轮和铸造齿轮结构上的区别。

四、教学内容和要点

1、例11－2；

2、齿轮的构造；

3、齿轮传动的润滑和效率。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体。

六、思考题与作业题：

11－8、11－9、11－11、11－12。

§第二十四讲《带传动》

一、教学目标

熟悉带传动的类型和应用，掌握带传动的受力分析和应力分析。

二、教学重点

带传动的受力分析和应力分析。

三、教学难点

1、带的主要几何参数计算公式的推导；

2、挠性体摩擦基本公式的推导；

3、带的应力分析。

四、教学内容和要点

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、例13－1。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体。

§第二十五讲《带传动》

一、教学目标

掌握带传动的弹性滑动和传动比及普通V带的计算。

二、教学重点

带传动的弹性滑动，普通V带的计算。

三、教学难点

1、带传动中弹性滑动的产生；

2、普通V带选型图的应用；

3、V带计算中参数表的结构与应用。

四、教学内容和要点

1、带传动的弹性滑动和传动比；

2、普通V带传动的计算：

V带的规格、单根普通V带的许用功率、普通V带的型号和根数的确定、主要参数的选择；

3、例13－2；

4、V带的结构；

5、同步带传动简介。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体。

六、思考题与作业题：

13－1、13－2、13－6。

§第二十六讲《轴》

一、教学目标

熟悉轴的功用和类型，掌握轴的结构设计。

二、教学重点

轴的结构设计。

三、教学难点

1、轴上载荷的分析；

2、轴的结构设计中容易产生的问题。

。

四、教学内容和要点

1、轴的功用和类型；

2、轴的材料；

3、轴的结构设计：

制造安装要求、轴上零件的定位、轴上零件的固定、改善轴的受力状况、减小应力集中。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体。

六、思考题与作业题：

14－1。

§第二十七讲《轴》

一、教学目标

掌握轴的强度计算，了解轴的临界转速的概念。

二、教学重点

轴的强度计算。

三、教学难点

1、按弯扭合成强度计算；

2、根据转矩性质而定的折合系数。

四、教学内容和要点

1、轴的强度计算：

按扭转强度计算、按弯扭合成强度计算；

2、例14－1；

3、轴的刚度计算简介；

4、轴的临界转速的概念。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体。

六、思考题与作业题：

14－2、14－3、14－5、14－6。

§第二十八讲《滑动轴承、滚动轴承》

一、教学目标

了解摩擦状态、滑动轴承的结构型式及材料，熟悉滚动轴承的基本类型和特点。

二、教学重点

向心轴承的类型、结构和特点。

三、教学难点

1、轴承的公称接触角；

2、各类滚动轴承的应用场合。

四、教学内容和要点

1、轴承的功用和类型；

2、摩擦状态；

3、滑动轴承的结构型式；

4、轴瓦及轴承衬材料；

5、滚动轴承的组成；

6、滚动轴承的基本类型和特点；

7、滚动轴承的使用性能：

承载能力、极限转速、角偏差。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体。

§第二十九讲《滚动轴承》

一、教学目标

掌握滚动轴承的代号及选择计算。

二、教学重点

滚动轴承的代号及选择计算。

三、教学难点

1、滚动轴承的尺寸系列代号；

2、滚动轴承寿命计算公式的推导；

3、径向动载荷系数与轴向动载荷系数的确定。

四、教学内容和要点

1、滚动轴承的代号：

基本代号、前置代号、后置代号；

2、例16－1；

3、滚动轴承的选择计算：

失效形式、轴承寿命、当量动载荷的计算；

4、例16－2、例16－3。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体。

六、思考题与作业题：

16－1、16－2、16－3。

§第三十讲《滚动轴承》

一、教学目标

掌握角接触向心轴承轴向载荷的计算、滚动轴承的润滑和密封及组合设计。

二、教学重点

角接触向心轴承轴向载荷的计算、滚动轴承的润滑和密封及组合设计。

三、教学难点

1、角接触向心轴承轴向载荷的计算；

2、滚动轴承轴向间隙的调整。

四、教学内容和要点

1、角接触向心轴承轴向载荷的计算；

2、例16－4；

3、滚动轴承的润滑和密封；

4、滚动轴承的组合设计：

轴承的固定、轴承组合的调整、滚动轴承的配合、轴承装拆。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体。

六、作业题：

16－6。

§第三十一讲《联轴器、离合器和制动器》

一、教学目标

熟悉各种联轴器、离合器和制动器的结构和应用，掌握联轴器类型的选用。

二、教学重点

联轴器的结构和应用。

三、教学难点

1、联轴器的结构和应用；

2、离合器的结构。

四、教学内容和要点

1、联轴器、离合器的类型和应用；

2、固定式刚性联轴器；

3、可移式刚性联轴器：

齿式联轴器、滑块联轴器、万向联轴器；

4、弹性联轴器：

弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器、轮胎式联轴器；

5、例17－1；

6、牙嵌离合器；

7、圆盘摩擦离合器；

8、制动器。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讲述法。

教学手段多媒体。

六、思考题与作业题：

17－1、17－2。

§第三十二讲总结与复习

一、教学目标

对本课程学习内容进行总结。

二、教学重点

机械设计的步骤、各种机构的应用、机械传动和机械零件设计中应注意的问题。

三、教学难点

机械传动和机械零件设计中应注意的问题。

四、教学内容和要点

1、机械设计的步骤；

2、各种机构的应用；

3、机械传动和机械零件设计中应注意的问题。

五、采用的教学方法和手段

教学方法讨论法。

教学手段多媒体。

教案执笔：

教案审核：

制定日期：