工业设计机械基础教学大纲.docx

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工业设计机械基础教学大纲

工业设计机械基础教学大纲

《工业设计机械基础》教学大纲英文课程名称:

FundamentofMachineryforIndustrialDesigning

课程编号:

0111310总学时:

72（其中理论课学时:

68实验学时:

4）

总学分:

4.5

先修课程:

高等数学、工程制图

适用专业:

工业设计（工）

开课单位:

机械工程学院机械设计理论与方法研究室

一、课程教学内容

第一章工程力学的基本概念

第一节工程力学与工业设计

工程力学在产品设计中的作用;工程力学与产品形态美的关系;力学与工业设计的结合。

第二节工程力学的研究对象与基本内容

理论和材料力学的基本内容;工业设计中强度刚度的量化关系;工业设计产品中的力学问题。

第三节工程力学基本概念

刚体与变形固体、力与力系、集中力与分布力的概念;工程力学的基本概念。

第四节静力学公理

静力学的4个公理和2个推论。

第五节约束与约束反力

约束与约束反力;常见约束类型和不同约束类型下的约束反力。

第六节分离体与受力图

静力学求解问题的一般步骤。

第二章产品与构件的静力分析

第一节平面力系的简化与合成

力的投影方法、合力投影定理、平面汇交力系的合成方法、合力矩定理、力偶和力偶系的合成、力的平移定理;平面任意力系简化的方法;分析简化结果的方法。

第二节平面力系平衡问题的求解

平面力系、平面力偶系、平面任意力系和物体系统的平衡求解方法。

第三节空间力系简介超静定的概念

空间力系的投影方法和简化方法;空间力系平衡的方法;超静定的概念。

第四节物体的重心和平面图形的形心

物体重心和平面形心的概念，物体重心以及平面形心的确定方法。

第五节摩擦与摩擦力

摩擦与摩擦力的概念;滑动摩擦的两种摩擦力。

第六节功与功率

功、功率和机械效率的概念和计算方法。

第三章产品与构件的强度分析

第一节材料力学的研究目的杆件的基本变形形式

材料力学研究的目的和作用;四类杆件的四种基本变形形式。

第二节内力、应力与应变

内力的概念;截面法;应力的计算方法;绝对变形和相对变形的区别;虎克定律。

第三节材料在拉伸和压缩时的力学性能

低碳钢、灰铸铁的拉伸和压缩力学性能。

第四节拉压杆件的强度计算

讲解拉压杆的强度校核计算和其他相关计算。

第五节剪切和挤压强度的计算

机械零部件的剪切和挤压强度校核计算。

第六节圆轴扭转的强度计算

扭转、扭矩的概念;圆轴扭转时的应力分布特性;圆轴扭转强度的校核计算及相关计算。

第七节梁的抗弯强度计算

（一）

梁的弯曲特性;梁的基本形式;梁的剪力和弯矩的计算方法;弯矩图的绘制方法。

第八节梁的抗弯强度计算

（二）

梁的抗弯强度校核计算方法。

第九节组合变形强度计算简介

组合变形强度的计算方法。

第四章构件的刚度、压杆稳定和动载荷问题第一节构件的刚度计算

轴向拉压、圆轴扭转和梁弯曲的刚度计算方法;梁在各种载荷下的弯曲现象。

第二节压杆的稳定性

压杆稳定性的计算方法。

第三节动载荷与变应力

动载荷和动应力的一般计算方法。

第四节应力集中现象和裂纹问题

应力集中现象和裂纹现象。

第五节交变应力与构件的疲劳破坏

交变应力的产生;疲劳破坏的特点和过程。

第五章机械设计基础知识

第一节机械设计基础概述

机械设计基础在工业设计中的作用;机械设计基础学习的对象和研究任务。

第二节平面机构的结构分析

平面机构的运动副和平面机构运动简图的表示方法;机构自由度的计算方法。

第三节平面机构的运动分析和力分析

平面机构的运动分析对象和力分析对象;机械中摩擦的分类。

第四节机械工程常用的金属材料及热处理基本知识

金属材料的性能指标;常用的金属材料和热处理方式。

第五节机械工程常用的非金属材料及材料的选择

非金属材料的种类;非金属材料的基本选用原则。

第六章常用机构及其设计

第一节平面连杆机构及其设计

平面连杆机构的基本概念;铰链四杆机构的三种基本形式;平面四杆机构的设计方法。

第二节凸轮机构及其设计

凸轮机构的特点及其分类;凸轮机构的几个重要参数和该机构的设计方法。

第三节其他常用机构

机械系统中常用机构的运动方式。

第四节机械系统设计

机械系统设计的过程;机械系统运动方案的评价原则。

第七章联接

第一节联接的种类及其应用

联接的种类和应用。

第二节粘结与粘结剂

常用的几种粘结剂。

第三节键联接与销联接

常见的键联接和销钉联接形式。

第四节螺纹联接

常见的螺纹联接和螺纹联接件;螺纹联接的防松方法。

第五节弹性嵌卡联接

弹性嵌卡联接的定义。

第八章机械传动

第一节齿轮传动及渐开线齿轮的基本知识

齿轮传动的相关知识;渐开线齿轮的基本知识。

第二节渐开线齿轮的参数和齿轮结构

渐开线齿轮的基本参数;齿轮的结构形式。

第三节蜗杆传动和螺旋传动简介

蜗杆传动和螺旋传动的基本知识。

第四节带传动

带传动的特性。

第五节链传动

链传动的特性。

第六节液压传动简介

液压传动原理。

第七节各种传动方式的对比

各种不同传动方式的区别。

第八节减速器

减速器的类型、结构。

第九章轴系零件

第一节轴的类型、材料与结构

轴的3种类型:

转轴、传动轴和心轴;轴的材料:

碳素钢和合金钢;轴的结构设计原则。

第二节轴径的设计计算

不同类型轴轴径的设计计算方法。

第三节滑动轴承的类型、材料与结构

滑动轴承的分类方法和几种类型;滑动轴承和轴瓦的结构;滑动轴承的材料性能要求及常用的

轴承材料。

第四节非液体润滑轴承的设计计算

非液体润滑轴承的失效形式和设计计算方法。

第五节滚动轴承的基本类型、代号与选择

滚动轴承的结构;滚动轴承的几种基本类型;滚动轴承的代号与选用原则。

第六节滚动轴承的组合设计

滚动轴承的组合设计所考虑的因素和设计原则。

第七节联轴器、离合器与制动器

联轴器、离合器与制动器的结构和运动方式。

第十章弹簧、润滑与其它知识

第一节弹簧

弹簧的种类、功能;弹簧的设计计算方法。

第二节摩擦、磨损与润滑、密封

摩擦、磨损的基本知识;润滑剂的种类和润滑方法;密封的几种方式。

第三节产品结构设计的经济因素和造型因素

产品结构设计的经济因素和造型因素;在进行结构设计中既满足功能要求又不失美观的基本原则。

二、习题课、课堂讨论内容

1（平面力系平衡问题的求解，功与功率。

2（杆件的强度计算，梁的抗弯强度。

3（平面机构的设计。

4（螺纹联接的基本类型。

5（带传动、链传动的特性分析与对比。

6（轴系的结构。

三、实验内容

1（机构运动简图的测绘及分析实验。

2（轴系零件结构设计实验。

教学大纲说明书

一、课程的性质与任务

工业设计机械基础是工业设计（工）专业的一门主要的学科专业基础必修课。

《工业设计机械基础》的教学任务是使工业设计（工）专业的学生?

具有工业设计师必须掌握的工程力学基本知识;?

在产品设计中能与机械工程师进行交流和沟通;?

使产品设计具有工程技术的合理性;?

为在需要时进一步深入学习机械结构与设计的知识打下基础。

二、课程与其他课程的联系与分工

高等数学、工程制图是本课程必开的先修课。

本课程理论教学结束后应进行课程设计或作课程论文。

后续课程如人机工程学、模具设计、产品设计等都涉及本课程的教学内容作为已有知识进行教学。

三、各章内容的基本要求及重点、难点

第一章工程力学的基本概念

基本要求:

工程力学基本概念;静力学公理。

重点:

约束与约束反力。

难点:

分离体与受力图。

第二章产品与构件的静力分析

基本要求:

空间力系、超静定的概念，物体的重心和平面图形的形心;平面力系的简化与合成，功与功率，摩擦与摩擦力。

重点:

平面力系平衡问题的求解。

难点:

空间力系、超静定的概念。

第三章产品与构件的强度分析

基本要求:

杆件的基本变形形式，内力、应力与应变，组合变形强度计算;材料在拉伸和压缩时的力学性能，构件在基本变形时的强度计算。

重点:

圆轴扭转的强度计算和梁的抗弯强度计算。

难点:

组合变形强度计算。

第四章构件的刚度、压杆稳定和动载荷问题

基本要求:

构件的刚度计算;压杆的稳定性。

重点:

动载荷与变应力和疲劳破坏。

难点:

应力集中现象和裂纹问题。

第五章机械设计基础知识

基本要求:

机械工程常用的金属材料及热处理基本知识，机械工程常用的非金属材料及材料的选择;平面机构的结构分析，平面机构的运动分析和力分析。

重点:

平面机构的结构分析。

难点:

平面机构的运动分析和力分析。

第六章常用机构及其设计

基本要求:

其他常用机构，机械系统设计;平面连杆机构及其设计，凸轮机构及其设计。

重点:

平面连杆机构及凸轮机构设计。

难点:

凸轮机构设计，机械系统设计。

第七章联接

基本要求:

联接的种类及其应用，粘结与粘结剂，弹性嵌卡联接;键联接，销联接，螺纹联接;

重点:

键联接，螺纹联接。

第八章机械传动

基本要求:

齿轮传动及渐开线齿轮的基本知识，蜗杆传动和螺旋传动，减速器，液压传动，各种传动方式的对比;渐开线齿轮的参数和齿轮结构，带传动和链传动的特性。

重点:

渐开线齿轮的参数，带传动和链传动的特性。

难点:

渐开线齿轮的参数，带传动和链传动的特性。

第九章轴系零件

基本要求:

轴的类型、材料与结构，滑动轴承的类型、材料与结构，联轴器、离合器与制动器;轴径的设计计算，非液体润滑轴承的设计计算。

重点:

轴径的设计计算。

难点:

滚动轴承的基本类型、代号与选择，滚动轴承的组合设计。

第十章弹簧、润滑与其它知识

基本要求:

弹簧，摩擦、磨损与润滑、密封，产品结构设计的经济因素和造型因素。

重点:

在进行结构设计中如何做到既能满足功能要求又不会失其美观。

四、习题课、课堂讨论要求

1（学会平面力系平衡问题的解答方法，学习传动装置功与功率的计算。

2（会进行杆件的拉、压、剪、挤、扭、弯的内力分析和强度计算。

3（掌握平面连杆机构设计和凸轮机构的设计。

4（掌握螺纹联接基本类型的结构分析。

5（掌握带传动、链传动的特性分析与对比。

6（掌握简单轴系的结构设计。

五、实验要求

1（机构运动简图的测绘及分析实验。

测绘平面连杆机构，计算自由度，画出运动简图和立体图。

2（轴系零件结构设计实验。

用实物装配一组轴系结构，分析各种零件的作用和使用目的，画装配图。

六、学时分配建议

环学节讲课学时（习题课学时）实验学时小计

时内容

第一章404

第二章10

（2）010

（2）

第三章10

（2）010

（2）

第四章404

第五章808

第六章6

（2）28

（2）

第七章6

（2）06

（2）

第八章8

（2）08

（2）

第九章8

（2）210

（2）

第十章404

合计68（12）472（12）七、推荐教材和主要参考教材

推荐教材

1（工业设计机械基础，阮宝湘主编，机械工业出版社，2004。

参考教材

1（机械设计基础，杨克祯主编，高等教育出版社，2006。

2（材料力学，刘鸿文主编，高等教育出版社，1992。

3（工程力学，韩向东主编，机械工业出版社，1998。

4（人机工程，阮宝湘主编，广西科学技术出版社，2000。

5（机械基础，范思冲主编，机械工业出版社，1999。

6（机械原理，黄锡铠主编，人民教育出版社，1981。

7（工程材料，郑明新主编，清华大学出版社，1991。

8（机械创新设计，张春林主编，机械工业出版社，1999。

9（机械设计，濮良贵主编，高等教育出版社，2005。

10（艺术设计立体构成，（日）朝仓直巳主编，中国计划出版杜，2000。

八、考核方式

期末考试和平时考核相结合。

其中，期末考试成绩占70%，平时考核成绩占30%。

期末考试采

取闭卷考试形式;平时考核包括实验情况、作业和平时上课情况、小测验。