《机械设计基础》课程教学大纲
《机械设计基础》课程教学大纲
课程名称：机械设计基础
英文名称：Fundamentals of Mechanical Design
课程类型：学科平台课
总学时及学分：64学时，4学分
适应对象：车辆工程
主要先修课程：高等数学、机械制图、工程力学
执行日期：2017年9月
一、课程的性质与任务
性质：机械设计基础属于机械类学科的专业基础课程，主要研究常用运动机构的理论及运动规律、常用连接方法及理论、机械传动、机械零件设计理论及主要机械零件的设计步骤等，本课程在人才培养中具有承上启下的作用，其教学既是对先修理论课程的综合运用，也是对学生生活实践和生产实践切身感受的理论升华，需要有较强的基础课程（如数学、力学、图学）支撑，同时也为后续的专业课程（如构造、维修）提供理论指导。
任务：机械设计基础课程在人才培养和专业学科教学中的任务可以体现在以下几个目标的实现上。
知识目标：机械设计基础是机械类、机电类、近机类专业必修的一门专业基础课，它在教学计划中起着承先启后的作用，为学生学习后续专业课程打下必要的基础。它不仅具有较强的理论性，同时具有较强的实践性和应用性。它在培养机械类、机电类、近机类工程技术人才的全局中，具有增强学生的机械理论基础，提高学生对机械技术工作的适应性，培养其开发创新能力的作用。
能力目标：对学生进行设计能力、创新能力、机械工程素质及工程意识培养是本课程的教学目标。本课程通过理论教学和实践环节使学生掌握关于机构的结构分析、运动分析、受力分析等方面的基本理论和基本知识，具有初步的机械分析和机械设计能力，特别是创新设计能力。
素质目标：通过本课程学习，学生应能掌握通用机械零件的设计原理、方法，特别是掌握典型机械零件的设计方法及技能；具有运用标准、规范、手册和查阅有关技术资料的能力；具有设计一般通用零部件和简单机械装置的能力，为后续专业课程学习和今后从事设计工作打下坚实的基础；能够运用机械理论解释一般机器的构造、运动及其原理。
二、课程的教学目标
本课程通过理论教学使学生掌握关于机构的运动分析、受力分析方面的基本理论和基本知识，并具有初步的机械分析和机械设计能力。掌握通用机械零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，具有设计一般通用零部件和一般机器装置的能力；逐渐形成规范的设计思想和逻辑思维能力；具有运用标准、规范、手册和查阅有关技术资料的能力；掌握典型机械零件的实验方法及技能；了解机械领域的新成果和发展动向；培养学生掌握机械设计的基本理论、基本方法和一定的机械设计基本技能。通过课程设计，综合运用所学理论知识，培养学生设计并分析机械系统的实际工作能力。在教学内容遴选上主要着眼于人才培养计划的需要，注重实用性教学内容重于理论内容，同时兼顾有进一步深造要求的学生。
三、教学内容及其基本要求
本课程教学内容共分五个模块
第一模块 常用机构
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
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
3.1凸轮机构的应用和类型
3.2凸轮机构的运动规律、压力角
4.1齿轮机构的类型、特点
4.2渐开线齿廓
4.3渐开线齿轮啮合
4.4平行轴斜齿轮传动
5.1定轴轮系及其传动比
5.2周转轮系及其传动比
6.1槽轮机构
教学基本要求：主要讲授平面连杆机构、凸轮机构、齿轮（系）机构、间歇运动机构的基本理论、特点、应用，以及分析计算的方法。通过本模块的教学，使学生了解生活和生产实践中常见的几种机械机构，能够联系生活和生产实际分析辨别不同机构的工作区别，起作用的机理，基本掌握常用机构的分析方法，能对现实中复杂的机械结构进行工程描述。
教学重点：平面连杆机构；齿轮机构；轮系
教学难点：周转轮系及复合轮系的分析运算；平面机构运动特性分析；机构运动简图绘制
第二模块 机械零件设计概论
9.1机械零件设计概述
9.2机械零件的强度
9.3机械制造常用材料
9.4机械零件的配合、工艺性和标准化
教学基本要求：主要讲授机械零件设计时的制约因素、设计要求、设计需要遵循的原则或准则（设计准则）以及设计的一般步骤；另外还有关于强度的概念、常用工程材料，以及与零件设计相关的互换性常识。通过本模块的学习，主要使学生了解并掌握零件设计的一般步骤和必要的注意问题，熟悉进行机械设计的标准和法规，能够初步形成机械设计的程序和过程。
教学重点：机械零件的强度；机械制造材料
教学难点：机械零件接触强度；机械制造常用材料的力学性能
第三模块 常用连接
10.1螺纹连接的基本类型、预紧和防松
10.2螺栓连接的强度计算
10.3键连接的强度计算
教学基本要求：主要讲授螺纹连接和键连接的基本知识（包括螺纹参数、机械制造常用螺纹、螺纹紧固件、键连接类型及应用）、强度计算，以及实际工程中的应用等。通过本模块的教学，使学生了解各种连接的基本类型和特点，以及各种连接的应用场合，熟悉实现各种连接的手段和措施，掌握连接件的设计（或选用）方法。
教学重点：螺纹连接的强度计算；键连接强度计算
教学难点：控制预紧力时的螺纹连接强度计算
第四模块 常见机械传动
11.1齿轮的失效和设计计算准则
11.2齿轮传动的类型、强度计算
11.3齿轮传动的设计计算
12.1蜗杆传动的特点、类型、受力分析
13.1带传动的类型、受力分析、应力分析
13.2带传动的弹性滑动、传动比和打滑现象
13.3带传动的强度计算
教学基本要求：主要讲授齿轮传动、带传动、蜗杆传动的传动特点、受力分析、运动分析、设计计算方法等。通过教学，使学生了解常见传动类型的应用场合和条件，理解各种传动的优缺点，掌握以上传动形式在实际工程中的应用及设计方法。
教学重点：齿轮传动；带传动
教学难点：齿轮传动的强度计算（接触疲劳强度计算和弯曲疲劳强度计算）；带传动的强度计算
第五模块 轴及轴系零件
12.1轴的功用和类型
12.2轴的材料和结构设计
12.3轴的强度计算
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、密封和组合设计
教学基本要求：主要讲授轴及轴系零件（包括滚动轴承、联轴器、离合器和制动器）的功用、类型、结构设计（选择）以及强度计算等。通过教学，使学生掌握该类零件的基本常识以及设计（选用）方法。
教学重点：轴的结构设计、强度计算；滚动轴承的类型和特点；滚动轴承的选择计算
教学难点：轴的结构设计、强度计算；滚动轴承的选择计算
四、各教学环节学时分配
五、教学建议
1、该课程教学方法以讲练结合为主。特别是涉及基本方法的部分，应加大或加强课堂练习的比重，通过讲解示范形成解决问题的基本思路或套路。课堂讲授基本理论以课件为主，基本方法以板书为主。教学过程中尽可能多地联系后继课程，包括在教具及器材选择方面。
2、激励学生自主学习。课堂教学尽量避开纯理论、纯概念的纠缠，可以把概念性的内容留给课下时间学习，通过课后作业的形式要求学生搞清不同概念间的联系和区别、理论应用的局限性，以及完成扩展学习。
3、课堂教学宜采取精讲精练。教师应在精讲的内容上加强备教备课、材料构建等工作，精讲内容应选取模块中的主要内容或具有典型性的内容，以此内容的讲授为主线索，形成完整的解决方案，以求同模块类似问题的触类旁通。
4、机构设计部分教学涉及大量的数学运算、图形绘制，讲授时应特别注重运算和制图的结合或配合，避免相互割裂，相互干扰；另外，制图部分应力求准确，避免因误差过大导致的设计感观失败。建议绘图部分采用图形软件辅助完成。
六、考核评价方法及要求
本课程以基本理论、基本方法考核为主线，建立开放式的全程考核体系，采用日常考试和结课考试相结合的方式。日常考试包括两部分：一是作业成绩（每授课2-3次即批改和评阅1次作业，根据作业质量给定成绩），二是课内实践的表现和成绩；结课考试成绩即期末考试成绩。平时作业完成量低于总量50%者不能取得该课程的结课考试资格。
总评成绩=平时成绩×30%+期末考试成绩×70%
七、教材与主要教学参考资源
教材
1、杨可桢：机械设计基础，高教出版社，2015
参考资料
1、张西振：机械设计基础，机械工业出版社，2012
2、李东江：机械设计基础，机械工业出版社，2010
制定者：何立淮、2017年8月
审核者：田建军、2017年8月
批准者：沈文涛、2017年8月
