机械设计基础课程导学

机械设计基础课程导学

机械设计基础课程适用于国家开放大学开放教育专科/助力计划的数控技术、模具设计与制造、机械制造生产管理、机械电子工程与管理、风能与动力技术、焊接技术及自动化及相关专业的学生。

通过本课程的学习，使学生掌握工程中简单力学问题的分析方法、典型变形下构件强度的基本知识，掌握常用机构的原理、运动分析和通用机械零件的结构、工艺及强度校核等基本知识，并初步具有分析和选用机械零件及简单机械传动装置的能力，为学习后续课程和将来从事专业技术工作打下必要的基础。

第一部分：机械设计基础课程说明

一、课程性质、目的和任务

机械设计基础课程是国家开放大学机电类相关专业的一门必修基础课。本课程的目的和任务是培养学生初步建立工程概念；使学生初步掌握工程实际中简单力学问题的分析方法、典型变形下的力学性能及强度校核的基本知识；掌握常用机构的原理、运动分析和通用机械零件的结构要素、工艺要素、零件的强度校核等基本知识，初步具有分析和选用机械零件及简单机械传动装置的能力；具有初步的实验知识和动手能力，为学习后续课程和将来从事专业技术工作打下必要的基础。

　　二、与相关课程的衔接、配合、分工

本课程具有较强的综合性和实践性。学习本课程之前，学生应具备一定的数学计算及推理能力、机械制图及读图能力、材料及金属加工工艺的基础知识。

本课程的先修课程：机械制图、机械制造基础的部分内容。

　　三、课程教学的基本要求

通过本课程的学习，应使学生达到以下要求：

1．掌握工程力学的基础知识和一般分析方法。

2．熟悉常用机构的工作原理和特性，初步具备分析与选用常用机构的能力。

3．掌握通用机械零件的结构特点、类型选择、工作能力计算及使用、维护知识。

4．初步具有查阅“手册、“标准”、“规范”等技术资料的基本能力。

5．了解机械设计的一般过程与设计要求。

6．了解机械创新设计理念和方法。

课程的教学内容按了解、理解和掌握三个层次进行要求，具体的教学要求见本大纲第三部分的详细说明。

　　四、教学建议及学生学习要求

为了激发学生的学习兴趣，提高教学质量，在教学过程中采取多种教学方法配合使用，主要有以下几个方面：

1．讲课时注意突出重点，突出能力培养，体现实用性原则。

2．本课程的实践性较强，应注重理论联系实际，将理论知识与实际结构相结合，通过实践项目，理解和掌握课程内容的实际应用。

3．充分利用教具和多媒体课件，增强直观性。

阅读教材，本课程以自学为主，学习中首先认真阅读各章节的导读，了解其中学习目标、重点、难点及学习方法，按照教学要求完成各章内容的学习。

本课程为4学分，课内学时为72学时。开设一学期。

《机械设计基础》 刘颖主编  中央广播电视大学出版社

参考教材：

《机械设计基础》　刘颖主编 清华大学出版社

《机械设计课程设计手册》 卢颂峰主编  中央广播电视大学出版社

《机械零件设计手册》 机械工业出版社

五、学时分配

第二部分 教学内容和教学要求

一、绪论（1学时）

   〖教学内容〗

　　1．机器的组成及特征；

　　2．机器和机构；

　　3．构件和零件；

　　4．课程的性质、任务和主要内容。

　　〖教学要求〗

　　使学生了解机器的组成及特征；明确机器与机构的差别；掌握零件与构件的概念。

　　〖教学重点、难点〗

　　机器的组成及特征，机器、机构、构件、零件的概念。

 二、机构静力分析基础（7学时）

　　〖教学内容〗

　　1．静力学的基本概念及静力学基本定理；

　　2．平面力系的平衡计算和平面机构静力分析。

　　〖教学要求〗

　　通过本章的教学，使学生理解力的概念及静力学基本定理；理解常见的约束及约束反力的特点；能够正确进行物体的受力分析，并熟练画出研究对象的受力图；掌握平面平衡力系的计算，能进行简单机构的静力分析。

　　〖教学重点、难点〗

　　基本概念，静力学基本定理，常见约束类型的约束反力特点，受力图的画法，二力杆；平面力系的平衡和平面机构静力分析。

三、常用机构概述（2学时）

　　〖教学内容〗

　　1．机构的组成；

　　2．运动副的概念与分类；

　　3．平面机构运动简图；

　　4．平面机构的自由度，机构具有确定运动的条件。

　　〖教学要求〗

　　通过本章的教学，使学生了解机构的组成；理解运动副的概念与分类；了解常用平面机构运动简图的绘制方法；掌握平面机构自由度的计算及机构具有确定运动的条件。

　　〖教学重点、难点〗

　　机构的组成；平面机构的运动简图；平面机构的自由度计算；机构具有确定运动的条件。

四、平面连杆机构（4学时）

　　〖教学内容〗

　　1．平面四杆机构的基本类型；

　　2．铰链四杆机构的演化；

　　3．曲柄存在的条件；

　　4．四杆机构的工作特性。

　　〖教学要求〗

　　通过本章的教学，使学生了解铰链四杆机构的类型、特点及应用，掌握铰链四杆机构曲柄存在条件及类型判别方法，了解铰链四杆机构的演化型式及应用，掌握四杆机构的传动特性。

　　〖教学重点、难点〗

　　曲柄存在条件及类型判别；铰链四杆机构的演化及应用；四杆机构的工作特性。

五、凸轮机构（3学时）

　　〖教学内容〗

　　1．凸轮机构的组成、应用、分类和凸轮机构的特点；

　　2．从动件常用的运动规律；

　　3．图解法设计凸轮轮廓曲线；

　　4．凸轮机构设计各参数的确定。

　　〖教学要求〗

　　通过本章的教学，使学生了解常见凸轮机构的类型、特点及应用，了解从动件运动规律及各种运动线图的绘制方法，了解凸轮轮廓设计的基本原理及绘制方法，了解凸轮机构中各参数的选取原则。

　　〖教学重点、难点〗

　　凸轮机构中从动件运动线图的绘制；凸轮轮廓设计的原理及绘制；凸轮机构各参数的确定。 

六、其它常用机构简介（2学时）

　　〖教学内容〗

　　1．棘轮机构；

　　2．槽轮机构；

　　3．凸轮间歇机构；

　　4．不完全齿轮机构；

　　5．螺旋机构。

　　〖教学要求〗

　　通过本章的教学，使学生了解棘轮机构、槽轮机构、凸轮间歇机构、不完全齿轮机构、螺旋机构的类型、特点及应用。

　　〖教学重点、难点〗

　　间歇运动机构及螺旋机构的类型、特点及应用。

  七、构件内力分析基础（6学时）

　　〖教学内容〗

　　1．弹性变形和塑性变形；

　　2．内力的概念，截面法；

　　3．轴向拉伸和压缩，轴力及计算，轴力图；

　　4．剪切和挤压，剪切力，挤压力；

　　5．扭转，扭矩及计算，扭矩图；

　　6．弯曲，剪力及弯矩的计算，剪力方程和弯矩方程，剪力图和弯矩图。

　　〖教学要求〗

　　通过本章教学，使学生理解各种基本变形的受力特点和变形特点；理解内力的概念；掌握各种基本变形内力的特点、计算方法和内力图的画法。

　　〖教学重点、难点〗

　　各种基本变形的受力特点和变形特点，轴力和轴力图，扭矩和扭矩图，剪力和弯矩的概念及求法，剪力图和弯矩图，各种基本变形的内力的正负规定。

八、构件的强度和刚度（10学时）

　　〖教学内容〗

　　1．应力的概念，正应力和剪应力；变形与应变的概念；

　　2．轴向拉伸和压缩时横截面上的正应力；拉压杆的变形和应变；虎克定律；

　　3．材料在拉伸和压缩时的力学性能；塑性材料和脆性材料的拉压实验；

　　4．安全系数、许用应力；