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1、（机械制造行业）机械设计基础自学指导第1部分课程概述本部分内容包括课程简介及与其他课程之间的关联，课程的知识体系，课程教学的内容结构及教材与多媒体课件的关联，并对自学方法提出一些参考意见。1.1课程简介机械设计基础主要研究机械中的常用机构和通用零件的工作原理、机构特点、基本的设计理论和计算方法，是工科院校机械类、机电类专业的一门必修主干课程，是对学生的设计能力、创新能力、工程意识进行培养训练的一门重要的技术基础课。将为有关专业的学生学习专业课程提供必要的基础。通过本课程的学习和课程设计实践，可以培养学生初步具备运用相关知识、手册设计简单传动装置的能力。机械设计基础是机械工程类专业的一门必修主干
2、技术基础课，综合了应用工程图学、工程力学、材料与热处理、金属工艺学、机械制造基础、公差与技术测量等学科和课程。具有鲜明的工程实践性。是先修基础课的综合应用，又是后继专业课的基础，在基础课和专业课间起着承上启下的桥梁过渡作用。1.2课程的知识体系机械设计基础综合浓缩了机械原理和机械设计两门课程的内容，而这两门课程是机械类专业本科必修的专业基础课。机械设计基础课程的内容包括机械原理课程中的平面机构自由度及运动分析；常用机构运动原理和设计方法（平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系）；间歇运动机构；机器动平衡问题，以及机械设计课程中常用联接、常用传动装置和轴系零部件的设计等部分内容。因此，本课程的知
3、识体系包括：（1）、机器与机构，机械零件设计准则基本概念；（2）、常用机构的运动原理及运动系统设计确定机械功能和运动原理；（3）、常用联接与传动及轴系零部件的设计确定机械零件的具体形状尺寸及材料。1.3课程的内容结构第一章平面机构的自由度和速度分析第二章平面连杆机构第三章凸轮机构第四章齿轮机构第五章轮系*第六章间歇运动机构*第七章机械运转速度波动的调节*第八章回转件的平衡第九章机械零件设计概述第十章联接第十一齿轮传动第十二章蜗杆传动第十三章带传动和链传动第十四章轴第十五章滑动轴承第十六章滚动轴承*第十七章联轴器、离合器与制动器*第十八章弹簧（带星号的章节为自学内容）1.4自学方法1.4.1理解
4、课程的性质和任务为了学好本课程，首先要具有正确的学习目的和态度，在学习中要刻苦钻研、踏踏实实、虚心求教、持之以恒。在学习时要理解基本概念、基本原理，要注意各部分内容之间的联系，不要孤立地去看待每一部分的内容。重在理解，能提出问题，积极思考，不要死记；对于设计部分，着重掌握设计的原理和方法。通过习题可以巩固和加深对所学理论的理解，并培养分析问题和设计能力。深刻领会课程的性质和任务，把整体课程内容分界为若干个知识体系，掌握基本知识、基本理论和基本方法，分清主次，抓住问题的关键和本质，环绕总纲、目标和体系进行学习。通过各个学习环节，培养分析和解决问题的能力和创新精神。1.4.2采用合理的学习方法在学
5、习过程中，对于机构要着重理解对其工作原理、运动特性、特点、应用和设计的分析；对任一机械零部件要着重理解其组成、工作原理、特点、失效形式、工作能力计算和结构设计的内容。本课程的研究对象多，内容繁杂，课程内容多、公式多、参数多、系数多，需要查找的数据资料多。所以必须对每一个研究对象的基本知识、基本原理、基本设计思路方法进行归纳总结，并与其他研究对象进行比较，掌握其共性与个性，只有这样才能有效提高分析和解决设计问题的能力。学习机械设计不仅在于继承，更重要的是应用创新，机械科学产生与发展的历程，就是不断创新的历程。只有学会创新，才能把知识变成分析问题与解决问题的能力。第2部分课程学习计划顺次教材章节重
6、点难点必做习题1绪论1.11.3运动副和自由度的概念平面机构自由度计算复合铰链、局部自由度和虚约束的识别1-51-1222.12.2铰链四杆机构的基本型式及特性铰链四杆机构有整转副的条件急回运动特性死点的产生2-1、2-3、2-432.32.4平面四杆机构的设计图解法设计平面四杆机构2-5、2-9、2-1043.13.2凸轮机构的应用和类型从动件的常见运动规律53.33.4凸轮机构的压力角图解法设计凸轮机构凸轮机构的压力角3-1、3-264.14.2齿轮机构的特点和类型齿廓实现定角速比传动的条件齿廓实现定角速比传动的条件74.34.4渐开线齿廓齿轮各部分名称及基本尺寸4-1、4-284.54.
7、6渐开线齿轮啮合切齿原理94.74.84.9根切、最少齿数斜齿轮机构和圆锥齿轮机构的特点根切产生的原因105.15.2定轴轮系传动比115.35.45.5周转轮系传动比复合轮系传动比差动轮系传动比复合轮系传动比5-1、5-2、5-4、5-11、5-12126.16.4间歇运动机构的工作原理138.18.3回转件平衡计算的目的149.19.7机械零件的强度、接触强度变应力下的许用应力1510.110.310.4螺纹的主要参数常用螺纹的种类和特点螺纹联接的基本类型及应用场合1610.510.6螺纹联接预紧的目的及防松方法；普通螺栓联接承受横向载荷和轴向载荷时的强度计算、铰制孔螺栓联接的强度计算紧螺
8、栓联接承受轴向载荷时的强度计算10.5、10.6、10.91710.710.810.9螺栓材料的强度等级、提高螺栓联接强度的措施1810.1010.11键联接的工作原理和设计方法花键联接的特点、销联接的应用1911.111.211.311.4齿轮传动常见的失效形式、制造齿轮常用的材料及其特点、直齿圆柱齿轮的受力分析、载荷系数的概念直齿圆柱齿轮受力分析11-12011.511.6直齿圆柱齿轮的齿面接触强度和弯曲强度计算11-3、11-42111.711.811.911.10斜齿圆柱齿轮的受力分析直齿圆锥齿轮的受力分析斜齿圆柱齿轮螺旋角和轴向力的判断11-7、11-82212.112.212.32
9、312.412.512.62413.113.213.32513.413.513.82614.114.22714.314.414.52815.115.215.32915.415.515.63016.116.23116.33216.416.5第3部分课程学习指导第1章 平面机构的自由度及其计算本章基本要求和重点、难点1.本章基本要求（1）掌握以下基本概念：自由度、运动副、高副、低副、复合铰链、虚约束、局部自由度（2）绘制平面机构的运动简图（3）计算平面机构的自由度。掌握机构具有确定运动的条件，能识别机构中的复合铰链、局部自由度和虚约束。能熟练运用自由度计算公式计算平面机构的自由度。2.本章重点（1
10、）绘制平面机构的运动简图（2）计算平面机构的自由度。3.本章难点复合铰链、局部自由度和虚约束的正确判断。主要知识点归纳1.1基本概念1.1.1自由度构件是机构中运动的单元体，因此它是组成机构的主要要素。构件的自由度是构件可能出现的独立运动。自由度：构件相对于参考坐标系所具有的确定运动的数目。平面上的构件1：具有3个自由度。空间中的构件2：具有6个自由度。1.1.2运动副1.什么是运动副？平面机构中每个构件都不是自由构件，而以一定的方式与其他构件组成动联接。这种使两构件直接接触并能产生运动的联接，称为运动副。两构组成运动副之后，就限制了构件的独立运动，两构件组成运动副时构件上参加接触的点、线、面
11、称为运动副元素，显然运动副也是组成机构的主要要素。2.运动副的分类1）根据构成运动副的两构件的接触情况分：低副：面接触高副：点或线接触2）根据构成运动副的两构件的运动范围分：平面副：组成运动副的两构件都在同一或平行平面内运动。空间副：组成运动副的两构件不在同一或平行平面内运动。3）根据构成运动副的两构件的相对运动分：移动副：组成运动副的两构件作相对移动。转动副：组成运动副的两构件作相对转动。螺旋副：组成运动副的两构件作螺旋运动。球面副：组成运动副的两构件作球面运动。3.平面运动副平面低副：两个构件通过面接触形成的运动副。如：移动副、转动副（铰链）面接触接触面积大，承载能力大。接触面为平面或柱面
12、便于加工，成本低，便于润滑。平面高副：两个构件通过点、线接触形成的运动副。如齿轮啮合点、线接触接触面积小，承载能力小。接触面为曲面不便于加工和润滑。1.2平面机构的运动简图根据机构的运动尺寸，按一定的比例尺定出各运动副的位置，用国标规定的运动副及常用机构运动简图的符号和简单的线条将机构的运动情况表示出来，与原机构运动特性完全相同的，表示机构运动情况的简化图形。1构件的分类固定构件（机架）：用于支承活动构件原动件（主动件）：运动规律已知的构件，运动的输入构件。从动件：机构中随着原动件的运动而运动的其余活动构件。2.运动副的表示abc转动副；defghi移动副；j平面高副图1-1运动副的表达方法3
13、. 构件的表示图1-2构件的表达方法机构运动简图中构件表示方法如右图所示，图a、b表示能组成两个运动副的一个构件，图a、组成两个副动副一个构件，图b组成一个转动副和一个移动副的一个构件；图c、d表示能组成三个转动副的一个构件。4.平面机构运动简图的绘制绘制步骤：1) 分析机构运动，目的：确定构件及运动副的类型及数目。2) 恰当选择投影面适当选择比例尺l=3) 审核1.3平面机构的自由度1.机构自由度的计算公式设某机构共有n个构件、PL个低副、PH个高副，则该机构的自由度应为：2.机构具有确定运动的条件3.计算机构自由度应注意的问题（1）复合铰链两个以上的构件同在一处以转动副相联接。（2）局部自
14、由度某些不影响整个机构运动的自由度。（3）虚约束两个以上的构件同在一处以转动副相联接。出现虚约束的情况：两个构件之间组成多个导路平行的移动副，只有移动副起作用，其余都是虚约束；两个构件之间组成多个轴线重合的转动副时，只有一个转动副起作用，其余都是虚约束；机构中传递运动不起独立作用的对称部分。第2章 平面连杆机构及其设计本章的基本要求和重点、难点1.本章基本要求（1）了解平面连杆机构的组成及其主要优缺点；（2）了解平面连杆机构的基本形式及其演化和应用；（3）掌握曲柄存在条件、急回运动、行程速比系数、传动角、压力角、死点等概念。（4）掌握按给定行程速比系数设计四杆机构和按给定连杆位置设计四杆机构的方法。2.本章重点（1）平面四杆机构的基本特性（2）平面四杆机构的图解法设计3.本章难点平面连杆机构的压力角和传动角。
