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1、机械设计基础(上)自学指导书机械设计基础、课程简介 机械设计基础是高等教育自学考试机车车辆专业的必修技术基础课，是以常用机构和通用零件设计为主的设计性课程。 设置本课程是为了使应考者掌握常用机构和通用机械零件的工作原理、结构特点和应用；掌握常用机构和通用机械零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律；树立正确的设计思想；具有运用标准、规范、手册和查阅有关技术资料的能力；具有设计传动装置和简单机械的能力。 机械设计基础课程的考试内容，考试目标和考试命题，既要重视基本概念和基本理论，又要重视用基本概念和基本理论分析和解决实际问题；同时，也要考核基本的设计计算能力。、课程主要内容和学习要求第一章 绪论
2、一、课程主要内容 第一节 本课程研究的对象和内容 (一)本课程的研究对象 (二)本课程的研究内容 第二节 本课程在教学中的地位 (一)本课程在教学中的地位 第三节 机械设计的基本要求和一般过程 (一)机械设计的基本要求 (二)机械设计的一般过程 二、学习要求 (一)机器的组成 识记：机器与机构的含义和区别；构件与零件的含义和区别。 领会：机器按功能分，由哪几部分组成。 (二)机器和机械零件设计的基本要求 识记：对机械设计的基本要求。 领会：机械零件设计的一般思路。第二章 平面连杆机构一、课程主要内容 第一节 运动副及其分类 (一)运动副 (二)运动副分类 第二节 平面机构运动简图 (一)机构运
3、动简图及其作用 (二)平面机构运动简图中构件和运动副的表示方法 (三)绘制机构运动简图的基本方法和一般步骤 第三节 平面机构的自由度 (一)平面机构中构件的自由度 (二)平面运动副对构件的约束 (三)平面机构的自由度 (四)机构具有确定运动的条件 (五)复合铰链、局部自由度和虚约束 第四节 铰链四杆机构的基本、形式和特性 (一)曲柄摇杆机构 (二)双曲柄机构 (三)双摇杆机构 (四)曲柄存在的条件 (五)急回特性和行程速比系数 (六)压力角和传动角 (七)死点位置 第五节 铰链四杆机构曲柄存在的条件 (一)铰链四种机构曲柄存在的条件 第六节 铰链四杆机构的演化 (一)曲柄滑块机构 (二)导杆机
4、构 (三)摇块机构和定块机构 (四)双滑块机构 (五)偏心轮机构 第七节 平面四杆机构的设计 (一)按给定的连杆位置设计四杆机构二、学习要求 (一)运动副及其分类 识记：运动副的含义。 领会：常见平面运动副的分类。 (二)平面机构运动简图 识记：平面机构运动简图中运动副和构件的表示符号和表示方法。 领会：机构运动简图的作用。 简单应用：常用机构运动简图的绘制。 (三)平面机构的自由度 领会：平面机构自由度计算的意义；机构具有确定运动的条件；复合铰链、局部自由度和虚约束的形式。 综合应用：正确判断和处理复合铰链、局部自由度和虚约束，进行平面机构自由度的计算，并能判断机构是否具有确定的运动。 (四
5、)铰链四杆机构的基本类型及其演化 识记：铰链四杆机构的三种基本类型及其演化。 (五)铰链四杆机构的基本特性 领会：曲柄存在的条件；急回特性；压力角、传动角和死点位置。 简单应用：正确判断平面四杆机构有无曲柄及其类型；利用作图法确定平面四杆机构的极限位置、最小传动角(或最大压力角)以及死点位置；能计算平面四杆机构的极位夹角、行程速比系数和最小传动角(或最大压力角)。 (六)平面四杆机构的设计 领会：平面连杆机构设计的基本方法。 综合应用：根据连杆位置进行平面四杯机构的设计。第三章 凸轮机构一、课程主要内容 第一节 凸轮机构的应用和分类 (一)凸轮机构的组成和应用 (二)凸轮机构的分类 第二节 从
6、动件的常用运动规律 (一)凸轮机构的工作情况 (二)从动件的常用运动规律 第三节 图解法设计凸轮轮廓 (一)直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 (二)摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 第五节 设计凸轮机构应注意的问题 (一)滚子半径的选择 (二)压力角的校核 (三)基圆半径对凸轮机构的影响 二、学习要求 (一)凸轮机构的应用和分类 识记：凸轮机构的组成和基本类型。 (二)从动件的常用运动规律 识记：凸轮与从动件的相互运动关系；凸轮的基圆、推程运动角、远休止角、回程运动角及近休止角和从动件的推程、回程的含义。 领会：从动件常用运动规律的特性及应用。 简单应用：等速运动、等加速等减速运动和简谐运动的位移线图
7、绘制。 (三)凸轮轮廓曲线的设计 领会：凸轮轮廓曲线设计的基本原理。 综合应用：直动从动件盘形凸轮机构的凸轮理论轮廓曲线和实际轮廓曲线的设计。 (四)凸轮机构设计中应注意的问题 领会：凸，轮机构的压力角及其与基圆半径的关系；滚子半径的选择；平底尺寸的确定。 简单应用：运用作图法确定凸轮机构的压力角。第四章 间歇运动机构一、课程主要内容 第一节 棘轮机构 (一)棘轮机构的组成、工作原理和基本类型 (二)棘瓜工作条件 (三)棘轮、棘瓜的几何尺寸计算及棘轮齿形的画法 第二节 槽轮机构 (一)槽轮机构的组成、工作原理和基本类型 (二)槽轮机构的主要参数 ， 第三节 凸轮间歇运动机构 (一)凸轮间歇运动
8、机构的类型 (二)凸轮间歇运动机构的工作原理二、学习要求 (一)棘轮机构识记：棘轮机构的组成、工作原理和基本类型。 领会：棘轮机构的主要特点和应用。 (二)槽轮机构 识记：槽轮机构的组成、工作原理和基本类型。 领会：槽轮机构的主要特点和应用。 第五章 机械调速和平衡一、课程主要内容 第一节 机械速度波动调节的目的和方法 (一)周期性速度波动 (二)非周期性速度波动 第二节 机械运转的平均速度和不均匀系数 (一)平均速度 (二)不均匀系数 第三节 飞轮设计的近似方法 (一)飞轮设计的基本原理 (二)最大盈亏功的确定 (三)飞轮主要尺寸的确定 第四节 回转件平衡的目的 (一)回转件平衡的目的 第五
9、节 回转件的平衡计算 (一)质量分布在同一回转面内 (二)质量分布不在同一回转面内 第六节 回转件的平衡试验 (一)静平衡试验法 (二)动平衡试验法二、学习要求 (一)机械运转速度波动的调节 识记：周期性速度波动和非周期性速度波动的概念；平均角速度和不均匀系数的概念；机械周期性和非周期性速度的调节概念。 领会：周期性速度波动和非周期性速度波动的原因和调节意义；平均角速度不均匀系数的计算方法；机械中安装飞轮的作用。 (二)回转件的平衡 识记：回转件平衡的目的和意义；回转件平衡的分类；静平衡和动平衡的概念。 领会：回转件的静平衡和动平衡设计方法；静平衡和动平衡试验的基本原理和方法。第六章 机械零件
10、设计和计算概论一、课程主要内容 第一节 机械零件设计概述 (一)机械零件的失效形式 (二)机械零件的工作能力计算准则 (三)机械零件的设计步骤 第二节 机械零件强度 (一)应力的种类 (二)静应力下的许用应力 (三)变应力下的许用应力 (四)安全系数 第三节 机械零件的接触强度 (一)接触强度的概念及计算 第四节 机械零件的耐磨性 (一)磨损的类型 (二)耐磨性的计算准则 第五节 机械制造常用材料及选择 (一)金属材料 (二)非金属材料 第六节 机械零件的工艺性及标准化 (一)工艺性 (二)标准化二、学习要求 识记：机械零件的失效形式、磨损类型、应力类型、常用材料。 领会：机械零件的工作能力计
11、算准则、材料的选择原则， 接触强度的计算式及各符号的含义。第七章 联接一、课程主要内容 第一节 螺纹参数 (一)螺纹的形成 (二)螺纹的类型及基本参数 第二节 螺纹副的受力分析、效率和自锁 (一)矩形螺纹 (二)非矩形螺纹 第三节 机械制造常用螺纹 (一)三角形螺纹 (二)管螺纹 (三)梯形螺纹 第四节 螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件 (一)螺纹联接的基本类型 (二)螺纹紧固件 第五节 螺纹联接的预紧和防松 (一)拧紧力矩 (二)螺纹联接的防松 第六节 螺纹联接的强度计算 (一)松螺栓联接 (二)紧螺栓联接 第七节 螺栓的材料和许用应力 (一)常用材料 (二)许用应力 第八节 提高螺栓联接强度
12、的措施 (一)降低螺栓总拉伸载荷的变化范围 (二)改善螺纹牙间的载荷分布 (三)避免或减小附加应力 第九节 键和花键联接 (一)键联接的类型 (二)平键联接的强度校核 (三)花键联接二、学习要求 (一)键联接、花键联接、螺纹和螺纹联接的类型、特点和应用 识记：键联接、花键联接、螺纹和螺纹联接的类型、特点和应用。 领会：键联接、花键联接、螺纹及螺纹联接标准化的意义。 简单应用：会查取键联接、花键联接、螺纹及螺纹联接的有关标准尺寸；会根据标准尺寸正确绘制各种型式的螺纹联接的结构图。 (二)螺纹副的受力分析、效率和自锁。 识记：螺纹副的自锁条件；螺纹副的效率公式。 领会：螺纹副的受力分析、自锁条件及
13、自锁现象；影响螺纹效率的因素。 (三)键联接和螺纹联接的受力分析、应力分析和失效形式 识记：普通平键和楔键的工作面；紧螺栓联接的强度计算式中“1.3”的含义。 领会：普通平键的受力分析、应力分析和失效形式；普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接的受力分析、应力分析和失效形式；当被联接件受轴向外载时，普通紧螺栓联接的力与变形的关系。 (四)普通平键联接和螺纹联接的强度计算 识记：普通平键尺寸的选择及确定方法。 领会：普通平键的校核计算；螺栓强度计算中的试算法。 简单应用：能选用普通平键联接的尺寸，能进行强度校核，当强度不够时会采取相应措施；当被联接件受横向外载时，能对普通紧螺栓联接和铰制孔螺栓联接进行强度计算；当被联接件受轴向外载时，能对普通紧螺栓联接进行强度计算。 (五)螺纹联接的结构设计 识记：避免螺栓产生
