课程编号: 012002

课程名称（中／英文）： 机械设计／Mechanical Design

课程类型：平台课、专业平台

总学时：56 讲课学时：56 实验学时：0

学 分：3.5

适用对象:机械工程本科

先修课程：机械制图、材料力学、理论力学、机械原理、工程材料等

后续课程：机制工艺装备技术、机械制造工艺学、机械装备设计

开课单位：机械工程学院

一、课程性质和教学目标

《机械设计》是一门培养学生具有机械设计能力的技术基础课。本课程在教学内容方面应着重基本知识、基本理论和基本方法，在培养实践能力方面，应着重设计构思和设计技能的基本训练。在以机械学为主干学科的机械类专业教学计划中，它是主要课程之一。

通过本课程的学习，要求学生达到以下目标：

目标1：掌握常见通用零件的失效形式及设计方法，能够将这些知识应用于机械零件的强度设计和结构设计中。

目标2：掌握机械零件的设计准则，在此基础上综合应用机械工程专业知识进行机器整体方案设计，能够对机械工程问题的解决方案进行合理分析。

目标3：掌握通用机械产品设计的理论与方法，能够对具有特定需求的产品（如机床、汽车整车及零部件生产和装配工艺）或系统的工程技术问题（如机电一体化技术和自动化控制）进行提炼和描述，确定设计目标和方案。

目标4：熟悉机械工程领域的设计规范和技术标准并能够熟练使用。

目标5：加强人文修养，了解机械设计学科方面的工程常识、重要新技术成就及学科的发展趋向。

本课程所能支撑的毕业要求、以及本课程的教学目标与毕业要求的对应关系如下:

序号

毕业要求指标点

毕业要求指标点具体内容

本课程的教学目标与毕业要求的对应关系

1

毕业要求1.3

1.3掌握机械设计、制造、自动化等领域的专业基础知识，能针对复杂机械工程问题进行分析与设计，揭示机械产品或生产系统的工作原理，确定关键因素。

课程目标1

2

毕业要求2.1

2.1能够识别影响机械设计、制造及其自动化领域/系统中复杂工程问题的关键环节和参数；

课程目标2

3

毕业要求3.3

能够根据解决方案进行技术参数的设计计算与优化，完成机械零部件设计、单元产品设计、系统或工艺流程的总体设计，具有创新意识。

课程目标3

4

毕业要求6.2

6.2熟悉机械工程领域的设计规范和技术标准，能够对机械工程问题的解决方案进行合理分析；

课程目标4

5

毕业要求8.1

8.1“求是”：树立科学的世界观、人生观和价值观，具有较强的人文社会科学素养，能够正确理解个人在社会、历史以及自然环境中的地位，具备积极进取和实干创新的素质；

课程目标5

二、教学基本要求

1、系统掌握关于机械设计的基本概念、基本定义和基本理论。

2、系统地掌握普通零件和简单机械的基本设计理论和设计方法。

3、引导学生理论与实践相结合，要求学生能较熟练地利用所学上述知识分析问题和解决问题。

4、引导学生了解工程科学前沿，了解机械设计的新发展和新方向。

5、注重培养学生的思维能力，采用的方法进行教学，培养和提高学生分析解决工程实际问题的能力。

三、教学内容及要求

第一篇总论（反映课程目标5）

第1章绪论（2学时）

教学目的与要求

通过本部分学习，了解机械工业在现代化建设中的作用，熟悉本课程的内容、性质与任务。

教学内容

1-1机械工业在现代化建设中的作用

1-2机器的基本组成

1-3本课程的内容、性质和任务

考核要求

了解：机械工业在现代化建设中的作用。

熟悉：本课程的内容、性质与任务。

掌握：机器的基本组成要素。

第2章机械设计总论（2学时）

教学目的与要求

通过本部分的学习，要求学生熟悉机器的组成，熟悉设计机器的一般程序及机械零件的设计方法、一般步骤、机械零件的材料及其选用，熟悉对机器的主要要求和设计机械零件时应满足的基本要求，掌握机械零件的主要失效形式及设计准则；了解机械零件设计中的标准化和机械现代设计方法以及有关国内外研究发展。

教学内容

2-1机器的组成

2-2设计机器的一般程序

2-3对机器的主要要求

2-4机械零件的主要失效形式

2-5设计机械零件时应满足的基本要求

2-6机械零件的设计准则

2-7机械零件的设计方法

2-8机械零件设计的一般步骤

2-9机械零件的材料及其选用

2-10机械零件设计中的标准化

2-11机械现代设计方法简介

考核要求

了解：对机器的主要要求和设计机械零件时应满足的基本要求，机械零件设计中的标准化，机械现代设计方法，有关国内外研究发展。

熟悉：设计机器的一般程序及机械零件的设计方法、一般步骤，，机械零件的材料及其选用

掌握：机器的组成，机械零件的主要失效形式及设计准则。

第3章机械零件的强度（4学时）（反映课程目标2）

教学目的与要求

通过本部分学习，要求学生在掌握材料的疲劳特性的基础上掌握机械零件的疲劳强度计算方法，了解机械零件的抗断裂强度和接触强度。

教学内容

3-1材料的疲劳特性

3-2机械零件的疲劳强度计算

3-2机械零件的疲劳强度计算

3-3机械零件的抗断裂强度

3-4机械零件的接触强度

考核要求

了解：机械零件的抗断裂强度和接触强度。

掌握：材料的疲劳特性，机械零件的疲劳强度计算方法。

第四章摩擦磨损和润滑（2学时）（反映课程目标2）

教学目的和要求

通过本章学习，要求学生了解关于摩擦和磨损的基本概念，了解摩擦的分类和磨损发展过程以及磨损的机理，了解流体润滑的基本原理，掌握动压润滑的基本原理，以及常用的润滑剂、添加剂和润滑方法。

教学内容

4-1摩擦

4-2磨损

4-3润滑剂、添加剂和润滑方法

4-4流体润滑原理简介

考核要求

了解：摩擦及摩擦的分类，磨损、磨损发展过程以及磨损的机理，静压润滑、弹性流体动压润滑

掌握：流体动压润滑的基本原理，常用的润滑剂、添加剂和润滑方法。

第二篇连接

第5章螺纹联结和螺旋传动（6学时）（反映课程目标1，4）

教学目的和要求

通过本章学习，要求学生熟悉螺纹的形成、类型和应用、螺纹的主要参数，熟悉常用螺纹连接的类型及特点和标准连接件，熟悉螺纹连接预紧的目的及预紧力矩，熟悉螺纹连接防松的目的及常用防松方法。要求学生掌握松螺栓连接和螺栓连接种情况下的受力分析和强度计算方法，熟悉螺纹连接常用材料及许用应力的确定。掌握螺栓组联结的设计，熟悉提高螺纹联结强度的措施，了解螺旋传动。

教学内容

5-1螺纹

5-2螺纹联结的类型和标准联结件

5-3螺纹联结的预紧

5-4螺纹联结的防松

5-5螺纹联结的强度计算

5-7螺纹联结件的材料和许用应力

5-6螺栓组联结的设计

5-8提高螺纹联结强度的措施

5-9螺旋传动

考核要求

了解：螺旋传动

熟悉：螺纹的形成、类型和应用，常用螺纹连接的类型及特点和标准连接件，，螺纹连接防松的目的及常用防松方法，螺纹连接预紧的目的及预紧力矩，螺纹连接常用材料及许用应力，提高螺纹联结强度的措施。

掌握：松螺栓连接和螺栓连接种情况下的受力分析和强度计算方法，螺栓组连接的设计和受力分析。

第6章键、花键、无键联结和销联结（2学时）（反映课程目标1，4）

教学目的和要求

通过本章学习，要求学生掌握键联接和销联接，了解花键联接和无键联接。

教学内容

6-1键联接

6-2花键联接

6-3无键联接

6-4销联接

考核内容

了解：花键联接的类型、应用，无键联接。

掌握：键连接的类型、应用、强度计算，销连接的类型和应用。

第7章铆接、焊接、胶接和过盈联结（课外自学）

第三篇机械传动（反映课程目标1，4）

第8章带传动（6学时）

教学目的和要求

通过本章学习，要求学生了解带传动的基本结构、传动类型及V带的类型与结构，掌握带传动工作情况的分析，熟悉V带传动的设计计算及相关参数的确定方法，熟悉V带轮设计和V带传动的张紧、安装与防护。

教学内容

8-1概述

8-2带传动工作情况的分析

8-3V带传动的设计计算

8-4V带轮设计

8-5V带传动的张紧、安装与防护装置

考核要求

了解：传动类型及V带的类型与结构。

熟悉：带传动的基本结构、工作原理，，V带传动的设计计算及相关参数的确定方法，V带轮设计，V带传动的张紧、安装与防护。

掌握：带传动工作情况的分析。

第9章链传动（4学时）

教学目的和要求

通过本章学习，要求学生了解链传动的特点和应用，了解滚子链链轮的结构和材料选用，熟悉传动链的结构特点，掌握链传动的运动分析和受力分析方法及链传动的运动特性，了解滚子链传动的设计计算，熟悉链传动的布置、张紧和润滑方法。

教学内容

9-1链传动的特点和应用

9-2传动链的结构特点

9-3滚子链链轮的结构和材料

9-4链传动的工作情况分析

9-5滚子链传动的设计计算

9-6链传动的布置、张紧和润滑

考核内容

了解：链传动的特点和应用，滚子链链轮的结构和材料，滚子链传动的设计计算。

熟悉：传动链的结构特点，链传动的布置、张紧和润滑。

掌握：链传动的运动分析和受力分析，链传动的运动特性，

第10章齿轮传动（6学时）

教学目的和要求

通过本章学习，要求学生了解关于齿轮传动的特点、分类和润滑以及圆弧齿圆柱齿轮传动等，熟悉齿轮常用材料及其选择原则，熟悉齿轮传动的计算载荷的分析和计算，掌握齿轮传动的常见失效形式和计算准则，掌握标准直齿圆柱齿轮传动、标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算和齿轮传动的设计参数与许用应力，熟悉齿轮传动的精度选择、变位齿轮传动强度计算和齿轮的结构设计。

教学内容

10-1概述

10-2齿轮传动的失效形式和计算准则

10-3齿轮的材料及其选择原则

10-4齿轮传动的计算载荷

10-5标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算

10-6齿轮传动的设计参数、许用应力与精度选择

10-7标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算

10-8标准圆锥齿轮传动的强度计算

10-9变位齿轮传动强度计算概述

10-10齿轮的结构设计

10-11齿轮传动的润滑

10-12圆弧齿圆柱齿轮传动简介

了解：齿轮传动的特点、分类和润滑，圆弧齿圆柱齿轮传动。

熟悉：齿轮常用材料及其选择原则，齿轮传动的计算载荷的分析和计算，齿轮传动的精度选择，变位齿轮传动强度计算，齿轮的结构设计。

掌握：齿轮传动的常见失效形式和计算准则，标准直齿圆柱齿轮传动、标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算，齿轮传动的设计参数与许用应力。

第11章 蜗杆传动（4学时）

教学目的和要求

通过本章学习，要求学生了解蜗杆传动的类型，熟悉普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算，掌握普通圆柱蜗杆传动承载能力计算，熟悉蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算，了解圆弧齿圆柱蜗杆传动设计计算及普通圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计。

教学内容

11-1蜗杆传动的类型

11-2普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算

11-3普通圆柱蜗杆传动承载能力计算

11-4圆弧齿圆柱蜗杆传动设计计算

11-5蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算

11-6普通圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计

考核要求

了解：蜗杆传动的类型、特点和应用，圆弧齿圆柱蜗杆传动设计计算，普通圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计。

熟悉：普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算，蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算。

掌握：普通圆柱蜗杆传动承载能力计算。

第四篇轴系零、部件

第12章滑动轴承（4学时）

教学目的和要求

通过本章学习，要求学生了解滑动轴承的分类、特点，了解其他特殊滑动轴承，熟悉径向滑动轴承的主要结构形式，滑动轴承的失效形式及常用材料，熟悉轴瓦的基本结构，滑动轴承润滑剂的选用和不完全液体润滑滑动轴承的设计计算，掌握液体动力润滑径向滑动轴承设计计算方法和过程。

12-1概述

12-2径向滑动轴承的主要结构形式

12-3滑动轴承的失效形势及常用材料

12-4轴瓦结构

12-5滑动轴承润滑剂的选用

12-6不完全液体润滑滑动轴承设计计算

12-7液体动力润滑径向滑动轴承设计计算

12-8其他形式滑动轴承简介

考核要求

了解：滑动轴承的分类、特点，其他特殊滑动轴承。

熟悉：径向滑动轴承的主要结构形式，滑动轴承的失效形式及常用材料，轴瓦的基本结构，滑动轴承润滑剂的选用，不完全液体润滑滑动轴承的设计计算。

掌握：相关基本概念，液体动力润滑径向滑动轴承设计计算方法和过程。

第13章滚动轴承（6学时）

教学目的和要求

通过本章学习，要求学生了解滚动轴承的结构、材料和滚动体的分类，掌握滚动轴承的主要类型、代号和轴承类型的选择，在熟悉滚动轴承的工作情况的基础上，掌握滚动轴承尺寸的选择计算和分析，以及轴承装置的设计。

教学内容

13-1概述

13-2滚动轴承的主要类型及其代号

13-3滚动轴承类型的选择

13-4滚动轴承的工作情况

13-5滚动轴承尺寸的选择

13-6轴承装置的设计

13-7其他

考核要求

了解：滚动轴承的结构、材料和滚动体的分类

熟悉：滚动轴承的工作情况

掌握：滚动轴承的主要类型、代号和轴承类型的选择，滚动轴承尺寸的选择计算和分析，轴承装置的设计。

第14章联轴器和离合器（2学时）

教学目的和要求

通过本章学习，要求学生了解联轴器的种类和特性，了解离合器的种类、特性、工作原理，并熟悉联轴器的选择方法，对安全联轴器及安全离合器及特殊功用及特殊构造的联轴器及离合器有所了解。

教学内容

14－1联轴器的种类和特性

14－2联轴器的选择

14－3离合器

14—4安全联轴器及安全离合器

14－4特殊功用及特殊构造的联轴器及离合器

考核要求

了解：联轴器的种类和特性，解离合器的种类、特性、工作原理，安全联轴器，安全离合器，特殊功用及特殊构造的联轴器及离合器。

熟悉：联轴器的选择方法。

第15章轴（4学时）（反映课程目标1，4）

教学目的和要求

通过本章学习，要求学生熟悉轴的功用、分类、轴设计的主要工作内容以及轴的材料的选择，掌握轴的结构设计的方法和应考虑的问题，熟悉轴的计算。

教学内容

15-1概述（熟悉）

15-2轴的结构设计

15-3轴的计算

考核要求

熟悉：轴的功用、分类、轴设计的主要工作内容，轴的材料的选择，轴的计算。

掌握：轴的结构设计。

第16章弹簧（2学时）（反映课程目标1，4）

教学目的和要求

通过本章学习，要求学生了解弹簧的类型和应用情况，熟悉圆柱螺旋弹簧的结构、制造、材料及许用应力的确定，掌握圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算，熟悉圆柱螺旋扭转弹簧的设计计算。

教学内容

16-1概述

16-2圆柱螺旋弹簧的结构、制造、材料及许用应力

16-3圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算

16-4圆柱螺旋扭转弹簧的设计计算

考核要求

了解：弹簧的类型和应用情况。

熟悉：圆柱螺旋弹簧的结构、制造、材料及许用应力的确定，圆柱螺旋扭转弹簧的设计计算。

掌握：圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算。

第17章 机座及箱体（课外自学）

第18章 减速器和变速器（课外自学）（反映课程目标3）

课外习题及课程讨论

为了帮助学生掌握课程的基本内容，培养独立分析能力和一定的研究能力，初步布置作业9次，由于该课是理论和实践结合比较紧密的课程，适当安排一定数量的分析讨论。

1、课外习题：

每章2—3题，内容以设计计算及机构设计为主，对重点章节可增加习题数量。

2、习题课、讨论课（课外）：

按下述内容集中安排：机械强度、螺纹联接、销连接、带传动、齿轮传动、轴、滚动轴承、滑动轴承、轴

四、课程建设与改革

课程采用CAI课件上课，由于本课程要求学生有较高的对工程实际的感性认识，课程中有较多的图、表以及机械结构、机械装置的运动演示等，通过多媒体电脑演示，较为直观。采用课堂讲课与学生查阅资料、课堂讨论相结合的方法授课。

五、各教学环节学时分配

讲课

习题课

讨论课

实验

其他

合计

第1章

2

2

第2章

2

2

第3章

4

4

第4章

2

2

第5章

6

6

第6章

2

2

第8章

6

6

第9章

4

4

第10章

6

6

第11章

4

4

第12章

4

4

第13章

6

6

第14章

2

2

第15章

4

4

第16章

2

2

合计

56

56

六、考核及成绩评定方式

根据平时上课出勤情况，课堂讨论表现情况，作业完成情况及课堂小测验成绩，记录平时成绩；闭卷考试；由平时成绩和卷面成绩得出最终成绩。

卷面考试成绩80%+平时成绩20%=100%。

1.综合评分法

课程目标

目标1

目标2

目标3

目标4

目标5

考核环节成绩比例合计（%）

毕业要求

1.3

2.1

3.3

6.2

8.1

考核环节及

成绩比例（%）

平时成绩

15

5

20

课程考核

30

25

10

10

5

80

毕业要求指标点所占

比例合计（%）

45

25

10

15

5

100

2.评分标准：

1）平时成绩包括作业和课堂表现

每次作业必须在规定时间上交，迟交作业或不交作业者，以零分计，每次作业按5分制评分，作业总成绩按20分评分。

作业的评分标准：

完成情况

得分

严格按照作业要求并及时完成，基本概念清晰，解决问题的方案正确、合理，能提出不同的解决问题方案。

4-5分

基本按照作业要求并及时完成，基本概念基本清晰，解决问题的方案基本正确、基本合理

3分

不能按照作业要求完成作业，基本概念不清晰，解决问题的方案基本不正确、不合理

1-2分

2）期终考试：按期终考试的标准答案、评分标准百分制评分，总评后折算成80 分。

七、教材和参考书目

教 材： 《机械设计》 新版，西北工业大学濮良贵·纪名刚编著，高等教育出版社。

参考书目：《机械设计学习指南》 新版，西北工业大学濮良贵编著，高等教育出版社。

八、说明

1、本大纲的教学基本内容，是多数学生在正常负担情况下应真正掌握的内容。课外自学内容属加深，加宽的内容，供不同专业选用。

2、本大纲所列内容应通过讲课，课外作业，习题、讨论课（课外），课程设计（另见机械设计课程设计教学大纲）等教学环节对学生进行教学，并非单一课堂讲课的形式来实现。各环节应密切配合，防止脱节。

3、本大纲所列各章顺序并非讲课时章节的先后次序，教师可根据实际情况作适当调整。

4、本课程在培养学生理论联系实际方面起着重要作用。为增强学生感性知识，以利各教学环节起到预期的作用，建议教师充分利用能说明问题的教具，实物模型和电化教学。

5、计算机程序设计应在带传动，齿轮传动，滚动轴承等章的习题讨论课介绍，课后学生上机编程至少一次。

6、本大纲依据《机械工程专业培养方案2015》及近几年教育教学研究和改革成果编写。

大纲制订人：刘竹丽秦东晨王立新郭红

大纲审定人：

制订日期：2018-03-20