机械设计基础A（一）基本信息中文课程名称：机械设计基础英文课程名称：MechanicalDesignA课程编号：0311003学分：4学时：72（理论学时56，实验学时4，上机学时12）课程性质：必修课适用专业：飞行器设计与工程，飞行器制造工程（航空维修工程与技术方向），飞行器动力工程，焊接技术与工程，工业设计，工业工程，金属材料工程，高分子材料与工程，复合材料与工程，无机非金属材料工程，材料成形及控制工程，航空发动机工程等四年制普通本科专业。先修课程：高等数学、画法几何与机械制图、大学物理、工程力学、互换性与技术测量等开课系（教研部）：机械设计教研部执笔：刘文光审核：贺红林课程简介：本课程综合运用理论力学、材料力学、机械制图、金属材料及热处理、互换性与技术测量等课程基本理论和技术，解决常用机构、机械装置、机械零部件的设计问题。课程主要介绍机构、机器、机械设计的一些共性基础理论、知识和技能，研究机器系统的运动组成及机器动力学的基本理论阐释机械设计的基本要求、基本规律和一通过程，讲述常用机构和通用机械零部件工作原理、选用方法及其常规设计技术。本课程在相关专业的培养体系中，构建学生机械工程基础和学科平台，培养学生的工程设计与分析能力以及理论联系实际、创新设计、综合工程实践能力。（二）课程目标本课程的主要目标是，通过培养学生运用手册设计机械传动装置和简单机械的能力，提高学生运用所学知识，解决工程实际问题的能力，支撑相关专业毕业自标中相应指标点的达成。本课程的目标对学生的能力要求如下：1.应用数学和力学知识对常用机构、机械连接、常用机械传动形式和轴系零部件的结构、运动及受力的关键环节和参数进行建模和表达。能够应用自然科学知识对常用机构、机械连接、常用机械传动形式和轴系零部件的相关设计问题进行识别、表达和分析，以获得结论。能够应用机械设计专业知识，对机器系统、机械装置的设计计算问题进行数据分析和综合，得到有效结论。2.能够掌握机器系统、机械装置的性能制定中与社会、健康、安全、法律以及文化等相关的基础理论知识和工程相关背景知识。能够考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素，提出满足特定需求的机构、连接形式、机械传动形式和轴系零部件的合理设计方案。3.能够将所掌握的机械设计基础知识、分析方法和设计思路，应用于复杂工程问题中，并进行分析、计算与设计。课程目标对毕业要求的支撑关系如表1所示
机械设计基础 A （一）基本信息 中文课程名称：机械设计基础 英文课程名称：Mechanical Design A 课程编号：0311003 学分：4 学时：72（理论学时 56，实验学时 4，上机学时 12） 课程性质：必修课 适用专业：飞行器设计与工程，飞行器制造工程（航空维修工程与技术方向），飞行器动力工程，焊 接技术与工程，工业设计，工业工程，金属材料工程，高分子材料与工程，复合材料与工程，无机 非金属材料工程，材料成形及控制工程，航空发动机工程等四年制普通本科专业。 先修课程：高等数学、画法几何与机械制图、大学物理、工程力学、互换性与技术测量等 开课系（教研部）：机械设计教研部 执笔：刘文光 审核：贺红林 课程简介： 本课程综合运用理论力学、材料力学、机械制图、金属材料及热处理、互换性与技术测量等课 程基本理论和技术，解决常用机构、机械装置、机械零部件的设计问题。课程主要介绍机构、机器、 机械设计的一些共性基础理论、知识和技能，研究机器系统的运动组成及机器动力学的基本理论， 阐释机械设计的基本要求、基本规律和一通过程，讲述常用机构和通用机械零部件工作原理、选用 方法及其常规设计技术。本课程在相关专业的培养体系中，构建学生机械工程基础和学科平台，培 养学生的工程设计与分析能力以及理论联系实际、创新设计、综合工程实践能力。 （二）课程目标 本课程的主要目标是，通过培养学生运用手册设计机械传动装置和简单机械的能力，提高学生 运用所学知识，解决工程实际问题的能力，支撑相关专业毕业目标中相应指标点的达成。本课程的 目标对学生的能力要求如下： 1. 应用数学和力学知识对常用机构、机械连接、常用机械传动形式和轴系零部件的结构、运动 及受力的关键环节和参数进行建模和表达。能够应用自然科学知识对常用机构、机械连接、常用机 械传动形式和轴系零部件的相关设计问题进行识别、表达和分析，以获得结论。能够应用机械设计 专业知识，对机器系统、机械装置的设计计算问题进行数据分析和综合，得到有效结论。 2. 能够掌握机器系统、机械装置的性能制定中与社会、健康、安全、法律以及文化等相关的基 础理论知识和工程相关背景知识。能够考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素，提出 满足特定需求的机构、连接形式、机械传动形式和轴系零部件的合理设计方案。 3. 能够将所掌握的机械设计基础知识、分析方法和设计思路，应用于复杂工程问题中，并进行 分析、计算与设计。 课程目标对毕业要求的支撑关系如表 1 所示
表1课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求课程目标毕业要求指标点指标点1.2：能够运用工程制图、机械设计、电工电子、工程力学等毕业要求1工程基础知识和数学模型方法分析具体的工程对象，建立数学模型并课程目标1求解。指标点3.1：掌握焊接工程设计和产品开发全周期、全流程的基本设毕业要求3课程目标2计和技术，了解影响设计目标和技术方案的各种因素。指标点5.2：能够选择与使用恰当的仪器、信息资源、工程工具和专毕业要求5课程目标3业模拟软件，对复杂焊接工程问题进行分析、计算与设计。（三）教学内容教学内容及其对课程目标支撑关系如表2所示。表2教学内容对课程目标的支撑序对应的教学内容教学要求号课程目标知识方面：熟悉机械、机器、机构、单元1：绪论（1）机械、机器、机构、构件、零件概构件、零件等基本概念：熟悉机械念；设计的基本要求和一般过程：明确课程目标11（2）机械设计基本要求：创新在机械设计中的地位。课程目标2（3）机械设计一般过程；能力和素质方面：培养科学精神与（4）设计与创新。创新精神。知识方面：理解机构的组成：掌握机构运动简图的绘制方法，学会理单元2：平面机构的结构及运动分析论联系实际：明确机构具有确定运（1）机构的结构组成；动的条件：掌握平面机构自由度计（2）机构运动简图：2算的方法；了解平面机构速度分析课程目标1（3）机构具有确定运动的条件。瞬心法及其应用。（4）平面机构自由度计算；能力和素质方面：具备分析平面机（5）平面机构速度瞬心法及其应用。构的结构及运动的能力和相关设计基础
表 1 课程目标对毕业要求的支撑关系 毕业要求 毕业要求指标点 课程目标 毕业要求 1 指标点 1.2：能够运用工程制图、机械设计、电工电子、工程力学等 工程基础知识和数学模型方法分析具体的工程对象，建立数学模型并 求解。 课程目标 1 毕业要求 3 指标点 3.1：掌握焊接工程设计和产品开发全周期、全流程的基本设 计和技术，了解影响设计目标和技术方案的各种因素。 课程目标 2 毕业要求 5 指标点 5.2：能够选择与使用恰当的仪器、信息资源、工程工具和专 业模拟软件，对复杂焊接工程问题进行分析、计算与设计。 课程目标 3 （三）教学内容 教学内容及其对课程目标支撑关系如表 2 所示。 表 2 教学内容对课程目标的支撑 序 号 教学内容 教学要求 对应的 课程目标 1 单元 1：绪论 （1）机械、机器、机构、构件、零件概 念； （2）机械设计基本要求； （3）机械设计一般过程； （4）设计与创新。 知识方面：熟悉机械、机器、机构、 构件、零件等基本概念；熟悉机械 设计的基本要求和一般过程；明确 创新在机械设计中的地位。 能力和素质方面：培养科学精神与 创新精神。 课程目标 1 课程目标 2 2 单元 2：平面机构的结构及运动分析 （1）机构的结构组成； （2）机构运动简图； （3）机构具有确定运动的条件。 （4）平面机构自由度计算； （5）平面机构速度瞬心法及其应用。 知识方面：理解机构的组成；掌握 机构运动简图的绘制方法，学会理 论联系实际；明确机构具有确定运 动的条件；掌握平面机构自由度计 算的方法；了解平面机构速度分析 瞬心法及其应用。 能力和素质方面：具备分析平面机 构的结构及运动的能力和相关设计 基础。 课程目标 1
知识方面：了解平面四杆机构的型单元3：平面连杆机构设计式及应用；掌握平面机构压力角、（1）平面四杆机构的型式及其应用：传动角、急回特性等概念，明确平课程目标1（2）压力角、传动角、极位夹角、行程面四杆机构存在曲柄条件：掌握平速比系数、急回特性及死点概念：课程目标2面四杆机构的设计方法，学会理论（3）平面四杆机构存在曲柄的条件：课程目标3联系实际。（4）平面四杆机构图解法、解析法、试能力和素质方面：具备分析平面连验法设计。杆机构的能力和相关设计基础。知识方面：了解凸轮机构的组成、特点、应用及分类；熟悉推杆常用单元4：凸轮机构设计运动规律及推杆运动规律的选择；（1）凸轮机构组成、特点、分类及应用；课程目标1（2）推杆常用运动规律；掌握凸轮轮廓曲线设计方法，并了x课程目标2（3）凸轮轮廓曲线设计：解基圆半径、滚子半径、平底尺寸课程目标3（4）基圆半径、滚子半径、平底尺寸的1等的确定方法。确定。能力和素质方面：具备分析凸轮机构的能力和相关设计基础。知识方面：了解齿轮机构类型、特单元5：齿轮机构点及应用；掌握齿廓啮合基本定律、（1）齿轮机构的特点、类型及应用；渐开线啮合特性；掌握标准直齿圆（2）齿廓啮合基本定律及渐开线齿廓的柱齿轮几何尺寸计算；熟悉齿轮机啮合特性：构的正确啮合条件、连续传动条件、（3）标准直齿圆柱齿轮基本参数、几何啮合过程、标准中心距；理解齿轮参数计算、正确啮合条件、啮合过程、连课程目标15加工原理：了解斜齿圆柱齿轮传动续传动条件、标准中心距。课程目标2的啮合特性及几何参数计算；了解（4)齿轮加工原理和变位齿轮基本概念：圆锥齿轮传动特点及儿何参数计（5）斜齿圆柱齿的轮啮合特性、几何参算。数计算、正确啮合条件、当量齿轮；能力和素质方面：具备分析齿轮机（6）圆锥齿轮传动的特点、齿廓曲面形构的能力和相关设计基础，掌握理成、背锥、当量齿轮、基本几何参数计算。论联系实际的能力。知识方面：了解齿轮系的分类；掌握单元6：齿轮系齿轮系的传动比分析和计算方法：了（1）齿轮系的类型；解齿轮系的功用。课程目标16（2）定轴轮系、周转轮系、复合轮系的课程目标2能力和素质方面：具备分析齿轮系的传动比计算；能力和相关设计基础，掌握理论联系（3）齿轮系的功用。实际的能力
3 单元 3：平面连杆机构设计 （1）平面四杆机构的型式及其应用； （2）压力角、传动角、极位夹角、行程 速比系数、急回特性及死点概念； （3）平面四杆机构存在曲柄的条件； （4）平面四杆机构图解法、解析法、试 验法设计。 知识方面：了解平面四杆机构的型 式及应用；掌握平面机构压力角、 传动角、急回特性等概念，明确平 面四杆机构存在曲柄条件；掌握平 面四杆机构的设计方法，学会理论 联系实际。 能力和素质方面：具备分析平面连 杆机构的能力和相关设计基础。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 4 单元 4：凸轮机构设计 （1）凸轮机构组成、特点、分类及应用； （2）推杆常用运动规律； （3）凸轮轮廓曲线设计； （4）基圆半径、滚子半径、平底尺寸的 确定。 知识方面：了解凸轮机构的组成、 特点、应用及分类；熟悉推杆常用 运动规律及推杆运动规律的选择； 掌握凸轮轮廓曲线设计方法，并了 解基圆半径、滚子半径、平底尺寸 等的确定方法。 能力和素质方面：具备分析凸轮机 构的能力和相关设计基础。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 5 单元 5：齿轮机构 （1）齿轮机构的特点、类型及应用； （2）齿廓啮合基本定律及渐开线齿廓的 啮合特性； （3）标准直齿圆柱齿轮基本参数、几何 参数计算、正确啮合条件、啮合过程、连 续传动条件、标准中心距。 （4）齿轮加工原理和变位齿轮基本概念； （5）斜齿圆柱齿的轮啮合特性、几何参 数计算、正确啮合条件、当量齿轮； （6）圆锥齿轮传动的特点、齿廓曲面形 成、背锥、当量齿轮、基本几何参数计算。 知识方面：了解齿轮机构类型、特 点及应用；掌握齿廓啮合基本定律、 渐开线啮合特性；掌握标准直齿圆 柱齿轮几何尺寸计算；熟悉齿轮机 构的正确啮合条件、连续传动条件、 啮合过程、标准中心距；理解齿轮 加工原理；了解斜齿圆柱齿轮传动 的啮合特性及几何参数计算；了解 圆锥齿轮传动特点及几何参数计 算。 能力和素质方面：具备分析齿轮机 构的能力和相关设计基础，掌握理 论联系实际的能力。 课程目标 1 课程目标 2 6 单元 6：齿轮系 （1）齿轮系的类型； （2）定轴轮系、周转轮系、复合轮系的 传动比计算； （3）齿轮系的功用。 知识方面：了解齿轮系的分类；掌握 齿轮系的传动比分析和计算方法；了 解齿轮系的功用。 能力和素质方面：具备分析齿轮系的 能力和相关设计基础，掌握理论联系 实际的能力。 课程目标 1 课程目标 2
知识方面：了解棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机械、凸轮间歇运动机构的构成及原理；了解这些机单元7：其它常用机构棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机械、构的运动特性。课程目标17凸轮间歇运动机构的基本组成、工作原理能力和素质方面：具备分析棘轮、课程目标2及工程应用。槽轮等常用机构的能力和相关设计基础，掌握理论联系工程实际的能力。知识方面：了解产生速度波动的原因：掌握速度波动调节的方法；了单元8：机械运转的速度波动及调节解飞轮转动惯量计算方法：了解飞课程目标1（1）机械速度波动的原因、类型、调节轮的结构设计。d方法；课程目标2能力和素质方面：具备机械运转速（2）飞轮转动惯量计算；课程目标3度波动的计算及调节的能力和相关（3）飞轮的结构设计。设计基础，掌握理论联系工程实际的能力。知识方面：掌握回转件平衡的设计计算：了解回转件的静平衡和动平单元9：刚性回转件平衡衡实验。课程目标1（1）回转件静平衡计算；9（2）回转件动平衡计算：课程目标2能力和素质方面：具备刚性回转件（3）回转件平衡实验。平衡的计算能力和相关实验基础，掌握理论联系工程实际的能力。知识方面：了解机械零件的基本要单元10：机械零件设计总论求和设计准则：理解机械零件的载（1）机械零件设计的基本要求和设计计荷、强度、耐磨性；了解机械零件课程目标1算准则；10的常用材料、工艺性要求及标准化。课程目标2（2）机械零件的载荷、强度、耐磨性：能力和素质方面：具备机械零件设课程目标3（3）机械零件的常用材料、工艺性及标计的基本素质，掌握理论联系工程准化。实际的能力。单元11：机械连接知识方面：了解螺纹的类型、主要（1）螺纹的类型、参数、特点及应用；参数；掌握螺纹连接的基本类型；（2)螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件：了解螺纹连接预紧的目的和防松方课程目标1（3）螺纹联接的预紧和防松；法；掌握螺纹连接的强度计算；了11课程目标2（4）螺纹紧固件的材料；解螺纹连接件的常用材料和提高螺课程目标3（5）螺纹联接的强度计算及提高螺纹联纹连接强度的措施；了解键的功用、接强度的措施：分类，掌握平键连接的选型计算：（6）螺旋传动：了解花键连接、销连接类型、特点
7 单元 7：其它常用机构 棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机械、 凸轮间歇运动机构的基本组成、工作原理 及工程应用。 知识方面：了解棘轮机构、槽轮机 构、不完全齿轮机械、凸轮间歇运 动机构的构成及原理；了解这些机 构的运动特性。 能力和素质方面：具备分析棘轮、 槽轮等常用机构的能力和相关设计 基础，掌握理论联系工程实际的能 力。 课程目标 1 课程目标 2 8 单元 8：机械运转的速度波动及调节 （1）机械速度波动的原因、类型、调节 方法； （2）飞轮转动惯量计算； （3）飞轮的结构设计。 知识方面：了解产生速度波动的原 因；掌握速度波动调节的方法；了 解飞轮转动惯量计算方法；了解飞 轮的结构设计。 能力和素质方面：具备机械运转速 度波动的计算及调节的能力和相关 设计基础，掌握理论联系工程实际 的能力。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 9 单元 9：刚性回转件平衡 （1）回转件静平衡计算； （2）回转件动平衡计算； （3） 回转件平衡实验。 知识方面：掌握回转件平衡的设计 计算；了解回转件的静平衡和动平 衡实验。 能力和素质方面：具备刚性回转件 平衡的计算能力和相关实验基础， 掌握理论联系工程实际的能力。 课程目标 1 课程目标 2 10 单元 10：机械零件设计总论 （1）机械零件设计的基本要求和设计计 算准则； （2）机械零件的载荷、强度、耐磨性； （3）机械零件的常用材料、工艺性及标 准化。 知识方面：了解机械零件的基本要 求和设计准则；理解机械零件的载 荷、强度、耐磨性；了解机械零件 的常用材料、工艺性要求及标准化。 能力和素质方面：具备机械零件设 计的基本素质，掌握理论联系工程 实际的能力。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 11 单元 11：机械连接 （1）螺纹的类型、参数、特点及应用； （2）螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件； （3）螺纹联接的预紧和防松； （4）螺纹紧固件的材料； （5）螺纹联接的强度计算及提高螺纹联 接强度的措施； （6）螺旋传动； 知识方面：了解螺纹的类型、主要 参数；掌握螺纹连接的基本类型； 了解螺纹连接预紧的目的和防松方 法；掌握螺纹连接的强度计算；了 解螺纹连接件的常用材料和提高螺 纹连接强度的措施；了解键的功用、 分类，掌握平键连接的选型计算； 了解花键连接、销连接类型、特点 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3
（7）键联接类型、平键联接的选型和计和应用。算;能力和素质方面：具备机械连接的（8）花键联接类型及应用：计算和设计能力；掌握理论联系工（9）销联接类型及应用。程实际的能力：培养科学精神和解决工程问题的能力。知识方面：熟悉齿轮的失效形式、设单元12：齿轮传动计准则及材料选用；掌握直齿圆柱齿（1）齿轮传动的失效形式及设计准则：轮传动、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮传（2）齿轮的材料及热处理；课程目标1动强度计算方法；了解齿轮的精度选12（3）齿轮传动的精度选择：（4）直齿圆课程目标2择、结构设计和润滑方法：柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮传课程目标3能力和素质方面：具备分析齿轮传动强度计算；动的能力和相关设计基础：培养学（5）齿轮传动的润滑及其结构设计。生的科学精神与精益求精的精神。单元13：蜗杆传动知识方面：了解蜗杆传动的类型及（1)蜗杆传动的组成、特点、类型和应用：几何尺寸计算；掌握蜗杆传动承载课程目标1（2）普通圆柱蜗杆传动的正确啮合条件和能力计算方法；了解蜗杆传动的效13几何参数计算：课程目标2率、润滑；了解蜗杆和蜗轮的结构（3）普通圆柱蜗杆传动承载能力计算；课程目标3设计方法。（4）蜗杆传动的效率与润滑；（5）蜗杆传能力和素质方面：具备分析蜗杆传动的结构设计。动的能力和相关设计基础。知识方面：了解带传动的类型、工单元14：带传动和链传动作原理：熟悉带传动的受力情况；（1）带传动的类型、工作原理、特点及理解带传动的弹性滑动及其不良后应用：果：掌握V带传动的设计计算，培（2）带传动的受力及带中的应力构成：养学生的科学精神与工匠精神；了课程目标1（3）V带传动的弹性滑动：14（4）V带传动的失效形式、设计准则、解带轮的结构型式和带传动张紧方课程目标2设计计算：法；了解链传动的特点、组成和设课程目标3（5）带轮的结构设计：计方法。（6）带传动的张紧装置。能力和素质方面：具备分析带传动、（7）链传动的特点、结构组成、失效形链传动的能力和相关设计基础；培式、设计计算。养学生理论联系实际能力
（7）键联接类型、平键联接的选型和计 算； （8）花键联接类型及应用； （9）销联接类型及应用。 和应用。 能力和素质方面：具备机械连接的 计算和设计能力；掌握理论联系工 程实际的能力；培养科学精神和解 决工程问题的能力。 12 单元 12：齿轮传动 （1）齿轮传动的失效形式及设计准则； （2）齿轮的材料及热处理； （3）齿轮传动的精度选择；（4）直齿圆 柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮传 动强度计算； （5）齿轮传动的润滑及其结构设计。 知识方面：熟悉齿轮的失效形式、设 计准则及材料选用；掌握直齿圆柱齿 轮传动、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮传 动强度计算方法；了解齿轮的精度选 择、结构设计和润滑方法； 能力和素质方面：具备分析齿轮传 动的能力和相关设计基础；培养学 生的科学精神与精益求精的精神。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 13 单元 13：蜗杆传动 （1）蜗杆传动的组成、特点、类型和应用； （2）普通圆柱蜗杆传动的正确啮合条件和 几何参数计算； （3）普通圆柱蜗杆传动承载能力计算； （4）蜗杆传动的效率与润滑；（5）蜗杆传 动的结构设计。 知识方面：了解蜗杆传动的类型及 几何尺寸计算；掌握蜗杆传动承载 能力计算方法；了解蜗杆传动的效 率、润滑；了解蜗杆和蜗轮的结构 设计方法。 能力和素质方面：具备分析蜗杆传 动的能力和相关设计基础。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 14 单元 14：带传动和链传动 （1）带传动的类型、工作原理、特点及 应用； （2）带传动的受力及带中的应力构成； （3）V 带传动的弹性滑动； （4）V 带传动的失效形式、设计准则、 设计计算； （5）带轮的结构设计； （6）带传动的张紧装置。 （7）链传动的特点、结构组成、失效形 式、设计计算。 知识方面：了解带传动的类型、工 作原理；熟悉带传动的受力情况； 理解带传动的弹性滑动及其不良后 果；掌握 V 带传动的设计计算，培 养学生的科学精神与工匠精神；了 解带轮的结构型式和带传动张紧方 法；了解链传动的特点、组成和设 计方法。 能力和素质方面：具备分析带传动、 链传动的能力和相关设计基础；培 养学生理论联系实际能力。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3