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机械设计
第12次开课
开课时间: 2025年02月14日 ~ 2025年06月20日
学时安排: 3-5小时每周
进行至第8周,共19周 已有 708 人参加
立即参加
课程详情
课程评价(255)
spContent=华中科技大学《机械设计》为国家级精品课程、精品资源共享课、首批国家级一流本科课程,任课教师均为国家级机械基础教学团队主要成员,课程组2021年获评湖北省优秀基层教学组织。课程目标是培养学生掌握机械系统的集成设计方法,常用机械部件的选配原则,通用机械零件的设计原理、方法;具有设计一般简单机械的能力;具有应用标准、规范、手册、图册等技术资料的能力。
华中科技大学《机械设计》为国家级精品课程、精品资源共享课、首批国家级一流本科课程,任课教师均为国家级机械基础教学团队主要成员,课程组2021年获评湖北省优秀基层教学组织。课程目标是培养学生掌握机械系统的集成设计方法,常用机械部件的选配原则,通用机械零件的设计原理、方法;具有设计一般简单机械的能力;具有应用标准、规范、手册、图册等技术资料的能力。
—— 课程团队
课程概述

华中科技大学机械科学与工程学院“机械设计”课程先后获批国家精品课程、精品资源共享课、首批国家级一流本科课程,本课程在注重机械设计知识的基础性、实用性、整体性、科学性和先进性的基础上,结合机械设计学科的前沿和工程、科研实际,从追求知识、素养和能力三位一体化全人的教育,强调培养学生的大系统观、大工程观、宏观思维等需求出发,突出系统设计理念,力图以统一的概念框架,建立理解、认识、分析、设计现代机电产品的基本思路和方法;强调系统的观点和综合集成的观点;强调所学知识的贯通和机电专业知识的综合运用。

本课程首先介绍机械设计学的体系、设计理念和方法;然后介绍机械产品的系统集成设计理论和方法,尤其是当今一些重要、通用零部件的选配原则和习惯;接下来重点介绍在实践中广泛应用的三大类设计准则:结构强度设计、结构刚度设计、结构稳定性设计;然后分门别类讨论通用机械零部件的设计方法,如传动、支承、连接零部件的工作原理、工作能力、参数设计、结构设计、制造工艺等,并在介绍过程中贯穿结构刚度设计和结构稳定性设计内容。

授课目标

机械设计是一门培养学生具有机械设计能力的专业技术基础课,是机械类各专业培养方案中的主干课程。本课程在教学内容方面应着重传授基本知识、基本理论和基本方法,在培养实践能力方面应着重创新设计构思和综合设计技能的基本训练。

本课程的主要任务是通过课程教学培养学生:机械工程科学知识的应用能力;设计机械系统、部件和零件的能力;对于机械工程问题进行系统表达、建立模型、分析求解和论证的能力;在机械工程实践中初步掌握并使用各种技术、技能和现代化设计工具的能力。

课程大纲
绪论
课时目标:理解机械发展对人类社会的影响;明确机械设计课程的学习要求和学习方法。
第一讲 机械发展对人类社会的影响
第二讲 课程学习的要求和方法
机械设计概述
课时目标:学习机械系统的组成,理解机械设计的相关概念,明确机械设计的过程和任务。
第一讲 机械系统的组成
第二讲 机械设计的概念
第三讲 机械设计的过程
第四讲 机械设计的任务
机械系统的设计约束
课时目标:明确机械系统的设计要求;掌握常用机械零件的失效形式与设计准则;针对强度设计准则,学习载荷与应力的分类,重点掌握零件在变应力作用下的强度问题,即疲劳强度。
第一讲 机械系统的设计要求
第二讲 机械零件的失效形式与设计准则
第三讲 载荷与应力的分类
第四讲 疲劳强度(一)
第五讲 疲劳强度(二)
第六讲 疲劳强度(三)
机械系统的集成设计
课时目标:学习机械系统的集成设计方法,建立设计的系统观念;了解各子系统的选择与设计方法,包括动力系统、传动系统、执行机构、操控装置和支承系统。
第一讲 集成设计方法
第二讲 动力系统选择
第三讲 传动系统设计
第四讲 执行机构设计
第五讲 操控装置设计
第六讲 支承系统设计
机械系统的总体方案设计
课时目标:学习机械系统的总体方案设计方法,主要是原理方案设计方法(如功能树、形态矩阵等)和方案的评价与决策方法(如评价目标树、评价矩阵等)。
第一讲 原理方案设计
第二讲 方案的评价与决策
直线运动平台设计
课时目标:针对机械系统中常用的直线运动平台,学习滚动丝械副、滑动导轨副、滚动导轨副等运动控制部件的设计及安装。
第一讲 运动控制系统的组成
第二讲 滚动丝杠副的设计及安装
第三讲 导向支承部件的要求及分类
第四讲 滑动导轨副的设计及安装
第五讲 滚动导轨副的设计及安装
第六讲 直线运动平台的设计
挠性传动设计
课时目标:学习掌握常用的挠性传动部件——V带传动和套筒滚子链传动的设计方法。V带传动中,从带传动的工作原理、受力分析、应力分析、弹性滑动现象入手,进一步学习V带传动的设计步骤和方法,掌握V带传动参数对承载能力的影响。链传动中重点掌握其运动特性——多边形效应。
第一讲 挠性传动概述
第二讲 带传动的受力分析
第三讲 带传动的应力分析
第四讲 带传动的弹性滑动现象
第五讲 普通V带传动的设计
第六讲 滚子链传动及其运动特性
第七讲 滚子链传动的设计
联轴器、离合器
课时目标:学习掌握常用的联轴器、离合器的类型、工作原理和应用场合。
第一讲 联轴器
第二讲 离合器
螺纹连接设计
课时目标:学习掌握常用的螺纹连接设计。了解螺纹的类型及主要参数;掌握螺旋副的受力分析方法,进而得出螺旋副的效率和自锁条件;重点掌握螺栓连接的强度计算方法。
第一讲 螺纹的类型及主要参数
第二讲 螺旋副的受力分析、效率和自锁
第三讲 螺纹连接设计
第四讲 螺栓连接的强度计算(一)
第五讲 螺栓连接的强度计算(二)
齿轮传动设计
课时目标:掌握齿轮传动主要的失效形式和设计准则。首先学习直齿圆柱齿轮传动的受力分析、齿面接触疲劳强度条件和齿根弯曲疲劳强度条件;然后学习齿轮常用的材料和许用应力计算;进一步学习斜齿圆柱齿轮传动和直齿锥齿轮传动的受力分析与强度条件;最后总结齿轮传动的设计方法和参数选择原则。
第一讲 齿轮传动的失效形式和设计准则
第二讲 直齿圆柱齿轮轮齿受力分析
第三讲 直齿圆柱齿轮传动齿面接触疲劳强度条件
第四讲 直齿圆柱齿轮传动轮齿弯曲疲劳强度条件
第五讲 齿轮材料和许用应力
第六讲 斜齿圆柱齿轮传动受力分析与强度条件
第七讲 直齿锥齿轮传动受力分析与强度条件
第八讲 齿轮传动设计方法
蜗杆传动设计
课时目标:了解蜗杆传动的特点及常用类型;主要学习圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸,掌握其失效形式、设计准则,常用材料与许用应力,重点掌握受力分析与强度条件。了解蜗杆传动的效率、润滑方式,热平衡计算的目的与方法。
第一讲 蜗杆传动的特点及类型
第二讲 圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸
第三讲 蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料
第四讲 圆柱蜗杆传动的受力分析与强度条件
第五讲 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算
轴设计
课时目标:了解轴的功能与分类。重点掌握轴的结构设计与强度计算方法。掌握轴毂连接设计。
第一讲 轴的功能与类型
第二讲 轴的结构设计(一)
第三讲 轴的结构设计(二)
第四讲 轴的强度计算(一)
第五讲 轴的强度计算(二)
第六讲 轴毂连接设计
滑动轴承设计
课时目标:了解滑动轴承的分类与特点。掌握非液体摩擦滑动轴承与液体摩擦滑动轴承的设计方法。重点是动压向心滑动轴承的工作原理、参数及选择原则、承载能力计算方法、热平衡计算方法。
第一讲 滑动轴承的分类与特点
第二讲 非液体摩擦滑动轴承的设计
第三讲 动压油膜的形成机理
第四讲 动压向心滑动轴承的主要参数及选择
第五讲 动压向心滑动轴承承载能力计算
第六讲 动压向心滑动轴承热平衡计算
滚动轴承设计
课时目标:熟悉滚动轴承的类型、代号和选择原则。理解滚动轴承的失效形式与设计准则,重点掌握滚动轴承的疲劳寿命计算方法,特别是向心角接触轴承轴向载荷的计算方法。
第一讲 滚动轴承的类型
第二讲 滚动轴承的代号
第三讲 滚动轴承的选择
第四讲 滚动轴承的失效形式与设计准则
第五讲 滚动轴承的疲劳寿命计算(一)
第六讲 滚动轴承的疲劳寿命计算(二)
第七讲 滚动轴承的疲劳寿命计算(三)
支承件设计
课时目标:重点掌握滚动轴承支承部件的组合设计,包括固定、调整、配合、装拆、润滑与密封。掌握箱体零件的结构设计方法。
第一讲 滚动轴承支承部件的组合设计(一)
第二讲 滚动轴承支承部件的组合设计(二)
第三讲 滚动轴承支承部件的组合设计(三)
第四讲 滚动轴承支承部件的组合设计(四)
第五讲 箱体类零件的结构设计
弹簧设计
课时目标:了解弹簧的类型与功能、结构尺寸与特性曲线,掌握圆柱螺旋弹簧的设计方法。
第一讲 弹簧的类型与功能
第二讲 弹簧的结构尺寸与特性曲线
第三讲 圆柱螺旋弹簧的设计
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预备知识

计算机与程序设计基础、理论力学、材料力学、工程力学实验、工程材料学、工程制图、机械制造技术基础、机械原理、互换性与技术测量基础,等

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

教材与教学参考书

教材:机械设计(第三版)吴昌林、张卫国、姜柳林主编,华中科技大学出版社

 

参考书:

1. 《机械设计》(第九版)上、下册,濮良贵、陈国定、吴立言 主编,高等教育出版社

2. 《机械设计基础》(第四版),黄华梁、彭文生 主编,高等教育出版社

3. 《机械设计作业集》(第四版)1、2册,李育锡主编,高等教育出版社

常见问题

 “机械设计” 这门课怎么学?

1 “机械设计”是一门专业基础课,同学们要学会运用所学的理论知识解决机械设计工程问题,一定要重视“理论联系实际”,从工程实践中学习。

2 初学者往往感到“机械设计“内容多而散,找不到突破口。“机械设计”这门课主要研究机械系统、部件、零件的设计原理和方法,“形散神不散”。希望同学们建立整机的系统概念,把每一类零部件(传动件、支承件、连接件……)放到整机中去学习,找到各类零件相同点和不同点,这样就能举一反三、触类旁通。

3 机械设计结构问题比较多,感到建立立体感困难的同学,应该多看一些实物,对照实物看图,会有不错的收获。

4 同学们在学习过程如果遇到问题,欢迎到讨论区留言,老师和助教会帮助大家答疑解惑。

华中科技大学
5 位授课老师
王书亭

王书亭

教授

胡于进

胡于进

教授

陈继勇

陈继勇

讲师

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