东北大学机械设计基础大纲重点

机械设计基础复习提纲第一部分课程重点内容第一章平面机构的自由度和速度分析运动副的概念和分类P6—7；运动副图形符号P8；能画出和认识机构运动简图P8—10。

平面机构自由度的计算公式P11；复合铰链、局部自由度及简单的虚约束P12—13；速度瞬心及三心定理P14-171、所以构件都在相互平行的平面内运动的机构称为平面机构；2、两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。

两构件通过面接触组成的运动副称为低副，平面机构中的低副有移动副和转动副。

两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副；3、绘制平面机构运动简图；4、机构自由度F=3n-2P l-P h,原动件数小于机构自由度，机构不具有确定的相对运动；原动件数大于机构自由度，机构中最弱的构件必将损坏；机构自由度等于零的构件组合，它的各构件之间不可能产生相对运动；5、计算平面机构自由度的注意事项：（1）复合铰链（图1-13）；（2）局部自由度：凸轮小滚子焊为一体（3）虚约束（4）两个构件构成多个平面高副，各接触点的公共法线彼此重合时只算一个高副，各接触点的公共法线彼此不重合时相当于两个高副或一个低副，而不是虚约束；6、自由度的计算步骤要全：1）指出复合铰链、虚约束和局部自由度；2）指出活动构件、低副、高副；3）计算自由度；4）指出构件有没有确定的运动；5）计算公式F=3n-2P L-P H7、速度瞬心与三心定理：1）速度瞬心：两刚体上绝对速度相同的重合点（绝对瞬心，相对瞬心）；2）常见运动副的速度瞬心的寻找方法；3）三心定理：三个彼此作平面运动的构件共有三个瞬心，且它们位于同一条直线上；4）利用三心定理求机构的全部瞬心；5）利用三心定理求机构的转速、角速比、速度。

第二章平面连杆机构平面四杆机构的三种基本形式及运动特征P21—28；四杆机构类型判定准则P28；急回特性 P29；压力角与传动角P30；死点位置P31；四杆机构的设计（按给定的连杆位置或行程速度变化系数设计四杆机构）P32—34（要求掌握几何作图法，解析法和实验法不考）。

机械设计基础重点一、协议关键信息1、机械设计基础涵盖的主要知识领域机械原理机械零件机械传动机械结构设计2、学习机械设计基础的目标掌握基本设计理论和方法具备初步的设计能力能够进行简单机械系统的分析和改进3、教学资源与参考资料推荐教材在线课程相关设计手册4、考核方式与评估标准考试成绩占比作业完成情况项目实践表现二、机械设计基础的知识领域11 机械原理111 机构的结构分析机构的组成要素运动副的类型和特点机构的自由度计算112 平面连杆机构平面四杆机构的基本类型和特性平面四杆机构的设计方法113 凸轮机构凸轮机构的类型和特点从动件的运动规律凸轮轮廓曲线的设计114 齿轮机构齿轮的基本参数和几何尺寸计算齿轮的啮合原理和传动比计算齿轮的失效形式和设计准则115 轮系轮系的类型和特点定轴轮系、周转轮系和复合轮系的传动比计算116 其他常用机构间歇运动机构螺旋机构带传动机构12 机械零件121 连接零件螺纹连接的类型、特点和强度计算键连接的类型和选择销连接的作用和类型122 传动零件带传动的工作原理、类型和设计计算链传动的特点和设计计算齿轮传动的受力分析和强度计算蜗杆传动的特点和设计计算123 轴轴的类型和结构设计轴的强度计算和刚度计算124 轴承滑动轴承的类型、结构和润滑滚动轴承的类型、代号和选择滚动轴承的寿命计算和组合设计13 机械传动131 机械传动的类型和特点机械传动的分类各类机械传动的优缺点和适用场合132 机械传动系统的方案设计传动比的分配原则传动系统的布局和优化133 机械传动的效率和功率计算传动系统的效率计算方法功率传递和匹配14 机械结构设计141 机械结构设计的基本原则满足功能要求保证强度和刚度便于制造和装配考虑经济性和可靠性142 机械零件的结构工艺性铸造零件的结构设计锻造零件的结构设计机械加工零件的结构设计143 机械装配结构设计装配基准的选择装配连接方式的选择装配顺序的安排三、学习机械设计基础的目标21 掌握基本设计理论和方法熟悉机械设计中的力学分析方法掌握材料选择和热处理的原则学会运用标准和规范进行设计22 具备初步的设计能力能够独立完成简单机械零件的设计能够进行机械传动系统的方案设计和参数计算具备一定的创新设计思维23 能够进行简单机械系统的分析和改进对现有机械系统进行性能分析和评估提出改进方案和优化措施具备解决实际工程问题的能力四、教学资源与参考资料31 推荐教材《机械设计基础》（作者：具体作者姓名）《机械设计》（作者：具体作者姓名）32 在线课程在线课程平台名称上的相关课程知名高校的公开课33 相关设计手册《机械设计手册》《机械零件设计手册》五、考核方式与评估标准41 考试成绩占比期末考试成绩占总成绩的X%平时测验成绩占总成绩的X%42 作业完成情况按时完成作业的质量和数量作业中的创新性和独立思考能力43 项目实践表现参与项目实践的积极性和团队合作能力项目成果的质量和创新性以上协议内容仅供参考，您可以根据实际需求进行修改和完善。

《东北大学机械设计基础》考试大纲重点第一部分考试说明考试形式与试卷结构（一）答卷方式：闭卷，笔试（二）答题时间：180分钟（三）考试题型及比例基础知识测试题（简答或选择）30%设计计算及作图题50%结构分析及应用题20%（四）参考书目陈良玉，机械设计基础，东北大学出版社，2000年。

第二部分考查要点注意：笔记中平面连杆运动分析不考，此部分不用看（一）机械的基本概念、平面机构及其自由度计算1.机械的基本概念2.平面机构的组成3.平面机构的运动简图（会识别）4.★★平面机构的自由度（一般小题，注意虚约束，局部自由度，复合较链判断，技巧：给出机构【尤其是已知结构，如牛头刨，行星轮等】自由度个数一般等于原动件个数）（二）平面连杆机构1.平面连杆机构的基础知识（P13常用平面四连杆机构的类型）2.平面四杆机构的基本特性（★概念，如行程速比系数，压力角，传动角，★极位夹角，★★曲柄摇杆机构的最小传动角位置）3.较链四杆机构存在曲柄的条件（★★★要军强曲柄存在条件）4.平面四杆机构的演化（偏心对心曲柄滑块机构）5.平面四杆机构的设计（★★图解法要会，具体见笔记）（三）凸轮机构1.凸轮机构的基本知识（组成、分类）2.从动件的运动规律（P29各个过程，★★几种从动件运动规律，特别是冲击特性，要会作图C）3.图解法设计凸轮轮廓（反转法，★★给出从动件运动规律，会做出凸轮形状一3种类型；注意基圆在理论轮廓上，特别是滚子从动件凸轮的理论曲线）4.凸轮机构基本参数的确定（失真；★从动件压力角与e,基圆大小关系；压力角过大怎样调整；）（四）第四章齿轮机构1.齿轮机构的特点和分类2.齿廓啮合基本定律（★齿轮传动基本要求；齿廓啮合基本定律P39图）3.渐开线齿廓的啮合性质（**P40五个特点；可分性；啮合角）4.渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称和基本尺寸（★★★基本参数；★★★计算公式）5.渐开线齿轮的啮合传动（★★★正确啮合条件；★图4-9要会画；★★连续传动条件）6.渐开线标准齿轮的公法线和固定弦齿厚7.渐开线齿轮的加工方法及变位齿轮的基础知识（★★变位齿轮与正常齿轮异同，压力角，节圆，模数；正传动与正变位区分）8.平行轴斜齿圆柱齿轮机构（★★正确啮合条件，★计算公式；当量齿数）9.圆锥齿轮机构（模数规定，当量齿轮）（五）轮系1.轮系组成及分类2.定轴轮系的传动比计算（★会计算，注意蜗轮蜗杆的旋向判断）3.周转轮系及其传动比计算（★★转化轮系后计算）4.混合轮系及其传动比计算（★★★一般要出大题，先分类后计算，难着靠方程解决）5.轮系的应用（六）机械设计基础知识1.机械零件的主要失效形式（★★）2.机械零件的工作能力及工作能力准则（★★）3.机械零件设计的一般步骤4.机械零件的强度（应力分类；★★材料疲劳极限和疲劳曲线）5.摩擦、磨损和润滑基础（摩擦分类）6.机械零件的常用材料（零件与材料常用配对）7.机械零件工艺性与标准化（七）第九章联接1.螺纹联接（主要参数；螺纹分类+用途；★各种螺栓连接画法；★螺栓放松；★★★螺栓受力分析，公式记牢----12年虽没考受力分析但是要写出公式并解释公式中字母的含义；★★★螺栓连接载荷及变形图；★提高螺栓连接强度措施）2.键和花键联接（分类；★★工作面；花键定心方式）（八）带传动与链传动1.带传动的类型和特点（概念，如界限，基准宽度；★★带传动优缺点）2.带传动的工作情况分析（★★★带应力分布；★★弹性滑动与打滑异同）3.普通V带传动的设计计算4.V带传动的结构设计（材料；★张紧方式）5.链传动的特点、类型及应用（★★优缺点）6.滚子链与链轮（★节距）7.链传动的运动分析和受力分析（★★多边形效应）8.链传动的设计计算（★★失效形式；★节距、齿数对链传动影响）9.链传动的布置与润滑（链传动布置）（九）齿轮传动1.齿轮传动的失效形式和计算准则（★★★建年简答题，失效形式以及解决方法）2.齿轮材料（★软齿面齿轮）3.齿轮传动的载荷计算（★★四个系数分别是什么，产生机理，作用？12年考的齿向载荷分布系数）4.标准直齿圆柱齿轮的强度计算（★★★会分析力；P183；P184下）5.齿轮精度、设计参数选择及许用应力（齿宽系数）6.标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算（★★★会分析力）7.标准直齿锥齿轮传动的强度计算（★★★会分析力）8.齿轮的结构设计9.齿轮传动的润滑（不同润滑方式应用场合）（十）蜗杆传动1.蜗杆传动的类型及传动特点（★★优缺点；）2.圆柱蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算（中间平面；★★★正确啮合条件；★导程、头数与效率关系；★变位涡轮与非变位的异同）3.蜗杆传动的承载能力计算（★★★会分析力；★★失效形式；★★常用材料+原因）4.蜗杆传动的效率、热平衡计算及润滑（★为何热平衡计算）5.蜗杆和蜗轮的结构（H-）轴1.轴的分类、特点及常用材料（★★分类；★材料）2.轴的结构（★★★结构找错会画图）3.轴的计算（十二）滚动轴承1.滚动轴承的构造及分类（★★分类，可承受的载荷）2.常用滚动轴承的类型、代号及选择（★★★代号计算会用到；★轴承选择）3.滚动轴承的选择计算（★★★失效形式；★★★计算必有答题）4.滚动轴承的静强度计算5.滚动轴承的组合设计（★注意结构）（十三）滑动轴承基础知识1.了解滑动轴承的结构类型（★★材料）2.了解滑动轴承的摩擦状态、润滑方法及失效形式（★★失效形式）3.了解轴承材料与轴瓦结构特点4.非液体摩擦滑动轴承的设计计算5.液体动压润滑轴承及形成流体动压润滑的必要条件（***P262）（十四）联轴器（简介）1.了解联轴器、离合器的主要类型、结构、工作原理、特点和应用。

《机械设计基础》考试大纲一、考试基本要求要求考生掌握机械原理和机械设计的基本知识、基本理论和基本设计计算方法，并且能灵活运用。

重点考察分析与解决常用机构、通用机械零部件和简单机械装置设计问题的能力。

二、试题类型及分值选择题、判断题、简答题、分析作图及计算题总分值：150分三、考试时间：3小时四、考试内容一、平面机构结构分析和速度分析运动副及其分类，平面机构自由度的计算，机构具有确定运动的条件，平面机构运动简图，平面机构的组成原理，速度瞬心及其在机构速度分析上的应用二、平面连杆机构分析与设计平面四杆机构的基本类型及其应用，平面四杆机构的演化方法，平面四杆机构有曲柄的条件，压力角与传动角，机构的急回运动，机构的死点位置，按从动件急回特性设计平面四杆机构。

三、凸轮机构及其设计凸轮机构的应用和类型，从动件运动规律的选择，凸轮轮廓的设计原理，尖顶、滚子直动从动件盘形凸轮设计，凸轮机构的压力角，凸轮基本尺寸的确定。

四、齿轮机构设计齿轮机构的特点和类型，齿廓啮合基本定律，渐开线的性质，渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数，标准渐开线直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算，渐开线齿廓的加工原理，渐开线直齿圆柱齿轮的根切与变位，一对渐开线齿轮的正确啮合条件，渐开线直齿圆柱齿轮传动的标准中心距与实际中心距，渐开线直齿圆柱齿轮的连续传动条件，斜齿圆柱齿轮传动的基本参数与几何尺寸的计算。

五、轮系轮系的类型，轮系传动比的计算，行星轮系各轮齿数和行星轮数目的确定，轮系的应用。

六、机械的运转及其速度波动的调节机械周期性速度波动，机械周期性速度波动的调节方法，飞轮转动惯量的计算，飞轮主要尺寸的确定。

七、机械的平衡刚性转子的静平衡和动平衡的基本知识。

八、机械零件设计概论机械零件的强度、机械零件的接触强度、机械零件的耐磨性、机械制造常用材料及其选择、极限与配合、表面粗糙度和优先数系、机械零件的工艺性、标准化和经济性。

九、连接螺纹参数，螺旋副的受力分析、效率和自锁，螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件，螺栓连接的预紧与防松，单个螺栓及螺栓组连接的受力分析与强度计算，螺栓组连接的设计，螺栓的材料和许用应力，提高螺栓组连接强度的措施，螺旋传动，销连接和键连接的类型、结构和选择。

第一章机械设计总论本章节包括5个知识点，1.机械零件的主要失效形式及计算准则；（重点）2.机械零件设计的一般步骤；3.材料的疲劳特性4.机械零件的强度计算；（重点）5.机械零件的抗剪裂强度和接触强度。

在复习每一个知识点的过程中，首先要了解知识点，通过熟悉教材内容，识记一般的知识点，尽可能脑中对零件有总体的认识，再通过本讲义如下内容对应的例题，从分析、解题、注意易错点到完成老师布置的作业完成相应知识点的掌握过程。

【知识点1】机械零件的主要失效形式及计算准则【例题1】机械零件的主要失效形式有哪些？分析：基本知识点的熟记解题：断裂，表面压碎，表面点蚀，塑形变形，过量弹性变形，共振，过热，过量磨损易错点：回答不够全面作业：《机械设计与机械原理考研指南》P18 页第20、21、22 等题习题：简述机械零件的计算准则【知识点2】机械零件的强度计算【例题2】简述应力特征r 的取值范围及应力分类分析：基本知识点的熟记解题：-1≤r≤1，r=1 时为静应力，r=-1 是为循环变应力，r=0 时为脉动变应力易错点：分类理解不清作业：《机械设计与机械原理考研指南》P19 页第36、37 等题习题：简述载荷与应力的类型第二章平面连杆机构及其设计（不考）第三章凸轮机构及其设计（不考）第四章步进机构及其设计（不考）第五章齿轮传动设计本章节包括6 个知识点，1.齿轮传动的主要参数及几何尺寸计算；2.齿轮常用材料及热处理方法；3.硬齿面，软齿面，开式传动，闭式传动等概念4.齿轮传动的的常见失效形式，受力分析；（重点）5.直齿，斜齿圆柱齿轮传动的强度计算6.齿轮设计准则。

（重点）其中必须掌握的知识点是3 个，1.硬齿面，软齿面，开式传动，闭式传动等概念2.齿轮传动的的常见失效形式，受力分析；3.齿轮设计准则。

【知识点1】齿轮传动的的常见失效形式【例题1】简述齿轮传动的常见失效形式分析：这一考题在历年考研试卷中比较常见，或考简答，或变换形式考填空解题：1.轮齿折断，多发生在脆性材料轮齿根部2.齿面点蚀，多发生在润滑良好的闭式软齿面齿轮中3.齿面胶合，多发生在高速重载热条件差的闭式齿轮中4.齿面磨损，多发生在开式齿轮传动中5.齿面塑性变形，多发生在底速过载，频繁启动的软齿面齿轮传动中易错点：回答不够准确作业：《机械设计与机械原理考研指南》P43 页第1、2 题，p46 页第43、44、45、46 题习题：齿面点蚀首先出现在齿面节线附近的原因。

《机械设计基础》（含工程力学）教学大纲一、课程性质、课程任务《机械设计基础》的力学部分主要研究构件在平衡时的受力情况并为构件选择合适的材料和合理的截面。

机械设计部分是研究一些常用机构如连杆机构，齿轮机构，凸轮机构的工作原理和齿轮等常用零件的选型计算。

《机械设计基础》是工科专业的一门理论基础课。

它将为后续课程如《机械制造基础》等提供必要的基础知识，是后续开课的必修课程。

二、课程的基本要求《机械设计基础》主要进行构件的静力学计算和常用的杆、轴和梁等构件选择合适的材料和合理的截面，以达到经济安全。

并能对常用机构做工作原理分析和通用零部件的选型设计。

三、课程内容工程力学教学部分：第一章静力学的基本概念（一）掌握力的概念（二）掌握静力学的四个基本定理（三）了解力矩和力偶的概念，会使用力的平移定理。

（四）掌握五种约束及约束力的画法（五）掌握物体和物体系统受力图的画法第二章平面力系（一）了解平面任意力系的概念和简化结果的讨论。

（二）掌握平面任意力系平面汇交力系平面平行力系未知约束力的求解。

第四章轴向拉伸与压缩（一）了解轴向拉伸与压缩的概念。

（二）掌握横截面上的应力、拉压杆的变形及虎克定律、材料拉压时的力学性能第六章扭转（一）掌握扭转的概念、扭矩及扭矩图。

（二）掌握圆轴扭转时的应力与强度计算、圆轴扭转时的刚度计算。

第七章平面弯曲内力（一）了解梁的计算简图及分类（二）掌握梁的内力、剪力与弯矩计算。

掌握弯矩、剪力与载荷集度间的关系掌握剪力、弯矩图的绘制。

第八章梁弯曲时的强度与刚度计算（一）了解试验观察与假设和提高梁的强度和刚度的措施（二）掌握弯曲正应力的计算、梁的强度计算。

第十章组合变形的强度计算（一）掌握拉伸（压缩）与弯曲组合变形的强度计算（二）掌握组合变形的强度计算机械设计基础教学部分第一章绪论（一）了解机器和机构的组成（二）掌握零件、构件、机构、机器四者之间的关系第二章平面机构（一）了解平面机构运动简图的定义和画法（二）掌握平面机构自由度的计算方法和四杆机构的设计第三章平面连杆机构（一）了解平面连杆机构的基本类型分类（二）理解平面四杆机构的三个工作特性（三）理解平面连杆机构的演化方式和类型第五章齿轮机构（一）了解齿轮机构的特点及类型（二）理解渐开线齿廓的形成及特性（三）掌握渐开线齿廓的几何尺寸计算第六章轮系（一）了解轮系的功用和分类（二）理解轮系传动比的定义（三）掌握定轴轮系传动比的计算第九章联接（一）了解螺纹按截面形状的分类（二）理解提高螺纹联接的强度措施（三）掌握四种螺纹联接的强度计算第十章齿轮传动（一）了解齿轮传动的实效形式及设计准则（二）掌握闭式软硬齿面齿轮的设计准则（三）掌握闭式齿轮的设计方法第十二章带传动和链传动（一）了解带传动的类型、类型及工作原理（二）理解带传动的打滑、弹性滑动及丢转等概念（三）掌握V带传动的设计第十三章轴（一）了解轴的类型（二）掌握轴的结构设计需注意的问题和轴的设计方法第十四章轴承（一）了解滑动轴承和滚动轴承的类型结构（二）理解滚动轴承的实效形式和设计准则（三）掌握滚动轴承的选型设计四、课时分配五、本课程与其他课程关系本课是专业基础课为后续的专业课做准备。

《机械设计基础》课程实验大纲
适用专业：数控技术应用专业、大专模具专业、液压技术应用及工业工程专业
总学时：14学时
教研室执笔者：宋敏
编写日期：2003年5月
一、课程实验的目的和任务
《机械设计基础》是机械类专业一门必修的主干技术基础课。

实验目的是帮助学生深入了解材料的机械性质、变形及破坏规律，了解常见机构的组成原理与结构形式、运动的特性及主要参数的确定方法，典型的机械零部件结构，传动装置组成等方面的知识。

使学生掌握对机械传动装置进行力、力矩等的测试方法，初步具备进行与本课程有关的实验研究的能力，培养学生进行实验、实验操作、数据测定、实验现象的观察、分析和归纳能力。

要求学生在实验指导教师的帮助下自行完成操作、测定、记录以及实验报告的整理工作。

二、实验的基本内容
三、实验考核方式及评分办法
1、按实验过程各环节和实验测试综合评定成绩。

各实验均按实验操作、实验效果、实验报告质量和实验纪律综合评定成绩。

2、实验成绩以15%计入本课程学期总成绩。