2021年湖北07743机械设计基础（一）自学考试大纲及指定教材

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本大纲对应教材版本：杨可桢、程光蕴.《机械设计基础（第六版）》.北京：高等教育出版社,2013
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湖北省高等教育自学考试课程考试大纲

课程名称：机械设计基础（一）

课程代码：07743

第一部分课程性质与目标

一、课程性质与特点

本课程是专科层次模具设计与制造专业的理论课，通过学习本课程的机构和通用机械零件的基本知识和基本设计方法，为顺利地过渡到学习专业课程及进行机械工程现场的技术应用打下初步的基础。

二、课程目标与基本要求

1、了解设计基础研究的对象和内容；

2、掌握平面机构的运动副及分类；运动简图及分类；机构自由度计算；

3、掌握平面连杆机构的基本类型、特点及应用；有整转副的条件；铰链四杆机构的特性和平面四杆机构的设计；

4、掌握凸轮机构的应用及类型；从动件的常用运动规律；压力角及图解法设计凸轮轮廓；

5、掌握齿轮机构的特点和类型；采用渐开线齿廓实现定传动比；齿轮各部分的名称及基本尺寸；齿轮的加工及如何防止根切；掌握齿轮的失效形式，材料及热处理；直齿、斜齿圆柱齿轮的受力分析及强度计算；齿轮的构造，润滑和效率；

6、掌握带传动的应用和类型；带传动的受力分析，应力分析、弹性滑动及打滑；普通V带的设计计算；

7、掌握蜗杆传动的特点、类型、主要参数以及失效形式、材料选择、受力分析、强度计算；理解其蜗杆传动散热计算及润滑，蜗杆传动设计；

8、掌握定轴轮系，周转轮系及混合轮系的传动比计算；轮系的应用；

9、掌握棘轮机构；槽轮机构；不完全齿轮机构及间歇凸轮机构的工作原理；

10、掌握螺纹参数；螺旋受力分析，效率和自锁；机械制造常用螺纹；螺纹连接的基本类型和紧固件；螺纹连接的预紧和防松。掌握键联结的类型特点及应用；平键联接的选择计算；

11、掌握轴的类型，材料和结构设计；轴的强度计算；

12、滚动轴承的类型，特点及代号；滚动轴承的选择计算及组合设计；

13、掌握联轴器，离合器的类型及应用；熟悉几种联轴器离合器及制动器

三、与本专业其他课程关系

1、本课程为核心理论课之一。

2、先修课程有《机械制图》、《工程力学》、《金属工艺学》等课程。以上课程作为学习本课程的基础。

3、本课程后续课程有《机械制造工艺学》、《金属切削机床》、《模具设计》、《夹具设计》，这些后续课程涉及到设备的选用及有关安装尺寸等，需要本课程作为支撑

第二部分考核内容与考核目标

第零章绪论不作要求

第一章平面机构的自由度和速度分析

一、学习目的与要求

1、熟悉平面机构的运动副及分类；运动简图的分类；

2、掌握运动简图的绘制，并会区分主动件和从动件；

3、掌握机构自由度的计算方法和机构运动确定性的判断；

4、速度瞬心的计算方法与应用

二、考核知识点与考核目标

（一）平面机构自由度计算机及机构运动确定性判断（重点）

识记：平面机构自由度公式及公式中各种符号的定义；

理解：平面机构自由度计算的规则，低副数与高副数的确定及表示的含义；常见结构的运动方式及自由度，复合铰链、局部自由度和虚约束的含义；

应用：分析各种机构的运动情况及自由度计算。

（二）平面机构的运动副的绘制及速度瞬心的计算（次重点）

识记：各种运动副对应的简图，速度瞬心计算公式及相关符号含义；

理解：主动与从动件区分方法，速度瞬心计算原理；

应用：实际图与简图互相转换，并会计算速度瞬心。

（三）平面机构的运动副及分类（一般点）

识记：平面机构运动副分类方式，各种分类方式中常见的结构形式。

理解：平面运动副组成方式；髙副与低副表示方法，分类原则。

应用：分析实际结构组成运动副方式，快速确定其类别。

第二章平面连杆结构

一、学习目的与要求

1、熟悉平面连杆机构的基本类型、特点及应用；

2、掌握由整转副的条件；

3、掌握铰链四杆机构的特性和平面四杆机构的设计；

二、考核知识点与考核目标

（一）铰链四杆机构的特性与设计（重点）

识记：铰链四杆机构由整转副条件、急回特性、压力角与传动角、四点位置等特性，四杆机构设计方法；

理解：铰链四杆机构出现四种特性的原因或机制，特性所表达的结构运动状态即特定时刻；从动件的运动规律及点的运动规律，已知不同运动方式设计机构的特点及原因；

应用：分析四杆机构的特性，会根据给定的行程速度变化系数、连杆位置、两连架杆对应位置及点的运动轨迹设计四杆机构。

（二）铰链四杆机构的特点及应用（次重点）

识记：铰链四杆机构组成形式；曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构的特点；

理解：铰链四杆机构几种运动方式，工作原理；

应用：会区分铰链四杆机构类别。

（三）四杆机构的扩展（一般点）

识记：四杆机构存在形式，移动副、偏心轮作为“杆”的特点与传动方式。

理解：四杆机构的广义含义，不同结构形式的四杆机构的工作原理。

应用：会判断四杆机构类别。

第三章凸轮机构

一、学习目的与要求

1、掌握凸轮机构的应用及类型；

2、掌握从动件常用的运动规律，凸轮压力角计算方法；

3、掌握图解法设计尖底直动从动件盘型凸轮轮廓；

二、考核知识点与考核目标

（一）从动件运动规律及图解法设计凸轮轮廓（重点）

识记：等速运动、简谐运动及正弦加速运动特性，不同从动件盘型凸轮轮廓的绘制特点；

理解：从动件运动规律，从动件推程运动线图与凸轮轮廓曲线关系；图解法绘制凸轮轮廓的方法和原理；

应用：利用从动件运动规律绘制凸轮轮廓。

（二）凸轮压力角计算（次重点）

识记：凸轮压力角计算公式及作用；

理解：压力角计算原理；

应用：会计算压力角及用于判断凸轮运动特性。

（三）凸轮机构的应用及类型（一般）

识记：凸轮机构的应用范围及类型形式；

理解：凸轮机构的分类机制及其运动关联性；

应用：分清凸轮机构类型。

第四章齿轮机构

一、学习目的与要求

1、掌握齿轮机构的特点和类型；齿轮各部分的名称及基本尺寸；

2、掌握采用渐开线齿廓实现定传动比；齿轮的加工及如何防止根切；

3、掌握齿轮的失效形式，材料及热处理；直齿、斜齿圆柱齿轮的受力分析及强度计算；

4、熟悉齿轮的构造，润滑和效率。

二、考核知识点与考核目标

（一）齿轮啮合、尺寸计算、传动及力学强度计算（重点）

识记：渐开线齿廓啮合特性；直齿圆柱齿轮的基本参数及尺寸计算公式；标准渐开线齿轮啮合条件、安装条件、连续传动条件；圆柱齿轮的受力分析及强度计算公式；

理解：齿轮啮合原理；直齿圆柱齿轮啮合机制及计算原理；圆柱齿轮受力原理；

应用：根据啮合特性计算齿轮尺寸，分析齿轮受力状态进而分析齿轮强度。

（二）齿轮的失效形式与机构特点、类型（次重点）

识记：齿轮失效形式、齿轮机构的特点与类型；

理解：齿轮失效机理，与强度的关联性；

应用：会根据齿轮结构与强度大小判断失效形式。

（三）齿轮的构造，润滑和效率（一般）

识记：齿轮基本构造形式，润滑方式及运行效率；

理解：齿轮构造与润滑方式的关系，及其对运行效率的影响原理；

应用：通过齿轮构造与润滑方式，分析齿轮的运行效率。

第五章挠性传动

一、学习目的与要求

1、熟悉带传动的应用与类型；

2、掌握带传动的受力分析和应力分析；

3、掌握带传动弹性滑动及打滑；

4、掌握普通V带的设计计算。

二、考核知识点与考核目标

（一）带传动的力分析和设计参数的选择（重点）

识记：带传动受力形式，常见设计参数的类别；

理解：带传动受力传递原理，受力形式与设计参数的关系；

应用：分析带传动受力状态，设计参数的计算与选择。

（二）带传动应力分析、弹性滑动及打滑（次重点）

识记：带传动应力分析公式、弹性滑动与打滑条件；

理解：带传动应力分析方法；弹性滑动与打滑原理；

应用：会根据松紧边拉应力大小计算力的大小，判断弹性滑动与打滑与否。

（三）普通V带设计计算与带传动的应用和分类（一般）

识记：普通V带设计计算公式与方法；带传动的应用范围和类别；

理解：普通V带设计原理；带传动适用范围特点；

应用：会设计普通V带；根据条件选择何种带传动方式。

第六章蜗杆传动

一、学习目的与要求

1、掌握蜗杆传动的特点、类型；

2、掌握蜗杆传动的主要参数以及失效形式、材料选择、受力分析；

3、掌握蜗杆传动的强度计算、设计计算方法分析、参数选择；

4、理解其蜗杆传动散热计算及润滑，蜗杆传动设计；

二、考核知识点与考核目标

（一）蜗杆传动的强度计算、设计计算方法分析、参数选择（重点）

识记：蜗杆传动强度计算公式，设计计算流程及参数选择规则；

理解：蜗杆传动强度计算原理；设计计算原理；参数选择原理；

应用：会计算蜗杆强度，从设计方法出发，选择适当的蜗杆参数。

（二）蜗杆传动的失效形式、材料选择及受力分析（次重点）

识记：蜗杆传动的主要失效形式，材料选择规则，及其传动过程受力状态；

理解：蜗杆失效形式与材料选择关系，蜗杆失效机理与受力状态关系；

应用：结合失效形式与受力分析，会计算涡轮齿面疲劳接触强度与齿根弯曲疲劳强度。

（三）蜗杆传动特点、类型及散热计算、润滑、传动设计（一般）

识记：蜗杆传动特点和分类；散热公式、方法及润滑介质选择；

理解：蜗杆传动原理；散热原理；润滑与散热关系；

应用：结合蜗杆传动特点，会选择润滑介质，并计算蜗杆传动热平衡。

第七章轮系

一、学习目的与要求

1、掌握轮系的类型；

2、掌握定轴轮系，周转轮系及复合轮系的传动比计算；

3、掌握轮系的应用；

二、考核知识点与考核目标

（一）定轴轮系、周转轮系和复合轮系（重点）

识记：定轴轮系、周转轮系和复合轮系的定义，三种轮系的区别与特点；

理解：定轴轮系、周转轮系和复合轮系传动比计算方法；

应用：区分不同轮系，并采用对应的方法计算传动比。

（二）轮系的类型与应用（一般）

识记：轮系的分类及应用范围；

理解：轮系的分类原理；各种应用范围的特点与区别；

应用：会分析轮系类别，判断机构是否适合轮系结构。

第八章间歇运动机构

一、学习目的与要求

1、掌握棘轮机构；

2、掌握槽轮机构；

3、掌握不完全齿轮机构及间歇凸轮机构的工作原理；

二、考核知识点与考核目标

（一）间隙运动机构（一般）

识记：棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构、凸轮间隙运动机构的定义；

理解：四种间隙运动机构的工作原理；

应用：会分析间隙机构所属类别及适用范围。

第九章螺栓联接、键联结、销联接

一、学习目的与要求

1、掌握螺纹参数；螺旋受力分析，效率和自锁；

2、掌握机械制造常用螺纹；螺纹连接的基本类型和紧固件；螺纹连接的预紧和防松；

3、掌握键联结的类型特点及应用；平键联接的选择计算。

二、考核知识点与考核目标

（一）螺纹联接效率、自锁条件分析；平键选择计算（重点）

识记：螺纹联接效率概念及计算公式；螺纹自锁条件；平键概念及种类；

理解：螺纹联接原理；效率描述方式；自锁原理；平键选择方法；

应用：会计算螺纹联接效率，计算分析螺纹自锁与否；根据机构特点选择适合的平键。

（二）常用螺纹类型、受力分析及预紧预松（次重点）

识记：常用螺纹类别；预紧预松定义及条件；；

理解：不同螺纹的受力分析方法；预紧预松力学计算方法；

应用：会分析螺纹的受力，并判断预紧预松适用条件；计算预紧力。

（三）键联结的类型特点及应用（一般）

识记：键联结的分类与特点，应用范围；

理解：键联结的作用，连接原理；

应用：会分析键联结所属类别及适用范围。

第十章轴

一、学习目的与要求

1、掌握轴的功能与类型；

2、掌握材料和结构设计；

3、掌握轴的强度计算。

二、考核知识点与考核目标

（一）轴的结构设计方法和强度校核计算（重点）

识记：结构设计囊括范围；常见强度计算分类及各种强度计算公式；

理解：轴结构设计原则；制造安装、定位、固定、尺寸、受力等结构设计方法及原理；不同强度计算方法的异同，适用范围；

应用：依据轴所需要求，会设计轴类结构，计算轴强度判断危险截面。

（二）轴的功能与类型（一般）

识记：轴的分类与特点，应用范围；

理解：轴的作用，运动方式，受力方式；

应用：会分析轴所属类别及适用范围。

第十一章滚动轴承

一、学习目的与要求

1、掌握滚动轴承的类型，特点及代号；

2、掌握滚动轴承的选择计算；

3、掌握滚动轴承的组合设计。

二、考核知识点与考核目标

（一）滚动轴承的代号及类型选择；轴承组合结构设计；滚动轴承的计算（重点）

识记：滚动轴承的代号及分类；轴承组合结构形式；滚动轴承失效形式；寿命计算公式；

理解：滚动轴承组合结构设计原理，轴承固定、调整、配合及装拆方法；滚动轴承寿命计算方法，当量动载荷计算方法，角接触向心轴承轴向载荷计算方法，静强度校核方法；

应用：会区分滚动轴承类别及代号；根据机构要求设计轴承组合结构，依据强度要求进行轴承强度计算，进而选择适合轴承。

第十二章联轴器、离合器

一、学习目的与要求

1、掌握联轴器，离合器的类型及应用；

2、熟悉几种联轴器离合器及制动器；

3、掌握联轴器的选择。

二、考核知识点与考核目标

（一）联轴器的选择（重点）

识记：联轴器的分类及各种联轴器的应用范围；

理解：各类联轴器的工作原理及优缺点。；

应用：根据结构特点，依据联轴器的优缺点及使用范围，正确选择联轴器。

（三）几种联轴器离合器及制动器（一般）

识记：联轴器离合器及制动器的定义，及分类特点，应用范围。；

理解：几种联轴器离合器及制动器的工作原理及优缺点；

应用：会分析几种联轴器、离合器和制动器的优缺点。

第三部分有关说明与实施要求

一、考核的能力层次表述

本大纲在考核目标中，按照“识记”、“理解”、“应用”三个能力层次规定其应达到的能力层次要求。各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义是：

识记：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求。

理解：在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求。

应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知识点分析和解决有关的理论和实际问题，是最高层次的要求。

二、教材

指定教材：杨可桢、程光蕴.《机械设计基础（第六版）》.北京：高等教育出版社,2013

参考教材［1］孙桓、陈作模《机械原理（第六版）》.北京：高等教育出版社,2002.6

［2］濮良贵《机械设计》.北京：高等教育出版社,2001.7

［3］朱东华《机械设计基础》.北京：机械工业出版社,2004.3

三、自学方法指导

1、在开始阅读指定教材某一章之前，先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标，以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。

2、阅读教材时，要逐段细读，逐句推敲，集中精力，吃透每一个知识点，对基本概念必须深刻理解，对基本理论必须彻底弄清，对基本方法必须牢固掌握。

3、在自学过程中，既要思考问题，也要做好阅读笔记，把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理，这可从中加深对问题的认知、理解和记忆，以利于突出重点，并涵盖整个内容，可以不断提高自学能力。

4、完成书后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识，培养分析问题、解决问题及提高能力的重要环节。在做练习之前，应认真阅读教材，按考核目标所要求的不同能力层次，掌握教材内容。在练习过程中，对所学知识进行合理的回顾和发挥，注重理论联系实际和具体问题具体分析，解题时应注意培养逻辑性，针对问题围绕相关知识点进行层次（步骤）分明的论述或推导，明确各层次（步骤）间的逻辑关系。

四、对社会助学的要求

1、应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。

2、应掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目标。

3、辅导时，应以考试大纲为依据，指定的教材为基础，不要随意删增内容，以免与大纲脱节。

4、辅导时，应对学习方法进行指导，宜提倡“认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动争取帮助，依靠自己学通”的方法。

5、辅导时，要注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。

6、注意对应考者能力的培养，特别是自学能力的培养，要引导考生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题、分析问题、做出判断、解决问题。

7、要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中会存在不同难度的试题。

8、助学学分与学时：本课程共6学分，建议总课时108学时，其中助学课时分配如下：

五、关于命题考试的若干规定

1、本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章，适当突出重点。

2、试卷中对不同能力层次的试题比例大致是：“识记”为20%、“理解”为30%、“应用”为50%。

3、试题难易程度应合理：易、较易、较难、难比例为2：3：3：2。

4、每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占65%，次重点25%，一般占10%。

5、试题类型一般分为：填空题、单项选择题、简答题、计算题等题型。

6、考试采取闭卷笔试，考试时间150分钟，采用百分制，60分合格。

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