2020年天津1374机械设计自考考试大

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本大纲对应教材版本：《机械设计基础》（第6版）杨可桢、程光蕴等编著高等教育出版社2013年8月

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天津市高等教育自学考试课程考试大纲

课程名称：机械设计

课程代码：1374,4358

第一部分课程性质与目标

一、课程性质与特点

机械设计基础是一门培养学生具有机械方面基本知识的技术基础课。是为工科院校近机械类专业所开设的课程。本课程把重点放在机械的构成、运动特性、运用和维护知识方面。本课程的主要任务是培养学生掌握各种常用机构的构成、运动特性和机械动力学的基本知识。了解常用机构的简单设计。掌握通用机械零件的工作原理、特点和应用的知识，学会根据具体条件选用零件的类型。

二、课程目标与基本要求

本课程在教学内容方面应着重于基本知识、基本理论和基本方法，在培养实践能力方面应着重于设计构思和设计技能的基本训练。本课程的主要任务是培养学生掌握机构的结构、运动特性和机械动力学的基本知识，初步具有分析和设计基本机构的能力，并对机构运动方案的确定有所了解；掌握通用机械零件的工作原理、特点、选用和设计计算的基本知识，并初步具有设计机械传动装置和简单机械的能力；具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力；掌握典型机械零件的实验方法，获得实验技能的基本训练。

三、与本专业其他课程的关系

本课程以高等数学、工程力学、工程制图、金工实习为基础。

第二部分课程内容与考核目标

绪论

一、学习的目的与要求

了解本课程研究的对象、内容及其在培养高级工程技术人才中的地位、作用和任务；了解机械原理学科的发展趋势。

二、考核知识点与考核目标

（一）本课程研究的对象和内容（重点）

识记：机器与机构的含义和区别构件与零件的含义和区别。

（二）机械设计的基本要求和一般过程（一般）

识记：机器和机械零件设计的基本要求

第一章平面机构的自由度和速度分析

一、学习的目的与要求

了解机构的组成，运动副、运动链、约束和自由度等基本概念；能绘制常用机构的机构运动简图；能计算平面机构的自由度。

二、考核知识点与考核目标

（一）运动副及其分类（次重点）

识记：低副，高副，运动副、约束的含义

理解：平面运动副的分类

（二）平面机构运动简图（重点）

识记：平面机构运动简图定义及用途

理解：平面机构运动简图中运动副和构件的表示符号和表示方法

应用：能够绘制实际机械的机构运动简图

（三）平面机构的自由度（重点）

识记：机构自由度的意义，机构具有确定相对运动的条件

理解：正确判断和处理复合铰链、局部自由度、虚约束

应用：平面机构自由度的计算，能判断机构是否具有确定相对运动。

（四）速度瞬心及其在机构速度分析上的应用（次重点）

识记：速度瞬心的含义和求法

理解：三心定理

应用：能用速度瞬心法求简单平面机构的速度。

第二章平面连杆机构

一、学习的目的与要求

通过本章学习使学生充分理解：四杆机构的基本类型，运动特性，整转副的条件等基本概念，能用给定方法设计平面四杆机构。

二、考核知识点与考核目标

（一）平面四杆机构的基本类型及其应用（次重点）

理解：铰链四杆机构的基本类型及其演化机构

（二）平面四杆机构的基本特性（重点）

理解：曲柄存在条件、急回特性、压力角、传动角和死点位置

应用：正确判断平面四杆机构有无曲柄及其类型，利用作图法确定平面四杆机构的极限位置、最小传动角以及死点位置，能计算平面四杆机构的极位夹角、行程速比系数和最小传动角。

（三）平面四杆机构的设计（一般）

应用：能用作图法按给定的行程速比系数进行平面四杆机构设计

第三章凸轮机构

一、学习的目的与要求

了解凸轮机构的类型，常用运动规律，压力角，凸轮轮廓等概念。能用给定方法设计凸轮机构。

二、考核知识点与考核目标

（一）凸轮机构的应用和类型（一般）

识记：凸轮机构的组成和基本类型

（二）从动件常用运动规律（次重点）

理解：凸轮与从动件的相互运动关系。凸轮的基圆、推程运动角、远休止角、回程运动角、近休止角和从动件的推程、回程及动程的含义

（三）凸轮机构的压力角（次重点）

理解：凸轮机构压力角和基圆半径的关系。滚子半径的选择

（四）图解法设计凸轮轮廓（重点）

理解：凸轮轮廓曲线的设计原理，直动从动件盘形凸轮机构的凸轮理论轮廓曲线和实际轮廓曲线的设计。

第四章齿轮机构

一、学习的目的与要求

了解渐开线齿廓，齿轮基本尺寸，啮合，切齿原理，根切、最少齿数及变位齿轮等概念。掌握渐开线齿轮基本尺寸计算。

二、考核知识点与考核目标

（一）齿轮机构的特点和类型（一般）

识记：齿轮传动的类型、特点和应用

（二）齿廓实现定角速比传动的条件（一般）

识记：齿廓啮合基本定律的意义

（三）渐开线齿廓（次重点）

理解：渐开线的形成和性质。渐开线齿轮传动特点

（四）齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸（重点）

应用：渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算

（五）渐开线标准齿轮的啮合（重点）

理解：直齿圆柱齿轮的正确啮合条件、连续传动条件和重合度，标准中心距。

（六）渐开线齿轮的切齿原理（一般）

识记：轮齿切齿原理和加工方法

（七）根切、最少齿数及变位齿轮（一般）

识记：根切现象及不产生根切时的最少齿数

（八）平行轴斜齿轮机构（次重点）

理解：啮合特点，斜齿圆柱齿轮法面、端面参数的换算及几何尺寸计算，正确啮合条件，当量齿数概念

（九）锥齿轮机构（一般）

识记：直齿锥齿轮传动形式、啮合特点、背锥、当量齿轮的概念

第五章轮系

一、学习目的与要求

了解定轴轮系、周转轮系、复合轮系及其传动比；掌握其传动比计算。

二、考核知识点与考核目标

（一）轮系的类型（一般）

识记：轮系的概念及轮系的类型

（二）定轴轮系及其传动比（次重点）

应用：定轴轮系传动比计算及首、末轮转向关系的确定

（三）周转轮系及其传动比（重点）

应用：周转轮系的传动比计算

（四）复合轮系及其传动比（重点）

应用：基本轮系的划分方法，简单复合轮系的传动比计算

第六章间歇运动机构

一、学习的目的与要求：

了解棘轮机构，槽轮机构

二、考核知识点与考核目标

（一）棘轮机构（一般）

识记：棘轮机构的组成、工作原理和基本类型。主要特点和应用

（二）槽轮机构（一般）

识记：槽轮机构的组成、工作原理和基本类型。主要特点和应用

第九章机械零件设计概论

一、学习的目的与要求

了解机械零件的强度、载荷和应力的概念，掌握不同应力的计算方法。

二、考核知识点与考核目标

（一）机械零件的强度（一般）

理解：应力种类、许用应力、安全系数的概念

（二）机械制造常用材料及其选择（一般）

识记：机械制造常用材料及选择

第十章连接

一、学习的目的与要求

了解螺纹参数，常用螺纹，预紧和防松，键联接和花键联接等概念，掌握螺纹联接的强度计算，键联接和花键联接的强度计算及选择方法。

二、考核知识点与考核目标

（一）螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件（一般）

理解：螺纹和螺纹连接的类型、特点和应用

（二）螺纹连接的预紧和防松（次重点）

理解：预紧的目的

理解：防松方法

（三）螺栓连接的强度计算（重点）

理解：螺纹连接的应力分析和失效形式

理解：螺纹连接的结构设计

应用：强度计算

（四）键连接和花键连接（次重点）

识记：键连接、花键连接、销连接的类型、特点和应用

理解：键连接的受力分析、应力分析和失效形式

应用：普通平键连接的选择和校核计算

第十一章齿轮传动

一、学习的目的与要求

了解轮齿的失效形式，传动形式、润滑和效率等概念，掌握直齿、斜齿圆柱齿轮的受力分析、强度计算。

二、考核知识点与考核目标

（一）轮齿的失效形式（一般）

理解：轮齿失效形式，防止齿轮产生各种失效的措施

（二）齿轮材料及热处理（一般）

理解：齿轮材料、热处理及齿面硬度的选择方法

（三）直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷（次重点）

识记：直齿圆柱齿轮的受力分析，名义载荷与计算载荷的含义和关系，影响载荷系数的因素

（四）直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算、轮齿弯曲强度计算（重点）

理解：一对齿轮传动中接触应力和弯曲应力的变化特征，影响接触应力和弯曲应力的主要因素

应用：根据计算准则正确选用接触疲劳强度和弯曲疲劳强度的计算式、设计计算时主要参数的选择

（五）斜齿圆柱齿轮传动（重点）

理解：法面参数与端面参数关系、分度圆直径计算式、螺旋角

应用：能画出斜齿轮传动的受力分析图，应用齿轮齿面接触疲劳强度和弯曲疲劳强度的设计式或校核式

（六）直齿锥齿轮传动（次重点）

应用：能画出锥齿轮传动的受力分析图及计算各分力

第十二章蜗杆传动

一、学习的目的与要求

了解蜗杆传动的特点，失效形式、材料及结构，热平衡计算等概念。掌握圆柱蜗杆传动的参数和几何尺寸计算，强度计算，热平衡计算。

二、考核知识点与考核目标

（一）蜗杆传动的特点和类型（一般）

识记：蜗杆传动的特点和类型

（二）圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸（一般）

理解：普通圆柱蜗杆传动的中间平面的含义，蜗杆分度圆直径取标准值的意义，普通圆柱蜗杆传动的正确啮合条件、几何尺寸计算

（三）蜗杆传动的失效形式、材料和结构（次重点）

理解：蜗杆传动的主要失效形式和设计准则，蜗杆、蜗轮常用材料的选择原则和防止失效的方法

（四）圆柱蜗杆传动的受力分析（重点）

应用：普通圆柱蜗杆传动各分力的计算和方向的判别方法

（五）圆柱蜗杆传动的强度计算（次重点）

理解：正确选用接触疲劳强度和弯曲疲劳强度的设计式或校核式进行强度计算

（六）蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算（次重点）

理解：蜗杆传动的效率，润滑方法，热平衡的计算及采用冷却的措施

第十三章带传动和链传动

一、学习的目的与要求

了解V带传动和链传动受力分析，应力分析，带传动的弹性滑动和打滑，链传动的运动分析。掌握带、链传动中主要参数的选择方法和计算方法。

二、考核知识点与考核目标

（一）带传动的类型和应用（一般）

识记：带传动的工作原理、特点，普通V带的类型、结构和标准型号，V带的公称长度、节宽、V带轮的基准直径等概念

（二）带传动的受力分析（一般）

理解：紧边和松边拉力与有效圆周力的关系影响带传动能力的主要因素

（三）带的应力分析（次重点）

理解：带传动的应力变化情况、最大应力点出现位置及其最大应力值

（四）带传动的弹性滑动和传动比（次重点）

理解：带传动的打滑和弹性滑动现象

（五）V带传动的计算（次重点）

理解：V带传动中小带轮直径、带速、中心距、小带轮包角和带根数的选择

（六）链传动的特点和应用（一般）

识记：链传动的特点和应用

（七）链条和链轮（一般）

识记：链条的接头型式

（八）链传动的主要参数及其选择（一般）

识记：链节距对传动能力的影响

第十四章轴

一、学习的目的与要求

了解轴的分类方法，掌握轴的结构设计、强度计算方法。

二、考核知识点与考核目标

（一）轴的功用和类型（一般）

识记：转轴、心轴、传动轴的定义

（二）轴的结构设计（重点）

理解：轴的结构设计应考虑的内容

应用：正确进行轴的结构设计

（三）轴的强度计算（重点）

理解：轴在转距和弯矩作用下所受应力的变化特征，轴的失效形式

应用：会用弯扭合成法进行轴的强度校核

第十六章滚动轴承

一、学习的目的与要求

了解滚动轴承分类方法，代号等概念，掌握滚动轴承的选择计算组合设计方法。

二、考核知识点与考核目标

（一）滚动轴承的基本类型和特点（一般）

识记：滚动轴承各种类型的特性和应用

（二）滚动轴承的代号（次重点）

识记：滚动轴承代号的含义，滚动轴承类型的选择原则

（三）滚动轴承的选择计算（重点）

理解：滚动轴承的基本额定寿命、基本额定动载荷、基本额定静载荷、当量动载荷的含义

应用：当量动载荷的计算，滚动轴承的选择计算

（四）滚动轴承的组合设计（一般）

识记：滚动轴承组合设计应考虑的问题

第三部分实践环节

一、实验总学时（课外学时/课内学时）：32总学分：2

必开实验个数：4

二、实验的性质、目的和任务

机械设计基础是一门培养学生具有机械方面基本知识的技术基础课，是为工科院校近机械类专业所开设的课程，属于理论课内实验课程单独开课。本实验教学目标与基本要求是：通过实习掌握机构学的基本理论、基本知识和基本技能；学会常用机构的分析与综合方法，具有设计常用机构的能力和进行机械运动方案设计的初步能力。培养学生综合运用各种机械零件和机构的知识，设计简单机械的能力。培养学生的动手能力、观察分析能力、创新意识以及工程思维能力。

三、面对专业

机械制造及自动化专科专业

四、考核方式

在助课教师指导下完成实验并提交实验结果，根据实验报告内容、实验完成效果以及考勤情况综合评定成绩。

五、实验项目与内容提要

第四部分有关说明与实施要求

一、考核目标的能力层次表述

本课程的考核目标共分为三个能力层次：识记、理解、应用，它们之间是递进等级的关系。其具体含义为：

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问题和实际问题，是高层次的要求。

二、指定教材

《机械设计基础》（第6版）杨可桢、程光蕴等编著高等教育出版社2013年8月

三、自学方法指导

机械设计基础是一门专业基础课程，本课程具有较强的基础性和实践性。学习本课程时，必须与实际生产相结合，通过实践加强对课程的理解，以求达到掌握一门专业技术技能。

自学者应根据本大纲规定，认真阅读指定教材，阅读要结合实例进行空间思维和空间想象。务必要注重理解掌握基本理论和基本方法，逐步培养创新力，切忌死记硬背。

自学者在阅读完教材的某一章节后，应及时独立地完成各章的作业练习。因为作业是帮助理解、消化、巩固和掌握所学知识，培养分析问题和解决问题能力的重要环节。

四、社会助学的要求

1、应熟知考试大纲对本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，并深刻理解对知识点的考核目标。

3、辅导应以考试大纲为依据，指定教材为基础，不要随意增删内容，以免与大纲脱节。

4、辅导时，应对学习方法进行指导。提倡“认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动提出问题，在老师的指导下，通过自己的自学，使问题得到解决”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，特别是对自学能力的培养，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，解决问题的能力。

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，在各个能力层次中存在不同难度的试题。

8、助学学时：本课程共6学分，理论课部分3学分（54学时），实践环节3学分（54学时）。建议助学学时不少于108学时。助学课时分配如下

六、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40％、“应

用”为40％。

3、试题难易程度应合理：易、较易、较难、难易比例为：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％，次重点占25％，一般占10％。

5、本课程命题一般采用的基本题型包括单向选择题、填空题、判断题、简答题、分析题、计算题和绘图题等。

6、考试采用闭卷考试，考试时间150分钟，采用百分制评分，60分为及格。

七、题型示例（样题）

（一）单项选择题

1、一对标准渐开线圆柱齿轮要正确啮合，它们的必须相等。

A.直径dB.模数mC.齿宽bD.齿数z

（二）填空题

1、两构件通过点或线接触组成的运动副称为副。

（三）判断题

1、Ｖ带传动一般要求包角α≤120°。()

（四）简答题

1、为什么大多数的轴设计成阶梯形?

（五）分析题

1、如图所示，已知斜齿轮传动中，主动轮为轮1及螺旋线方向（右旋）。试在图中标出轮2螺旋线方向、圆周力Ft1、Ft2及轴向力Fa1、Fa2。

（六）计算题

1、已知一对渐开线标准直齿圆柱齿轮机构，其齿数Z1=23，Z2=53，m=6mm，α=20°，ha*=1，c*=0.25，试求：

1）两轮分度圆直径d1,d2；

2）两轮齿顶圆直径da1,da2，齿根圆直径df1,df2和基圆直径d1,d2。

（七）绘图题

1、图示为斜齿轮、轴、轴承组合结构图。试改正该图中的错误，并画出正确的结构图。

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