機械設計(西南交通大學建設的慕課)

機械設計是西南交通大學建設的慕課、國家精品線上開放課程、國家級資源共享課，於2014年9月22日在中國大學MOOC首次開設。該課程授課教師為吳鹿鳴（已故）、羅大兵和張祖濤。據2021年8月中國大學MOOC官網顯示，該課程已開課15次。

該課程共包括課程概論、機械零件設計的強度基礎、摩擦學設計與套用、螺紋連線、螺紋連線+軸轂聯接、傳動總論+帶傳動、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、齒輪傳動+蝸桿傳動、軸的設計與計算、軸的設計與計算+滑動軸承、滑動軸承+滾動軸承、滾動軸承、聯軸器與離合器+這十五講內容。

基本介紹

• 中文名：機械設計
• 類別：慕課、國家精品線上開放課程、國家級資源共享課
• 建設院校：西南交通大學
• 授課平台：中國大學MOOC、愛課程iCourse
• 首開時間：2014年9月22日
• 授課教師：吳鹿鳴（已故）、羅大兵、張祖濤

課程性質

課程背景

機械工業是為國民經濟各部門提供裝備的行業。一個新的機械產品的誕生，產品設計是第一道工序。產品設計水平是一個國家創新能力和競爭能力的決定因素。

課程定位

機械設計是一門培養學生具有機械設計能力的技術基礎課，可以通過學習該課程來掌握各種機器當中普遍使用的通用零部件的設計理論和方法。

課程簡介

機械設計課程主要講授通用機械零部件的工作原理、結構特點、設計方法，以及一般機械系統的設計，對培養學生從事機械產品設計和創新設計的能力具有重要的作用。課程內容主要包括總論（機械設計基本原則、強度基礎、摩擦、磨損、潤滑等基本知識）、連線（螺紋連線、鍵與花鍵連線、銷連線、過盈連線等）、傳動（帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動等）、軸系（軸、滑動軸承、滾動軸承、聯軸器等）及其它（彈簧、機架等）等五部分內容。

課程大綱

第1-7次開課

周次(日期)	內容	知識點	學時	主講教師
1（9.22）	緒論	機械工業與機械設計 課程內容、性質、任務 設計基本要求及主要類型 失效形式及設計準則 標準化	4	吳鹿鳴
2（9.29）	機械零件設計的強度基礎	疲勞強度 接觸強度	4
3（10.06）	摩擦學設計與套用	摩擦基本原理 磨損基本原理 潤滑基本理論 潤滑設計與套用	4
4（10.13）	螺紋連線	連線概述 螺紋基本知識 螺紋連線類型 螺紋連線的擰緊與防松 螺紋連線的設計計算	4	羅大兵
5（10.20）	螺紋連線	螺栓組的設計 提高螺紋連線強度的措施	2
	軸轂連線	平鍵(花鍵)連線 成形連線 過盈連線 彈性環連線	2
6（10.27）	傳動總論	機械系統設計 機械傳動工程套用 機械傳動分類、特點及設計原則	2	吳鹿鳴
	帶傳動	帶傳動概述 帶傳動基本知識 帶傳動工作中的受力分析	2
7（11.03）	帶傳動	帶傳動工作中的應力分析 帶傳動彈性滑動與打滑 V帶傳動能力設計準則 V帶傳動設計計算的基本方法 帶傳動的張緊	4
8（11.10）	鏈傳動	鏈傳動基本知識 鏈傳動的運動特性和動力特性 鏈傳動受力分析 鏈傳動的設計計算 鏈傳動結構設計 鏈傳動的潤滑	4
9（11.17）	齒輪傳動	齒輪傳動基本知識 齒輪傳動失效形式與設計準則 直齒圓柱齒輪受力分析與強度計算 斜齒圓柱齒輪受力分析與強度計算	4
10（11.24）	齒輪傳動	錐齒輪齒輪受力分析與強度計算 齒輪的結構設計 齒輪傳動的潤滑	1.5
	蝸桿傳動	蝸桿傳動特點 失效形式、材料選擇 蝸桿傳動受力分析 蝸桿傳動強度計算 蝸桿傳動熱平衡計算	2.5
期中測試
11（12.01）	滾動軸承	滾動軸承特點 滾動軸承類型選擇 滾動軸承壽命計算	4	吳鹿鳴
12（12.08）	滾動軸承	滾動軸承軸系的固定方式 滾動軸承調整方法 滾動軸承潤滑與密封	2
	滑動軸承	滑動軸承特點 滑動軸承類型 混合潤滑滑動軸承計算 流體潤滑基本方程	2
13（12.15）	滑動軸承	油楔承載機理 流體潤滑滑動軸承計算 滑動軸承設計案例	3
	軸的設計與計算	軸的分類 軸設計的主要問題	1	張祖濤
14（12.22）	軸的設計與計算	軸的結構設計 軸的強度計算	4
15（12.29）	聯軸器與離合器	聯軸器的類型 聯軸器的選用 離合器類型 離合器選用	2
	彈簧	彈簧概述 圓柱螺旋壓縮（拉伸）彈簧的設計計算 圓柱螺旋扭轉彈簧的設計計算	2	羅大兵
期末測試
合計			60學時

第8-15次開課

第1周 緒論 1.1 機械工業與機械設計 1.2 課程內容、性質、任務 1.3 設計基本要求及主要類型 1.4 失效形式及設計準則 1.5 標準化 第2周 機械零件設計的強度基礎 2.1 載荷與應力的分類 2.2 材料的疲勞特性 2.3 機械零件的疲勞強度 2.4 機械零件的接觸 2.5 接觸疲勞點蝕 2.6 接觸應力計算 2.7 討論課 第2周 單元測驗 第3周 摩擦學設計與套用 3.1 摩擦學概述 3.2 摩擦基本原理 * 3.3 摩擦理論 3.4 磨損 3.5 潤滑概述 * 3.6 潤滑理論 * 3.7 摩擦學前沿（拓展） 第4周 螺紋連線 4.0 連線概述 4.1 螺紋基本知識 4.2 螺紋連線的主要類型 4.3 螺栓連線的預緊與防松 4.4 單個螺栓連線的受力分析和強度計算 第5周 螺紋連線(2) + 軸轂聯接 4.5 螺栓組連線的受力分析 4.6 提高螺紋連線強度的措施 4.7 螺紋連線習題課 5.1 鍵連線 5.2 花鍵連線 5.3 銷連線 5.4 無鍵連線 5.5 過盈連線 連線單元測試 第6周 傳動總論+帶傳動（1） 6.1 機械系統設計 6.2 工程套用實踐 6.3 機械傳動分類、特點及設計原則 7.1 帶傳動概述 7.2 帶傳動基本知識 7.3 摩擦型帶傳動的基本理論1 第七周 帶傳動（2） 7.3 摩擦型帶傳動的基本理論2 7.4 V帶傳動設計計算的基本方法 7.5 帶傳動設計案例 7.6 帶傳動的張緊 傳動總論和帶傳動單元測試 第八周 鏈傳動 8.1鏈傳動基本知識 8.2鏈傳動的運動特性 8.3鏈傳動的動力特性和受力分析 8.4鏈傳動的設計計算

8.5鏈傳動結構設計和鏈傳動的潤滑 鏈傳動單元測試 第九周齒輪傳動（1） 9.1齒輪傳動基本知識 9.2齒輪傳動失效形式與設計準則 9.3圓柱齒輪受力分析與強度計算 9.4斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算 9.5圓柱齒輪傳動設計案例 齒輪傳動單元測試 第十周 齒輪傳動（2）+蝸桿傳動 9.6直齒錐齒輪傳動 9.7齒輪的結構設計和潤滑 10.1蝸桿傳動概述 10.2失效形式、設計準則和材料選擇 10.3圓柱蝸桿傳動的基本參數 10.4圓柱蝸桿傳動的受力分析 10.5圓柱蝸桿傳動承載能力計算 10.6蝸桿傳動的效率、熱平衡、潤滑與蝸輪蝸桿結構 10.7設計案例 蝸桿傳動單元測試 第十一周軸的設計與計算（1） 11.1 軸系概述 11.2 軸的分類 11.3 軸設計的主要問題 11.4 軸的結構設計1 11.5 軸的結構設計2 第十二周軸的設計與計算（2）+滑動軸承（1） 11.6軸的強度計算 11.7設計案例 11.8 軸的設計案例二 12.1 滑動軸承概述 12.2 流體動力潤滑機理 12.3 滑動軸承典型結構 12.4 軸瓦結構 12.5 滑動軸承材料（自學為主） 12.6 不完全液體潤滑滑動軸承 軸的設計與計算單元測驗 第十三周 滑動軸承（2）+滾動軸承（1） 12.7 液體動力潤滑的基本方程式 12.8 液體動力潤滑徑向軸承的計算 12.9 設計案例 12.10 其他形式滑動軸承簡介 13.1 滾動軸承基礎知識 滑動軸承單元測試 第十四周 滾動軸承（2） 13.2 滾動軸承工作能力計算 13.3 滾動軸承的組合結構設計 滾動軸承單元測驗 第十五周 聯軸器與離合器 + 彈簧 14.1聯軸器的類型 14.2聯軸器的選用 14.3離合器的類型及選用 15.1彈簧概述 15.2彈簧的選用 15.3圓柱螺旋壓縮（拉伸）彈簧的設計計算 15.4其它彈簧簡介

（註：課程大綱排版從左到右列 ）

開課信息

開課次數	開課時間	授課教師	學時安排	參與人數
第1次開課	2014年09月22日~2015年01月30日	吳鹿鳴、羅大兵、張祖濤	4小時每周	6042人
第2次開課	2015年03月09日~2015年08月10日			10443人
第3次開課	2015年08月31日 ~2016年01月25日			10360人
第4次開課	2016年02月29日~2016年06月20日			7536人
第5次開課	2016年08月29日~2016年12月29日			5657人
第6次開課	2017年02月27日~2017年06月20日			6205人
第7次開課	2017年09月04日~2017年12月31日			9006人
第8次開課	2018年03月05日~2018年06月18日			5080人
第9次開課	2018年09月03日~2018年12月31日			10294人
第10次開課	2019年02月25日~2019年06月15日			5200人
第11次開課	2019年08月26日~2019年12月22日			5446人
第12次開課	2020年02月24日~2020年06月13日			4864人
第13次開課	2020年09月14日~2021年01月10日			3622人
第14次開課	2021年03月01日~2021年06月20日			3153人
第15次開課	2021年09月06日~2021年12月26日			待定

（參考資料： ）

課程特色

著眼整體與系統，著力典型通用零部件，突出理論授課與工程套用相結合，以能力培養為主線，構建完善的教學環節。為了該課程的實施，授課隊伍由主講教師、技術負責人及2名助教組成，以便完成講授、答疑互動、作業、考試等教學環節。

學習預備

預備知識

該課程學習前應先修高等數學、機械製圖、理論力學、材料力學、工程材料、製造技術基礎、機械原理等課程。

學習資料

書名	作者	ISBN	出版年份	出版社
《機械設計》	吳宗澤、吳鹿鳴	—	—	中國鐵道出版社
《機械設計（第四版）》	邱宣懷	978-7-04-005667-9	1997	高等教育出版社
《機械設計（第九版）》	濮良貴、陳國定、吳立言	—	—

（參考資料來源：）

所獲榮譽

2017年12月26日，該課程被中華人民共和國教育部認定為“國家精品線上開放課程”。

2016年6月28日，該課程被中華人民共和國教育部認定為首批“國家級精品資源共享課”。

教師簡介

吳鹿鳴，西南交通大學教授，首屆國家級教學名師。

羅大兵，男，工學博士（法國），西南交通大學副教授，西南交通大學雛鷹學者B類。

張祖濤，工學博士，西南交通大學教授、博士生導師。