機械設(shè)計-機制-課程教學大綱

《機械設(shè)計》本科課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱機械設(shè)計MachineDesign課程代碼2080455課程學分0課程學時32理論學時32實踐學時0開課學院機電學院適用專業(yè)與年級機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)課程類別與性質(zhì)專業(yè)基礎(chǔ)必修課考核方式考試選用教材《機械設(shè)計》，濮良貴等編，ISBN：9787040514216高等教育出版社，第十版是否為馬工程教材否先修課程高等數(shù)學、機械制圖、互換性與測量技術(shù)、理論力學、材料力學、機械原理、工程材料及成型技術(shù)、機械制造工藝學課程簡介本課程的主要任務(wù)是使學生獲得機器總體結(jié)構(gòu)、機械零件設(shè)計，以及機械零件的材料的選用等專業(yè)知識。是從事機械專業(yè)技術(shù)人才必須具備的專業(yè)知識與基本能力。其課程的知識結(jié)構(gòu)和目標使學生初步掌握機械產(chǎn)品一般設(shè)計過程、機械零件的工作能力和計算準則，標準件的選用、設(shè)計手冊和設(shè)計圖冊的使用等基本知識與技能，為今后進一步應用機械設(shè)計進行機械產(chǎn)品開發(fā)打下基礎(chǔ)。本課程所講授的機械設(shè)計的要求和一般設(shè)計過程、分析機械零件的工作能力，掌握計算準則、機械零件的疲勞強度、摩擦、磨損、潤滑、機械零件的材料及選用、螺紋連接、鍵、花鍵、銷連接等連接件的設(shè)計和選用，帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動，軸、滑動軸承、滾動軸承、聯(lián)軸器和離合器、彈簧、減速器等基本知識。選課建議與學習要求《機械設(shè)計》課程適合機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)三年級的本科生授課，要求學生具有高等數(shù)學、畫法幾何與機械制圖、工程材料、機械制造基礎(chǔ)、互換性與測量技術(shù)、理論力學、材料力學、機械原理等基礎(chǔ)知識。

二、課程目標與畢業(yè)要求（一）課程目標類型序號內(nèi)容知識目標1通過機械設(shè)計課程的學習，讓學生了解機械設(shè)計的方法和理論發(fā)展，掌握通用零部件的設(shè)計計算及標準參數(shù)的選擇等基本理論和基本技能。2通過機械設(shè)計課程的學習，讓學生具有設(shè)計機械傳動裝置和一般工作機的能力。技能目標3培養(yǎng)學生通過運用標準、規(guī)范、手冊及其他有關(guān)技術(shù)資料，對常見機械進行正確的計算和標準繪圖的能力。4培養(yǎng)學生通過觀察、對比、分析、歸納、形成自我解決問題的能力。素養(yǎng)目標(含課程思政目標)5結(jié)合我過機械設(shè)計發(fā)展現(xiàn)狀和世界發(fā)展前沿，培養(yǎng)學生具有一定的機械創(chuàng)新設(shè)計意識。6培養(yǎng)科學嚴謹、求真務(wù)實的學習態(tài)度和工作作風，及創(chuàng)新精神和工匠精神。（二）課程支撐的畢業(yè)要求1、工程知識：能夠?qū)?shù)學、自然科學、工程基礎(chǔ)和機械專業(yè)知識用于解決機械產(chǎn)品設(shè)計、制造和運行控制等有關(guān)的機械領(lǐng)域復雜工程問題。2、問題分析：能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析機械產(chǎn)品設(shè)計、制造和運行控制等有關(guān)的機械領(lǐng)域復雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。3、設(shè)計/開發(fā)解決方案：能夠設(shè)計針對機械領(lǐng)域復雜工程問題的解決方案，設(shè)計滿足特定需求的系統(tǒng)、單元（部件）或工藝流程，并能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。4、研究：能夠基于科學原理并采用科學方法對機械產(chǎn)品設(shè)計、制造和運行控制等有關(guān)的機械領(lǐng)域復雜工程問題進行研究，包括設(shè)計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。（三）畢業(yè)要求與課程目標的關(guān)系畢業(yè)要求指標點支撐度課程目標對指標點的貢獻度1工程知識1-4M1通過機械設(shè)計課程的學習，讓學生了解機械設(shè)計的方法和理論發(fā)展，掌握通用零部件的設(shè)計計算及標準參數(shù)的選擇等基本理論和基本技能。60%2通過機械設(shè)計課程的學習，讓學生具有設(shè)計機械傳動裝置和一般工作機的能力。40%2問題分析2-4/3設(shè)計/開發(fā)解決方案3-1H3培養(yǎng)學生通過運用標準、規(guī)范、手冊及其他有關(guān)技術(shù)資料，對常見機械進行正確的計算和標準繪圖的能力。100%4培養(yǎng)學生通過觀察、對比、分析、歸納、形成自我解決問題的能力。4研究4-2/100%三、課程內(nèi)容與教學設(shè)計（一）各教學單元預期學習成果與教學內(nèi)容第一單元機械設(shè)計總論【教學內(nèi)容】1、知道機械工業(yè)在現(xiàn)代化建設(shè)中的作用。2、理解機械設(shè)計的內(nèi)容、性質(zhì)與任務(wù)。3、知道機器的組成、設(shè)計機器的一般程序和主要要求。4、理解機械零件的主要失效形式、設(shè)計機械零件應滿足的基本要求和設(shè)計準則，了解5、知道材料的疲勞特性、N-σ曲線；了解極限應力線圖的應用。理解材料的機械零件的理論設(shè)計、經(jīng)驗設(shè)計和模型實驗設(shè)計等設(shè)計方法。理解疲勞極限與零件的疲勞極限的區(qū)別。6、知道干摩擦、邊界摩擦、混合摩擦等基本摩擦形式及其特點。7、理解機械零件的磨損過程、粘附磨損、磨粒磨損、疲勞磨損、沖蝕磨損、腐蝕磨損和微動磨損等基本概念。【預期學習成果】1、能分析機械零件設(shè)計的一般步驟；能對機械零件材料進行選用。2、能夠運用影響零件疲勞強度的因素來采取提高機械零件疲勞強度的措施。3、能運用常用的添加劑和潤滑劑種類及其潤滑方法對機械設(shè)計進行潤滑。第二單元螺紋連接【教學內(nèi)容】1、知道螺紋的種類、螺紋的主要參數(shù)，螺紋連接的類型和標準連接件，螺紋連接的預緊和防松。2、理解螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計、受力分析和提高螺紋連接強度的主要措施。3、知道鍵連接的分類、無鍵連接和銷連接的特點及應用。結(jié)構(gòu)形式、特點。4、理解鍵、花鍵、無鍵連接和銷連接的失效形式、結(jié)構(gòu)尺寸。5、知道鉚接的主要特點、鉚縫的種類、特性及應用、電弧焊接的基本形式、過盈連接的特點及應用。6、理解鉚縫的受力及破壞形式，設(shè)計計算要點；焊縫的受力及破壞形式?！绢A期學習效果】1、能夠運用各種螺栓連接的強度計算、螺紋連接的材料及許用應力來設(shè)計與選擇螺紋。2、能運用鍵、花鍵、無鍵連接和銷連接的強度計算，選擇鍵和花鍵和無鍵連接和銷連接相關(guān)參數(shù)的計算。3、能運用鉚縫、焊縫的強度進行鉚釘和焊縫尺寸的計算，根據(jù)過盈連接強度條件，進行最小過盈量的計算。第三單元機械傳動【教學內(nèi)容】1、知道帶傳動的工作原理及普通V帶的結(jié)構(gòu)與型號，帶輪的結(jié)構(gòu)與材料。2、理解帶傳動的受力分析和應力分析、歐拉公式及應用、彈性滑動和打滑現(xiàn)象。以及帶傳動的失效形式和設(shè)計準則，理解普通V帶傳動設(shè)計方法。知道帶，帶傳動作用在軸上的載荷。3、知道鏈傳動的工作原理特點、應用，傳動鏈的結(jié)構(gòu)特點。4、理解鏈傳動的工作情況分析、滾子鏈傳動的設(shè)計計算，鏈傳動的布置、張緊方法、潤滑與防護。5、知道齒輪傳動的特點，失效形式和設(shè)計準則，齒輪傳動使用的主要材料和選用原則，變位齒輪強度計算的要點。6、理解直齒圓柱齒輪傳動的齒面接觸強度計算和齒根彎曲強度計算的力學模型，強度計算公式的特征和應用，計算公式中主要系數(shù)的意義。7、知道蝸桿傳動的類型、特點和應用，普通圓柱蝸桿傳動的運動關(guān)系和主要的幾何參數(shù)。8、理解普通圓柱蝸桿傳動主要的幾何參數(shù)，蝸桿傳動的受力分析、失效形式、設(shè)計準則，齒面接觸強度計算和齒根彎曲強度計算、承載能力?！绢A期學習效果】1、能夠分析帶傳動的設(shè)計計算，選擇帶的型號和相關(guān)參數(shù)，以及帶輪和張緊裝置的設(shè)計計算。2、能運用滾子鏈傳動的設(shè)計計算，選擇鏈的型號，以及設(shè)計鏈輪。3、運用標準直齒輪圓柱齒輪傳動的強度計算和確定許用應力，選擇標準齒輪模數(shù)，進行齒輪參數(shù)的計算，以及對齒輪進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。4、能夠運用蝸輪蝸桿傳動強度計算和確定許用應力，選擇標準模數(shù)等參數(shù)，進行蝸輪蝸桿進行設(shè)計計算，以及對蝸輪蝸桿進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。第四單元軸系及其他零部件【教學內(nèi)容】1、知道軸承的用途及分類，滑動軸承的類型、特點和應用；徑向滑動軸承的主要類型及結(jié)構(gòu)、軸瓦結(jié)構(gòu)及軸瓦材料。知道潤滑材料和潤滑方式及系統(tǒng)構(gòu)成。2、理解非液體潤滑軸承的失效形式、設(shè)計準則，非液體摩擦滑動軸承的條件性設(shè)計計算。理解流體動壓潤滑的基本方程，形成流體動壓潤滑的必要條件和徑向滑動軸承形成動壓潤滑的過程。3、知道滾動軸承的基本構(gòu)造、滾動軸承的主要類型、代號、特點及其選擇要點。滾動軸承的失效形式和計算準則，滾動軸承的裝拆、剛度、潤滑和密封。4、理解滾動軸承基本額定壽命、基本額定動載荷的概念，軸承徑向載荷、軸向載荷、當量動載荷和基本額定壽命的計算。5、知道常見聯(lián)軸器和離合器的種類和特點，以及特殊用途的聯(lián)軸器和離合器的特點。6、理解聯(lián)軸器和離合器的工作原理、轉(zhuǎn)矩計算。7、知道軸的功用和分類、軸設(shè)計的主要內(nèi)容，軸的材料及選擇。8、理解軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，合理設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)?！绢A期成果】1、能夠運用滑動軸承的相關(guān)知識，計算流體動力潤滑徑向軸承相關(guān)技術(shù)參數(shù)，確定具體軸承的尺寸與公差。2、運用不同可靠度和非穩(wěn)定變載荷下軸承壽命的計算方法，選擇具體軸承的型號和軸承尺寸參數(shù)。3、運用聯(lián)軸器和離合器的計算轉(zhuǎn)矩和工作情況，選擇具體的聯(lián)軸器和離合器的型號和技術(shù)參數(shù)。4、運用按扭轉(zhuǎn)強度、彎扭合成強度、安全系數(shù)法對軸進行強度計算、剛度計算，確定軸的結(jié)構(gòu)形式和具體尺寸參數(shù)。（二）教學單元對課程目標的支撐關(guān)系課程目標教學單元123456第一單元機械設(shè)計總論√√√√√第二單元螺紋連接√√第三單元機械傳動√√第四單元軸系及其他零部件√（三）課程教學方法與學時分配教學單元教與學方式考核方式學時分配理論實踐小計第一單元機械設(shè)計總論案例式教學：教學過程中結(jié)合實際案例，采用啟發(fā)式問答、小組討論、案例分析、課堂演示等多種教學方式，使學生在學習過程中積極參與，形成探究、思考、交流和討論的學習氛圍。。專業(yè)知識、專業(yè)技能考核采用：（1）課堂隨機提問和回答問題環(huán)節(jié)，確認每位同學對知識的掌握程度；（2）面對面的答辯過程，通過具體問題解決的闡述來判斷學生實際解決問題的能力；4第二單元螺紋連接案例式教學：教學過程中結(jié)合實際案例，采用啟發(fā)式問答、小組討論、案例分析、課堂演示等多種教學方式，使學生在學習過程中積極參與，形成探究、思考、交流和討論的學習氛圍。6第三單元機械傳動14第四單元軸系及其他零部件8合計32（四）課內(nèi)實驗項目與基本要求序號實驗項目名稱目標要求與主要內(nèi)容實驗時數(shù)實驗類型123實驗類型：①演示型②驗證型③設(shè)計型④綜合型四、課程思政教學設(shè)計第一章機械設(shè)計總論1、對工業(yè)4.0與中國制造2025環(huán)境下智能制造對機械設(shè)計方法的要求，強調(diào)機械設(shè)計方法在智能制造中的位置，增加學生的職業(yè)自豪感。2、通過圖片或視頻展示各種由于疲勞失效導致的機械事故案例，培養(yǎng)學生“一絲不茍、精益求精”的工匠精神，嚴格遵守國家標準和其他行業(yè)規(guī)范的法治精神，以及職業(yè)道德和職業(yè)奉獻精神。第二章螺紋連接1、通過播放視頻了解日本的“永不松動螺母”原理，對中國的自緊螺母的研發(fā)，培養(yǎng)學生的民族自豪感，“一絲不茍，精益求精”的工匠精神，以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神。

通過雷鋒的故事，培養(yǎng)學生干一行，愛一行，鉆一行的螺絲釘精神。2、通過“千里之堤，毀于蟻穴”的典故以及由于不注意細節(jié)導致的案列，讓學生認識到注意細節(jié)是行業(yè)者不容推卸的責任。第三章機械傳動1、帶傳動：通過無級變速器的原理講解，分析無極變速的特點：1）燃油經(jīng)濟性高；2）廢氣排放量低；3）動力性能優(yōu)于普通變速器；4）駕駛簡便舒適。培養(yǎng)學生綠色設(shè)計和可持續(xù)發(fā)展理念，進而強調(diào)以“碳達峰，碳中和”為契機，立足新發(fā)展階段，貫徹新發(fā)展理念，主動服務(wù)和融入新發(fā)展格局，為實現(xiàn)碳達峰和碳中和目標主動擔當和為。2、齒輪傳動：通過機器人使用減速器高速、高精度的要求，對齒輪的研究現(xiàn)狀和問題研究，啟發(fā)學生以發(fā)展的眼光看問題、分析問題和解決問題，并勵志投身祖國發(fā)展中去。3、蝸桿傳動：通過對蝸桿傳動的自鎖原因分析，啟發(fā)學生以聯(lián)系和發(fā)展的眼光看待機械各課程之間的關(guān)系。通過蝸桿減速器散熱問題的解決，啟發(fā)學生以科學的思維解決工程實際問題的能力。第四章軸系及其他零部件1、軸：通過學生對傳動軸設(shè)計計算與標準繪圖，指導學生的標準、規(guī)范意識，使學生養(yǎng)成遵守標準的習慣，培養(yǎng)良好的職業(yè)道德素養(yǎng)。2、滑動軸承：引入薄膜潤滑和超潤滑的研究進展，培養(yǎng)學生在學習和科研上用于擔當、銳意進取、勇于創(chuàng)新、愛國奉獻的精神。3、滾動軸承：講解角接觸球軸承