《机械设计创新》教学大纲

《机械设计创新》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：01170011课程性质：学科创新课程学分：2学分学时：32学时（理论16学时，实践16学时）先修课程：机械制图、机械原理、机械设计等后续课程：机械制造工艺及自动化工装综合课程设计、毕业设计适用专业：机械设计制造及其自动化开课单位：机械工程学院一、课程说明机械创新设计课程是一门以培养学生创新意识、启发创新思维和介绍创新方法的专业必修课。本课程的任务是使学生了解创新设计的理论基础、创造性思维方法和创造原理；掌握创新设计方法，并能将其方法应用于机械产品创新设计的实践。为学生进一步学习有关专业课和日后从事机械工程技术工作及机械产品创新设计打下基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：能够考虑人机工程学以及经济因素对机械系统设计方案的影响，对机械产品设计方案的可行性、创新性进行评价。课程目标2：能够利用分析设计软件建立虚拟样机，并进行运动学以及动力学的性能分析。课程目标3：通过团队成员的合作，完成机械产品的分析、设计、制作，培养学生协作精神和沟通能力，使学生具备自主学习、不断探索、敢于负责的职业素质。三、课程目标与毕业要求《机械设计创新》课程教学目标对机械设计制造及其自动化专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度3.设计/开发解决方案：能够设计针对机械工程领域的复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的机械系统、零部件或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。3.3能够在机械系统及零部件的设计环节中考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素，并通过技术经济评价对设计方案的可行性进行研究。课程目标1：能够考虑人机工程学以及经济因素对机械系统设计方案的影响，对机械产品设计方案的可行性、创新性进行评价。H5.使用现代工具：能够针对机械工程领域的复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对机械工程领域的复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。5.2针对具体的机械工程中的复杂工程问题，能够开发、选择和使用合适的现代信息技术工具和工程工具对问题进行模拟分析和预测。课程目标2：能够利用分析设计软件建立虚拟样机，并进行运动学以及动力学的性能分析。M9.个人和团队：能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。9.1理解团队合作的重要性，具有与团队成员或负责人协调合作的团队精神和能力，能够在多学科背景下的团队中独立或合作开展工作并发挥作用。课程目标3：通过团队成员的合作，完成机械产品的分析、设计、制作，培养学生协作精神和沟通能力，使学生具备自主学习、不断探索、敢于负责的职业素质。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实践学时对应的课程目标一、扳拧工具（1）机械结构设计与创新（2）机械产品的创新设计教学要求：了解创新设计方法在实际中的应用；学会分析现有产品中蕴含的创新思维、原理与技法，会使用这些方法对已有产品进行创新。重点：创新设计方法及应用。难点：机械结构设计与创新。221、2、3二、注塑件分离装置（1）类比创新法的典型应用（2）原理的仿效与创新教学要求：熟悉类比创新法的应用；学会借鉴已有产品的结构原理。重点:类比创新法的运用。难点:模仿创新。221、2、3三、发动机（1）往复式发动机的技术矛盾（2）新型发动机与技术创新教学要求：使学生了解技术系统发展进化的规律；掌握机械系统创新分析的方法。重点：机械系统创新的方向。难点：技术系统进化法则的应用。221、2、3四、送料机（1）直线往复运动的实现（2）机构的典型应用教学要求：熟悉直线往复运动的实现方法；掌握常用机构的特点，会利用常用机构的特点进行创新设计。重点：直线往复运动的实现。难点:机构的典型应用。221、2、3五、仿生机械（1）适用于行走的机构（2）步态分析（3）运动学分析教学要求：掌握仿生机构的精髓与创新的关键；会进行仿生机构的步态分析和运动分析。重点：仿生机械的运动实现。难点:机构运动学分析。221、2、3六、摘果器（1）“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛概述（2）运动和力的传递（3）功能分析、形态分析教学要求：了解功能分析的方法，了解运动方案的定量评价；掌握运动和力的远距离传递常用机构及特点。重点:运动和力的远距离传递。难点:增力机构、机构组合。221、2、3七、破障钳（1）机械创新设计大赛概述（2）增力机构的设计与实现；（3）机构的组合应用、剪叉机构的应用；教学要求：了解常用增力机构的设计与创新；掌握串联并联机构的应用。重点:增力机构。难点:机构组合。221、2、3八、无碳小车（1）工程训练大赛概述（2）能量的转化与传递（3）基于再生运动链的创新设计教学要求：了解能量的转化与传递特点；掌握常用机构的特点及应用，会使用再生运动链进行机构的创新设计。重点:特殊运动规律的实现。难点:再生运动链。221、2、3合计16162.实践部分实践部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实践项目、实践内容与学时实践项目实践内容和要求实践学时对应的课程目标综合训练实践内容：依据课程所学知识，运用创新原理、创新技法，结合生活、生产实际或相关学科竞赛主题设计新产品或新机构，提出新方案或改进方案设计出一种机械装置；或对常用机械及日常生活装置进行改进或变异性设计。实践要求：设计思路清晰；原理正确，有所创新；结构设计合理，实验效果明显；设计报告整洁，层次清楚。161、2、3合计16五、教学方法及手段课程教学以课堂讲授为主，结合实践、作业、慕课资源，配合多媒体课件等共同完成课堂授课内容和相关能力的培养。采用学习通、钉钉、微信等交流工具，加强和学生之间的交流和沟通。在实践教学环节中，通过启发式教学、讨论式教学培养学生机械产品创新设计的一般过程、基本知识和基本技能。培养学生自主学习能力、实际动手能力，激发学生的创新思维。六、课程资源1.推荐教材：（1）张春林.机械创新设计.北京：机械工业出版社，2016.（2）王志平.机械创新设计.北京：高等教育出版社，2013.2.参考书：（1）王凤兰.创新思维与机构创新设计.北京.清华大学出版社，2018.（2）王树才，吴晓.机械创新设计.武汉：华中科技大学出版社，2013.（3）贾瑞清、刘欢.机械创新设计案例与评论.北京.清华大学出版社，2016.（4）杨家军.机械创新设计与实践.武汉：华中科技大学出版社，2014.3.期刊：（1）机械设计，机械工程学会.（2）机械工程学报，中国机械工程学会.（3）制造业自动化，机械部北京机械工业自动化研究所.（4）制造技术与机床，中国机械工程学会、北京机床研究所.（5）发明与创新(大科技)，湖南发明协会.（6）DesignStudies，ElsevierLtd.4.网络资源：（1）张祖涛等，2018.3，大学生科技创新课程之机械创新设计大赛./course/SWJTU-1001900002（2）刘江南等，2018.3，机械创新设计大赛作品展./exhibition/opusAll（3）张策等，2015.3奇妙的机构./newview/movie/courseintro?newurl=%2Fspecial%2Fcuvocw%2Fqimiaodejigou.html七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现20（1）根据课堂出勤情况、课堂回答问题情况、线上自学情况进行考核，满分100分；（2）以课堂表现成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√1010平时作业30（1）主要考核学生对知识点的复习、理解、掌握程度和任务完成情况，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以作业最终成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√101010综合训练50（1）根据综合训练设计论文的质量、作品质量、答辩演示质量进行综合评分，满分100分；（2）综合训练总评成绩作为此环节的最终成绩；（3）以综合训练成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√202010合计：100分403030八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、平时作业、综合训练等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：课程考核分三部分进行，分为课堂表现成绩的评定、平时作业成绩的评定及综合训练成绩的评定，每部分的考核成绩按百分制给出。课程考核的成绩按下式给定：课程考核的成绩=课堂表现成绩20%+平时作业成绩×30%+综合训练成绩×50%。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现20参与课堂讨论，回答问题正确，学习平台线上自学率大于80%。认真参与教学活动，线上自学率大于70%。偶尔参与教学活动，线上自学率大于60%。上课不认真，偶尔参与教学活动，线上自学率低于50%。上课不认真，不参与教学活动，线上自学率低于40%。平时作业30设计思路富有创新性，灵活运用创新技法，能实现预定功能，展示、讲解清晰。设计思路具有创新性，能运用创新技法，能实现预定功能，展示、讲解清晰。设计思路创新性一般，能运用创新技法，基本实现预定功能，展示、讲解基本清晰。设计思路无创新性，未运用创新技法，勉强实现预定功能，展示、讲解不清晰。设计思路无创新性，未运用创新技法，不能实现预定功能，展示、讲解混乱。综合训练50设计说明书规范，方案富有创新性，结构设计合理，仿真