《机械系统设计》课程教学大纲

PAGEPAGE10《机械系统设计》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称机械系统设计课程编号48课程性质选修课课程类别专业课开课单位机械制造教研室授课学期第1学期学分/学时2/32课内学时32理论授课32上机学时课内实践实验学时课外学时34适用专业机械设计制造及自动化是否双语否先修课程机械原理、机械设计、机电传动与控制、机械工程材料、液压传动与控制、机械制造技术基础。后续课程毕业设计二、课程简介机械系统设计课程是一门用以培养学生在机械产品设计中有关系统设计能力的专业选修课程，是理论性较强的一门课程。着重从整机的角度和系统的观点介绍一般机械产品设计的基本方法和技术、机械系统及各子系统的一般特征和设计方法，注重系统方案的分析和构思，以及机械系统设计技能和基本素质的训练。通过该课程的教学使学生掌握机械系统设计的基本概念、理论和方法；了解机械系统的组成、布局、设计方案的评价问题等；提高学生对所学理论课和专业基础课内容的综合运用能力；使学生具备比较熟练的设计计算能力、一定的分析能力和初步的总体方案设计能力；全面考核学生对系统设计知识的掌握、运用、分析问题、解决问题能力；使学生具备系统设计开发的综合运用能力、实践能力、一定的创新能力和新产品设计开发能力。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标课程目标1.了解机械系统设计的基本概念，相关原理和方法。了解系统设计的考虑方法、设计类型、设计流程以及一些现代设计方法。掌握一般机械产品设计的基本方法和技术。课程目标2.明确机械子系统的设计要求，掌握动力系统、执行系统、传动系统及支承系统等的选择与设计。具有综合运用所学知识初步进行机械系统设计的能力。课程目标3.培养学生树立爱国意识、正确的科学观和职业精神，使学生具备辩证思维和创新思维。通过现代工具的使用和现代设计方法的学习，使学生得到初步的查阅文献、阅读相关技术资料和调查研究能力的锻炼；激发学生探索和创新精神，使学生善于思考，勇于实践。课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标11.3具备综合应用所学数学、自然科学知识、工程基础和专业知识，解决复杂工程问题的能力。毕业要求1：工程知识掌握数学、自然科学、工程基础和机械工程专业知识，能够运用其理论和方法解决与机械产品设计、制造工艺及其机电检测与控制等相关复杂工程问题。课程目标1、22.1能够将数学、自然科学基本原理运用于机械工程问题的表述。毕业要求2：问题分析能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究，分析与机械产品设计、制造工艺及其机电检测与控制等有关的复杂工程问题，以获得有效结论。2.2能够针对机械系统或过程选择正确、可用的数学模型。课程目标23.1能够对复杂机械工程问题进行分析和提炼，设计解决方案。毕业要求3：设计/开发解决方案能够设计针对复杂机械工程问题的解决方案，设计满足特定需求的机械系统、零部件或制造工艺流程，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。课程目标23.2能够对解决方案的可行性进行初步分析与论证。课程目标1、33.3能够设计满足特定需求的机械系统、部件和过程，并能够体现创新意识。课程目标35.2能够初步运用现代信息技术工具对机械工程问题进行预测与模拟，并了解其局限性。毕业要求5：使用现代工具能够针对复杂机械工程问题，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，包括对复杂机械工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。5.3掌握机械工程重要文献资料的来源和获取方法。12.1对自主学习和终身学习的必要性有正确的认识。毕业要求12：终身学习具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展能力。12.2有不断学习和适应发展能力。四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元机械系统设计基础及概述（学时数：2学时）1.课程主要内容通过本章学习了解机械系统的概念和组成，机械系统设计的地位和作用；理解机械系统设计的任务、设计类型、基本原则；了解机械设计的发展趋势。2.重点和难点重点：机械，机械系统的相关概念及学科中的位置。难点：学习机械系统设计课程的重要性。3.学生学习预期成果注重机械系统的整体性，提高学生对机械系统设计的认知程度。4.教学方式讲授法（1）.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明机械系统设计的基本原理，培养学生的职业规范；（2）.通过案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。5.支撑课程目标课程目标1、3第二单元机械系统的方案设计与总体设计（学时数：8学时）1.课程主要内容通过本章的学习，理解并掌握功能原理设计的基本概念（功能，功能分类，功能元，功能结构）和设计方法（黑箱法，功能元求解，设计实例）；理解结构总体设计任务和原则，设计步骤；掌握总体布局设计和主要设计参数（转速损失，公比，变速范围，级数，标准数列）等相关知识。2.重点和难点重点：功能原理设计的基本概念，主要设计参数及其确定方法。难点：各主要设计参数的特点及所适用场合。3.学生学习预期成果通过本章学习掌握机械系统总体设计在机电产品开发应用中的重要性，强化机械系统总体的设计方法和步骤；多以实例说明解释各概念和各项设计参数。4.教学方式讲授法（1）.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明机械系统总体设计的基本原理，培养学生的职业规范；（2）.通过案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。5.支撑课程目标课程目标2、3第三单元动力系统设计（学时数：2学时）1.课程主要内容通过本章学习明确原动机的种类、特点和基本要求，熟悉常用的电机特点及选择步骤和内容。2.重点和难点重点：电动机的种类、特点及选择。难点：原动机的选择。3.学生学习预期成果培养学生对常用电机的原理的理解和应用能力。4.教学方式讲授法（1）.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明动力系统设计的基本要求等，培养学生的职业规范；（2）.通过案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合。5.支撑课程目标课程目标2、3第四单元执行系统设计（学时数：7学时）1.课程主要内容通过本章学习了解执行系统功能，组成，分类；执行轴系统构成，基本要求，布局。掌握执行轴设计和执行轴支承的相关知识以及执行轴传动件的布置。了解执行轴组件计算。了解导轨功能，分类，技术要求；掌握普通滑动导轨结构类型，组合方式，适用场合，间隙调整方法，导轨材料的选用和搭配。2.重点和难点重点：执行轴，执行轴支承，执行轴传动件，普通滑动导轨。难点：执行轴组件的计算。3.学生学习预期成果培养学生引入工程力学中弹性模量、强度和刚度等相关概念，考虑实际工作中的摩擦、发热、受力、变形和振动等因素影响，结合工程结构实例分项分析、比较和总结，得出结论。4.教学方式讲授法（1）.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明执行系统设计的基本原理、基本要求、方法等；（2）.通过案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，强化知识应用意识，培养学生的反思能力。5.支撑课程目标课程目标2、3第五单元传动系统设计（学时数：7学时）1.课程主要内容通过本章学习了解传动系统概述类型及其组成，掌握有级变速传动系统设计方法“转速图”（基本组和扩大组，结构网和结构式，拟定方法和原则）；了解齿轮齿数的确定，齿轮的布置与排列；理解并掌握计算转速计算方法；了解无级变速传动系统。2.重点和难点重点：转速图的定义，转速图的拟定方法和原则，功率扭矩特性，传动件的计算转速。难点：拟定转速图的方法和步骤，设备的功率扭矩特性和传动件计算转速的求解方法。讲授提示与方法：引入实例讲解转速图所表示内容和含义，根据转速图拟定原则“口诀”结合实例讲授转速图的拟定方法和步骤，注重讲解传动齿轮齿数配齿表的使用特点，比较设备功率扭矩特性特点和调速电动机功率扭矩特性关系讲解无级变速传动系统的设计方法和特点；讲授中充分利用多媒体课件。3.学生学习预期成果培养学生分析机械系统中传动系统的能力，掌握有级变速系统的设计。能够结合工程结构实例分析、比较和总结。4.教学方式讲授法（1）.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明传动系统设计的基本原理、基本要求、方法步骤等；（2）.通过案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，强化知识应用意识，培养学生的反思能力。5.支撑课程目标课程目标2、3第六单元支承系统设计（学时数：2学时）1.课程主要内容通过本章学习了解支承系统功用，基本要求，设计步骤；理解静刚度概念和影响因素；掌握支承系统设计中截面的选择原则，设计中应注意的若干问题，提高各项静刚度的措施。2.重点和难点重点：静刚度的基本类型及影响因素，截面选择原则，设计中应注意的若干问题。难点：提高支承系统静刚度的方法和措施。3.学生学习预期成果培养学生对各项静刚度的概念的理解，使学生结合支承系统的典型结构形式和截面的选择原则等，能进行实际的支承系统的设计。4.教学方式讲授法（1）.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明支承系统设计的基本要求、方法等；（2）.通过案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，强化知识应用意识，培养学生的反思能力。5.支撑课程目标课程目标2、3第七单元操纵系统和润滑系统设计（学时数：4学时）1.课程主要内容通过本章学习了解操纵系统和润滑系统的功能、要求、组成和分类；掌握操纵系统主要参数的确定方法，常见机构的结构及原理。了解润滑系统设计。2.重点和难点重点：摆动式操纵机构。润滑系统的功能和要求、组成和分类。难点：摆动式操纵机构的定位、行程和干涉。3.学生学习预期成果明确操纵机构和润滑系统的设计；使学生结合实际结构掌握摆动式操纵机构设计并能做到举一反三。初步掌握润滑系统设计过程。教学方式讲授法（1）.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明操纵和润滑系统设计的基本原理、基本要求、方法步骤等；（2）.通过案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，强化知识应用意识，培养学生的反思能力。5.支撑课程目标课程目标2、3（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一单元机械系统设计基础及概述讲授法课程目标1.321:1.18第二单元机械系统的方案设计与总体设计讲授法、案例教学课程目标2、381:1.18第三单元动力系统设计讲授法课程目标2、321:1.18第四单元执行系统设计讲授法、案例教学课程目标2、381:1.18第五单元传动系统设计讲授法、案例教学课程目标2、371:1.18第六单元支承系统设计讲授法课程目标2、321:1.18第七单元操纵系统和润滑系统设计授法、案例教学课程目标2、331:1.18课程考核及对课程目标的支撑课程的考核以考核学生能力及培养目标的达成与否为主要目的，以检查学生对各知识点的掌握程度和应用能力为重要内容，包括课后作业、综合表现、实践大作业和期末考核4个环节。课程总评成绩4个环节的成绩加权而成，成绩均为百分制，课后作业权重20%，综合表现权重10%，实践项目大作业权重30%，期末成绩权重50%。各考核环节所占分值比例可根据具体情况进行调整，建议值及考核细则如下。（一）课程考核课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩20%课后作业100主要考核学生对各单元知识点的理解和掌握程度；每次作业按100分制单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节最终成绩。实践项目大作业20%结合实际项目大作业（专题）100以小组为单位，每个小组完成一个机械系统总体设计案例，在课外查找、阅读和分析相关的知识内容，总结、整理并撰写报告，并上交一份设计报告。根据报告结合答辩给分。综合表现10%出勤、课堂及考场表现100主要考核学生出勤、课堂纪律以及课上与老师互动情况；考核学生考试过程中的综合表现。期末考试50%知识40（1）卷面成绩100分，以卷面成绩的50%计入课程总评成绩。（2）主要考核系统设计的方法、设计类型、设计流程、准则和规律以及它的一些现代设计方法；机械系统的部件、执行元件选择与设计；传动系统设计；支承系统、操纵系统及润滑系统设计等内容。考试题型为：选择题、填空题、简答题、结构分析题和计算题等。能力30综合应用20创新10（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标第一单元机械系统设计基础及概述机械系统设计的地位、作用、任务、基本原则、要求以及方法等。作业、期末考试课程目标1、3第二单元机械系统的方案设计与总体设计2-1机械系统的功能原理设计2-2机械系统的总体结构设计。作业，专题设计，期末考试课程目标2、3第三单元动力系统设计3-1总体参数选择3-2动力系统选择及设计作业、期末考试课程目标2、3第四单元执行系统设计4-1执行系统组成、功能及分类4-2执行系统设计作业、期末考试课程目标2、3第五单元传动系统设计5-1传动系统组成、功能及分类5-2传动系统设计作业、期末考试课程目标2、3第六单元支承系统设计6-1支承系统功用及基本要求6-2支承系统设计的基本问题作业、期末考试课程目标2、3第七单元操纵系统和润滑系统设计操纵及润滑系统组成、功能及分类作业、期末考试课程目标2、