《機械賞析與創(chuàng)新》課程教學大綱

《機械賞析與創(chuàng)新》教學大綱一、課程基本信息課程名稱機械賞析與創(chuàng)新AppreciationandInnovationofMachinery課程編碼MEE223431025開課院部機電工程學院課程團隊機械創(chuàng)新設計教學團隊學分2.5課內(nèi)學時40講授32實驗0上機0實踐8課外學時48適用專業(yè)（公選課組）授課語言雙語先修課程課程簡介（任選）機械本身具有一種樸素的、合乎功能性的構造和不加雕飾的外在美，反映著現(xiàn)代設計中技術和藝術的辨證統(tǒng)一，它在心理層面很好地滿足了人們對機械力量的一種情感投射。《機械賞析與創(chuàng)新》課程從身邊生活中的常見機械出發(fā)，將原理賞析與生活常識相結(jié)合，引導學生進行日常觀察，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題，并嘗試運用所學去解決生活實際問題的能力，不斷增強自主研究意識；在機械賞析過程中挖掘工程中的實際需求，通過實踐項目設計來尋找解決方案，并通過手工制作，激發(fā)創(chuàng)新思維；通過機械賞析強化大學生對學科專業(yè)內(nèi)涵的認知，初步培育不同專業(yè)不同層次學生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新實踐能力，是全校大學生的工程素養(yǎng)提升通識課程。主要教學內(nèi)容有九部分，一是蒸汽機的誕生、發(fā)展和消亡，代表世界工業(yè)機械美學遺產(chǎn)，了解工業(yè)機械發(fā)展歷史；二是游梁式抽油機賞析與設計，代表石油特色機械產(chǎn)品，掌握機構運動特性；三是諸葛亮木牛流馬復古制作，代表傳統(tǒng)技術工藝承古傳今，演化直動原理，發(fā)展足式行走技術；四是人類飛天夢與仿生翅膀，了解飛天技術，進行機械翅膀制作，研究仿生機器人前沿技術。五是工程機械之美，致敬大國重器，了解工程機械類型，培養(yǎng)愛國情懷與民族責任感；六是挖掘機創(chuàng)新設計，了解機器下裝即行走機構適應地形的四種基本類型，機器上裝即推鏟、鏈斗等執(zhí)行不同動作的末端結(jié)構演化，提出本科生設計與創(chuàng)新課題；七是生活器械賞析，掌握民用唧筒機構傳力特性，思考醫(yī)療健身器材設計，進而拓展研究人性化的爬樓機器人。八是自行車演變，研究兩輪自行車結(jié)構演化，對比獨輪車、三輪車的行駛技術，了解“倒三輪”摩托機車的仿生原理。從“倒三輪”到三支點堆高叉車，從四輪越野摩托車到全地形工程車，從折疊自行車到輪椅功能組合創(chuàng)新，進而拓展到助力外骨骼與仿人機甲，寓教于樂，舉一反三，引導技術應用突破常規(guī)思維定勢。九是聯(lián)接與傳動，認識生活中的螺栓聯(lián)接防松，了解機械傳動中減速器、變速箱和差速器的原理；見識各種間歇運動機構在生活中的應用，培養(yǎng)生活經(jīng)驗；掌握凸輪機構設計，并能進行簡單的機構組合創(chuàng)新。課程教學目標設計兩條主線：一是將已經(jīng)解決的問題或者已知理論，當成未知的問題進行探究，通過現(xiàn)有工程產(chǎn)品技術研究或功能樣機復古制作，還原現(xiàn)有技術的形成過程；在興趣驅(qū)動下，引導學生自主地形成知識理論體系，進而培養(yǎng)一定的獨立研究與試驗能力，即使面對未知課題，也能基于基礎形態(tài)來逐步進行推進演化。二是基于已有理論基礎和現(xiàn)有產(chǎn)品演化歷史，進行創(chuàng)造性思維訓練，掌握和田創(chuàng)新十二法則，培養(yǎng)學生在巨人的肩膀上如何能進一步再創(chuàng)新。課程目標注重理實融合，強調(diào)有機設計的思想和產(chǎn)品的人情味，將傳統(tǒng)美學理念注入到大機器生產(chǎn)中去，既要推動產(chǎn)品樣式的革新，以人機工學為原則進行理性設計，又要滿足價廉但品味高尚的大眾化要求，將嚴謹?shù)墓髁x與傳統(tǒng)手工制作融合起來，制造出人性化的、有生機的和溫暖的、具有樸素美的作品。Themachineitselfhasakindofsimple,functionalstructureandunadornedexternalbeauty,whichreflectsthedialecticalunityoftechnologyandartinmoderndesign.Thecourse"mechanicalaestheticsappreciationanddesign"startsfromthecommonmachinesindailylife,combinestheappreciationofprincipleswiththecommonsenseoflife,guidesstudentstomakedailyobservation,trainsthemtofindproblems,andtriestousewhattheyhavelearnedtosolvepracticalproblemsinlife,andcontinuouslyenhancestheirconsciousnessofindependentresearch.Intheprocessofmechanicalappreciation,excavatetheactualneedsoftheproject,findsolutionsthroughpracticalprojectdesign,andstimulateinnovativethinkingthroughmanualproduction;Throughmechanicalappreciationandanalysistostrengthencollegestudents'cognitionoftheconnotationofthesubjectandcultivatetheengineeringqualityandinnovativepracticeabilityofstudentsatdifferentlevelsofdifferentmajors.Themainteachingcontenthasnineparts.Oneisthebirth,developmentanddemiseofthesteamengine,whichrepresentstheaestheticheritageofindustrialmachineryintheworldandunderstandsthedevelopmenthistoryofindustrialmachinery.Thesecondistheappreciationanddesignofthebeampumpingunit,whichrepresentsthecharacteristicmechanicalproductsofpetroleumandgraspsthemotioncharacteristicsofthemechanism.Third,ZhugeLiangwoodenoxandglindinghorseretroproduction,onbehalfofthetraditionaltechnologyinheritedfromthepasttothepresent,theevolutionoftheprincipleofdirectmotion,thedevelopmentoffootwalkingtechnology;Fourth,thehumanflyingdreamandbionicwings,understandtheflyingtechnology,mechanicalwingproduction,researchbionicrobotcutting-edgetechnology.Fifth,thebeautyoftheconstructionmachinery,paytributetotheheavymachinery,understandthetypeofconstructionmachinery,developpatrioticfeelingsandsenseofnationalresponsibility;Sixth,theinnovativedesignofexcavator,tounderstandthefourbasictypesofthemovementmechanismadaptingtotheterrainunderthemachine,theevolutionoftheendstructureofthemachineundertheshovel,thechainbucket,etc.performingdifferentactions,andtoproposeundergraduatedesignandinnovationtopics;Seventh,theappreciationoflivinginstruments,masterthetransmissioncharacteristicsofthecivilpumpmechanism,thinkaboutthedesignofmedicalandfitnessequipment,andthenexpandtheresearchofhumanizedbuildingclimbingrobot.Eightistheevolutionofbicycle,studytheevolutionoftwo-wheelbicyclestructure,compareunicycle,tricycledrivingtechnology,understandthebionicprincipleof"invertedthree-wheel"motorcycle.Fromthe"invertedthreewheels"tothethreefulcrumstackingforklifttruck,fromfour-wheeledoff-roadmotorcycletoall-terrainengineeringvehicle,fromfoldingbicycletowheelchairfunctioncombinationinnovation,andthenexpandtohelpexoskeletonandartificialrobot,educationandfun,guidetheapplicationoftechnologytobreakthroughtheconventionalthinking.Nineistheconnectionandtransmission,understandingtheboltconnectioninlife,understandtheprincipleofreducer,gearboxanddifferentialinmechanicaltransmission;Experiencetheapplicationofvariousintermittentsportsorganizationsinlifeandcultivatelifeexperience;MasterCAMmechanismdesign,andcancarryoutsimplemechanismcombinationinnovation.Therearetwomainlinesinthedesignoftheteachingobjectivesofthecourse:oneistoexploretheproblemsthathavebeensolvedorknowntheoriesasunknownproblems,andrestoretheformationprocessofexistingtechnologiesthroughthetechnicalresearchofexistingengineeringproductsortheretroproductionoffunctionalprototypes;Underthedriveofinterest,studentsareguidedtoindependentlyformatheoreticalsystemofknowledge,soastocultivatecertainindependentresearchandexperimentability.Eveninthefaceofunknowntopics,theycangraduallyadvancetheevolutionbasedonthebasicform.Second,basedontheexistingtheoreticalbasisandtheevolutionhistoryofexistingproducts,carryoutcreativethinkingtraining,masterthetwelveprinciplesofHetianinnovation,andtrainstudentshowtofurtherinnovateontheshouldersofgiants.Objectivefocusonsolidfusion,emphasizingorganicdesignthoughtsandtheproductofhumanandthetraditionalaestheticconceptintothebigmachineproduction,bothtopromotetheinnovationofproductstyle,basedonprinciplesofman-machineengineeringtocarryontherationaldesign,andtosatisfytherequirementofthecheapbutnobletastepopularization,fusedutilitarianismandtraditionalhandmaderigorous,createhumanized,aliveandwarm,withsimplebeautifulworks.負責人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務自選1M1目標1：了解我國工程機械發(fā)展現(xiàn)狀，致敬大國重器，培養(yǎng)愛國情感。掌握工程中連桿、凸輪、齒輪等常用機構與輪系、帶、鏈等常見傳動的工程形態(tài)與簡圖分析方法，并能應用于實際產(chǎn)品性能分析。能夠?qū)⒗碚撝R與工程產(chǎn)品對應起來，建立理論與實際的映射關系，并能從實際機械中抽象出原理表達，形成自主研究的基本技能。是2M2目標2：了解機械設計的一些基本概念、理論、規(guī)范與方法，掌握常用機構結(jié)構分析方法和通用零件知識，能夠分析機器功能特性與失效形式，進行機械產(chǎn)品設計實踐，結(jié)合機器使用情況發(fā)現(xiàn)問題并提出改進思路。是3M3目標3：掌握產(chǎn)品結(jié)構的模塊化分解方法，了解和田創(chuàng)新十二法則，并能應用于實際產(chǎn)品創(chuàng)新設計，發(fā)現(xiàn)目前產(chǎn)品的不足之處，拓展或完善其性能，進而提出創(chuàng)新性的解決方案。是4M4目標4：實踐項目應從實際機械產(chǎn)品結(jié)構體系出發(fā)，模塊化分解產(chǎn)品結(jié)構或功能組成，掌握相應模塊涉及到的理論知識點，并進行相應特性理論分析；發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品存在的問題或需改良之處，把握產(chǎn)品運行性能本質(zhì)，在產(chǎn)品結(jié)構體系中尋求演化改進之處，或?qū)Ξa(chǎn)品功能進行組合拓展，通過技術集成，實現(xiàn)課程理論的學習消化、應用吸收和拓展創(chuàng)新，同時培育學生的敬業(yè)精神和團隊協(xié)作意識。是三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標課內(nèi)學時教學方式課外學時課外環(huán)節(jié)11第一章蒸汽朋克與內(nèi)燃機演化重點：機械之美的理解，內(nèi)燃機主機構的運動特性；內(nèi)燃機結(jié)構型式演化蘊含的技術理論難點：從運動轉(zhuǎn)化的角度，尋求產(chǎn)品創(chuàng)新的技術路線/////21.11.1蒸汽朋克最后的蒸汽機車是世界工業(yè)的遺產(chǎn)。通過視頻欣賞，理解機械之所以為美，不僅僅是因為它的效用，更重要的是它在心理層面很好地滿足了人們對機械力量的一種情感投射。通過蒸汽機車手工制作，傳承復古設計，展望技術創(chuàng)新，向蒸汽朋克致敬。M10.5講授0.5內(nèi)燃機調(diào)研31.21.2內(nèi)燃機演化與創(chuàng)新設計內(nèi)燃機是各類運輸車輛、礦山建筑及工程等機械、水上運輸艦船的動力主機。分析內(nèi)燃機系統(tǒng)構成，作圖分析曲柄滑塊機構死點的形成過程；結(jié)合四沖程工作原理，從運動轉(zhuǎn)化的角度研究內(nèi)燃機主機構、正時機構和配氣機構可采用的機構類型；從內(nèi)燃機結(jié)構型式的演化歷史，深入把握產(chǎn)品創(chuàng)新的技術路線。M1,M21.5討論2研究作業(yè)4實踐1內(nèi)燃機車（蒸汽機）模擬設計與樣機制作模擬制作內(nèi)燃機主機構與配氣機構，深入研究兩套曲柄滑塊機構的組合應用機理，領悟前人的設計智慧，思考機構變型、替代機構，進而創(chuàng)新設計。M3,M4(2)實踐(8)研制報告52第二章游梁式抽油機賞析與設計重點：機構運動簡圖繪制，機構運動特性分析難點：游梁式抽油機創(chuàng)新設/////62.12.1游梁式抽油機創(chuàng)新了解傳統(tǒng)機器的系統(tǒng)構成，從原動裝置、傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構三個部分，研究游梁式抽油機的創(chuàng)新設計方法；通過學生大創(chuàng)競賽產(chǎn)品賞析，認識產(chǎn)品創(chuàng)新的層次性。M1,M30.5講授0.5產(chǎn)品類型調(diào)研72.22.2機構運動簡圖繪制繪制游梁式抽油機執(zhí)行機構運動簡圖，引導分析該機構的運動特性，延伸掌握常用構件、運動副以及常見機構的規(guī)范表達，學會機構簡圖的繪制方法，并應用于繪制內(nèi)燃機、破碎機等機器的運動簡圖，嘗試用機構簡圖來表達仿蜜蜂口器高粘度微流量泵的創(chuàng)新設計，培育技術創(chuàng)新思維。M11板書1作圖研究82.32.3運動特性分析基于機構運動簡圖繪制，分析游梁式抽油機中曲柄搖桿機構的運動特性；研究曲柄搖桿機構向曲柄滑塊機構的演化方法，進而會自主分析其它類型機構的運動特性；研究仿蜜蜂腹部變體結(jié)構的空天飛行器，將科技理論與生物情趣結(jié)合產(chǎn)生探索火花。M1,M21.5講授2理論分析報告9實踐2游梁式抽油機創(chuàng)新設計與樣機制作從機器組成出發(fā)引導學生模塊化創(chuàng)新，思考伺服電機驅(qū)動創(chuàng)新、傳動系統(tǒng)即減速箱改進及執(zhí)行機構替代創(chuàng)新，引出鏈條、皮帶式及多井抽油機創(chuàng)新設計與制作。M3,M4(2)實踐(8)研制報告103第三章木牛流馬承古傳今重點：平面連桿機構驅(qū)動裝置模擬制作，擬定創(chuàng)新項目技術方案難點：足式行走機構仿生設/////113.13.1木牛流馬諸葛亮木牛流馬復古制作：模擬設計“木?！迸c“流馬”的驅(qū)動裝置，拓展研究足式行走機構的仿生產(chǎn)品，能夠進行仿生螃蟹、仿生機械狗等多足仿生機器人的現(xiàn)代產(chǎn)品創(chuàng)新設計。M11.5講授1.5文獻調(diào)研123.23.2行走機構掌握足式行走機構的具體類型，研究輪式、履帶式直行機構以及螺旋式推進的運動特點，結(jié)合工程機械中輪足式、輪履式組合機構的直動設計，拓展思考水陸兩棲、全地形的特種車輛創(chuàng)新設計。理解和田創(chuàng)新法則，能夠完成行走機構的奧斯本信息檢核表，形成創(chuàng)新設計研究報告。M1,M32.5板書研討3技術總結(jié)報告13實踐3木牛流馬復古制作與行走機構仿生設計研究足式行走機構類型，進而引導足式行走機器人前沿仿生技術；分析應用場合與地況，將輪式、足式、履帶式行走機構進行組合，應用于設計工程車輛下裝直動裝置。通過功能模型模擬制作，掌握一定的機構學應用實踐技術。M3,M42仿生設計與模型制作(8)研制報告144第四章仿生翅膀—人類飛天夢重點：仿生機械翅膀的實現(xiàn)結(jié)構難點：仿生機器人前沿技術/////154.14.1人類飛天夢與仿生翅膀研究達芬奇鳥類飛行手稿，模仿鳥兒和翼龍的振翅原理，復古設計達芬奇飛行模型；中國竹蜻蜓作為螺旋葉片的起源，延伸設計中國早期的人力飛行器，體會人類對天空的向往和機械設計的復古情懷。通過簡單的兒童玩具竹蜻蜓以及萊特兄弟早期的螺旋推進飛機，引導思考旋翼直升機與螺旋漿推進裝置的技術原理，觀察其在現(xiàn)代工業(yè)中的應用。M11講授1飛行器調(diào)研164.24.2機械撲翼設計制作理解“科學不會自主地形成技術”，需要進行大量的樣機制作與試驗改進。通過撲翼機原型模擬制作，形成實踐技術經(jīng)驗，能夠進行機械蝴蝶、機械蜻蜓甚至機械蜂鳥的仿生設計與制作。M1,M21.5板書研討2機械翅膀調(diào)研174.34.3生物仿生技術了解生物模擬機器人技術發(fā)展歷程，認識到樣機試驗和模擬仿真結(jié)合是推動技術進步的重要手段。研究將足式、輪式、履帶式單一或多種組合，應用于全地形機器人；掌握蝙蝠、蜂鳥、蜻蜓等生物的仿生機械翅膀?qū)崿F(xiàn)的結(jié)構形式，將摩托與飛行器結(jié)合實現(xiàn)上天；將直動機構、萬向機構、螺旋推進與海底機器人結(jié)合實現(xiàn)下海，通過功能組合拓展與模塊化結(jié)構組裝，將奇思妙想變成現(xiàn)實。M1,M32.5講授4機器人前沿發(fā)展技術總結(jié)報告18實踐4機械翅膀創(chuàng)新設計與功能樣機手工制作研究仿生撲翼實現(xiàn)機構類型，構思創(chuàng)新設計模型；通過撲翼機原型模擬制作，掌握機械翅膀仿生技術與創(chuàng)新設計實踐能力。M3,M42創(chuàng)新設計與實踐(8)研制報告195第五章工程機械之美重點：了解大國重器，培養(yǎng)愛國情懷難點：工程機械技術的對比認知/////205.15.1大國重器認識中國的了不起：上天有神舟天宮，下海有深潛蛟龍，入地有全斷面盾構，重溫錢學森、王淦昌等國家記憶，銘記大國重器，國師無雙，強化科技工作者應“德才兼?zhèn)洹薄W習國家在架橋機、起重機、盾構機、半潛船、運移車、全地形運輸車等重型機械領域取得的技術成就，增強民族自豪感。M10.5講授1大國重器調(diào)研215.25.2工程機械類型及其演化從小斷面隧道掘進機到全斷面隧道盾構機，從拉鏟、電鏟到液壓挖掘機、裝載機，從斗輪挖掘機、挖溝機到鏈斗運輸橋，從十余種農(nóng)業(yè)機械到二十種土木機械，了解工程機械系列演化技術，發(fā)現(xiàn)蘊含的基礎理論知識；結(jié)合社會生活對機械設備需求，運用發(fā)展的眼光進行超前思維，提出創(chuàng)意或改良設計方案，給出模塊化的可行性報告。M31.5講授1.5技術調(diào)研226第六章挖掘機創(chuàng)新設計重點：掌握挖掘機上裝執(zhí)行機構與下裝行走機構類型難點：如何針對工程特定需求來組合設計新型產(chǎn)品/////236.16.1挖掘機演化創(chuàng)新認識兩彈一星元勛鄧稼先與中國核潛艇之父黃旭華，培養(yǎng)家國情懷，愛崗敬業(yè)！研究挖掘機上裝結(jié)構，了解從鏟斗、斗輪到鏈斗的技術發(fā)展過程，深入觀察正鏟與反鏟、電鏟與推鏟的結(jié)構區(qū)別。探討斗輪結(jié)構適應工程需求的變革過程，從輪斗、鏈斗、鏈條到螺旋結(jié)構，從挖掘機、挖溝機、取料機、洗砂機、淘金船到鏈斗式輸送機、鏈斗電梯，將上裝執(zhí)行機構與下裝行走機構結(jié)合起來，針對不同的應用場合采用不同的結(jié)構組合形式，因地制宜，認識機器設計的功利性與人性化、樸素美。M1,M31.5講授2前沿技術調(diào)研246.26.2挖掘機本科設計賞析大創(chuàng)項目成果，從六自由度線控機械手、液控機械手發(fā)展到仿生機械工程車，引導學生掌握運動轉(zhuǎn)化的形式，了解自由度分析的工程意義。從課程項目的模型制作、原理反求到畢業(yè)設計的工作路徑規(guī)劃、運行功能仿真，再到全地形特種機器人創(chuàng)新設計，提升學生課程實踐中功能樣機制作與企業(yè)培訓模式的契合度，實現(xiàn)產(chǎn)教結(jié)合。總結(jié)挖掘機執(zhí)行末端種類，通過與行走機構結(jié)合，嘗試針對某些特定應用問題，組合設計某種新型產(chǎn)品，通過產(chǎn)品設計的不同階段水平來對應不同學歷層次，打通本碩培養(yǎng)壁壘。引導學生長遠思考，將生活認知與原理知識結(jié)合，并向感興趣的專業(yè)課題延伸，先修課程對后續(xù)專業(yè)理論形成支撐。M2,M32.5講授3擬定項目切入點25實踐5裝載機類工程機械創(chuàng)新設計與樣機制作掌握裝載機、挖掘機等特種工程機械的模塊化分解與設計方法，綜合應用前述的下裝行走機構與上裝執(zhí)行機構的理論技術，搭建旋轉(zhuǎn)支撐平臺進行功能組合，實現(xiàn)復雜機械的功能樣機創(chuàng)新設計與模型制作。M3,M42原理反求與創(chuàng)新實踐(8)研制報告267第七章生活器械重點：生活器械性能認知與分析，家具器材的人性化變形設計難點：爬樓機器人多功能創(chuàng)新設計/////277.17.1生活器械從多功能輪椅到折疊擔架車，從血管機器人到脊柱側(cè)彎矯正手術，逐步認識醫(yī)療器械；從平步機到騎馬機，從劃船機到挖鏟機，逐步認識健身器材；從仿生動物玩具到折疊家具，從雨傘啟閉到自卸車翻斗，從手壓噴霧器到抽水唧筒機構，從汽車提升裝置到輪胎拆卸工具，將學生日常生活中的相關器械作為教學對象，引導學生將抽象的理論與形象的實物聯(lián)系起來，改善理論與生活實際相脫離的現(xiàn)象，實現(xiàn)學生的經(jīng)驗體系在一定范圍中自內(nèi)向外的“生長”，由生活常識向工程知識進行遷移和跨越。M21研討1觀察生活應用287.27.2傳力特性對鄉(xiāng)村記憶中手壓井的不同結(jié)構進行分析，重點研究曲柄滑塊機構的傳力特性。通過兩種抽水唧筒機構的合理性對比，深度思考其創(chuàng)新結(jié)構。手工制作木制手動水泵，將原理從諸葛連弩復古應用拓展到機械蝙蝠仿生精密設計。M11板書1機構受力分析297.37.3爬樓機器人了解傳統(tǒng)電梯的鋼絲繩卷繞提升方案，認識深海平臺支腿升降的齒輪齒條結(jié)構，思考鏈條自行車的爬樓方案；觀察自動扶梯的鏈傳送結(jié)構，拓展思考老式樓房的扶手軌道助力傳送裝置設計；從星輪式手推車、電動軌道爬樓車到履帶式爬樓輪椅，研究輪椅結(jié)構的創(chuàng)新方向。將上裝椅子模塊拓展到多功能變形結(jié)構，將下裝底盤模塊拓展到全地形輪式履帶組合結(jié)構，把握輪椅爬樓運動的根本是越障與攀爬，進而調(diào)研各種越障技術與實現(xiàn)機構，超前思考電動輪椅的多功能前沿設計。M32講授3創(chuàng)新方案設計30實踐6健身休閑等生活器材創(chuàng)新設計與制作生活是最好的老師，觀察生活中的日常機械，發(fā)現(xiàn)存在問題的關鍵環(huán)節(jié)，通過機構組合或功能增減進行單元改進或系統(tǒng)創(chuàng)新設計，理論落地演化為實際技能。M3,M4(2)創(chuàng)新設計與實踐(8)研制報告318第八章自行車演化重點：運動生理學中死點克服技術，自行車驅(qū)動系統(tǒng)創(chuàng)新思維難點：自行車結(jié)構模塊化分解與組裝，功能突破傳統(tǒng)應用形成創(chuàng)新/////328.18.1兩輪車演化史了解兩輪自行車機構演化進程，從騎行省力角度，研究搖桿機構運動特性在自行車運動生理學中的應用；從克服掉鏈子現(xiàn)象出發(fā)，了解防掉鏈措施，進而拓展思考自行車無鏈條的創(chuàng)新設計方案：同步帶傳動、圓帶傳動、齒輪傳動、齒條傳動以及連桿傳動，掌握自行車創(chuàng)新中的機構運動本質(zhì)。M22講授2生活應用調(diào)研338.28.2三輪車技術變革常規(guī)的兩輪必然可以雙向思維，一是直驅(qū)獨輪車，了解自平衡獨輪車原理，進而拓展認識輪滑風火輪的創(chuàng)新思想；二是三輪自行車，運用數(shù)學歸納法通過圖論研究三輪結(jié)構布局，掌握正三輪與“倒騎驢”的功能差異、挎斗自行車摩托車的結(jié)構以及三輪甚至四輪自行車的串并聯(lián)設計，延伸出多輪自行車異型結(jié)構；通過功能組合突破傳統(tǒng)應用，進而設計滑雪、劃水以及走路、輪滑等特殊結(jié)構自行車。M1,M22講授2模塊化設計348.38.3四輪車開放研究了解“倒三輪”摩托機車的仿生原理，研究寶馬四輪越野摩托車的創(chuàng)新結(jié)構，把握電動機車發(fā)展新方向。從“倒三輪”的穩(wěn)定轉(zhuǎn)向與靈活操控，拓展認識三支點堆高叉車設計；從四輪摩托車全地形越野結(jié)構，拓展思考輪式全地形挖掘機工程創(chuàng)新；從自行車折疊原理，拓展應用于輪椅創(chuàng)新設計，進而思考助力外骨骼結(jié)構以及仿人機械裝甲技術。M31講授2創(chuàng)新產(chǎn)品構思35實踐7自行車結(jié)構創(chuàng)新設計與制作以生活中司空見慣的自行車為例，通過結(jié)構的模塊化分析，研究發(fā)生問題的關鍵環(huán)節(jié)或功能不合時宜之處，通過局部或整體結(jié)構調(diào)整與創(chuàng)新設計，實現(xiàn)功能組合或折疊變化，讓老產(chǎn)品煥發(fā)新生機，達成產(chǎn)品創(chuàng)新目的。M3,M42新型產(chǎn)品設計與制作8研制報告369第九章聯(lián)接與傳動重點：緊螺栓聯(lián)接防松，機械傳動中減速器、變速箱和差速器的原理與區(qū)別難點：螺旋傳動，機構組合創(chuàng)新設計/////379.19.1螺紋聯(lián)接與螺旋傳動觀察生活中螺紋聯(lián)接的類型，分析聯(lián)接螺紋與傳動螺紋的牙型不同之處，認識螺紋聯(lián)接的預緊工具，掌握生活常見螺紋聯(lián)接的防松方法，了解鍵聯(lián)接與花鍵聯(lián)接在實際中的具體應用形態(tài)。觀察滾珠絲杠的傳動形式，拓展思考螺旋傳動如何應用于特殊地形的車輛推進，通過機械手制作模型演示，對比分析液壓驅(qū)動與絲杠傳動的優(yōu)缺點。M21講授1觀察生活應用389.29.2汽車齒輪傳動欣賞古老的齒輪傳動內(nèi)燃機車，向機械齒輪懷表經(jīng)典作品致敬；了解時間量器，研究機械手表工作原理。手工制作汽車傳動系統(tǒng)功能樣機模型，掌握減速、變速與轉(zhuǎn)向差速、離合、剎車的概念，基于Sview的虛擬拆裝，了解工程常用齒輪減速器的結(jié)構組成，嘗試將齒輪機構與連桿機構組合來創(chuàng)意設計某種新型傳動方案。M11講授1理論總結(jié)報告399.39.3間歇運動賞析從家用小型攪碎機、貨車篷布鎖止裝置、棘輪扳手到棘輪鋼索收緊器、萬能卡線器，認識生活中棘輪機構的應用，研究自行車后軸的棘輪超越離合器工作原理。通過鐘表撥號機構、廣告牌反轉(zhuǎn)機構了解槽輪機構，通過老式自行車鈴鐺、斷橋鋁窗戶啟閉弄清不完全齒輪結(jié)構，發(fā)現(xiàn)八音盒中的凸輪式間歇運動機構。M30.5講授1工程應用調(diào)研409.49.4凸輪機構設計從靠模法配鑰匙認識移動凸輪機構，從修鞋機工作過程發(fā)現(xiàn)盤形凸輪的作用，研究八音盒中圓柱凸輪的形態(tài)，從生活應用中總結(jié)出凸輪機構的基本類型，弄清凸輪輪廓曲線與推桿運動規(guī)律的關系，初步掌握凸輪廓線的設計，欣賞雙刃灌木修剪機中凸輪機構設計的簡約之美。M10.5板書1凸輪反轉(zhuǎn)法41實踐8變速類傳動裝置創(chuàng)新設計與樣機制作通過開放性的實驗設置，從驗證性的齒輪嚙合、范成法齒輪加工到減速器設計、差速器分析、變速箱應用，逐步從低階的基礎知識掌握到高階的專業(yè)理論應用，再到傳動系統(tǒng)創(chuàng)新方案設計與實踐，逐步培養(yǎng)學生的挑戰(zhàn)精神與工程能力。M3,M4(2)創(chuàng)新設計與制作(8)研制報告四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1課堂板書提問考勤隨機點名、刷卡點名等，隨機檢查學生學習態(tài)度，上課精神狀態(tài)，課堂板書研討與回答問題情況。10%2平時自主研究作業(yè)1．每章節(jié)布置1-2項開放性研究題目，以開闊學生思考范圍，延伸課程學習成果。鼓勵學生參考引用國內(nèi)外文獻，但拒絕拷貝抄襲。2．根據(jù)作業(yè)完成的邏輯合理性、知識應用新穎性、工程思維是否突破、是否按時提交以及是否獨立完成等方面進行綜合評分。3．考核學生掌握知識體系的邏輯性，推動學生認真思考，仔細觀察并主動研究實際產(chǎn)品中蘊涵的機械原理，歷經(jīng)頭腦風暴突破常規(guī)思維，形成創(chuàng)意設計或創(chuàng)新產(chǎn)品。20%3理論學習報告1．凝練各章知識點，串成模塊化知識體系，采用思維導圖或形狀框圖表達理論知識體系。2．從理論知識點出發(fā)，觀察發(fā)現(xiàn)生活中運用該理論知識的實際機械，并進行實際機械的功能特性分析；把握機器運動本質(zhì)，進行功能拓展或結(jié)構創(chuàng)新，達到學習消化和應用拓展的目的。3．根據(jù)理論模塊總結(jié)的邏輯性、知識點應用情況與拓展思考的新穎性進行綜合評分。30%4實踐項目報告1．本課程設置8個實踐項目，學生必選4項，亦可在課程學習中激發(fā)學生創(chuàng)新性思考，師生協(xié)同擬定手工制作實踐題目。2．實踐項目應從實際機械產(chǎn)品出發(fā)，模塊化分解產(chǎn)品結(jié)構或功能組成，展開分析相應模塊涉及到的理論知識點，并進行相應特性理論分析；發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品存在的問題或需改良之處，把握產(chǎn)品運行性能本質(zhì)，在產(chǎn)品結(jié)構體系中尋求演化改進之處，或?qū)Ξa(chǎn)品功能進行組合拓展，通過技術集成，實現(xiàn)課程理論的學習消化、應用吸收和拓展創(chuàng)新。3．項目設計者可以是個人，也可以是設計團隊。負責人認真審核報告內(nèi)容,格式要求規(guī)范美觀，鼓勵同學們引用國內(nèi)外參考文獻，但拒絕雷同抄襲。根據(jù)項目完成情況、作品創(chuàng)新性、設計的合理性以及報告的邏輯規(guī)范情況，經(jīng)過各組互評與匯報答辯后，由指導教師綜合評分。4．引導學生進行實踐項目調(diào)研，發(fā)現(xiàn)生活機械中需改進之處，培養(yǎng)學生善于觀察、獨立思考的能力；經(jīng)過實際產(chǎn)品模擬制作、產(chǎn)品改良或創(chuàng)意設計，培養(yǎng)學生處理一般工程問題的能力，初步具有分析、設計或性能仿真能力，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，為后續(xù)專業(yè)課程學習以及參與技術改造奠定基礎。40%五、評分細則序號課程目標考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1課堂板書提問考勤20%A-全勤；學習態(tài)度端正，精神狀態(tài)飽滿，板書嚴謹準確，回答問題邏輯清晰、準確。B-缺勤1次；學習態(tài)度良好，精神狀態(tài)良