《機械設計基礎B》能源與動力工程 教學大綱

《機械設計基礎B》教學大綱課程名稱：機械設計基礎B課程類別（必修/選修）：必修課程英文名稱：MechanicaldesignfoundationB總學時/周學時/學分：48/4/3其中實驗/實踐學時：6先修課程：高等數學、工程制圖、工程力學(理論力學&材料力學)后續(xù)課程支撐：燃氣輪機原理，鍋爐原理，金工實習、畢業(yè)設計等授課時間：1-12周，星期一，5-6節(jié)；星期五，5-6節(jié)授課地點：松山湖校區(qū)6F-404授課對象：2022能源動力1-2班，2022建筑環(huán)境與能源應用1班開課學院：機械工程學院答疑時間、地點與方式：1.每次上課課前、課間休息以及課后期間，采用一對一問答方式；2.每次發(fā)放作業(yè)時，采用集中講解方式；3.分散隨機答疑：通過電話、電子郵件、QQ、微信等進行答疑；4.定期答疑：每周星期四下午，地點12N-205辦公室課程考核方式：開卷（）閉卷（√）課程論文（）其它（）使用教材：《機械設計基礎》(第7版)，楊可楨等，高等教育出版社，2020.教學參考資料：1.《機械原理》(第8版)，孫恒等，高等教育出版社，2013年；2.《機械設計》(第10版)，濮良貴等，高等教育出版社，2019年.課程簡介：《機械設計基礎B》是一門培養(yǎng)學生具有一般機械原理和機械設計基本知識的學科基礎課。本課程主要介紹一般機械中的常用機構和通用零件的工作原理、結構特點、工作性能、基本的設計理論和計算方法，同時扼要介紹與本課程有關的國家標準和規(guī)范，為學生學習專業(yè)機械設備課程提供必要的理論基礎。機械設計基礎是與實踐聯系非常緊密的學科，在教學過程中綜合運用先修課程中有關的知識與技能，結合各實踐環(huán)節(jié)進行工程技術人員所需的基本訓練，為學生日后從事技術革新創(chuàng)造條件。課程教學目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐課程教學目標支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求目標1：掌握常用機構和通用零件的基本設計原理和設計計算方法，能夠將這些知識應用于機構設計和類型選用以及機械零件的強度設計校核中。1.1能將數學、自然科學、工程基礎及專業(yè)知識用于工程問題的表述。1.工程知識：能夠掌握數學、自然科學、工程基礎和專業(yè)知識，并將其應用于解決能源與動力工程領域的復雜工程問題。目標2：掌握組成機器的典型機構（如連桿機構、凸輪機構以及齒輪機構等常用機構）的工作特性以及運動分析、機械零部件的工作原理及受力分析，并初步具有能夠依據工程實際，制定傳動裝置、選擇典型機械零部件，并通過設計過程分析，確定合理的設計參數、結構。2.1能基于相關科學原理和數學模型方法，正確表達復雜機械工程問題。掌握機械領域相關工程設計和產品開發(fā)全周期、全流程的基本分析方法和技術。2.問題分析：能夠運用數學、自然科學和能源與動力工程領域所涉及的基本原理和技術方法，進行能源與動力工程領域中復雜問題的識別、表達、文獻研究及分析，并獲得明確結論。目標3：初步具備實驗數據分析和解釋的能力，并具有制圖、計算、測試等基本技能。4.1能夠對實驗結果進行分析和解釋，并通過信息綜合得到合理有效的結論。4.研究能力：能夠運用實驗設計、數據分析、信息綜合等科學研究方法對能源與動力工程領域的復雜問題開展研究，并得到有效結論。課程思政目標：通過課程的學習，培養(yǎng)學生的人文關懷、愛國精神以及團隊合作精神，培養(yǎng)學生的全局觀與辯證觀，養(yǎng)成嚴謹的科學態(tài)度、實事求是的工作作風以及良好的職業(yè)素養(yǎng)。理論教學進程表周次教學主題授課教師學時數教學內容（重點、難點、課程思政融入點）教學模式（線上/線下）教學方法作業(yè)安排支撐課程目標1緒論；平面機構組成；平面機構運動簡圖黎廣喜4重點：本課程的研究對象和研究內容；平面機構運動簡圖的繪制方法；平面機構的基本組成及分類；機構具有確定相對運動的條件。難點：自由度計算；平面機構運動簡圖繪制方法。課程思政融入點：介紹我國機械的發(fā)展史，從元謀人使用工具到近現代我國在新裝備取得的成就，增強學生民族文化自信。線上教學講授課程思政作業(yè)：學生閱讀《機械工程簡史》目標1目標22平面機構的自由度；平面連桿機構的基本類型及基本特性黎廣喜4重點：幾種常用的平面四桿機構（如曲柄滑塊機構、導桿機構、鉸鏈四桿機構）的特點和應用；鉸鏈四桿機構具有整轉副的條件、急回特性。難點：急回特性分析。課程思政融入點：介紹我國學者基于螺旋理論在自由度計算做的貢獻，在國際機構學領域取得的成就和地位，增強愛國情懷。線下教學講授課后作業(yè)1目標1目標23平面四桿機構的基本特性；凸輪機構；黎廣喜4重點：壓力角和傳動角、死點位置；凸輪機構的類型及應用；從動件的運動規(guī)律；難點：壓力角、傳動角分析；凸輪機構反轉法。課程思政融入點：切貝謝夫四足機器人是典型的平面連桿機構應用的實例，以四足機器人這一關鍵詞為切入點，將其擴展到波士頓公司的四足機器狗Spot。此案例可引導學生對創(chuàng)新的認識，潛移默化地激發(fā)學生探奧拓新的熱情。線下教學講授課后作業(yè)2目標1目標24齒輪機構黎廣喜4重點：漸開線標準直齒圓柱齒輪傳動的基本尺寸、正確嚙合條件、連續(xù)傳動條件；斜齒輪機構及錐齒輪機構的基本參數、傳動特點及應用、正確嚙合條件、幾何尺寸計算。難點：嚙合條件的理解。線下教學講授課后作業(yè)3目標1目標25輪系黎廣喜2重點：輪系的類型及應用；定軸輪系的傳動比計算和齒輪間相對轉向的判斷方法。難點：傳動比計算，方向確定。課程思政融入點：講解“正是由于漸開線齒輪具有定傳動比、受力平穩(wěn)以及可分性等優(yōu)點才使得具有漸開線齒廓的齒輪應用得最為廣泛，最為經典”時，引出話題：“凡事追尋邏輯，一切自有安排”，從最近上映的電影《奪冠》說起，此案例可發(fā)掘兩個思政元素：“有因必有果，事出皆有因。有因若無果，此因非真因。”強化學生追求卓越，追求完美的意識；(3)成功只是一種結果和表象，背后必定都有功夫和努力在支持，真正的高手，都在踏踏實實地做事。使學生明白科研如同人生沒有捷徑可走。線下教學講授課后作業(yè)4目標1目標26輪系；螺紋連接黎廣喜4重點：周轉輪系組成、傳動比計算；螺紋參數、螺紋連接基本類型、螺紋連接常用防松措施。難點：防松措施的理解。線下教學講授課后作業(yè)5目標1目標27鍵連接；帶傳動黎廣喜4重點：平鍵連接工作原理、選擇和計算方法；帶傳動的類型、帶傳動的受力分析、帶的應力分析、帶傳動的彈性滑動和傳動比。難點：帶彈性打滑的原理及應力分析。線下教學講授課后作業(yè)6目標1目標29帶傳動；鏈傳動黎廣喜4重點：帶傳動設計；鏈條和鏈輪、鏈傳動運動分析和受力分析。難點：鏈傳動受力分析。線下教學講授課后作業(yè)7目標1目標210齒輪傳動；軸；滾動軸承黎廣喜4重點：齒輪機構的類型及應用；輪齒的主要失效形式和計算準則；直齒輪傳動的受力分析；軸的類型、軸系結構設計；軸的扭轉強度計算、彎扭合成強度計算、最小軸徑的估算；滾動軸承基本類型和特點。難點：軸的受力分析；軸強度校核及軸系結構設計。課程思政融入點：在講到“密封”這一工程問題時，引出深海載人潛水器——蛟龍?zhí)?，其有十幾萬個零部件，組裝起來最大的難度便是“密封性”，此案例可激勵學生“傳承工匠精神，做匠心青年”。線下教學講授課后作業(yè)8目標1目標212滾動軸承；滑動軸承黎廣喜4重點：滑動軸承的基本原理、結構形式；液體動壓軸承與靜壓軸承簡介。難點：潤滑方式。課程思政融入點：介紹我國在滑動軸承材料取得的最新進展，以及本院實驗室在空氣浮軸承取得的國內領先成果，引導學生愛校愛國。線下教學講授課后復習目標1目標2合計42

實踐教學進程表周次實驗項目名稱授課教師學時教學內容（重點、難點、課程思政融入點）項目類型（驗證/綜合/設計）教學方式支撐課程目標5實驗1：機構運動簡圖的測繪和分析張文濤2重點：機構運動簡圖的測繪、機構自由度計算、運動確定性判斷；難點：構件的辨別及運動副類型的判斷。綜合老師講解、指導及學生動手操作目標311實驗2：軸系結構設計實驗張文濤2重點：軸系結構設計中有關軸系的結構設計、滾動軸承組合設計；開展典型軸系結構設計；難點：滾動軸承組合設計。設計老師講解、指導及學生動手操作目標311實驗3：減速器拆裝實驗張文濤2重點：軸系部件的布置、定位、固定及結構；齒輪接觸精度和齒側間隙測量方法；難點：減速器附件設計；滾動軸承組合設計方法。驗證老師講解、指導及學生動手操作目標3合計6課程考核課程目標支撐畢業(yè)要求指標點評價依據及成績比例（%）權重（%）作業(yè)實驗期中考試期末考試目標一1.100102535目標二2.1150103055目標三4.10100010總注：附錄：各類考核評分標準表作業(yè)評分標準觀測點評分標準權重（%）A(90-100)B(80-89)C(60-79)D(0-59)基本概念掌握程度、解決方案正確性：掌握組成機器的典型機構（如連桿機構、凸輪機構以及齒輪機構等常用機構）的工作特性以及運動分析、機械零部件的工作原理及受力分析，并初步具有能夠依據工程實際，制定傳動裝置、選擇系統(tǒng)中的帶、齒輪、軸承、鍵等關鍵零部件，并通過設計過程分析，確定合理的設計參數、結構。（對應目標2）機構簡圖繪制、自由度分析、運動學分析、連桿機構分析、凸輪機構分析、齒輪機構計算、輪系傳動比計算、軸系設計、軸承壽命計算均正確無誤，且思路清晰、分析過程詳細，答題正確。機構簡圖繪制、自由度分析、運動學分析、連桿機構分析、凸輪機構分析、齒輪機構計算、輪系傳動比計算、軸系設計、軸承壽命計算基本正確無誤，且思路清晰、分析過程詳細，答題比較正確。機構簡圖繪制、自由度分析、運動學分析、連桿機構分析、凸輪機構分析、齒輪機構計算、輪系傳動比計算、軸系設計、軸承壽命計算存在4處以內小錯誤，且概念基本清楚，思路較清晰、分析過程比較詳細。機構簡圖繪制、自由度分析、運動學分析、連桿機構分析、凸輪機構分析、齒輪機構計算、輪系傳動比計算、軸系設計、軸承壽命計算存在5處以上錯誤，概念不太清楚，或沒有分析過程。100%實驗評分標準觀測點評分標準權重（%）A(90-100)B(80-89)C(60-79)D(0-59)實驗操作（對應目標3，權重0.5）操作規(guī)范，步驟合理清晰，在規(guī)定的時間完成實驗，掌握實驗相關理論知識、測量數據完整準確能按要求較完整完成操作，實驗過程安排較為合理，在規(guī)定時間完成實驗基本能按要求進行操作，實驗部分步驟安排不合理，完成實驗時間稍為滯后操作不規(guī)范，實驗步驟不合理，未在規(guī)定的時間內完成實驗。100%實驗報告（對應目標3，權重0.5）按時完成，內容全