《機械系統(tǒng)設計》課程教學大綱

PAGEPAGE10《機械系統(tǒng)設計》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱機械系統(tǒng)設計課程編號48課程性質(zhì)選修課課程類別專業(yè)課開課單位機械制造教研室授課學期第1學期學分/學時2/32課內(nèi)學時32理論授課32上機學時課內(nèi)實踐實驗學時課外學時34適用專業(yè)機械設計制造及自動化是否雙語否先修課程機械原理、機械設計、機電傳動與控制、機械工程材料、液壓傳動與控制、機械制造技術基礎。后續(xù)課程畢業(yè)設計二、課程簡介機械系統(tǒng)設計課程是一門用以培養(yǎng)學生在機械產(chǎn)品設計中有關系統(tǒng)設計能力的專業(yè)選修課程，是理論性較強的一門課程。著重從整機的角度和系統(tǒng)的觀點介紹一般機械產(chǎn)品設計的基本方法和技術、機械系統(tǒng)及各子系統(tǒng)的一般特征和設計方法，注重系統(tǒng)方案的分析和構思，以及機械系統(tǒng)設計技能和基本素質(zhì)的訓練。通過該課程的教學使學生掌握機械系統(tǒng)設計的基本概念、理論和方法；了解機械系統(tǒng)的組成、布局、設計方案的評價問題等；提高學生對所學理論課和專業(yè)基礎課內(nèi)容的綜合運用能力；使學生具備比較熟練的設計計算能力、一定的分析能力和初步的總體方案設計能力；全面考核學生對系統(tǒng)設計知識的掌握、運用、分析問題、解決問題能力；使學生具備系統(tǒng)設計開發(fā)的綜合運用能力、實踐能力、一定的創(chuàng)新能力和新產(chǎn)品設計開發(fā)能力。三、課程目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐（一）課程目標課程目標1.了解機械系統(tǒng)設計的基本概念，相關原理和方法。了解系統(tǒng)設計的考慮方法、設計類型、設計流程以及一些現(xiàn)代設計方法。掌握一般機械產(chǎn)品設計的基本方法和技術。課程目標2.明確機械子系統(tǒng)的設計要求，掌握動力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)及支承系統(tǒng)等的選擇與設計。具有綜合運用所學知識初步進行機械系統(tǒng)設計的能力。課程目標3.培養(yǎng)學生樹立愛國意識、正確的科學觀和職業(yè)精神，使學生具備辯證思維和創(chuàng)新思維。通過現(xiàn)代工具的使用和現(xiàn)代設計方法的學習，使學生得到初步的查閱文獻、閱讀相關技術資料和調(diào)查研究能力的鍛煉；激發(fā)學生探索和創(chuàng)新精神，使學生善于思考，勇于實踐。課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐課程目標支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求課程目標11.3具備綜合應用所學數(shù)學、自然科學知識、工程基礎和專業(yè)知識，解決復雜工程問題的能力。畢業(yè)要求1：工程知識掌握數(shù)學、自然科學、工程基礎和機械工程專業(yè)知識，能夠運用其理論和方法解決與機械產(chǎn)品設計、制造工藝及其機電檢測與控制等相關復雜工程問題。課程目標1、22.1能夠?qū)?shù)學、自然科學基本原理運用于機械工程問題的表述。畢業(yè)要求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，分析與機械產(chǎn)品設計、制造工藝及其機電檢測與控制等有關的復雜工程問題，以獲得有效結論。2.2能夠針對機械系統(tǒng)或過程選擇正確、可用的數(shù)學模型。課程目標23.1能夠?qū)碗s機械工程問題進行分析和提煉，設計解決方案。畢業(yè)要求3：設計/開發(fā)解決方案能夠設計針對復雜機械工程問題的解決方案，設計滿足特定需求的機械系統(tǒng)、零部件或制造工藝流程，并能夠在設計環(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。課程目標23.2能夠?qū)鉀Q方案的可行性進行初步分析與論證。課程目標1、33.3能夠設計滿足特定需求的機械系統(tǒng)、部件和過程，并能夠體現(xiàn)創(chuàng)新意識。課程目標35.2能夠初步運用現(xiàn)代信息技術工具對機械工程問題進行預測與模擬，并了解其局限性。畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具能夠針對復雜機械工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當?shù)募夹g、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術工具，包括對復雜機械工程問題的預測與模擬，并能夠理解其局限性。5.3掌握機械工程重要文獻資料的來源和獲取方法。12.1對自主學習和終身學習的必要性有正確的認識。畢業(yè)要求12：終身學習具有自主學習和終身學習的意識，有不斷學習和適應發(fā)展能力。12.2有不斷學習和適應發(fā)展能力。四、課程基本教學內(nèi)容及對課程目標的支撐（一）課程基本教學內(nèi)容第一單元機械系統(tǒng)設計基礎及概述（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容通過本章學習了解機械系統(tǒng)的概念和組成，機械系統(tǒng)設計的地位和作用；理解機械系統(tǒng)設計的任務、設計類型、基本原則；了解機械設計的發(fā)展趨勢。2.重點和難點重點：機械，機械系統(tǒng)的相關概念及學科中的位置。難點：學習機械系統(tǒng)設計課程的重要性。3.學生學習預期成果注重機械系統(tǒng)的整體性，提高學生對機械系統(tǒng)設計的認知程度。4.教學方式講授法（1）.通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結合，闡明機械系統(tǒng)設計的基本原理，培養(yǎng)學生的職業(yè)規(guī)范；（2）.通過案例分析，強調(diào)理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。5.支撐課程目標課程目標1、3第二單元機械系統(tǒng)的方案設計與總體設計（學時數(shù)：8學時）1.課程主要內(nèi)容通過本章的學習，理解并掌握功能原理設計的基本概念（功能，功能分類，功能元，功能結構）和設計方法（黑箱法，功能元求解，設計實例）；理解結構總體設計任務和原則，設計步驟；掌握總體布局設計和主要設計參數(shù)（轉速損失，公比，變速范圍，級數(shù)，標準數(shù)列）等相關知識。2.重點和難點重點：功能原理設計的基本概念，主要設計參數(shù)及其確定方法。難點：各主要設計參數(shù)的特點及所適用場合。3.學生學習預期成果通過本章學習掌握機械系統(tǒng)總體設計在機電產(chǎn)品開發(fā)應用中的重要性，強化機械系統(tǒng)總體的設計方法和步驟；多以實例說明解釋各概念和各項設計參數(shù)。4.教學方式講授法（1）.通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結合，闡明機械系統(tǒng)總體設計的基本原理，培養(yǎng)學生的職業(yè)規(guī)范；（2）.通過案例分析，強調(diào)理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。5.支撐課程目標課程目標2、3第三單元動力系統(tǒng)設計（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容通過本章學習明確原動機的種類、特點和基本要求，熟悉常用的電機特點及選擇步驟和內(nèi)容。2.重點和難點重點：電動機的種類、特點及選擇。難點：原動機的選擇。3.學生學習預期成果培養(yǎng)學生對常用電機的原理的理解和應用能力。4.教學方式講授法（1）.通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結合，闡明動力系統(tǒng)設計的基本要求等，培養(yǎng)學生的職業(yè)規(guī)范；（2）.通過案例分析，強調(diào)理論與實踐相結合，促進學生知識整合。5.支撐課程目標課程目標2、3第四單元執(zhí)行系統(tǒng)設計（學時數(shù)：7學時）1.課程主要內(nèi)容通過本章學習了解執(zhí)行系統(tǒng)功能，組成，分類；執(zhí)行軸系統(tǒng)構成，基本要求，布局。掌握執(zhí)行軸設計和執(zhí)行軸支承的相關知識以及執(zhí)行軸傳動件的布置。了解執(zhí)行軸組件計算。了解導軌功能，分類，技術要求；掌握普通滑動導軌結構類型，組合方式，適用場合，間隙調(diào)整方法，導軌材料的選用和搭配。2.重點和難點重點：執(zhí)行軸，執(zhí)行軸支承，執(zhí)行軸傳動件，普通滑動導軌。難點：執(zhí)行軸組件的計算。3.學生學習預期成果培養(yǎng)學生引入工程力學中彈性模量、強度和剛度等相關概念，考慮實際工作中的摩擦、發(fā)熱、受力、變形和振動等因素影響，結合工程結構實例分項分析、比較和總結，得出結論。4.教學方式講授法（1）.通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結合，闡明執(zhí)行系統(tǒng)設計的基本原理、基本要求、方法等；（2）.通過案例分析，強調(diào)理論與實踐相結合，促進學生知識整合，強化知識應用意識，培養(yǎng)學生的反思能力。5.支撐課程目標課程目標2、3第五單元傳動系統(tǒng)設計（學時數(shù)：7學時）1.課程主要內(nèi)容通過本章學習了解傳動系統(tǒng)概述類型及其組成，掌握有級變速傳動系統(tǒng)設計方法“轉速圖”（基本組和擴大組，結構網(wǎng)和結構式，擬定方法和原則）；了解齒輪齒數(shù)的確定，齒輪的布置與排列；理解并掌握計算轉速計算方法；了解無級變速傳動系統(tǒng)。2.重點和難點重點：轉速圖的定義，轉速圖的擬定方法和原則，功率扭矩特性，傳動件的計算轉速。難點：擬定轉速圖的方法和步驟，設備的功率扭矩特性和傳動件計算轉速的求解方法。講授提示與方法：引入實例講解轉速圖所表示內(nèi)容和含義，根據(jù)轉速圖擬定原則“口訣”結合實例講授轉速圖的擬定方法和步驟，注重講解傳動齒輪齒數(shù)配齒表的使用特點，比較設備功率扭矩特性特點和調(diào)速電動機功率扭矩特性關系講解無級變速傳動系統(tǒng)的設計方法和特點；講授中充分利用多媒體課件。3.學生學習預期成果培養(yǎng)學生分析機械系統(tǒng)中傳動系統(tǒng)的能力，掌握有級變速系統(tǒng)的設計。能夠結合工程結構實例分析、比較和總結。4.教學方式講授法（1）.通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結合，闡明傳動系統(tǒng)設計的基本原理、基本要求、方法步驟等；（2）.通過案例分析，強調(diào)理論與實踐相結合，促進學生知識整合，強化知識應用意識，培養(yǎng)學生的反思能力。5.支撐課程目標課程目標2、3第六單元支承系統(tǒng)設計（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容通過本章學習了解支承系統(tǒng)功用，基本要求，設計步驟；理解靜剛度概念和影響因素；掌握支承系統(tǒng)設計中截面的選擇原則，設計中應注意的若干問題，提高各項靜剛度的措施。2.重點和難點重點：靜剛度的基本類型及影響因素，截面選擇原則，設計中應注意的若干問題。難點：提高支承系統(tǒng)靜剛度的方法和措施。3.學生學習預期成果培養(yǎng)學生對各項靜剛度的概念的理解，使學生結合支承系統(tǒng)的典型結構形式和截面的選擇原則等，能進行實際的支承系統(tǒng)的設計。4.教學方式講授法（1）.通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結合，闡明支承系統(tǒng)設計的基本要求、方法等；（2）.通過案例分析，強調(diào)理論與實踐相結合，促進學生知識整合，強化知識應用意識，培養(yǎng)學生的反思能力。5.支撐課程目標課程目標2、3第七單元操縱系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)設計（學時數(shù)：4學時）1.課程主要內(nèi)容通過本章學習了解操縱系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)的功能、要求、組成和分類；掌握操縱系統(tǒng)主要參數(shù)的確定方法，常見機構的結構及原理。了解潤滑系統(tǒng)設計。2.重點和難點重點：擺動式操縱機構。潤滑系統(tǒng)的功能和要求、組成和分類。難點：擺動式操縱機構的定位、行程和干涉。3.學生學習預期成果明確操縱機構和潤滑系統(tǒng)的設計；使學生結合實際結構掌握擺動式操縱機構設計并能做到舉一反三。初步掌握潤滑系統(tǒng)設計過程。教學方式講授法（1）.通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結合，闡明操縱和潤滑系統(tǒng)設計的基本原理、基本要求、方法步驟等；（2）.通過案例分析，強調(diào)理論與實踐相結合，促進學生知識整合，強化知識應用意識，培養(yǎng)學生的反思能力。5.支撐課程目標課程目標2、3（二）課程基本教學內(nèi)容對課程目標的支撐課程教學內(nèi)容教學方法支撐的課程目標學時安排課內(nèi)課外學時比例第一單元機械系統(tǒng)設計基礎及概述講授法課程目標1.321:1.18第二單元機械系統(tǒng)的方案設計與總體設計講授法、案例教學課程目標2、381:1.18第三單元動力系統(tǒng)設計講授法課程目標2、321:1.18第四單元執(zhí)行系統(tǒng)設計講授法、案例教學課程目標2、381:1.18第五單元傳動系統(tǒng)設計講授法、案例教學課程目標2、371:1.18第六單元支承系統(tǒng)設計講授法課程目標2、321:1.18第七單元操縱系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)設計授法、案例教學課程目標2、331:1.18課程考核及對課程目標的支撐課程的考核以考核學生能力及培養(yǎng)目標的達成與否為主要目的，以檢查學生對各知識點的掌握程度和應用能力為重要內(nèi)容，包括課后作業(yè)、綜合表現(xiàn)、實踐大作業(yè)和期末考核4個環(huán)節(jié)。課程總評成績4個環(huán)節(jié)的成績加權而成，成績均為百分制，課后作業(yè)權重20%，綜合表現(xiàn)權重10%，實踐項目大作業(yè)權重30%，期末成績權重50%。各考核環(huán)節(jié)所占分值比例可根據(jù)具體情況進行調(diào)整，建議值及考核細則如下。（一）課程考核課程成績構成（百分制）課程成績構成比例考核環(huán)節(jié)目標分值考核/評價細則平時成績20%課后作業(yè)100主要考核學生對各單元知識點的理解和掌握程度；每次作業(yè)按100分制單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)最終成績。實踐項目大作業(yè)20%結合實際項目大作業(yè)（專題）100以小組為單位，每個小組完成一個機械系統(tǒng)總體設計案例，在課外查找、閱讀和分析相關的知識內(nèi)容，總結、整理并撰寫報告，并上交一份設計報告。根據(jù)報告結合答辯給分。綜合表現(xiàn)10%出勤、課堂及考場表現(xiàn)100主要考核學生出勤、課堂紀律以及課上與老師互動情況；考核學生考試過程中的綜合表現(xiàn)。期末考試50%知識40（1）卷面成績100分，以卷面成績的50%計入課程總評成績。（2）主要考核系統(tǒng)設計的方法、設計類型、設計流程、準則和規(guī)律以及它的一些現(xiàn)代設計方法；機械系統(tǒng)的部件、執(zhí)行元件選擇與設計；傳動系統(tǒng)設計；支承系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)及潤滑系統(tǒng)設計等內(nèi)容?？荚囶}型為：選擇題、填空題、簡答題、結構分析題和計算題等。能力30綜合應用20創(chuàng)新10（二）課程考核對課程目標的支撐教學內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標第一單元機械系統(tǒng)設計基礎及概述機械系統(tǒng)設計的地位、作用、任務、基本原則、要求以及方法等。作業(yè)、期末考試課程目標1、3第二單元機械系統(tǒng)的方案設計與總體設計2-1機械系統(tǒng)的功能原理設計2-2機械系統(tǒng)的總體結構設計。作業(yè)，專題設計，期末考試課程目標2、3第三單元動力系統(tǒng)設計3-1總體參數(shù)選擇3-2動力系統(tǒng)選擇及設計作業(yè)、期末考試課程目標2、3第四單元執(zhí)行系統(tǒng)設計4-1執(zhí)行系統(tǒng)組成、功能及分類4-2執(zhí)行系統(tǒng)設計作業(yè)、期末考試課程目標2、3第五單元傳動系統(tǒng)設計5-1傳動系統(tǒng)組成、功能及分類5-2傳動系統(tǒng)設計作業(yè)、期末考試課程目標2、3第六單元支承系統(tǒng)設計6-1支承系統(tǒng)功用及基本要求6-2支承系統(tǒng)設計的基本問題作業(yè)、期末考試課程目標2、3第七單元操縱系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)設計操縱及潤滑系統(tǒng)組成、功能及分類作業(yè)、期末考試課程目標2、