《机械设计》课程教学大纲 Machine Design（机械和智能制造专业）.pdf

《机械设计》教学大纲一、课程基本信息中文名称：机械设计英文名称：Machine Design 课程编码：10S1117B、110S4117B 课程类别：专业核心课程总学时：48（理论学时 42；实验学时 6）总学分：3 适用专业：机械设计制造及其自动化专业、智能制造专业先修课程：机械制图、金属材料与热处理、机械原理、理论力学、材料力学、公差配合及技术测量开设系部：机电工程系二、课程的性质、课程目的及其对毕业要求的支撑 1、课程性质机械设计是机械设计制造及其自动化专业和机械电子工程专业的专业核心课程之一，是一门阐述机械设计基本理论，研究通用零件设计方法的课程。它是学习机械工程学、从事机械工程设计的基础，在教学计划安排上，它起到由基础理论课向工程专业课过渡的作用，与生产一线的工作联系紧密，其教学质量直接影响学生的综合专业素质和就业能力，在机械类专业的人才培养过程中占有重要地位。该课程理论性和实践性很强，涉及的知识面很广、涵盖内容很多，涉及的先修课程也很多。 2、课程目标通过本课程的学习，要求学生达到以下具体目标：课程目标 1：通过机械设计课程的学习，让学生了解机械设计的方法及理论发展，掌握设计机械所必须的基本知识、基本理论和基本技能，具有设计机械传动装置和一般工作机的能力；课程目标 2：培养学生通过运用标准、规范、手册及其它有关技术资料，对常见机械进行正确计算和标准绘图的能力。课程目标 3：结合我国机械设计发展现状和世界发展前沿，培养学生具有一定的机械创新设计意识，并通过具体案例对学生进行爱国主义教育和职业忠诚教育。 3、课程目标对毕业要求的支撑课程目标与毕业要求对应关系如表 1 所示

表1#课程目标与毕业要求对应关系课程目标2课程目标3毕业要求及其指标点课程目标1V1-3毕业要求1VV1-4 7V2-3毕业要求23-1V毕业要求3V3-3VV毕业要求88-210-1毕业要求10V10-2毕业要求1工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂机械工程问题。1.3具有解决复杂机械工程问题所需的专业基础知识，并应用于机械工程中的设计原理、制造技术、系统传动、测试与控制等问题的分析与解决。1.4具有解决复杂机械工程问题所需的专业知识，并将数学、自然科学、工程基础知识和专业知识应用于机电产品的开发、设计、制造及改进中。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复杂机械工程问题，以获得有效结论。2.3能够结合文献对复杂机械工程问题进行研究、分析，并获得有效结论。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。3.1能够针对复杂机械工程问题进行分析并提出解决方案。3.3能够设计满足特定需求的机械系统、零部件或工艺流程，在设计环节中体现创新意识。毕业要求8职业规范：具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在机械工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。8.2能够在专业工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任，毕业要求10沟通：能够就复杂机械工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。10.1能够运用报告、图纸、设计文件等技术语言，通过书面或口头方式与业界同行及社会公众进行有效沟通。10.2了解机械工程领域的国际发展趋势、研究热点

表 1 课程目标与毕业要求对应关系毕业要求及其指标点课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 毕业要求 1 1-3 √ 1-4 √ √ 毕业要求 2 2-3 √ √ 毕业要求 3 3-1 √ 3-3 √ 毕业要求 8 8-2 √ √ 毕业要求 10 10-1 √ 10-2 √ 毕业要求 1 工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂机械工程问题。 1.3 具有解决复杂机械工程问题所需的专业基础知识，并应用于机械工程中的设计原理、制造技术、系统传动、测试与控制等问题的分析与解决。 1.4 具有解决复杂机械工程问题所需的专业知识，并将数学、自然科学、工程基础知识和专业知识应用于机电产品的开发、设计、制造及改进中。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复杂机械工程问题，以获得有效结论。 2.3 能够结合文献对复杂机械工程问题进行研究、分析，并获得有效结论。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。 3.1 能够针对复杂机械工程问题进行分析并提出解决方案。 3.3 能够设计满足特定需求的机械系统、零部件或工艺流程，在设计环节中体现创新意识。毕业要求 8 职业规范：具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在机械工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。 8.2 能够在专业工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。毕业要求 10 沟通：能够就复杂机械工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。 10.1 能够运用报告、图纸、设计文件等技术语言，通过书面或口头方式与业界同行及社会公众进行有效沟通。 10.2 了解机械工程领域的国际发展趋势、研究热点

第三章摩擦、磨损与润滑概述（自学）[教学内容与要求]了解摩擦和磨损的机理、物理特征及影响因素；了解润滑的作用，润滑剂的种类和润滑方式的选择。[教学重点]摩擦和磨损的机理，润滑剂的种类和润滑方式的选择。第四章螺纹连接（课程目标1、2、3，思政目标P3、P5、P10）[教学内容与要求]掌握螺纹和螺纹连接的基本知识：掌握螺纹连接预紧和螺纹连接的防松：掌握螺栓组连接的结构设计和受力分析，能根据被连接件上的外载荷，计算单个螺栓的工作载荷：了解螺栓连接的失效形式和计算准则；掌握单个螺栓连接的受力分析和强度计算；了解提高螺纹连接强度的措施；了解螺旋传动。[教学重点]螺纹和螺纹连接的基本知识，螺纹连接预紧和螺纹连接的防松，螺栓组连接的结构设计和受力分析，单个螺栓连接的受力分析和强度计算。[教学难点]承受轴向外载荷单个螺栓的工作载荷计算和强度计算，螺栓组连接受力分析。【课程思政要素】通过播放视频了解日本的“永不松动螺母”原理，对中国的自紧螺母的研发，培养学生的民族自豪感，“一丝不苟，精益求精”的工匠精神，以及创新创业精神。通过雷锋的故事，培养学生干一行，爱一行，钻一行的螺丝钉精神。第五章键、销连接与其他连接（课程目标1、2、3，思政目标P9）[教学内容与要求]了解键连接的类型、结构、特点和应用；掌握平键的类型及尺寸的确定方法，并能对平键连接的失效形式进行强度计算：了解花键连接的类型、定心方式，工作特点和应用：了解无键连接（成形连接）、销连接类型、特点及应用：了解焊接、粘接、过盈连接。[教学重点]键连接的类型、结构、特点和应用，平键的类型、尺寸的确定及强度计算。[课程思政要素】通过“千里之堤，毁于蚁穴”的典故以及由于，让学生认识到注意细节是行业者不容推卸的责任。第六章带传动（课程目标1、2、3，思政目标P5、P7）[教学内容与要求]

第三章摩擦、磨损与润滑概述（自学） [教学内容与要求] 了解摩擦和磨损的机理、物理特征及影响因素；了解润滑的作用，润滑剂的种类和润滑方式的选择。 [教学重点] 摩擦和磨损的机理，润滑剂的种类和润滑方式的选择。第四章螺纹连接（课程目标 1、2、3，思政目标 P3、P5、P10） [教学内容与要求] 掌握螺纹和螺纹连接的基本知识；掌握螺纹连接预紧和螺纹连接的防松；掌握螺栓组连接的结构设计和受力分析，能根据被连接件上的外载荷，计算单个螺栓的工作载荷；了解螺栓连接的失效形式和计算准则；掌握单个螺栓连接的受力分析和强度计算；了解提高螺纹连接强度的措施；了解螺旋传动。 [教学重点] 螺纹和螺纹连接的基本知识，螺纹连接预紧和螺纹连接的防松，螺栓组连接的结构设计和受力分析，单个螺栓连接的受力分析和强度计算。 [教学难点] 承受轴向外载荷单个螺栓的工作载荷计算和强度计算，螺栓组连接受力分析。 [课程思政要素] 通过播放视频了解日本的“永不松动螺母”原理，对中国的自紧螺母的研发，培养学生的民族自豪感，“一丝不苟，精益求精”的工匠精神，以及创新创业精神。通过雷锋的故事，培养学生干一行，爱一行，钻一行的螺丝钉精神。第五章键、销连接与其他连接（课程目标 1、2、3，思政目标 P9） [教学内容与要求] 了解键连接的类型、结构、特点和应用；掌握平键的类型及尺寸的确定方法，并能对平键连接的失效形式进行强度计算；了解花键连接的类型、定心方式，工作特点和应用；了解无键连接（成形连接）、销连接类型、特点及应用；了解焊接、粘接、过盈连接。 [教学重点] 键连接的类型、结构、特点和应用，平键的类型、尺寸的确定及强度计算。 [课程思政要素] 通过“千里之堤，毁于蚁穴”的典故以及由于，让学生认识到注意细节是行业者不容推卸的责任。第六章带传动（课程目标 1、2、3，思政目标 P5、P7） [教学内容与要求]

了解带传动的工作原理、主要类型、特点及应用：了解普通V带的结构与型号，带轮的结构与材料：理解带传动的力分析、应力分析，并能运用相关理论解释带传动中的弹性滑动和打滑现象；了解带传动的失效形式和设计准则；掌握普通V带传动的设计计算方法；了解带传动的布置、张紧方式和张紧装置。[教学重点]带传动的工作原理、主要类型、特点及应用，普通V带传动的受力分析和设计计算。。[教学难点]带传动中的弹性滑动和打滑现象【课程思政要素通过CVT无级变速器的原理讲解，分析CVT无极变速的特点：1）燃油经济性高：2）废气排放量低：3）动力性能优于普通变速器：4）驾驶简便舒适。培养学生绿色设计和可持续发展理念，进而强调以“碳达峰，碳中和”为契机，立足新发展阶段，贯彻新发展理念，主动服务和融入新发展格局，为实现碳达峰和碳中和目标主动担当和作为。第七章链传动（课程目标1、2、3，思政目标P3、P5）[教学内容与要求]了解链传动的类型、构造、特点及应用；深入了解链传动的运动不均匀性及动载荷的运动特性；了解滚子链的结构、特点与材料，理解链传动的受力分析方法：掌握链传动的主要失效形式、额定功率曲线图、设计计算方法及其主要参数的选择；了解链传动的布置、张紧和润滑。[教学重点]滚子链传动的运动特性，滚子链传动的设计计算。[教学难点]链传动的运动不均匀性及动载荷的运动特性。【课程思政要素】从宋代苏颂发明的“水运仪象台”上安装使用的传递运动和动力的链条，讲述中国是链条制造和使用最早的国家之一，到近年来我国链传动行业的市场需求与发展趋势，在部分行业链传动部件国产化率较低的现状，激发学生为民族的复兴而奋发学习。第八章齿轮传动（课程目标1、2、3，思政目标P3、P5、P7）[教学内容与要求]了解齿轮传动的类型、特点和应用：掌握齿轮传动的失效形式和设计准则，能够合理选择齿轮材料和热处理方法：掌握直齿圆柱齿轮传动的受力分析：了解齿轮传动的计算载荷和载荷系数及其影响因素；掌握直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度和齿根弯曲强度计算；掌握齿轮传动主要参数的选择、许用应力的确定方法、设计计算过程。理解斜齿圆柱齿轮传动的受力分析方法：掌握直齿圆

了解带传动的工作原理、主要类型、特点及应用；了解普通 V 带的结构与型号，带轮的结构与材料；理解带传动的力分析、应力分析，并能运用相关理论解释带传动中的弹性滑动和打滑现象；了解带传动的失效形式和设计准则；掌握普通 V 带传动的设计计算方法；了解带传动的布置、张紧方式和张紧装置。 [教学重点] 带传动的工作原理、主要类型、特点及应用，普通 V 带传动的受力分析和设计计算。 [教学难点] 带传动中的弹性滑动和打滑现象。 [课程思政要素] 通过 CVT 无级变速器的原理讲解，分析 CVT 无极变速的特点：1）燃油经济性高；2）废气排放量低； 3）动力性能优于普通变速器；4）驾驶简便舒适。培养学生绿色设计和可持续发展理念，进而强调以“碳达峰，碳中和”为契机，立足新发展阶段，贯彻新发展理念，主动服务和融入新发展格局，为实现碳达峰和碳中和目标主动担当和作为。第七章链传动（课程目标 1、2、3，思政目标 P3、P5） [教学内容与要求] 了解链传动的类型、构造、特点及应用；深入了解链传动的运动不均匀性及动载荷的运动特性；了解滚子链的结构、特点与材料，理解链传动的受力分析方法；掌握链传动的主要失效形式、额定功率曲线图、设计计算方法及其主要参数的选择；了解链传动的布置、张紧和润滑。 [教学重点] 滚子链传动的运动特性，滚子链传动的设计计算。 [教学难点] 链传动的运动不均匀性及动载荷的运动特性。 [课程思政要素] 从宋代苏颂发明的“水运仪象台”上安装使用的传递运动和动力的链条，讲述中国是链条制造和使用最早的国家之一，到近年来我国链传动行业的市场需求与发展趋势，在部分行业链传动部件国产化率较低的现状，激发学生为民族的复兴而奋发学习。第八章齿轮传动（课程目标 1、2、3，思政目标 P3、P5、P7） [教学内容与要求] 了解齿轮传动的类型、特点和应用；掌握齿轮传动的失效形式和设计准则，能够合理选择齿轮材料和热处理方法；掌握直齿圆柱齿轮传动的受力分析；了解齿轮传动的计算载荷和载荷系数及其影响因素；掌握直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度和齿根弯曲强度计算；掌握齿轮传动主要参数的选择、许用应力的确定方法、设计计算过程。理解斜齿圆柱齿轮传动的受力分析方法；掌握直齿圆