2021版（第5至第8学期）-东莞城市学院智能制造学院

教学大纲

2021版（第5至第8学期）

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《机械设计》教学大纲

作者:智能制造学院发布日期:2023-04-07 17:17:34浏览次数:33946

《机械设计》教学大纲

一、课程基本信息

课程类别	学科基础课程		课程性质	理论	课程属性	必修
课程名称	机械设计			课程英文名称	Design of Machines
课程编码	F05XB23F			适用专业	机械设计制作及其自动化
考核方式	考试			先修课程	理论力学
总学时	56	学分		3.5	理论学时		50
实验学时/实训学时/ 实践学时/上机学时				实验学时：6
开课单位				智能制造学院

二、课程简介

《机械设计》是机械设计制造及其自动化专业本科学生的一门必修专业基础课，在人才培养体系中起着承上启下的作用。《机械设计》主要研究通用机械零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，通过本课程的学习，使学生具备运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力，具有综合设计机械传动装置和简单机械的能力；为学生今后从事机械设计、研究和开发创新奠定必要的基础，增强学生从事机械技术工作的适应能力。

三、课程教学目标

课程教学目标

支撑人才培养规格指标点

支撑人才培养规格

知

识

目

标

目标1：

掌握机械中的主要术语，掌握常用通用零件的基本特点、分类与应用。掌握螺纹联接、键联接、带传动、齿轮传动、蜗杆传动、轴承、联轴器、减速器等常用通用件的基本知识。

3-2:掌握机械设计基础和专业知识，能够对单元（部件）或系统的功能与性能进行描述。

3.工程知识。

能

力

目

标

目标2:

螺纹联接、键联接、带传动、齿轮传动、蜗杆传动、轴承、联轴器、减速器等常用通用件的设计方法。

目标3：

具备一定确定机械传动装置的能力以及开发创新的能力。

4-1:运用专业方向的科学原理与技术方法，识别和判断复杂机械工程问题的关键。

5-1:能够为给定的机械工程问题设定技术指标，设计或开发符合特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，形成技术方案，并对方案的合理性进行评价。

4.问题分析能力。

5.设计/开发解决方案能力。

素

质

目

标

目标4：

具备良好的自主学习与终身学习能力，能适应社会发展。

12-2:了解机械行业的前沿发展现状和趋势、主流技术需求，具备良好的自主学习与终身学习能力，能适应社会发展。

12．终身学习

四、课程主要教学内容、学时安排及教学策略

（一）理论教学

教学模块

学时

主要教学内容与策略

学习任务安排

支撑课程目标

机械设计总论

重点：机器的作用，组成及其的基本要素，机器总体设计概述，机械零件的设计准则、方法及步骤，机械现代设计方法。

难点：机械零件的主要失效形式。

思政元素：古代文化在现代科技的应用和古代科技发明。对比我国与国际标准区别和差距，提高学生社会责任感。共振现象激发学生需提高自身频率，提高正能量。

教学方法与策略：线下教学。对于思想、原理在课堂上予以讲授，课堂运用主要运用讲授法和案例法开展教学，辅以启发式提问拓宽学生学习思路。

课前：了解机械工业在现代化建设的作用

课堂：思考失效形式形成的原因

课后：复习

目标1

目标2

目标4

机械零件的强度

重点：疲劳曲线及极限应力曲线，零件与材料疲劳极限的差异；疲劳极限的综合影响系数的影响因素；接触应力的基本概念

难点：疲劳极限的综合影响系数的影响因素

教学方法与策略：线下教学。采用专题式教学，对比分析法，课堂运用主要运用讲授法和案例法开展教学，辅以启发式提问拓宽学生学习思路。

课前：预习材料应力的概念

课堂：思考材料和零件疲劳极限的差异

课后：复习

目标1

目标2

螺纹联接基本知识及设计

重点：螺纹的分类、特点及应用，标准连接件的分类、特点和应用，螺纹联接的预紧与防松，各类不同外载荷情况下，螺栓组中各螺栓的受力分析；螺栓联接的强度计算。

难点：倾覆力矩的底板螺栓组联接的设计计算。

思政元素：引入飞机因螺纹松动而引起的飞机爆炸事故，扶梯因螺纹松动导致逆行事故等培养学生科学严谨精神。

教学方法与策略：线下教学。观察对比分析和讨论。课堂运用主要运用讲授法和案例法开展教学，辅以启发式提问拓宽学生学习思路。

课前：查找并总结螺纹的种类、应用

课堂：螺纹结构不同的防松效果对比

课后：复习

目标1

目标2

键联接基本知识及设计

重点：键和花键的类型、尺寸选择和强度校核方法

难点：键的强度计算

思政元素：结合无键联接知识点，引入非遗黄河水车结构设计，培养学生工匠精神、专心致志。

教学方法与策略：线下教学。案例分析，课堂运用主要运用讲授法和案例法开展教学，辅以启发式提问拓宽学生学习思路。

课前：查阅键的类型、特点及应用

课堂：对比分析不同键的类型特点应用

课后：复习

目标1

目标2

带传动设计

重点：带传动的类型、工作原理、特点及应用；应力分析；带传动失效形式及设计计算，带传动的张紧、安装与维护

难点：带的弹性滑动和打滑，带传动的设计

思政元素：从带变形到需要张紧引入做事要有始有终，有头有尾融入思政，培养学生做事负责任，有担当的品格。

教学方法与策略：线下教学。案例分析，专题讲授，辅以启发式提问拓宽学生思维。

课前：带的失效形式及其设计准则

课堂：带设计步骤及涉及参数确定

课后：复习

目标1

目标2

目标3

齿轮传动基础知识

重点：齿轮传动特点及应用、失效形式、设计准则、受力分析

难点：齿轮失效形式、不同条件下确定设计准则和选用相应的设计数据

思政元素：讲授黄帝指南车中齿轮的应用，引导学生设计应基于改善人类美好生活出发的观念。

教学方法与策略：线下教学。案例分析，专题讲授，辅以启发式提问拓宽学生思维。

课前：齿轮传动特点、类型；

课堂：分析、讨论

；

课后：复习

目标1

目标2

齿轮传动设计

重点：直齿圆柱齿轮传动设计、斜齿圆柱齿轮传动设计、齿轮传动的设计参数及选择

难点：齿轮传动的设计参数确定

教学方法与策略：线下教学。不同齿轮传动特点及设计要点对比教学，总结设计要点，辅以启发式提问拓宽学生思维。

课前：直齿圆柱齿轮传动设计强度条件

课堂：对比分析齿轮设计参数对强度的影响；

课后：复习

目标1

目标2

目标3

蜗杆传动

重点：蜗杆传动的几何参数的计算及选择方法；蜗杆传动的力分析及其强度计算；蜗杆传动的热平衡原理和计算方法

难点：不同条件下确定设计准则和选用相应的设计数据，蜗杆传动强度计算。

教学方法与策略：线下教学。讲授法和案例法展示开展教学，辅以启发式提问拓宽学生思维。

课前：蜗杆传动特点、类型；课堂：思考蜗杆传动的热平衡原理

课后：总结

目标1

目标2

轴承基本知识及设计

重点：滑动轴承主要类型、特点、应用；滚动轴承的组成、类型和代号；滚动轴承类型的选择与计算，滚动轴承的装置设计。

难点：轴承的受力分析及选择。

思政元素：高铁轴承的设计历程，为早日实现高铁轴承大批量生产，中国的轴承设计人十年如日一日，牺牲假日，历经数千次失败后成果研制成功案例，激发领悟工匠精神，明白国家发展必须核心技术掌握在自己手里的重要性，激发学生学习前进的方向。

教学方法与策略：线下教学。根据不同工况分析案例的设计要点和关键技术参数，辅以启发式提问拓宽学生思维。

课前：轴承类型、特点、应用；

课堂：正装、反装轴承的轴向力分析

课后：总结

目标1

目标2

目标3

联轴器和离合器

重点：了解常用联轴器和离合器的主要类型和用途；掌握常用联轴器的结构、工作原理、特点、影响工作性能的因素。

难点：根据工况选择合适的联轴器类型。

教学方法与策略：线下教学。讲授法和案例法展示开展教学，辅以启发式提问拓宽学生思维。

课前：联轴器类型和应用

课堂：联轴器类型选择

课后：总结

目标1

目标2

轴

重点：掌握轴的设计特点、轴的结构设计方法；熟悉轴上零件的轴向和周向定位方法及其特点，轴的结构设计及提高轴的承载能力的措施；轴的强度计算；轴的刚度计算；

难点：轴结构设计。

思政元素：轴设计准则实际是找到薄弱点，再针对薄弱点设计过程，引导学生，常反省找到自身薄弱点并及时调整和矫正，提高自身的品格、品行等。

教学方法与策略：线下教学。根据不同工况分析案例的设计要点和关键技术参数，辅以启发式提问拓宽学生思维。

课前：预习轴系零件受力分析

课堂：轴系零件结构分析

课后：总结

目标1

目标2

目标3

减速器

重点：减速器结构，箱体、箱盖结构特点

难点：减速器内部结构设计

教学方法与策略：线下教学。专题式案例分析讨论，辅以启发式提问拓宽学生思维。

课前：预习二级减速器结构

课堂：带工况的减速器结构设计

课后：总结

目标1

目标4

（二）实践教学

实践类型	项目名称	学时	主要教学内容	项目类型	项目要求	支撑目标
实验	带传动实验	2	重点：带滑动滑动率测试难点：不同负载下的带传动平衡	综合	分组完成，须完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录。	目标2 目标4
实验	减速器拆装	2	重点：掌握减速器结构难点：按顺序正确装拆减速器	验证	分组完成，须完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录。	目标1 目标4
实验	轴系零件创新涉及	2	重点：正确设计轴系结构难点：掌握轴系零件的结构和功用	综合	分组完成，须完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录。	目标2 目标4
	备注：项目类型填写验证、综合、设计、训练等。

五、学生学习成效评估方式及标准

考核与评价是对课程教学目标中的知识目标、能力目标和素质目标等进行综合评价。在本课程中，学生的最终成绩是由平时成绩和期末考试两个部分组成。

1.平时成绩（占总成绩的40%）：采用百分制。平时成绩分作业（占20%）、考勤（占10%）实验成绩（占10%）三个部分。评分标准如下表：

等级

评分标准

1.作业；2考勤；3.实验成绩

优秀

（90～100分）

1.作业书写工整、书面整洁；90％以上的习题解答正确结果准确无误。

2.没有旷课、迟到、早退现象。

3.实验报告书写工整、书面整洁；90％以上的实验结果准确无误。

良好

（80～89分）

1.作业书写工整、书面整洁；80％以上的习题解答正确或实验习题结果准确无误。

2.旷课1次，有迟到和早退现象。

3.实验报告书写工整、书面整洁；80％以上的实验结果准确无误。

中等

（70～79分）

1.作业书写较工整、书面较整洁；70％以上的习题解答正确或实验习题结果准确无误。

2.旷课2-3次，有迟到和早退现象。

3.实验报告书写工整、书面整洁；70％以上的实验结果准确无误。

及格

（60～69分）

1.作业书写一般、书面整洁度一般；60％以上的习题解答正确或实验习题结果准确无误。

2.旷课4-5次，有迟到和早退现象。

3.实验报告书写工整、书面整洁；60％以上的实验结果准确无误。

不及格

（60以下）

1.字迹模糊、卷面书写零乱；超过40％的习题解答不正确。

2.旷课5次以上，有迟到和早退现象。

3.实验报告书写工整、书面整洁；50％以上的实验结果错误。

2.期末考试（占总成绩的60%）：采用百分制。期末考试的考核内容、题型和分值分配情况请见下表：

考核模块	考核内容	主要题型	支撑目标	分值
机械设计总论	机器的作用，组成及其的基本要素，机械零件的设计准则、方法及步骤	选择题、填空题、判断题、简答题	目标1 目标2 目标4	8
机械零件的强度	零件疲劳曲线及极限应力曲线，零件与材料疲劳极限的差异；	选择题、填空题、判断题、简答题	目标1 目标2	4
螺纹联接基本知识及设计	螺纹的分类、特点及应用，标螺纹联接的预紧与防松，螺栓联接的强度计算。	选择题、填空题、判断题、简答题、计算题	目标1 目标2	12
键联接基本知识及设计	键和花键的类型、尺寸选择和强度计算	选择题、填空题、判断题、简答题	目标1 目标2	8
带传动设计	带传动的类型、工作原理、特点及应用；应力分析；带传动失效形式及设计计算，带传动的张紧、安装与维护。	选择题、填空题、判断题、简答题、计算题	目标1 目标2 目标3	12
齿轮传动基础知识	齿轮传动特点及应用、失效形式、设计准则、受力分析。	选择题、填空题、判断题、简答题	目标1 目标2	8
齿轮传动设计	直齿圆柱齿轮传动设计、斜齿圆柱齿轮传动设计、齿轮传动的设计参数及选择。	计算题、综合分析题	目标1 目标2 目标3	8
蜗杆传动	蜗杆传动基本知识点，蜗杆传动几何参数的计算及选择方法；	选择题、填空题、判断题、简答题	目标1 目标2	8
轴承基本知识及设计	滑动轴承主要类型、特点、应用；滚动轴承的组成、类型和代号；滚动轴承类型的选择与计算，滚动轴承的装置设计。	选择题、填空题、判断题、简答题、计算题	目标1 目标2 目标3	12
联轴器和离合器	联轴器和离合器的主要类型和用途、应用	选择题、填空题、判断题、简答题	目标1 目标2	4
轴	轴系的基本知识点，轴系零件的轴向和周向定位方法及其特点，轴的结构设计及提高轴的承载能力的措施；轴的强度计算；	选择题、填空题、判断题、简答题、计算题、综合题	目标1 目标2 目标3	12
减速器	减速器结构	选择题、填空题、判断题、简答题	目标1 目标4	4

六、教学安排及要求

序号	教学安排事项	要求
1	授课教师	职称：讲师及以上学历（位）：硕士及以上其他：无
2	授课地点	þ教室 þ实验室 □室外场地 □其他：
3	学生辅导	线上方式及时间安排：可通过企业微信，教师工作时间线下地点及时间安排：办公室，教师工作时间

七、选用教材

[1].濮良贵主编.机械设计（第十版）[M].北京:高等教育出版社,2019年07月.

八、参考资料

[1]郑江主编. 机械设计. 北京大学出版社，2006年8月.

网络资料

[1] 西南交通大学机械设计中国大学MOOC网,https://www.icourse163.org/https://www.icourse163.org/course/SWJTU-94001

[2] 西北工业大学机械设计中国大学MOOC网,https://www.icourse163.org/course/NWPU-17001?from=searchPage

[3] 东莞城市学院机械设计课程网站，http://jxsj.ccdgut.edu.cn/

执笔人：方琳

参与人：蹇永良、王鑫

系（教研室）主任：曾月鹏

学院（部）审核人：连元宏