机械设计基础课程标准.doc

机械设计基础课程标准课程类别：专业基础课 适用专业：机电一体化 数控专业 机制专业 授课系（部）：机电工程系 学时：56编写执笔人： 杨慧荣 审核人签字： 1课程性质和课程设计1. 1课程定位与作用课程的定位：机械设计基础是机电一体化技术、数控技术、模具制造、机械制造专业的专业课程。将机械原理与机械零件的内容有机地结合在一起，它以机械中常用机构和通用零件为基础，为培养学生处理一般工程问题的能力和学习有关后继课、专业课打下基础。课程的作用：本课程在专业人才培养过程中为研究机械类产品的设计、开发、制造、维护保养等提供必要的理论基础，课程定位于高等职业教育，强调对学生进行专业思维能力、专业实践能力和动手能力的培养。本课程注重提高学生分析问题、解决问题的能力，注重发展学生专业思维和专业应用能力，从理论性、系统性很强的基础课和专业基础课向实践性较强的专业课过渡的一个重要转折点，在教学中具有承上启下的作用，课程知识掌握的程度直接影响到后续课程的学习。与其他课程的关系：前导课程有：高等数学、机械制图、工程力学、公差配合与技术测量、金属工艺学。后续课程有：机械制造技术、液压传动、冷冲压工艺与模具设计、塑料成型工艺与模具设计、数控加工等。1.2课程设计理念本课程以专业教学计划培养目标为依据，以岗位需求为基本出发点，以学生发展为本位，设计课程内容，让学生在了解常用机构及机械零部件的基本知识及设计方法和设计理论的基础上，能进行简单机械及传动装置的设计，培养学生初步解决工程实际问题的能力。1.3课程设计思路在课程实施过程中，充分利用课程特征，加大学生工程体验和情感体验的教学设计，激发学生的主体意识和学习兴趣。选取课程教学内容，并为学生可持续发展奠定良好的基础。2课程目标通过本课程的学习，使学生获得正确分析、使用和维护机械的基本知识、基本理论及基本技能，初步具备运用手册设计简单机械的能力，为学习有关专业机械设备课程以及参与技术改造奠定必要的基础。2.1知识目标1、掌握一般机械中常用机构和通用零件的工作原理、组成、性能特点，初步掌握选用和设计方法。2、具有对机构和零件进行分析计算的能力、一定的制图能力和使用技术资料的能力。3、能综合运用所学知识和实践技能，具有设计简单机械和简单传动装置及分析、解决一般工程问题的初步能力。2.2能力目标1、认识机械设计基础课程学习的一般过程，注重激发学生的学习动机，通过理论教学、实验课程、课程设计、课外综合实践等多种形式的教学活动培养学生的机械设计能力。2、认识机械设计基础课程学习的基本方法，注重理论联系实际，善于观察问题、发现问题、并能运用所学知识解决有关工程实际问题。3、养成踏实、严谨、进取的品质及独立思考的学习习惯。2.3素质目标1、通过课程的学习，使学生了解我国人民在机械历史上的巨大贡献，激发学生强烈的民族自尊心和自信心，形成对国家、民族的责任感，进而培养爱国主义情感。2、认识到我国机械设计与世界发达国家的差距，增强学生的国际竞争意识。3、感受机械设计成果的美感，培养学生运用知识进行创新设计的能力，并以此增强学生的审美情趣。4、培养学生树立崇尚科学精神，坚定求真、求实的科学态度，形成科学的人生观、世界观。5、在以实际操作过程为主的项目教学过程中，锻炼学生的团队合作能力、专业技术交流的表达能力；制定工作计划的方法能力；获取新知识、新技能的学习能力；解决实际问题的工作能力。3课程内容与教学要求3.1课程内容机械设计基础是高职院校机械类各专业与近机类专业学生必修的一门重要的专业基础课，将机械原理与机械零件的内容有机地结合在一起，它以机械中常用机构和通用零件为基础，为培养学生处理一般工程问题的能力和学习有关后继课程、专业课程打下基础。课程知识掌握的程度直接影响到后续课程的学习。通过本课程的学习，可以使学生掌握常用机构和通用零件的基本理论和基本知识，初步具有分析、设计能力，并获得必要的基本技能训练，同时注意培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风，为学习有关专业课程以及参与技术改造奠定必要的基础。根据生产一线对机电一体化、数控专业、模具专业应用型高技能岗位人才的基本技能和知识能力的要求，结合职业岗位群的特征，将传统的以知识为主线构建的学科型课程模式，转变为以能力为主线、以任务引领知识、以生产过程组织教学的职业课程模式。按工作过程组织教学，将工作任务设计成学习项目。3.2教学单元设计教学单元1学习内容教学单元1：概论参考学时2学习目标1. 了解机械工业的发展史及我国历史上在机械方面的重大贡献。2说出本课程的内容、性质和任务及学习方法。3解释机器、机构、构件和零件的概念。4了解机械设计的研究对象和基本要求，说出机械设计的方法和机械零件设计的步骤，归纳机械零件的工作能力和设计准则。教学内容本课程的研究对象、主要内容及任务，机械零件的常用材料与结构工艺性，机械零件设计的基本准则及设计步骤，当前机械设计制造技术的新发展。教学条件校内课堂教学教学方法启发互动式、启发探讨式、讲授考核方式考查教学单元内容简要描述学习目标参考学时11本课程的研究对象、主要内容及任务了解机械工业的发展史及我国历史上在机械方面的重大贡献。112机械零件的常用材料与结构工艺性说出本课程的内容、性质和任务及学习方法。0.113机械零件设计的基本准则及设计步骤解释机器、机构、构件和零件的概念。0.814当前机械设计制造技术的新发展了解机械设计的研究对象和基本要求，说出机械设计的方法和机械零件设计的步骤，归纳机械零件的工作能力和设计准则。0.1教学单元2学习内容教学单元2：常用机构参考学时24学习目标1 辨认机构的组成，说出运动副的概念，说出运动副的形式及分类，理解绘制机构运动简图的目的，掌握平面机构运动简图的绘制，理解自由度的概念和约束条件，掌握平面机构自由度的计算，掌握机构具有确定运动的条件。2了解平面连杆机构的特点，理解其应用和分类，辨认其基本型式及其演化型式，掌握铰链四杆连杆机构三种基本形式的判别方法，理解机构的急回特性、压力角、传动角和死点位置，灵活运用图解法设计平面四杆机构。3识别凸轮机构的分类及其应用，区别从动件的常用运动规律，解决用图解法设计盘形凸轮轮廓的实际问题，了解凸轮机构滚于半径与运动失真，掌握压力角及其许用值，基圆半径的选则。4掌握螺旋机构的工作原理、类型及特点，了解螺纹的几何参数及其在生产中的应用，了解棘轮机构的工作原理、类型和应用，了解槽轮机构的工作原理和应用，了解不完全齿轮机构的工作原理和应用。教学内容机构的组成，运动副的概念，运动副的分类，绘制机构运动简图的目的，平面机构运动简图的绘制，自由度和约束概念，机构自由度的计算和机构具有确定运动的条件，复合铰链、局部自由度和虚约束，铰链四杆机构的基本形式，铰链四杆机构的演化含有一个移动副的平面四杆机构，铰链四杆连杆机构存在曲柄的条件，急回特性，压力角和传动角，死点位置，设计平面四杆机构，凸轮机构的应用、组成和分类，凸轮机构运动分析的基本概念及常用的运动规律，螺纹的形成与类型，主要几何参数，常用螺纹的特点和应用，棘轮机构，槽轮机构。教学条件校内课堂教学教学方法启发互动式、启发探讨式、讲授、实验法考核方式考查教学单元内容简要描述学习目标参考学时21平面机构的运动简图及自由度了解机构的组成，掌握运动副、自由度和约束的概念及分类。能够绘制平面机构运动简图。掌握机构自由度的计算。了解复合铰链、局部自由度和虚约束。622平面连杆机构了解铰链四杆机构的基本形式及演化，掌握其存在曲柄的条件，急回特性，压力角和传动角，死点位置，能够灵活运用图解法设计平面四杆机构。823凸轮机构了解凸轮机构的应用和组成和分类，掌握凸轮机构运动分析的基本概念，从动件的常用的运动规律，了解用图解法设计盘形凸轮轮廓，凸轮常用材料及结构，凸轮机构设计中应注意的几个问题。624其它常用机构掌握螺旋机构的工作原理、类型及特点，几何参数，特点和应用，了解棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构的工作原理、类型和应用。2教学单元3学习内容教学单元3：传动部分参考学时20学习目标1了解带传动的工作原理、类型、特点和应用；识别带和带轮的结构；能进行带传动的工作能力分析；列举带传动的安装及维护方法；了解同步带传动。联系实际设计普通V带传动。2了解链传动的特点和应用，说出滚子链的结构，理解链传动的运动分析。3了解齿轮、蜗杆传动的特点、基本类型和应用，说出渐开线齿轮的齿廓形成过程，理解齿轮的加工原理及变位齿轮的概念，掌握渐开线直、斜齿轮、锥齿轮、蜗轮蜗杆的啮合原理、主要参数及几何尺寸计算，区别直、斜、锥齿轮传动及蜗杆传动的受力及转动方向，能根据工程实际选用直齿轮、斜齿轮。4说出齿轮系的分类及应用，一般了解其它新型齿轮系，熟练掌握定轴齿轮系、行星齿轮系传动比的计算，识别实际机械中的齿轮系。教学内容带传动的类型、特点及应用，带传动的受力分析和应力分析，带传动的弹性滑动和传动比，V带与V带轮，带传动的失效形式及设计计算，同步带传动简介，带传动的张紧、安装与维护；链传动的基本组织；齿轮传动的类型及特点，渐开线的形成和基本性质，渐开线标准直齿圆柱齿轮的参数及几何尺寸，渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动，渐开线齿轮的切制原理与跟切现象，变位齿轮传动简介，齿轮的失效形式与设计准则，圆柱齿轮的精度简介及齿轮的常用材料，渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的设计计算，渐开线斜齿圆柱齿轮传动，直齿圆锥齿轮传动，齿轮的结构，齿轮传动的润滑与维护；蜗杆传动的类型、特点、参数和尺寸，蜗杆传动的失效形式、设计准则和常用材料，蜗杆传动的受力分析及强度计算，蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算，蜗杆传动的安装与维护；轮系及其分类，定轴轮系传动比的计算，行星轮系传动比的计算，组合轮系传动比的计算，轮系的应用。教学条件校内课堂教学教学方法启发互动式、启发探讨式、讲授、实验法考核方式考试教学单元内容简要描述学习目标参考学时31带传动了解带传动的工作原理、类型、特点和应用；识别带和带轮的结构；能进行带传动的工作能力分析；列举带传动的安装及维护方法；了解同步带传动。联系实际设计普通V带传动。432链传动了解链传动的特点和应用，说出滚子链的结构，理解链传动的运动分析。433齿轮传动了解齿轮传动的类型、特点和应用；掌握齿轮啮合的基本定律；渐开线的形成和性质以及渐开线齿轮的特性；掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件、连续传动的条件；掌握渐开线圆柱齿轮的加工原理和方法、根切的原因及不产生根切的最少齿数；掌握渐开线标准直齿轮及斜齿轮的主要参数和几何尺寸计算；了解直齿圆锥齿轮的传动特点；了解不同条件下齿轮传动的失效形式、设计准则及参数选择原则。掌握齿轮的主要结构形式和选用、齿轮传动的润滑方式和选用、了解齿轮传动的维护；了解齿轮变位的原理；掌握常用齿轮材料及其选用原则。具备传动装置中齿轮传动的正确选用和设计计算能力。634蜗杆传动了解蜗杆传动的组成与特点、蜗杆传动的类型；理解蜗杆传动的失效形式和设计准则，掌握蜗杆传动的强度计算；了解热平衡计算的目的和计算方法；了解蜗杆蜗轮的常用材料和结构；掌握蜗杆传动的安装与维护。435轮系了解轮系的分类和应用，掌握定轴轮系、行星轮系和组合轮系的传动比计算。2教学单元4学习内容教学单元4：连接参考学时8学习目标1了解螺纹和螺纹联接的主要参数、类型、特点及应用；说明提高螺栓联接强度的措施；理解螺纹连接的预紧和防松；了解螺旋传动的特点、类型；掌握螺旋传动相对运动判断及运动量的计算。2识别键、销连接的特点和类型，能根据工程实际对平键连接进行设计计算。教学内容螺纹连接，轴毂连接，轴间连接，弹性连接，其它常用连接教学条件校内课堂教学教学方法启发互动式、启发探讨式、讲授、实验法、演示法考核方式考查教学单元内容简要描述学习目标参考学时41螺纹连接了解螺纹联接件的种类和标准，掌握螺纹联接的主要类型和应用，螺栓联接的预紧和防松和设计和强度计算。242轴毂连接掌握平键联接的尺寸选择和强度校核。243轴间连接了解联轴器和离合器的种类和应用。244弹性连接了解弹性连接的种类和应用。145其它常用连接了解不可拆连接的种类。1教学单元5学习内容教学单元5：轴系参考学时4学习目标1识别轴的功用与类型，能根据工程实际对轴进行设计计算。2区别轴承的功用与类型，了解滑动轴承的主要类型、结构和材料，说出常用的润滑剂和润滑方法。3说出滚动轴承的组成、特点，区别常用类型，解释滚动轴承的代号，掌握滚动轴承的类型选择、尺寸选择方法，解决轴承的组合结构设计问题。4区别联轴器和离合器的主要类型、结构，说出联轴器和离合器的选用方法。教学内容轴的分类、材料选择，轴在结构设计时应注意的各种问题，轴设计计算的基本步骤与方法，滑动轴承的类型、结构和材料，滚动轴承的类型和代号，及使用选择，失效形式及寿命计算，滚动轴承的静载荷能力计算，及组合设计。教学条件校内课堂教学教学方法启发互动式、启发探讨式、讲授、演示法考核方式考查教学单元内容简要描述学习目标参考学时51轴了解轴的分类、材料选择，掌握轴在结构设计时应注意的各种问题，掌握轴设计计算的基本步骤与方法。252轴承了解滑动轴承的类型、结构和材料；了解滚动轴承的类型和代号，掌握滚动轴承类型的选择，理解滚动轴承的失效形式，掌握滚动轴承的寿命计算，了解滚动轴承的静载荷能力计算，掌握滚动轴承的组合设计。 24课程实施4.1教师基本要求担任机械设计基础教师，必须持有高校教师资格证，本科类及以上学历，机械设计专业或机械制造专业，有在机械加工制造类生产一线企业实习3个月以上经历，从事机械类教学2年以上，能动手完成简单零件的设计、制造，能单独指导学生完成简单的课程设计。为保证学习活动的顺利开展，要求教师事先对教学内容必须要有充分的准备，对整个教学过程要有一个全面完整的精心教学设计，为学生布置学习任务，提供必要的学习资料，教师必须要求学生进行先期预习，在课堂上采取集中讲授、问题研讨等多种形式解决相关问题，在实习环节采取分组方式，分派各组的工作任务，实行有效的分工与合作。共同完成学习任务。4.2教学硬件环境要求1、校内建立机械基础实验室2、产学合作开发课程资源，充分利用本行业典型的生产企业的资源，进行产学合作，建立实习实训基地，实践“工学”交替，满足学生的实习实训，同时为学生的就业创造机会。3、建立一支适应本专业的、稳定的、开放性的、具有丰富实践施工经验的兼职教师，实现理论教学与实践教学合一、专职教师与兼职教师合一、课堂教学与生产现场教学合一，满足学生综合职业能力培养的要求。4.3教学方法建议1、教学方法 机械设计基础是一门专业基础课，既有较强的理论性，如概念、公式多，又有较强的实践性，如计算题量大、试验繁琐、课程设计等。因此本课程的教学要不断摸索适合高职教育特点的教学方式。采取灵活的教学方法，启发、诱导、因材施教，注意给学生更多的思维活动空间，发挥教与学两方面的积极性，提高教学质量和教学水平。在规定的学时内，保证该标准的贯彻实施。（1）项目导向法 高职教育要求学生理论知识够用，重点突出实际工作能力。在实际的教学工作过程中应将理论与实践结合起来，以实际的项目内容贯穿整个课程教学，实施以项目为中心，选择、组织课程内容,并以完成工作任务为主要学习方式的教学模式。该教学模式打破了原来课程的界限,将课程教学内容分割为与专业密切联系的项目与任务,引领教学过程,强调实训环节,设计学习过程于工作过程的职业环境中,将学生对知识的掌握程度提高到了实践这一层面。将课堂与实训基地一体化。,实现“双教一体化”、“教、学、做”一体化同时进行,使得学生能真正进入到“在做中学”的理想学习环境中,全面提高学生的综合职业能力。 （2）任务驱动法 “任务驱动”教学法有利于构建一个良好的教学情景，营造宽松的教学环境，激发学生的学习兴趣，能充分调动学生的积极性，提高学生的自主学习能力。以任务为主线、教师为主导、学生为主体，将所要学习的新知识隐含在任务之中，学生通过对所提出的任务进行分析、讨论，寻找完成任务的途径，在老师的指导、帮助下完成任务，在完成任务过程中掌握解决问题的方法，自主学习相关的新知识。同时，使学生学会与人合作、总结与反思，培养学生的动手能力、综合职业素质和创新能力。（3）启发式、互动式教学法 教师根据学生已有知识或实践经验，有目的、巧妙地提出问题，请学生来回答，激发学生积极思考，从而达到学生获取新知识的教学方法，它能使课堂呈现出一种浓厚的探讨气氛。这种愉快的探讨式的教学方法不仅能开启学生的思维，使他们对所学的知识理解深刻、记忆牢固，还有利于学生口头表达能力的提高。启发式、互动式教学给教师提供了多方面了解学生的机会和教师与学生互动的平台。教师还可根据互动情况调整教学广度和深度，补充必要的知识内容。（4）演示法 演示法是通过在教室（或实验室）向学生展示实验教具（或演示模型、真实的机器、机构），或教师做示范性实验等方式，引导学生系统观察展示、演示效果，获得感性知识的一种教学方法。这种教学方法能使学生获得丰富的感性认识，并在此基础上分析研究，把感性知识与课本知识联系起来，有利于提高学生的观察能力、思维能力和创新能力。例如在讲授螺纹的参数时，先让学生观察钳工用的虎钳，分析哪些地方有螺纹结构，虎钳与工作台是怎样连接的。然后转动手柄，使活动钳身移动把工件夹紧或松开。通过这一演示，学生对螺纹的两个主要作用连接和传动产生深刻印象。然后讲解几个螺纹模型，有三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹等。教师一边用手触摸内、外螺纹的表面（手指触到的是螺纹的牙顶，触不到的沟槽底部是螺纹的牙底），一边说明：螺纹本质上是在圆柱（或圆锥）的表面加工出的机械结构。在此基础上，再把螺纹模型分给学生仔细观察并让学生分析这些螺纹模型之间的区别，学生自然就会得出这些螺纹的最大区别在于：牙型、直径、线数、螺距和导程、旋向等方面。教师在讲清五个概念之后，总结如下：（1）不同结构的螺纹运用于不同的场合，三角形螺纹多用于连接，梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹用于运动或动力的传递。（2）内、外螺纹都是成对使用的，它们的五个参数必须完全相同，这样内外螺纹才能旋合在一起。（5）实验法 学生在教师的指导下，利用仪器设备和材料进行实际操作，观察研究实验对象的发生和变化，从而获得新知识或验证已学知识的教学方法，要求学生动手操作，手脑并用，通过独立运用仪器实验操作，培养其严谨求实的学习态度和研究科学的兴趣。实验法可分为课前实验和课后实验，也可分为小组实验和个人独立实验。实验法是理论联系实际的桥梁，在整个机械设计基础教学过程中有着特殊的意义。在讲述机构自由度时，机构运动简图和机构运动示意图是这一章的重点和难点。它是用符号和线条清晰简明地表达机器或机构的运动情况，是机构运动分析、动力分析以及设计新机构的一种基本工具，在机械设计课程教学中贯穿始终。通过机构运动简图测绘实验，让学生对照机构实物画简图后，再计算自由度检验机构运动简图或机构运动示意图的正确性。这样进行实验可培养学生依照实际机构绘制机构运动简图的能力，熟悉常用机构及运动副的代表符号，加深对自由度计算方法的印象。2、教学手段 本课程教学手段为文字教材、多媒体教材、陈列柜及学习指导书三位一体模式，三个方面总体设计，相互联系，充分体现多媒体教学体系的特点。文字教材是本课程教学的基本指南，教材内容符合本标准的教学要求，但其图画在视觉效果上不能代替多媒体教学的立体感和直观动态感以及陈列柜的真实实物感，特别是在涉及生产实际、感性知识、形象思维等方面，必须要有多媒体教材及陈列柜的实物展示来补充。机械设计基础学习指导与