《机械设计基础（3D版）》 教学大纲

机械设计基础课程教学大纲课程名称（中文）：机械设计基础课程名称（英文）：FundamentalsofMachineryDesign先修课程：机械制图基础（画法几何和机械制图）、材料力学、理论力学、金属工艺学建议总学时：64（授课学时：60 上机学时：0 实验学时：4）一、课程的任务和目标基本设计理论及设计方法；学生能熟练运用手册、标准、规范等技术资料，初学以致用，使学生养成实事求是、严谨细致的工作作风。将培养学生的情感认知、创新精神和思想意志贯穿于教学与实践环节，不断加深学生对专业和设计的理解，进而热爱自己未来的事业。课程目标：了解机构的组成，正确绘制平面机构运动简图，计算机构自由度；掌握各种常用机构的性能、特点及适用场合，能够按已知几何条件和运动条件对平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等进行分析与设计；熟练进行机械传动件的工作情况分析、失效形式、设计准则、主要设计参数的选择计算及结构设计；掌握连接件、轴系零部件的类型、结构、失效形式、设计准则和设计计算。二、课程教学内容的基本要求、重点和难点及学时分配1．绪论（2学时）基本要求：（1）掌握有关机械的几个基本概念；（2）了解机械设计基础课程的研究对象和内容；（3）了解机械设计的基本要求和一般过程。重点和难点：提高对机器的认识；掌握有关机械的基本概念；了解设计要求和过程。课程思政：通过介绍机械学科发展历史，以培养学生对本课程的学习兴趣；通过简述我国机械行业的发展现状，激发学生的民族自豪感和爱国主义情怀；以机械类创新大赛为载体，激发学生强烈的创新意识和勤奋学习探索的决心。2．平面机构（9学时）基本要求：（1）掌握平面机构的运动副及分类、机构运动简图的绘制、机构自由度的计算；（2）掌握平面连杆机构的基本类型、特点及应用；（3）掌握铰链四杆机构有整转副的条件、铰链四杆机构的特性分析及设计方法。重点和难点：运动副的概念及其分类；平面机构自由度计算及机构运动确定性的判断；铰链四杆机构的特性分析及四杆机构的设计。课程思政：以牛头刨床和往复式输送机讲授急回运动特性时，引发学生思考，应如何引导学生要辩证地看待事物的两面性，在今后的工作中遇到新事物时，不钻牛角尖，能够全面地看待和分析问题。3．凸轮机构（4学时）基本要求：（1）了解凸轮机构的应用及类型；（2）熟悉从动件的常用运动规律及适用场合；（3）掌握压力角的概念及图解法设计尖底直动从动件盘形凸轮轮廓。重点和难点：从动件常用的运动规律及图解法设计尖底直动从动件盘形凸轮轮廓。课程思政：通过讲解凸轮机构的应用实例，引发学生的好奇心和学习热情，激发学生对知识的不断探索和不断追求真理的信心和勇气。4．带传动（6学时）基本要求：（1）了解带传动的类型及应用；（2）掌握带传动的受力分析、应力分析理解并区分弹性滑动及打滑现象；（3）掌握普通V带的设计计算。重点和难点：带传动的受力分析及应力分析；带传动的参数选择及设计计算；弹性滑动的分析。课程思政：通过讲解V带传动设计，使学生认识到机械设计中参数的选择是一个不断比较、不断修正的过程，培养学生不怕困难、吃苦耐劳的优秀品质，增强创新精神和创造意识。5．齿轮机构（13学时）基本要求：（1）了解齿轮机构的特点和类型；（2）掌握渐开线齿廓啮合特性；（3）熟悉渐开线圆柱齿轮的几何参数和尺寸计算；（4）了解齿轮的加工及防止根切的方法；（5）掌握齿轮的失效形式，材料及热处理；（6）掌握直齿、斜齿圆柱齿轮的受力分析及强度计算；（7）了解齿轮的构造，润滑和效率。重点和难点：渐开线齿廓啮合特性；标准直齿圆柱齿轮的基本参数及尺寸计算；标准渐开线齿轮啮合条件、安装条件、连续传动条件；直齿、斜齿圆柱齿轮的受力分析、强度计算及结构设计。课程思政：讲授时从国徽中的齿轮说起，齿轮代表着工人阶级，象征着工业，它几乎是所有机械成套装备的传动部件，在工业领域中占有举足轻重的地位，以提升学生的知识认同感。讲授齿轮的啮合传动时，将齿轮传动比喻成一个团体。每个齿轮都有凹有凸，运行的时候能够互相补足，从而产生动力，象征着一个团体要团结、互相帮助、团队合作。教育学生不仅要学习齿轮的传动原理，也要学习齿轮的精神。6．蜗杆传动（2学时）基本要求：（1）了解蜗杆传动的特点、类型；（2）掌握蜗杆传动的主要参数；（3）理解蜗杆传动的主要失效形式、设计准则及材料选择。重点和难点：蜗杆传动的主要参数。课程思政：蜗杆传动的设计准则实际是一个找出蜗轮弱点，再针对弱点设计的过程。把这种设计思想引入到学生的德育中。教育学生应该常常自省，发现自身的思想薄弱点、意志薄弱点，并及时调整和矫正，使自己回到正确的人生轨道。按照设计准则蜗轮要具有一定的机械强度，学生则要具有一定的思想政治“强度”。7．轮系（4学时）基本要求：（1）了解轮系的类型及特点；（2）掌握定轴轮系、周转轮系及复合轮系的传动比的计算；（3）了解轮系的应用。重点和难点：轮系的类型和特点；周转轮系及复合轮系传动比的计算。课程思政：集体仿佛是一个轮系，而个人是其中一个齿轮。当个人思想出现偏差，素质不达标，则会影响整个集体的发展。因此为了使集体可以高速地运转，个人应该不断学习，使自身的思想与集体的思想吻合，努力提升自己水平，满足集体的要求，这样才能为集体做出贡献。同时当集体高效率运转时，反过来也可以激发自身的发展。8．滚动轴承（7学时）基本要求：（1）掌握滚动轴承的类型、特点及代号；（2）熟悉滚动轴承的主要失效形式；（3）掌握滚动轴承的选择计算及组合设计。重点和难点：滚动轴承的类型、代号的选择；角接触轴承轴向载荷的计算；滚动轴承的组合设计。课程思政：在讲授轴承设计时，可引用高铁轴承的研发实例。为了早一步实现高铁轴承的大批量国产化，轴承设计人十年如一日，在经历了数千次失败之后成功研制出了国产高铁轴承。以此让学生体会大国工匠的精神实质，塑造学生艰苦奋斗的精神、勇于探索的勇气和追求真理的决心。9．轴（7学时）基本要求：（1）掌握轴的类型，材料和结构设计；（2）掌握轴的强度计算。重点和难点：轴的结构设计方法和强度校核计算。课程思政：讲解轴的作用时，对知识点进行延伸和扩展，以此联想到众多岗位上兢兢业业、默默无闻的劳动者。培养学生报效祖国的热情，树立为国奉献的精神。10．连接（5学时）基本要求：（1）掌握螺纹参数、螺纹连接的基本类型；（2）了解螺纹连接的预紧和防松；（3）熟悉螺旋受力分析，效率和自锁；（4）掌握螺栓组的结构设计；（5）掌握键连接的类型特点及应用；（6）掌握平键连接的选择计算。重点和难点：螺纹连接类型及应用；螺栓组的结构设计；平键连接的选择计算。课程思政：螺栓连接依靠的是螺纹间的摩擦力，而中国古代劳动人民在几千年前就发明了使用木楔产生附加摩擦力来紧固被连接件，以此培养学生的民族自豪感与文化认同感。自从螺栓被发明出来，工程师一直致力于防松，百年来发明了对顶螺母防松方法、弹簧垫圈防松方法、串联钢丝防松方法等，并不断进行改进。教育学生学习工程师上下求索和精益求精的探索精神。11．联轴器和离合器（1学时）基本要求：（1）掌握联轴器和离合器的类型及应用；（2）了解几种常用的联轴器、离合器。重点和难点：联轴器的选择。课程思政：讲解凸缘联轴器时，两个半联轴器必须通过凸肩和凹槽对中才能连接起来，即对中是连接的前提。这与学生的人生发展是一样的道理，当一个人的思想偏离了正确的方向，若不加以矫正，慢慢会对自身的行为产生影响。可以此例教育学生要常给自己定位，一旦发现思想偏差，要及时矫正。12．实验教学（4学时）基本要求：（1）熟悉机构运动简图的绘制方法和步骤；（2）掌握由实际机构绘制机构运动简图的技能；（3）了解减速器的组成及各功能零部件的作用；（4）了解轴系结构特点及轴上零件的定位方法。重点和难点：机构运动简图的绘制和自由度的计算；减速器拆装工艺和各零部件的装配关系。实验项目设置与学时分配见表1。表1实验项目设置与学时分配序号实验项目名称实验 实验 实验学时 类型 类别实验要求每组学生数1机构运动简图的测绘2 验证型 专业基础必修22 减速器的拆装和结构分析 2 综合型 专业基础 必修 5三、能力培养要求熟悉常用机构的构造、工作原理、特点、应用以及运动特性和设计的基本知识；熟悉通用零件的工作原理、特点、结构及标准；掌握通用零件的选用、设计的基本原理和方法；学会使用技术资料进行通用零件和简单机械传动装置的设计，能对一般机构的特性和零件常见的失效原因进行分析，解决生产实际中有关机械零、部件结构方面的问题。以知识传授为载体，培养学生的创新思维和工程实践能力，使学生具有高尚的情操、正确的价值观、团结协作的意识、艰苦奋斗的意志、不畏惧困难的勇气以及为国奉献的精神。四、考核形式与成绩构成考核形式：闭卷笔试。成绩构成：2。2成绩构成成绩组成评价环节比重评价标准平时成绩作业30%表3实验10%表4期末考试60%合计100%表3平时成绩评价标准平时成绩 评价标准 说明90~100

平时成绩采程总成绩的能够按照作业要求并按时完成，基本概念比较清晰，解决问80~90题的方案比较正确、基本合理，字体美观。

30%。最终的平时70~8060~70

成绩由4次课堂作业成绩平均得到。<60

0分。表4实验成绩评价标准实验成绩 评价标准 说明90~100

80~9070~8060~70

实验报告内容完整，实验方法比较合理，版式比较规范，字体比较美观，数据记录基本正确，能正确表达实验结果等；无旷课，迟到，早退现象。

实验成绩采用百分制，占课程总成绩的10%。最终的实2次实验成绩平均得到。<60

没有完成实验、抄袭别人得实验报告或没有完成实验报告。0据的实验报告，则实验成绩以0分计。五、有关说明教学大纲实施过程中，任课教师可根据各专业实际需要对该要求规定的教学内容及学时进行适当调整和补充，教学顺序可由教师自行确定；所列教学内容除课堂讲授外，教师可根据具体情况选择部分教学内容组织学生通过网络进行自学，并适当安排一定的习题课；VR教学六、课程建设与改革摘要（含课程思政构想、教学思想、教学方法、教学手段等）课程思政构想：本课程在传授学生专业知识的同时，兼顾价值引领，注重学生德育的培养，使学生具有强烈的社会责任感、科学的世界观、正确的人生观，求真务实的学习态度，踏实肯干的作风和高尚的道德品质。将培养学生的认知、情感和意志贯穿于教学和实践过程，帮助学生了解我国社会主义建设总任务、总目标和本专业学习的关系，启迪学生把祖国的前程与个人的历史责任紧密联系起来，从而激发自己学习和成才的积极主动性。教学思想：为适应新世纪高质量人才培养要求，在教学过程中，应转变观念，树立以学生为中心，以教师为主体的教学指导思想。将传统的强调传授知识变为强调学生能力的培养和综合素质的提高。注意精选教学内容，引入学科发展的新知识、新成果，使人才的培养满足社会经济发展的需求。充分利用线上线下教学VR思维能力和创新能力，力争取得理想的教学效果。为加强实训环节，由学生分组完成课内实验，巩固和加强对理论知识的理解，提高动手操作能力以及应用理论知识来解决实际工程问题的能力。教学方法：本课程主要采取导学式与学导式相结合的教学方式，利用“多媒体+板书+教