《機械系統(tǒng)設(shè)計》教學(xué)大綱(1)7頁

機械系統(tǒng)設(shè)計教學(xué)大綱1 課程的基本描述課程名稱：機械系統(tǒng)設(shè)計Mechanical system design課程編號：0101D11課程性質(zhì)：專業(yè)平臺課適用專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化A教材選用：侯珍秀. 機械系統(tǒng)設(shè)計. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2001總 學(xué) 時：40學(xué)時理論學(xué)時：34學(xué)時實驗學(xué)時：6學(xué)時課程設(shè)計：有學(xué) 分：2學(xué)分開課學(xué)期：第六學(xué)期前導(dǎo)課程：現(xiàn)代工程制圖、工程力學(xué)、金屬工藝學(xué)、電工學(xué)、機械精度設(shè)計及檢測基礎(chǔ)、機械原理、機械設(shè)計等后續(xù)課程：數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)協(xié)同設(shè)計技術(shù)、現(xiàn)代設(shè)計方法、機電產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)等2 教學(xué)定位2.1 能力培養(yǎng)目標 本課程主要培養(yǎng)學(xué)生以下四個方面的能力： 1、認知和理解需求的能力 能夠正確獲取和理解機械系統(tǒng)的整體概念及各功能部分的有機組合，掌握機械系統(tǒng)組成、基本要求、工作原理、設(shè)計方法和理論計算的能力。 2、機械系統(tǒng)的分析和評價能力 能夠綜合運用機械設(shè)計和制造領(lǐng)域的基本概念、設(shè)計要求、原理和方法對機械系統(tǒng)的整體進行分析和評價。 3、機械系統(tǒng)的設(shè)計和計算能力 能夠綜合運用機械設(shè)計和制造領(lǐng)域的相關(guān)知識，初步具備開發(fā)設(shè)計性能良好、且具有市場競爭力的機電產(chǎn)品的能力。 4、團隊協(xié)作和項目管理能力 了解機電產(chǎn)品項目開發(fā)的過程、組織、計劃和管理等，培養(yǎng)學(xué)生具備個人工作與團隊協(xié)作的能力。2.2 課程的主要特點 該課程是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的重要專業(yè)平臺課。它綜合前導(dǎo)課程的有關(guān)科學(xué)技術(shù)知識，從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，介紹了機械系統(tǒng)的功能原理和總體設(shè)計方法，各子功能部分的組成、基本要求、工作原理、設(shè)計方法和理論計算等，結(jié)合課程設(shè)計等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生們掌握機電產(chǎn)品分析、設(shè)計和計算的基本技能。2.3 教學(xué)定位機械系統(tǒng)設(shè)計課程教學(xué)的任務(wù)，在于使學(xué)生們學(xué)會機械系統(tǒng)的基本分析方法，掌握機械產(chǎn)品的基本設(shè)計技能。通過學(xué)習使學(xué)生牢固地樹立起機械系統(tǒng)的整體概念及各功能部分的有機組合；掌握機械系統(tǒng)的基本設(shè)計方法和設(shè)計技巧。通過理論教學(xué)，使學(xué)生能以整機的角度和系統(tǒng)的觀點了解機械產(chǎn)品的特點和設(shè)計規(guī)律，既能學(xué)會典型機械系統(tǒng)的設(shè)計知識和技能，又能掌握其它產(chǎn)業(yè)機械系統(tǒng)整體設(shè)計的初步能力；結(jié)合課程設(shè)計實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生具備分析和開發(fā)設(shè)計性能良好、且具有市場競爭力的機電產(chǎn)品的初步技能。通過該課程的學(xué)習為在今后工作中完成機電產(chǎn)品的綜合設(shè)計打下扎實的基礎(chǔ)。3 知識點與學(xué)時分配3.1 機械系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)概念和發(fā)展歷程機械系統(tǒng)設(shè)計概述基本概念（學(xué)時：2學(xué)時）機械系統(tǒng)的概念和組成（了解，核心）機械系統(tǒng)設(shè)計的地位和作用（了解，核心）機械系統(tǒng)設(shè)計的任務(wù)、設(shè)計類型、基本原則（理解，核心）機械設(shè)計的發(fā)展趨勢（了解，推薦）共2學(xué)時3.2 機械系統(tǒng)總體設(shè)計功能原理設(shè)計基礎(chǔ)原理（學(xué)時：2學(xué)時） 基本概念（功能，功能分類，功能元，功能結(jié)構(gòu)）（理解，核心） 設(shè)計方法（黑箱法，功能元求解，設(shè)計實例）（了解，核心）結(jié)構(gòu)總體設(shè)計設(shè)計概念（學(xué)時：2學(xué)時） 設(shè)計任務(wù)和原則，設(shè)計步驟，總體布局（理解，核心） 主要設(shè)計參數(shù)（轉(zhuǎn)速損失，公比，變速范圍，級數(shù)，標準數(shù)列）（運用，核心）共4學(xué)時3.3 傳動系統(tǒng)設(shè)計 傳動系統(tǒng)概述需求基礎(chǔ)（學(xué)時：1學(xué)時）類型及其組成（了解，核心） 有級變速傳動系統(tǒng)設(shè)計方法（學(xué)時：5學(xué)時） 轉(zhuǎn)速圖（基本組和擴大組，結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式，擬定方法和原則，幾種特殊情況，擴大變速范圍方法）（運用，核心）齒輪齒數(shù)的確定（運用，核心齒輪的布置與排列（理解，核心） 計算轉(zhuǎn)速計算方法（學(xué)時：1學(xué)時） 功率扭矩特性（理解，核心） 傳動件計算轉(zhuǎn)速（運用，核心） 無級變速傳動系統(tǒng)設(shè)計方法（學(xué)時：2學(xué)時） 工作特點（理解，核心） 擴大恒功率區(qū)間的方法（運用，核心） 內(nèi)聯(lián)傳動系統(tǒng)設(shè)計策略（學(xué)時：1學(xué)時） 誤差來源和傳動規(guī)律（了解，核心） 提高傳動精度的方法（內(nèi)聯(lián)傳動鏈設(shè)計原則）（運用，核心）共10學(xué)時3.4執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)概述需求基礎(chǔ)（學(xué)時：1學(xué)時） 功能，組成，分類（了解，核心）執(zhí)行軸系統(tǒng)設(shè)計方法（學(xué)時：5學(xué)時） 構(gòu)成，基本要求，布局（了解，核心） 執(zhí)行軸（形狀，結(jié)構(gòu)，材料及熱處理，技術(shù)要求）（運用，核心） 執(zhí)行軸支承（推力支承的配置，支承形式的選擇，典型滾動軸承）（運用，核心） 執(zhí)行軸傳動件（典型傳動方式，傳動件的布置）（運用，核心） 執(zhí)行軸組件計算（支承剛度，執(zhí)行軸直徑，合理跨距）（運用，核心）導(dǎo)軌設(shè)計方法（學(xué)時：5學(xué)時） 功能，分類，技術(shù)要求（了解，核心） 普通滑動導(dǎo)軌（結(jié)構(gòu)類型，組合方式，適用場合，間隙調(diào)整方法，導(dǎo)軌材料的選用和搭配）（運用，核心） 普通滑動導(dǎo)軌計算（受力分析，驗算方法）（運用，核心） 其它各種類型導(dǎo)軌（了解，推薦）共11學(xué)時3.5 支承系統(tǒng)設(shè)計支承系統(tǒng)概述需求基礎(chǔ)（學(xué)時：1學(xué)時）功用，基本要求，設(shè)計步驟（了解，核心） 靜剛度設(shè)計概念（學(xué)時：2學(xué)時） 基本類型，各項靜剛度的影響因素，剛度的折算和比較（理解，核心） 支承系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計策略（學(xué)時：1學(xué)時） 截面的選擇原則（理解，核心）設(shè)計中應(yīng)注意的若干問題（隔板，加強筋，開口，提高各項靜剛度的措施）（理解，核心）共4學(xué)時3.6 控制系統(tǒng)設(shè)計控制系統(tǒng)設(shè)計概念（學(xué)時：1學(xué)時）控制系統(tǒng)的作用、分類、組成（理解，核心）典型控制系統(tǒng)的類型及工作原理（了解，推薦）共1學(xué)時3.7 操縱系統(tǒng)設(shè)計 操縱系統(tǒng)設(shè)計概念（學(xué)時：1學(xué)時）操縱系統(tǒng)的功能、組成、分類（了解，推薦）主要參數(shù)的確定方法，機構(gòu)結(jié)構(gòu)及原理（理解，核心）共1學(xué)時3.8 其它學(xué)時機動(學(xué)時：1學(xué)時)實驗(學(xué)時：6學(xué)時)4 講授提示及方法4.1 機械系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)概念和發(fā)展歷程重點：機械，機械系統(tǒng)的相關(guān)概念及學(xué)科中的位置。難點：學(xué)習機械系統(tǒng)設(shè)計課程的重要性。講授提示與方法：回顧機械工程的發(fā)展歷程，注重機械系統(tǒng)的整體性，提高學(xué)生對機械系統(tǒng)設(shè)計的認知程度。4.2 機械系統(tǒng)總體設(shè)計重點：功能原理設(shè)計的基本概念，主要設(shè)計參數(shù)及其確定方法。難點：各主要設(shè)計參數(shù)的特點及所適用場合。講授提示與方法：強調(diào)總體設(shè)計在機電產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用中的重要性，強化機械系統(tǒng)的設(shè)計方法和步驟；充分利用多媒體課件，多以實例說明解釋各概念和各項設(shè)計參數(shù)。4.3 傳動系統(tǒng)設(shè)計 重點：轉(zhuǎn)速圖的定義，轉(zhuǎn)速圖擬定方法和原則，擴大變速范圍的方法，齒輪齒數(shù)的確定，功率扭矩特性，傳動件的計算轉(zhuǎn)速，無級變速傳動系統(tǒng)設(shè)計。難點：擬定轉(zhuǎn)速圖的方法和步驟，設(shè)備的功率扭矩特性和傳動件計算轉(zhuǎn)速的求解方法，無級變速傳動系統(tǒng)的設(shè)計特點。講授提示與方法：引入實例講解轉(zhuǎn)速圖所表示內(nèi)容和含義，根據(jù)轉(zhuǎn)速圖擬定原則“口訣”結(jié)合實例講授轉(zhuǎn)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(shè)備功率扭矩特性特點和調(diào)速電動機功率扭矩特性關(guān)系講解無級變速傳動系統(tǒng)的設(shè)計方法和特點；講授中充分利用多媒體課件。4.4 執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計重點：執(zhí)行軸，執(zhí)行軸支承，執(zhí)行軸傳動件，執(zhí)行軸組件計算，普通滑動導(dǎo)軌，普通滑動導(dǎo)軌計算。難點：執(zhí)行軸組件的計算，滑動導(dǎo)軌計算中力學(xué)模型簡化過程和疊加。講授提示與方法：引入工程力學(xué)中彈性模量、慣性矩、角應(yīng)變、強度和剛度等相關(guān)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(jié)合工程結(jié)構(gòu)實例分項分析、比較和總結(jié)（或經(jīng)過理論推導(dǎo)和計算），得出結(jié)論。4.5 支承系統(tǒng)設(shè)計重點：靜剛度的基本類型及影響因素，截面的選擇原則，設(shè)計中應(yīng)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。講授提示與方法：采用由淺入深、循序漸進的講解方式，由支承系統(tǒng)的受力分析入手，通過支承系統(tǒng)受力變形引出各項靜剛度的概念，結(jié)合支承系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)形式和截面的選擇原則闡明提高各項靜剛度的方法和措施。4.6 控制系統(tǒng)設(shè)計重點：控制系統(tǒng)的作用、典型控制系統(tǒng)的類型。難點：控制系統(tǒng)在機械系統(tǒng)中的作用。講授提示與方法：明確控制系統(tǒng)的功能，講授中應(yīng)注重相關(guān)課程知識的聯(lián)系，指明控制系統(tǒng)有多種形式。4.7 操縱系統(tǒng)設(shè)計重點：擺動式操縱機構(gòu)。難點：擺動式操縱機構(gòu)的定位、行程和干涉。講授提示與方法：明確操縱機構(gòu)的功能；講授中充分利用多媒體課件，結(jié)合實際結(jié)構(gòu)講解擺動式操縱機構(gòu)設(shè)計。5 習題與實驗設(shè)計5.1 習題設(shè)計由于本課程主要講述機械系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)計理論和設(shè)計方法，因此本課程的作業(yè)應(yīng)以綜合性分析和設(shè)計題目為主，使學(xué)生綜合運用教師在課堂上講述的設(shè)計理論和設(shè)計方法來解決機械系統(tǒng)的實際設(shè)計問題。習題主要有計算習題、分析習題和思考習題三種形式。習題涵蓋的主要方面包括：1、機械系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)概念練習；2、機械系統(tǒng)主要參數(shù)計算和確定；3、轉(zhuǎn)速圖的擬定、配齒和傳動件計算轉(zhuǎn)速的確定，已知傳動系統(tǒng)的分析與計算；4、執(zhí)行軸的結(jié)構(gòu)分析和執(zhí)行軸組件的計算；5、導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)選擇、受力分析和驗算應(yīng)用；6、靜剛度的概念和影響因素，支承系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析。通過上述作業(yè)的練習使得學(xué)生們加深對課堂教學(xué)的理解，加強學(xué)生們對機械系統(tǒng)的分析、設(shè)計和計算能力，同時可反映學(xué)生對知識的掌握程度，針對存在的問題進行課堂教學(xué)的改進。5.2 實驗設(shè)計實驗項目共3項，合計6學(xué)時。實驗一、傳動系統(tǒng)分析（2學(xué)時）實驗類型：綜合性實驗；實驗內(nèi)容：觀察典型的傳動系統(tǒng)，繪制傳動系統(tǒng)圖和轉(zhuǎn)速圖，分析傳動系統(tǒng)中基本組和擴大組選用，及各傳動軸的位置和布置；實驗?zāi)繕耍菏箤W(xué)生深化對不同類型傳動系統(tǒng)的理解，增強對傳動系統(tǒng)的感性認識，掌握傳動系統(tǒng)的分析方法，培養(yǎng)學(xué)生的工程分析能力。實驗二、執(zhí)行系統(tǒng)靜剛度檢測與分析（2學(xué)時）實驗類型：設(shè)計性實驗；實驗內(nèi)容：設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)靜剛度的檢測方案，在不同載荷下分別檢測并記錄執(zhí)行系統(tǒng)的變形量，學(xué)習執(zhí)行系統(tǒng)靜剛度的分析方法；實驗?zāi)繕耍菏箤W(xué)生掌握靜剛度的檢測方法，熟悉靜剛度對執(zhí)行系統(tǒng)的影響，增強實際操作和團隊協(xié)作的能力。實驗三、機械系統(tǒng)的振動、溫升檢測與分析（2學(xué)時）實驗類型：驗證性實驗；實驗內(nèi)容：檢測設(shè)備的振動和溫度變化，根據(jù)機械設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點分析振動和熱量產(chǎn)生的原因和傳播途徑，學(xué)習機械的振動和溫度的測量和分析方法；實驗?zāi)繕耍菏箤W(xué)生掌握現(xiàn)代化檢測與分析的原理，熟悉實驗數(shù)據(jù)的采集和處理方法，達到加深教學(xué)內(nèi)容和提高學(xué)生實際操作能力的目的。6 考核與成績記載6.1 考核的方式及成績的評定。學(xué)生成績的構(gòu)成：平時成績占總成績的30%，期末成績占總成績的70%。平時成績的構(gòu)成：上課出勤占平時成績的1/3，作業(yè)占平時成績的1/3，實驗占平時成績的1/3。期末成績：閉卷筆試。6.2 考題的設(shè)計考試題分為以下三類，重點考察學(xué)生對基本概念、基本方法、基本技術(shù)的掌握和綜合運用。1、概念、判斷、計算題重點考察學(xué)生對基本概念的掌握程度，基本設(shè)計技法的理解，基本計算的應(yīng)用。其基本形式包含：填空題、判斷題、簡答題等。約占60%2、綜合分析題重點考察學(xué)生綜合運用基本原理分析問題和解決問題的能力。約占20%。3、傳動系統(tǒng)設(shè)計、運算和分析題重點考察學(xué)生設(shè)計和分析傳動系統(tǒng)及擬定轉(zhuǎn)速圖的能力。約占20%。