《機械系統(tǒng)設計》教學大綱(1)7頁

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1、《機械系統(tǒng)設計》教學大綱 1 課程的基本描述 課程名稱： 機械系統(tǒng)設計 Mechanical system design 課程編號： 0101D11 課程性質： 專業(yè)平臺課 適用專業(yè)： 機械設計制造及其自動化A 教材選用： 侯珍秀. 機械系統(tǒng)設計. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2001 總 學 時： 40學時 理論學時： 34學時 實驗學時： 6學時 課程設計： 有 學 分： 2學分 開課學期： 第六學期 前導課程： 現(xiàn)代工程制圖、工程力學、金屬工藝學、電工學、機械精度設計及檢測基礎、機械原理、機械設計等 后續(xù)課程： 數(shù)字

2、化網(wǎng)絡協(xié)同設計技術、現(xiàn)代設計方法、機電產(chǎn)品設計技術等 2 教學定位 2.1 能力培養(yǎng)目標 本課程主要培養(yǎng)學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計和制造領域的基本概念、設計要求、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)的設計和計算能力 能夠綜合運用機械設計和制造領域的相關知識，初步具備開發(fā)設計性能良好、且具有市場競爭力的機

3、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。它綜合前導課程的有關科學技術知識，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計方法，各子功能部分的組成、基本要求、工作原理、設計方法和理論計算等，結合課程設計等實踐教學環(huán)節(jié)，使學生們掌握機電產(chǎn)品分析、設計和計算的基本技能。 2.3 教學定位 機械系統(tǒng)設計課程教學的任務，在于使學生們學會機械系統(tǒng)的基本分析方法，掌握機械產(chǎn)品的基本設計技能。 通過學

4、習使學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)的基本設計方法和設計技巧。通過理論教學，使學生能以整機的角度和系統(tǒng)的觀點了解機械產(chǎn)品的特點和設計規(guī)律，既能學會典型機械系統(tǒng)的設計知識和技能，又能掌握其它產(chǎn)業(yè)機械系統(tǒng)整體設計的初步能力；結合課程設計實踐教學環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生具備分析和開發(fā)設計性能良好、且具有市場競爭力的機電產(chǎn)品的初步技能。通過該課程的學習為在今后工作中完成機電產(chǎn)品的綜合設計打下扎實的基礎。 3 知識點與學時分配 3.1 機械系統(tǒng)設計的相關概念和發(fā)展歷程 機械系統(tǒng)設計概述——基本概念（學時：2學時） 機械系統(tǒng)的概念和組成（了解，核心） 機械系統(tǒng)設計的地

5、位和作用（了解，核心） 機械系統(tǒng)設計的任務、設計類型、基本原則（理解，核心） 機械設計的發(fā)展趨勢（了解，推薦） 共2學時 3.2 機械系統(tǒng)總體設計 功能原理設計——基礎原理（學時：2學時） 基本概念（功能，功能分類，功能元，功能結構）（理解，核心） 設計方法（黑箱法，功能元求解，設計實例）（了解，核心） 結構總體設計——設計概念（學時：2學時） 設計任務和原則，設計步驟，總體布局（理解，核心） 主要設計參數(shù)（轉速損失，公比，變速范圍，級數(shù)，標準數(shù)列）（運用，核心） 共4學時 3.3 傳動系統(tǒng)設計

6、傳動系統(tǒng)概述——需求基礎（學時：1學時） 類型及其組成（了解，核心） 有級變速傳動系統(tǒng)——設計方法（學時：5學時） 轉速圖（基本組和擴大組，結構網(wǎng)和結構式，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） 計算轉速——計算方法（學時：1學時） 功率－扭矩特性（理解，核心） 傳動件計算轉速（運用，核心） 無級變速傳動系統(tǒng)——設計方法（學時：2學時） 工作特點（理解，核心） 擴大恒功率區(qū)間的方法（運用

7、，核心） 內聯(lián)傳動系統(tǒng)——設計策略（學時：1學時） 誤差來源和傳動規(guī)律（了解，核心） 提高傳動精度的方法（內聯(lián)傳動鏈設計原則）（運用，核心） 共10學時 3.4執(zhí)行系統(tǒng)設計 執(zhí)行系統(tǒng)概述——需求基礎（學時：1學時） 功能，組成，分類（了解，核心） 執(zhí)行軸系統(tǒng)——設計方法（學時：5學時） 構成，基本要求，布局（了解，核心） 執(zhí)行軸（形狀，結構，材料及熱處理，技術要求）（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）

8、 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） 導軌——設計方法（學時：5學時） 功能，分類，技術要求（了解，核心） 普通滑動導軌（結構類型，組合方式，適用場合，間隙調整方法，導軌材料的選用和搭配）（運用，核心） 普通滑動導軌計算（受力分析，驗算方法）（運用，核心） 其它各種類型導軌（了解，推薦） 共11學時 3.5 支承系統(tǒng)設計 支承系統(tǒng)概述——需求基礎（學時：1學時） 功用，基本要求，設計步驟（了解，核心） 靜剛度——設計概念（學時：2學時） 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）

9、 支承系統(tǒng)設計——設計策略（學時：1學時） 截面的選擇原則（理解，核心） 設計中應注意的若干問題（隔板，加強筋，開口，提高各項靜剛度的措施）（理解，核心） 共4學時 3.6 控制系統(tǒng)設計 控制系統(tǒng)——設計概念（學時：1學時） 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學時 3.7 操縱系統(tǒng)設計 操縱系統(tǒng)——設計概念（學時：1學時） 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，機構結構及原理（理解，核心） 共1學時 3.8 其它學時 機動(學時：1學時) 實驗(學時：6

10、學時) 4 講授提示及方法 4.1 機械系統(tǒng)設計的相關概念和發(fā)展歷程 重點：機械，機械系統(tǒng)的相關概念及學科中的位置。 難點：學習機械系統(tǒng)設計課程的重要性。 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，提高學生對機械系統(tǒng)設計的認知程度。 4.2 機械系統(tǒng)總體設計 重點：功能原理設計的基本概念，主要設計參數(shù)及其確定方法。 難點：各主要設計參數(shù)的特點及所適用場合。 講授提示與方法：強調總體設計在機電產(chǎn)品開發(fā)應用中的重要性，強化機械系統(tǒng)的設計方法和步驟；充分利用多媒體課件，多以實例說明解釋各概念和各項設計參數(shù)。 4.3 傳動系統(tǒng)設計 重點：轉速圖的定義，轉速

11、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，傳動件的計算轉速，無級變速傳動系統(tǒng)設計。 難點：擬定轉速圖的方法和步驟，設備的功率扭矩特性和傳動件計算轉速的求解方法，無級變速傳動系統(tǒng)的設計特點。 講授提示與方法：引入實例講解轉速圖所表示內容和含義，根據(jù)轉速圖擬定原則“口訣”結合實例講授轉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，比較設備功率扭矩特性特點和調速電動機功率扭矩特性關系講解無級變速傳動系統(tǒng)的設計方法和特點；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，普通滑動導軌，普通滑動導軌計

12、算。 難點：執(zhí)行軸組件的計算，滑動導軌計算中力學模型簡化過程和疊加。 講授提示與方法：引入工程力學中彈性模量、慣性矩、角應變、強度和剛度等相關概念，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，結合工程結構實例分項分析、比較和總結（或經(jīng)過理論推導和計算），得出結論。 4.5 支承系統(tǒng)設計 重點：靜剛度的基本類型及影響因素，截面的選擇原則，設計中應注意的若干問題。 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，結合支承系統(tǒng)的典型結構形式和截面的選擇原則闡明提高各項

13、靜剛度的方法和措施。 4.6 控制系統(tǒng)設計 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，講授中應注重相關課程知識的聯(lián)系，指明控制系統(tǒng)有多種形式。 4.7 操縱系統(tǒng)設計 重點：擺動式操縱機構。 難點：擺動式操縱機構的定位、行程和干涉。 講授提示與方法：明確操縱機構的功能；講授中充分利用多媒體課件，結合實際結構講解擺動式操縱機構設計。 5 習題與實驗設計 5.1 習題設計 由于本課程主要講述機械系統(tǒng)的基礎設計理論和設計方法，因此本課程的作業(yè)應以綜合性分析和設計題目為主，使學生綜合運用教師在課堂上講述的設計

14、理論和設計方法來解決機械系統(tǒng)的實際設計問題。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)設計的基礎概念練習； 2、機械系統(tǒng)主要參數(shù)計算和確定； 3、轉速圖的擬定、配齒和傳動件計算轉速的確定，已知傳動系統(tǒng)的分析與計算； 4、執(zhí)行軸的結構分析和執(zhí)行軸組件的計算； 5、導軌的結構選擇、受力分析和驗算應用； 6、靜剛度的概念和影響因素，支承系統(tǒng)結構分析。 通過上述作業(yè)的練習使得學生們加深對課堂教學的理解，加強學生們對機械系統(tǒng)的分析、設計和計算能力，同時可反映學生對知識的掌握程度，針對存在的問題進行課堂教學的改進。 5.2 實驗設計 實驗項目共

15、3項，合計6學時。 實驗一、傳動系統(tǒng)分析（2學時） 實驗類型：綜合性實驗； 實驗內容：觀察典型的傳動系統(tǒng)，繪制傳動系統(tǒng)圖和轉速圖，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； 實驗目標：使學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學時） 實驗類型：設計性實驗； 實驗內容：設計執(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，學習執(zhí)行系統(tǒng)靜剛度的分析方法； 實驗目標：使學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

16、的能力。 實驗三、機械系統(tǒng)的振動、溫升檢測與分析（2學時） 實驗類型：驗證性實驗； 實驗內容：檢測設備的振動和溫度變化，根據(jù)機械設備的結構特點分析振動和熱量產(chǎn)生的原因和傳播途徑，學習機械的振動和溫度的測量和分析方法； 實驗目標：使學生掌握現(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，達到加深教學內容和提高學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。 學生成績的構成：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 考題的設計 考試題分為以下三類，重點考察學生對基本概念、基本方法、基本技術的掌握和綜合運用。 1、概念、判斷、計算題 重點考察學生對基本概念的掌握程度，基本設計技法的理解，基本計算的應用。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)設計、運算和分析題 重點考察學生設計和分析傳動系統(tǒng)及擬定轉速圖的能力。約占20%。