机械设计基础课程整体教学设计.docx
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机械设计基础课程整体教学设计
《机械设计基础》课程整体教学设计
一、管理信息
课程名称：
机械设计基础批准人：
制定人：
李宏策制定时间：
2008.12
二、基本信息
课程类型：
专业技术基础课学时：
52+2周课程设计+1周CAD设计
先修知识：
工程力学、机械制图与测绘、计算机辅助设计、公差与配合
后续课：
《机械制造技术》、《数控编程》等
课程性质：
数控专业课
三、课程设计
1、课程目标设计
（1）能力目标
1通过学习，学生能基本达到在无老师指导的情况下，能独立分析机械的组成、使用维护、简单机械零件的设计
2具有分析常用机构运动特性的能力
3初步具有简单设计机械及传动装置的能力
4具有对经验公式、参数、简化计算与实际计算结果进行简单的数据处理能力
5具有应用标准、手册、图册等有关技术资料的能力
6初步具有把理论计算与结构设计、结构工艺等结合起来解决设计问题的能力
7具有机械设计实验技能
8具有对常用机构及通用机构零部件进行维护的能力
（2）知识目标
总体目标：
为机械类产品的设计、制造、维护等提供必要的理论基础。
①了解常用机构及通用零部件的工作原理、类型、特点及应用等基本知识
②掌握常用机构的基本原理和设计方法
③掌握通用零部件的失效形式、设计准则与设计方法
④了解常用机构及通用零部件的维护知识
（3）其它目标
1加强学生创新设计能力的培养
2自我学习能力
3使用工具能力
4与人协助的能力
2、课程内容设计
模块名称
学时
1、减速器各零件的设计和选择
32
2.减速器课程设计
两周
3.现代设计方法：
能利用计算机三维实体设计软件进行零件的建模、造型及机械零件、部件的装配等设计
一周
4.内燃机、牛头刨床、自行车、钟表等部分机构的设计
14
3.能力训练项目
本课程主要选择二级直齿圆柱齿轮减速器的设计作为本课程的贯穿综合训练项目。
通过减速器各个零件的设计和选择，培养学生综合分析问题的能力和解决问题的能力。
同时，考虑到学生训练的需要和知识的全面性，增加自行车、内燃机、牛头刨床、钟表、现代机械设计方法等训练项目作为能力训练的补充
编号
能力训练项目名称
似实现的能力目标
知识目标
训练方式、手段及步骤
展示结果
1.1
分析内燃机的结构及组成
常用机器、机构、构件、零件的观察、分析和识别能力
a.机器、机构、构件、零件的概念；
b.b.机器总体与局部的关系；
c.c.机器的组成与特征；机器与机构的区别和联系
a.分析内燃机的结构及组成；
b.参观实习工厂，了解更多的机构及零件
列表归纳原动机、传动方式、主要机构、主要构件和零件
1.2
绘制单缸内燃机的运动简图
a.能看懂平面机构的运动简图；
b.能绘制简单的平面机构运动简图
a.内燃机的运动原理；b.运动副的概念及各种运动副的表示方法
绘制单缸内燃机的机构运动简图
绘制单缸内燃机的机构运动简图
1.3
内燃机中凸轮机构的工作特性分析与设计
a.凸轮机构的正确使用和维护能力；
b.根据实际生产要求的从动件运动规律利用图解法设计凸轮机构轮廓
a.凸轮机构的应用特点；
b.从动件常用运动规律分析；
c.材料的选择；
d.凸轮的加工方法；
e.图解法设计凸轮轮廓的方法
观察各种凸轮机构
图解法设计凸轮轮廓曲线图
1.4
内燃机中机构的运动特性分析
a.能够对简单的平面机构运动特性进行分析；
b.能设计一些简单的平面连杆机构
a.机构自由度的概念及计算；
b.平面机构具有确定运动的条件；
c.机构的运动特性分析方法；
d.平面四杆机构的基本设计方法
a.内燃机中导杆机构的自由度分析；
b.内燃机中的工作特性分析
a.内燃机中的自由度计算；
b.急回特性的设计结果
2.1
牛头刨床中的曲柄导杆机构的分析
a.巩固运动简图的绘制
b.巩固对运动特性的分析方法
a.巩固运动简图的绘制
b.巩固对运动特性的分析方法
a.通过动画演示
b.到实习工厂观察牛头刨床的运动特性
绘制牛头刨床的机构运动简图
3.1
自行车中的棘轮机构、链传动的分析
能对自行车机械简单的维护；
理解自行车中的棘轮机构的运动原理；
掌握链传动的特点、应用及主要参数的选择
掌握链传动的布置、张紧
拆装自行车
总结自行车的维护知识
4.1
某设备中带传动机构的工作特性分析与设计
a.带传动机构的安装、使用维护能力；
b.带传动的工作特性分析；
c.带传动机构的设计能力
a.带传动的工作特点；
b.V带标准规格；
c.弹性滑动、打滑等概念；
d.V带传动的设计计算方法；
e.V带安装张紧及维护
给出某传动机构中带传动的工作条件，设计带传动
写出带传动的设计过程和设计结果
4.2
减速器中齿轮机构的工作特性分析与设计
a.具有齿轮机构的安装、使用维护能力；
b.能对齿轮机构的工作特性进行分析；
c.能根据工作使用要求设计齿轮机构
a.齿轮的形状、参数、尺寸及传动特点；
b.齿轮的啮合、安装、传动及加工；
c.齿轮的结构与润滑；齿轮的受力及失效分析；
d.设计准则及设计计算
a.观察各种齿轮机构的运动过程；b.拆装减速器，了解齿轮的装配情况
a.总结归纳减速器中齿轮的减速原理、参数、结构、加工方法、润滑方式、写出总结报告；
b.给出工作条件设计一对直齿圆柱齿轮
4.3
钟表中定轴轮系原理分析、传动比计算及各针的转向关系分析
会分析定轴轮系的传动比及方向的判断
a.轮系的概念及分类；b.定轴轮系的有关计算；
给出减速器中的齿轮传动系统及通过项目钟表的组装，计算传动比、分析输出输入轴的关系
a.能绘制、识读钟表的结构运动简图；
b.理解钟表的运动原理；
c.能拆卸和组装钟表；
d.总结各种轮系的传动比计算及方向判断的方法
4.4
减速器中蜗杆传动的设计
a.蜗杆传动机构的安装、使用维护能力；
b.蜗杆传动机构的工作特性分析；c.蜗杆传动机构的设计能力
a.蜗杆传动特性；
b.蜗杆传动的类型和应用；
c.参数及尺寸计算；
d.材料和结构
给出设计条件，设计手动蜗杆传动机构
给出蜗杆传动机构的设计过程
4.5
减速器中各联接件的选用
各种联接类型的选择及结构设计的能力
a.螺纹联接的基本形式;
b.键联接、销联接的应用范围及特点
给出联接的选用过程
写出联接类型选择的总结报告
4.6
减速器中联轴器的选择、安装与调试
正确选用联轴器及安装、调整的能力
联轴器的类型及选用方法
给出工作条件，选用联轴器
写出选用联轴器的工作报告
4.7
减速器中轴承的选择及组合设计
正确选择轴承类型和型号的能力、组合设计及拆装能力
a.轴承的最新国家标准；
b.轴承类型和型号的选用
a.给出工作条件，选用轴承方法；b.轴承的组合设计及拆装
写出轴承选择和维护保养的总结报告
4.8
减速器中轴的设计
轴的结构设计及强度分析计算能力
a.轴的类型和功用；
b.轴的选材；
c.轴的结构设计及强度计算
给出工作条件，设计轴的结构并进行强度分析计算
给出轴的结构设计和强度分析计算结果
5.1
减速器机械传动装置的总体方案
a.能根据各种要求选择电动机的能力
b.能设计传动装置运动和动力参数计
c.能合理确定传动装置总传动比
能根据设计要求设计合理、经济的传动方案
比较各种传动方案的优点、缺点
总体方案示意图
5.2
减速器参数选择和零件尺寸、强度计算
a.能设计减速器内传动零件
b.能对箱体尺寸进行合理选择
c.能对轴承、联轴器等的选用
能根据设计要求综合应用1.1—1.8的知识
1.1-1.8
给出设计过程
5.3
绘制减速器装配图
a.能绘装配图
结合前面所学课程，能基本完成装配图的绘制
能绘装配图
给出手工绘制的装配图
5.4
绘制减速器零件图
a.能绘制轴的零件
b.能绘制箱体零件
c.能绘制齿轮零件
结合前面所学课程，能基本完成各种零件图的绘制
利用手工绘图工具绘制零件图
给出手工绘制的零件图
5.5
编写设计说明书
能够规范编写设计说明书
能规范编写设计计算具体过程，目录及参考文献
设计计算具体过程
给出基本规范的设计说明书
6.1
采用现代设计方法设计齿轮
利用计算机三维设计软件进行零件的建模、造型的能力
计算机辅助设计软件
让学生利用计算机进行齿轮的三维实体设计
给出设计过程并展示设计结果
6.2
采用现代设计方法设计一级齿轮减速器
培养基础理论知识与现代设计方法相结合的能力
本课程基础知识、计算机辅助设计软件
使用计算机对一级齿轮减速器的整体设计
给出设计过程并展示设计结果
4.进度表设计
序号
学时
教学目标和主要内容
单元标题
能力目标
能力训练项目编号
知识目标
其他内容（课程主要内容）
1
2
机器与机构
常用机器、机构、构件、零件的观察、分析和识别能力
1.1
d.机器、机构、构件、零件的概念；
e.b.机器总体与局部的关系；
f.c.机器的组成与特征；机器与机构的区别和联系
a.参观实习工厂，认识各种机构；
b.说明本课程的知识目标和能力目标，c.认识多个常用设备，分析常用设备的组成，明确原动机、传动方式及机构、构件和零件的区别；
d.学生自己总结机器的共同特征及机器的功能；
e.学生模仿分析新设备
2
2
平面机构的运动简图
a.能看懂平面机构的运动简图；
b.能绘制简单的平面机构运动简图
1.2
a.内燃机的运动原理；
b.运动副的概念及各种运动副的表示方法
a.分析内燃机的组成和工作原理；
b.用符号表示各构件的连接关系；
c.绘制单缸内燃机运动简图；
d.认识常用机构运动简图；
e.绘制牛头刨床机构运动简图；
3
4
内燃机、牛头刨床中铰链机构的运动特性分析
a.能够对简单的平面机构运动特性进行分析；
b.能设计一些简单的平面连杆机构
1.4
2.1
a.机构自由度的概念及计算；
b.平面机构具有确定运动的条件；
c.机构的运动特性分析方法；
d.平面四杆机构的基本设计方法
a.简单机构的自由度分析；
b.牛头刨床中导杆机构的自由度分析；
c.牛头刨床中导杆机构的工作特性分析；
d.内燃机中的铰链机构分析
4
2
凸轮机构的工作特性分析与设计
a.能正确使用和维护凸轮机构；
b.能根据从动件运动规律利用图解法设计凸轮机构的轮廓
1.3
a.凸轮机构的应用特点；
b.从动件常用运动规律分析；
c.材料的选择；
d.凸轮的加工方法；
e.图解法设计凸轮轮廓的方法
a.观察各种凸轮机构；
b.图解法设计凸轮轮廓曲线图
5
2
棘轮机构的分析
知道自行车中的棘轮机构的超越离合性运动原理；
3.1
理解自行车中的棘轮机构的运动原理；
总结棘轮棘轮机构为什么具有超越离合性
6
4
链传动的工作特性分析与设计
a.理解自行车中的链传动的布置、张紧
b.自行车的维护、维修能力
3.1
a.掌握链传动的特点、应用及主要参数的选择
b.掌握链传动的布置、张紧
总结自行车的维护保养及维修知识
7
6
带传动的工作特性分析与设计
a.带传动机构的安装、使用维护能力；
b.带传动的工作特性分析；
c.带传动机构的设计能力
4.1
a.带传动的工作特点；
b.V带标准规格；
c.弹性滑动、打滑等概念；
d.V带传动的设计计算方法；
e.V带安装张紧及维护
a.给出错误的安装及维护方式，让学生指出错误；
b.分析各种参数的变化对V带传动的影响；
c.写出带传动的设计过程和设计结果；d.对多种设计结果进行比较，选择最佳方案
8
10
齿轮机构的工作特性分析与设计
a.具有齿轮机构的安装、使用维护能力；
b.能对齿轮机构的工作特性进行分析；
c.能根据工作使用要求设计齿轮机构
4.2
a.齿轮的形状、参数、尺寸及传动特点；
b.齿轮的啮合、安装、传动及加工；
c.齿轮的结构与润滑；齿轮的受力及失效分析；
d.设计准则及设计计算
a.观察各种齿轮的运动过程；拆卸减速器中的齿轮，了解齿轮的装配情况；
b.用范成法加工齿轮，了解根切现象；c.给出工作条件，设计一对直齿轮，展示设计成果；
d.对多种设计结果进行比较，选择最佳的设计方案
9
5
轮系传动比计算及转动方向判断
会分析定轴轮系的传动比及方向的判断
4.3
a.轮系的概念及分类；
b.定轴轮系的有关计算；
a.能绘制、识读钟表的结构运动简图；
b.理解钟表的运动原理；
c.能拆卸和组装钟表；
d.总结各种轮系的传动比计算及方向判断的方法
10
3
蜗杆传动机构的设计
a.蜗杆传动机构的安装、使用维护能力；
b.蜗杆传动机构的工作特性分析；
c.蜗杆传动机构的设计能力
4.4
a.蜗杆传动特性；
b.蜗杆传动的类型和应用；
c.参数及尺寸计算；
d.材料和结构
a.观察各种蜗杆传动机构的结构和运动过程；
b.根据蜗杆的发热特点，讨论散热方式；
c.给出减速器蜗杆传动机构的设计过程及结论
11
4
联接部件的选用及结构设计
各种联接类型的选择及结构设计的能力
4.5
a.螺纹联接的基本形式;
b.键联接、销联接的应用范围及特点
写出联接类型选择的总结报告
12
2
联轴器的选择
正确选用联轴器及安装、调整的能力
4.6
联轴器的类型及选用方法
a.给出工作条件选择正确的联轴器；
b.说明选用联轴器的依据，展示结果
13
2
轴承的选择及组合设计
正确选择轴承类型和型号的能力、组合设计及拆装能力
4.7
a.轴承的最新国家标准；
b.轴承类型和型号的选用
a.给出工作条件，写出轴承选择的类型；b.计算轴承的类型；c.维护保养的总结报告
14
4
轴的设计
轴的结构设计及强度分析计算能力
4.8
a.轴的类型和功用；
b.轴的选材；
c.轴的结构设计及强度计算
a.给出了解轴的结构和其他零件的安装过程；
b.给出轴的设计和强度分析计算结果
15
2周
减速器机械传动装置的总体方案设计
a.能根据各种要求选择电动机的能力
b.能设计传动装置运动和动力参数计
c.能合理确定传动装置总传动比
5.1
能根据设计要求设计合理、经济的传动方案
总体方案示意图
减速器参数选择和零件尺寸、强度计算
a.能设计减速器内传动零件
b.能对箱体尺寸进行合理计算
c.能对轴承、联轴器等的选用
5.2
能根据设计要求综合应用1.1—1.8的知识
给出设计过程
绘制减速器装配图
a.能绘装配草图
图
5.3
结合前面所学课程，能基本完成装配图的绘制
给出手工绘制的装配图
绘制减速器零件图
a.能绘制轴的零件
b.能绘制箱体零件
c.能绘制齿轮零件
5.4
结合前面所学课程，能基本完成各种零件图的绘制
给出手工绘制的各类零件图
编写设计说明书
能够规范编写设计说明书
5.5
能规范编写设计计算具体过程，目录及参考文献
给出基本规范的设计说明书
16
1周
采用现代设计方法设计一级齿轮减速器
培养基础理论知识与现代设计方法相结合的能力
6.1
6.2
本课程基础知识、计算机辅助设计软件
给出设计过程并展示设计结果
5.第一节课设计梗概
（1）基本情况介绍
①老师和学生自我介绍
②进行各种机构的动态演示，激发同学的学习兴趣；
③介绍本课程所涉及的主要机构和应用场合
④说明本课程的知识目标和能力目标
⑤说明考核方式：
考核时间、考核内容、分数分配、计分方法
⑥告知采用的教材、参考资料
（2）参观实习工厂，初步认识各种机构
（3）进入教学主题
①介绍机械行业及相关领域里的岗位设置，了解自己将来所从事的职业与本课程的关系，明确学习目的
②认识多个常用机械，分析常用机械的组成，明确原动机、传动方式及机构、构件和零件的区别
③学生自己总结机器的共同特征及机器的功能
④学生模仿分析新机械，指出原动机、传动方式，列出主要机构、主要构件和零件等
⑤布置学习任务（以自己最熟悉的机械设备为列，指出原动机、传动方式，列出主要机构、主要构件和零件）
（4）总结
本课程主要讲授机械设备的组成及功能，了解原动机、传动方式、区别机构、构件和零件。
学生对常用机械设备是否了解是以后学习的基础。
四、考核方案设计
平时成绩（20%）：
到课率，课堂表现，学生遵守纪律情况及上课积极参与情况
阶段性考核（40%）：
课堂练习完成情况及各种设计完成情况
期末考试（40%）：
独立设计能力的测试考核
五、教材、资料
教材：
《机械设计基础》隋明阳主编.机械工业出版社，2006.
《机械设计课程设计手册》吴宗泽、罗圣国主编.高等教育出版，1998.
根据实际需要写的各种讲义
参考资料：
1杨可桢，程光蕴主编.机械设计基础.第四版.北京：
高等教育出版社，2003.
2黄劲枝，程时干主编.机械分析应用基础.北京：
化学工业出版社，2006.
3王大康主编.机械设计基础.北京：
机械工业出版社，2004.
4徐春艳主编.机械设计基础.北京：
北京理工大学出版社，2006.
5毛友新主编.机械设计基础.武汉：
华中科技大学出版社，2004.
附表、图
附表、图如下所示：
1.1能力目标
1.2知识目标
1.3其它目标
2.1能力训练项目
2.2课程设计流程图
《机械设计基础》课程单元教学设计
——《定轴轮系在钟表中的应用》
一、教案头
本次课标题：
定轴轮系在钟表中的应用
授课班级
授课时间
授课地点
教学目标
能力（技能）目标
知识目标
1、根据齿轮机构中构件传动的要求和转向要求确定任意一齿轮的齿数和尺寸。
2、能根据末端时针、分针、秒针的传动要求和转向要求确定轮系中各齿轮的齿数、尺寸和布局等情况
3、培养学生的沟通能力和团队协作能力
4、培养学生分析问题、解决问题的能力
5、培养学生的知识迁移及创新能力
1、了解轮系的用途
2、掌握轮系传动比的计算和方向判别法
3、了解轮系传动比的分配
能力训练任务及案例
训练任务：
1、能根据末端件的传动要求和转向要求确定轮系中各齿轮的齿数、尺寸和布局等情况。
2、了解各齿轮的齿数和布局对传动的影响。
案例：
1、手表中轮系的设计。
2、车床床头箱中的挂轮机构的设计。
3、减速器中的齿轮传动系统的设计。
参考资料
1.黄劲枝，程时干主编.机械分析应用基础.北京：
化学工业出版社，2006.
2.陈立德主编.《机械设计基础》.教育部高职高专规划教材.第2版.北京：
高等教育出版社,2002
3.杨可桢，程光蕴主编.《机械设计基础》，第4版.北京：
高等教育出版社,2003.
4.徐春艳主编,《机械设计基础》,第1版.北京理工大学出版社,2006年8月
二、教学设计
步骤
教学目标
教学方法
教学手段
学生活动
告知（教学内容、目的）
1.复习上节课所讲的内容，用提问的方式来检验学生是否掌握
2.告知本次课的能力目标：
①.根据齿轮机构中构件传动的要求和转向要求确定任意一齿轮的齿数和尺寸。
②.能根据末端时针、分针、秒针的传动要求和转向要求确定轮系中各齿轮的齿数、尺寸和布局等情况
③.培养学生的沟通能力和团队协作能力
④.培养学生分析问题、解决问题的能力
⑤.培养学生的知识迁移及创新能力
3.告知本次课的知识目标
①.了解轮系的用途
②.掌握轮系传动比的计算和方向判别法
③.了解轮系传动比的分
讲授（口述）
板书本次课的项目名称
课件展示
个别回答
引入（任务项目）
引出项目：
组装一个能正常运转的钟表
1.拿一块手表作为实物，解释时针、分针、秒针的运动关系。
2.问：
为什么时针、分针、秒针会按照这种关系运动？
手表中是什么机构？
讲解：
秒针与分针的传动比为60/1，分针与时针的传动比为12/1。
这种运动关系是通过轮系来实现的。
3.介绍轮系的用途和传动比的计算方法
介绍轮系的定义和用途（结合事例），讲解轮系传动比的计算方法。
利用轮系传动比的计算方法证秒针与分针的传动比为60/1和分针与时针的传动比为12/1并判断各指针的转向。
使学生在这一环节中掌握轮系传动比的计算方法和方向的判别，具备一定的理论基础为后面的训练打基础。
展示
演示
启发
提问
个别回答
实物展示
课件
咨询
在同学们的咨询及自学中重点掌握：
1.明确钟表装配的任务及目标
2.了解需要的工具及使用工具
3.识读钟表结构示意图
4.分析钟表的运动原理
5.了解各齿轮的齿数和布局对传动的影响
6.上网查阅与钟表有关的资料
上网查询
启发
提问
电脑
讲义
各种参考书
自主学习
决策
根据咨询的情况，达到如下要求
1.每个小组自行设计钟表的方案
2.确定各齿轮的参数
3.确定装配工艺
讨论
操练（掌握初步或基本能力）
1.在保证传动要求的前提下，注意以下几点：
①.哪一组用的齿轮数最少、结构最紧凑。
②哪一组的传动顺序最合理。
③各组根据计算公式确定各齿轮的齿数和数目，然后再根据传动方案和工具组装轮系。
2.老师在旁边巡视，回答其问题，并收集各组的信息。
3.边做边思考以下的问题：
①齿轮的齿数如何确定？
②决定采用几个齿轮？
③传动比大小没有影响的齿轮是否可以不要？
④过哪个齿轮来调节三指针的转
启发、诱导、个别指导
个人操作
小组操作
成果检验
检验各组的钟表是否能够按规定的传动比运动、齿轮的数目以及各齿轮的布局是否合理，选出几个优秀的样品展示给同学们看，让其从中找出自己的不足。
针对几个优秀的作品和几个不足的作品进行讲解，指出其创作之处和不合理之处。
在针对实例，介绍实际问题的解决方法。
如车床床头箱里的挂轮丢失了，怎么确定其齿数？
根据保留的齿轮齿数利用传动比的计算公式计算出丢失的齿轮齿数和模数，再选一个相同的齿轮配上即可。
检查学生完成情况
展示成果，打分
收齐各组的作品，摆在一起，根据评分标准进行比较打分。
1.考核内容如下所示：
①相关知识掌握情况
②完成情况
③纪律执行情况
④工作态度
⑤团队协作能力
2.考核方法
①个体考核
②自评、互评和教师评定
讲解
点评
知识拓展：
在课后可以进行补充以下方面的工作：
1、了解钟表的起源
2、钟表的发展史
3、了解现代钟表的特点
4、影响钟表的因素有哪些
5、畅想未来的钟表
课后上网查阅
创新
1.在保证实用的基础上，满足人们对产品漂亮化、个性化的要求
2.在原理上现在出现了机械式、电子式手表，是否可用化学能考虑能源方面考验
老师提醒、点拨
学生课后思考
归纳（知识和能力）
1.能根据实际情况，会计算定轴轮系的传动比大小和方
升级会员 