机械零件设计课程标准1.docx

1、机械零件设计课程标准1机械零件设计课程标准课程代码：0801065 建议课时数：84 学分：4适用专业：机械制造专业群先修课程：机械识图与制图、材料应用与处理、典型零件测绘与计算机绘图开课单位：金华职业技术学院机电工程学院一、课程性质该课程是机械制造与自动化专业群的必修课，是机制专业群的专业平台课程。目标是让学生掌握工程力学中的相关分析计算方法，并能将之运用到常用机械机构、传动及零件的设计计算与校核中。具备运用机械设计手册进行常用机构及常用零件的设计，并能进行较简单的机械传动设计、计算及校核的能力。它是要以本课程以机械识图与制图、材料应用与处理、典型零件测绘与计算机绘图的课程学习为基础，也是进

2、一步学习电动工具结构设计等课程的基础。 本课程立足于实际能力培养，对课程内容的选择标准作了改革，力求改变以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为以工作任务为中心组织课程内容和课程教学，让学生在完成具体项目的过程中来构建相关理论知识，并发展职业能力。经过行业专家深入、细致、系统的分析，本课程最终确定了以下工作任务（即8个学习项目）：机械结构件的受力分析及强度计算、螺纹联接及螺旋传动设计、平面连杆机构设计、凸轮机构设计、带传动设计、链传动设计、齿轮传动设计、轴系结构设计和轴承选型。每个项目下又分为若干个模块，每个模块设计任务是独立的，但同时也是常用机械装备设计的一个组成部分。考虑到工作过程的

3、完整性和软件运用能力的要求，把CAD软件的学习和机械零件设计过程相结合，可以提高学生的学习兴趣和学习效率，有利于培养学生综合应用知识的能力，实现了理论与实践的一体化。课程内容突出对学生职业能力的训练，考虑到高职层次的学生在今后的设计工作中多以辅助性设计为主，因此理论知识的选取根据基本够用的原则紧紧围绕工作任务完成的需要来进行，同时又充分考虑了学生的学习和掌握能力。例如，“受力分析和强度计算”这个学习项目着重培养学生利用工程力学知识进行简单机械零件受力分析（主要为平面力系）的能力和典型强度计算能力。使学生能够掌握拉压、剪切、弯曲、扭转、组合变形强度的计算。由于在课程体系中取消了理论性很强的工程力

4、学课程，而其中零件的基本受力分析计算等原工程力学课程中的内容理论性较浅，从实用性方面考虑这部内容在日常设计还是有需要的，因此将这部分内容放在第1个学习项目。“螺纹联接及螺旋传动设计”这个学习项目主要是培养学生熟悉螺纹联接类型及选择，螺旋传动的类型、具备常用螺纹联接设计及螺旋传动机构设计能力。由于高职层次的学生在实际工作中很少会接触到，本项目的内容没有涉及到理论性较强的螺栓预紧力及强度计算等内容。 “平面连杆机构设计”这个学习项目主要培养学生熟悉典型的平面连杆机构类型，掌握常用四杆机构的设计能力。这部分内容主要强调学生能够运用图解法等方法初步设计简单的四杆机构。“链传动的设计”这个学习项目主要培

5、养学生掌握链传动的类型，具备查阅手册进行套筒滚子链传动的参数设计和强度校核能力。“齿轮传动的设计”这个学习项目主要培养学生熟悉常用齿轮传动的类型，具备渐开线直齿圆柱齿轮传动、90交角锥齿轮传动的参数设计和渐开线直齿圆柱齿轮强度校核的能力。由于我院毕业的学生在今后辅助性的设计工作中，较为困难的便是查阅手册设计标准直齿圆柱齿轮及计算确定锥齿轮几何尺寸，因此没有把难度更大的斜齿轮设计的内容放进去，但是在工作中学有余力的少部分学生仍可查阅手册根据基本步骤设计斜齿轮传动。涉及“带传动设计”这个学习项目主要是培养学生熟悉带传动类型、具备V带传动的设计能力。本项目也是选择了最简单通用的普通V带，同时在拓展知

6、识中介绍了目前电动工具中常用的一些带传动选择。 “轴承选型及轴系结构设计”着重培养学生轴系结构的设计和轴承选型的能力。简单的轴系结构设计和轴承选型在辅助性的设计中经常遇到，因此本项目的内容安排里面包括了轴、轴承、箱体等知识。所有7个项目内容，没有包含原先机械原理及机械设计中的理论性很强，难度较大的凸轮机构、间歇运动机构、润滑和联轴器等部分内容已经融入到轴系结构设计等项目中。通过以上课程内容的训练学习和相关课程设计，有利于培养学生掌握常用机械零件设计的能力，将能够胜任未来工作岗位中有关机电类产品结构和传动辅助设计的工作任务。课程内容突出对学生职业能力的训练，理论知识的选取紧紧围绕工作任务完成的需

7、要来进行，同时又充分考虑了高等职业教育对理论知识学习的需要，并融合了相关职业资格证书对知识、技能和态度的要求。完成本课程的学习，学生即可参加见习机械工程师资格考证。按照情境学习理论的观点，只有在实际情境中学生才可能获得真正的职业能力，并获得理论认知水平的发展，因此本课程要求改变单纯讲述的教学方式，实施项目教学以改变学与教的行为。这是教学模式的一次转变，要有力地推动这一转变，需要以项目为载体来组织课程内容。在项目课程设计中，项目载体设计是一个关键环节。项目设计以生产中常见的典型零件作为载体，通过完成零件的受力分析计算、绘制零件设计图纸的训练，使学生真切体会到实际的工作流程，营造贴近工程实际的教学

8、环境，机械零件设计中所需掌握的知识有机地融入到各工作环节中，在工作过程中加深对专业知识的理解和技能应用。通过7个难度递进的项目训练，学生最终能独立进行典型的简单机械零件的受力分析，设计简单的机械零件，并按照国家标准绘制零件图纸。在课程整体内容编排上，要考虑到学生的认知水平，由浅入深的安排课程内容，实现能力的递进。几种典型零件设计从简单到复杂排列，后面的机械零件设计可以用到前面的知识和技能，使学生知识和能力得到巩固和提高。在每个项目内容的编排上，按照实际工作过程进行编排。在课程教学过程中，采用教学一体，倡导学生“做中学”， 培养学生独立分析、思考能力和动手实践能力，并养成认真负责的工作态度，严谨

9、细致的工作作风，增强其职业能力拓展的后劲，满足职业生涯发展的需要。教学效果评价采取过程评价与结果评价相结合的方式，通过理论与实践相结合，重点评价学生的职业意识、职业态度与职业能力。2.本课程的总学时为96，学分4分。二、课程目标通过本课程的学习，学生能够系统的掌握机械零件设计的基本流程，会熟练查询相关设计手册进行典型机械零件的设计，同时培养学生认真、严谨、一丝不苟的工作态度和良好的团队协作精神。1. 职业能力目标 能够熟练分析机电产品内部常用结构件受力情况； 会熟练查询相关设计手册，能够按照方法计算机电产品中机械结构件各种强度； 能够查询设计手册设计机电产品中的螺纹联接及螺旋传动机构； 能够查

10、询设计手册设计机电产品中的铰链四杆机构及其演化机构； 能够查询设计手册设计套筒滚子链传动，确定链轮材料及热处理方式，绘制链轮结构图； 能够查询设计手册设计V带传动，确定带轮材料及热处理方式，绘制带轮结构图； 能够查询设计手册设计渐开线圆柱直齿传动及90交角锥齿轮外形参数及选择合适的齿轮传动； 能够查询设计手册设计定轴轮系，选择合适的齿轮材料，确定并绘制齿轮结构图； 能够查询设计手册计算并选择合适的轴承，设计合理的轴系结构，以单级减速器为载体，结合前项目中齿轮设计模块完成减速器设计，图纸绘制。2.知识目标 掌握工程力学中有关受力分析的知识； 掌握机械结构件拉压、剪切等强度计算知识； 掌握螺纹联接

11、及螺旋传动设计知识； 掌握平面连杆机构的设计知识； 掌握凸轮机构的设计知识； 掌握套筒滚子链传动的设计知识； 掌握V带传动的设计知识； 掌握齿轮传动的设计知识； 掌握轴系结构设计及轴承选型知识。3.素质目标 具备严格遵守机械零件设计步骤进行设计的职业素养； 具备根据机电产品具体要求选择合适的传动机构的能力； 具备认真、严谨、一丝不苟的设计工作态度； 具备团队协作的精神。三、课程内容和要求为使学生掌握简单机械结构件受力分析及强度计算相关知识与技能，课程通过以真实机械结构件的受力分析及强度计算的典型工作任务及下属模块为载体的教学单元来实现，采用理实一体化教学。为使学生掌握螺纹联接和螺旋传动设计的相

12、关技能与知识，课程通过以真实螺旋传动压力机的设计为载体的教学单元来实现，采用理实一体化教学。为使学生掌握平面连杆机构设计的相关技能与知识，课程通过以真实的颚式破碎机等机械中四杆机构设计分析为载体的单元教学来实现，采用理实一体化教学。为使学生掌握带传动设计的相关技能与知识，课程通过输送机中的带传动设计为载体的单元教学来实现，采用理实一体化教学。为使学生掌握链传动设计的相关技能与知识，课程通过真实的链传动设计为载体，采用理实一体化教学。为使学生掌握常用齿轮传动设计的相关技能和知识，课程通过直齿圆柱齿轮、圆锥齿轮，定轴轮系的设计为载体，采用理实一体化教学。为使学生掌握轴强度校核、轴系结构设计、轴承选

13、型、箱体类零件设计的知识与技能，课程通过二级直齿圆柱齿轮减速器的设计为载体，采用理实一体化教学。表1 课程对应的知识、技能要求及学时分配序号典型工作任务知识要求技能要求建议学时1机械结构件的受力分析及强度计算 熟悉简单的平面和空间力系分析 熟悉拉压强度计算方法 能够基本进行机械结构件受力分析 能够查询设计手册准确计算机械结构件拉压强度162螺旋传动设计 了解螺纹类型，螺纹联接类型 了解螺旋传动机构的工作原理和类型 熟悉常用传动螺纹的类型、用途 熟悉螺纹的主要参数 熟悉螺旋传动的设计方法 能够正确选择螺纹联接类型 能够准确说出螺旋机构的工作原理和类型 能够准确说出常用传动螺纹类型、用途 能够基本

14、说出螺纹的主要参数 能够查询设计手册熟练设计螺旋传动83平面连杆机构设计 了解铰链四杆机构的基本类型 熟悉铰链四杆机构曲柄存在的条件 了解铰链四杆机构的演化 熟悉铰链四杆机构的设计方法 能够准确说出三种铰链四杆机构 能够判断出四杆机构是否存在曲柄 能够准确说出演化后的铰链四杆机构名称 能够查询设计手册利用给定条件准确设计铰链四杆机构10 4凸轮机构设计 了解凸轮机构从动件常用运动规律 熟悉盘形凸轮轮廓曲线的设计 能够绘制凸轮机构从动件常用运动规律位移曲线 能够根据位移曲线设计盘形凸轮轮廓曲线 64带传动设计 了解带传动的类型、特点和应用 熟悉带传动的受力分析 熟悉V带轮的结构、参数 熟悉带传动

15、设计准则 熟悉带传动的设计方法 能够准确说出带传动的类型、特点及应用 能够基本分析带传动受力情况 能够查询设计手册设计V带轮 能够查询设计手册说出带传动的设计准则 能够查询设计手册利用给定条件设计V带传动机构85链传动设计 了解链传动类型、特点和应用 熟悉链轮的主要外形参数 熟悉链传动的计算方法 熟悉链轮结构、选材及热处理 能够准确说出链传动类型、特点和应用 能够查询设计手册计算链轮各主要外形参数 能够查询设计手册设计给定条件下的链传动 能够基查询设计手册确定链轮结构、材料和热处理方式66齿轮传动设计 了解齿轮传动类型、特点和应用 熟悉齿轮失效形式 熟悉不同情况下的齿轮计算准则 熟悉齿轮制造的

16、常用材料及热处理 熟悉直齿圆柱齿轮传动设计及确定精度 熟悉90度交角直齿锥齿轮传动设计 熟悉轮系类型及功用 熟悉定轴轮系传动比计算 能够准确说出齿轮传动类型、特点和应用 能够判断齿轮失效形式 能够判断不同情况下齿轮的计算准则 能够查询设计手册确定齿轮选材及热处理方式 能够查询设计手册准确设计直齿圆柱齿轮传动和选择齿轮传动精度等级 能够查询设计手册进行90度交角直齿锥齿轮传动设计 能够说出轮系类型及公用 能够查询设计手册计算定轴轮系传动比147轴承选型和轴系结构设计 了解轴的类型和应用 熟悉轴的选材和热处理 了解键联接的类型和应用 熟悉平键联接剪切及挤压强度计算 熟悉轴上零件固定和轴结构的工艺性

17、 熟悉轴弯曲及扭转组合强度的计算方法 了解轴承类型、特点和应用 熟悉具体情况下轴承选用知识 熟悉箱体、机座类零件的设计方法 了解基本联轴器选型、轴系结构密封及润滑 能够准确说出轴的类型和应用 能够查询设计手册确定轴的选材和热处理方式 能够说出键连接类型和应用 能够查询设计手册计算平键联接强度 能够查询设计手册确定轴上零件的固定方式 能够查询设计手册计算轴的扭转强度和弯扭强度 能够说出轴承类型、特点和应用 能够查询设计手册选择适用的轴承 能够查询设计手册进行箱体、机座零件的设计 能够查阅资料选择合适的联轴器、确定合理的密封及润滑方式16四、实施建议(一) 教材选用与编写必须依据本课程标准选用或编

18、写教材。教材应充分体现任务引领、实践导向的课程设计思想。教材以完成任务的典型活动项目来驱动，实际案例和课后拓展作业等多种手段，采用递进和并列相结合的方式来组织编写，使学生通过上述各种教学活动来获得职业认知和职业技能。教材应突出实用性，应避免把职业能力简单理解为纯粹的技能操作，同时要具有前瞻性。应将本专业领域的发展趋势及实际业务操作中应遵循的新规定及时纳入其中。教材应以学生为本，文字表述要简明扼要，内容展现应图文并茂、突出重点，重在提高学生学习的主动性和积极性。教材中的活动设计要具有可操作性。教材应能给教学实践提供多视角、多思维和立体化的参考与指导。(二) 教学建议教学建议：应加强对学生实际职业

19、能力的培养，强化案例教学或项目教学，注重以任务引领型案例或项目作业来诱发学生兴趣，使学生在案例分析或完成项目的过程中掌握分析、设计能力。应以学生为本，注重 “教”与“学”的互动。通过选用典型活动项目，由教师提出要求或示范，组织学生进行活动，让学生在活动中增强职业意识，掌握本课程的职业能力。应注重职业情景的创设，以多媒体、录像、案例分析、角色扮演、实验实训等多种方法来提高学生分析问题和解决问题的职业能力。教师必须重视实践，更新观念，加强校企合作，实行工学结合，走产学研相结合的道路，探索中国特色职业教育的新模式，为学生提供自主发展的时间和空间，为学生提供轮岗实训的机会与平台，积极引导学生提升职业素

20、养，努力提高学生的创新能力。(三) 教学基本条件本课程教学实施建议配备校内专任教师及校外兼职教师，专任教师应具备2年以上的企业一线工作或实践经验，校外兼职教师建议由企业中级职称以上的技术骨干担任。本课程教学应配备相应的多媒体教室，能实现上网、多媒体课件演示及动画、视频播放功能。本课程实施过程中的具体设计环节建议在CAD/CAM机房中进行，机房中安装常用设计软件，如AutoCad、UG、Pro/E等，具备上网功能。能够让学生利用最新的设计软件进行设计工作。(四) 课程资源开发与利用利用现代信息技术开发多媒体课件，建设网络课程，方便学生课余自学。编写电子教材、课件、在线版可查询的机械设计手册、制作

21、视频、动画。充分利用校外实训基地，满足学生参观、实训和毕业实习的需要，并在合作中关注学生职业能力的发展和教学内容的调整。积极利用电子书籍、电子期刊、数字图书馆、各大网站等网络资源，使教学内容从单一化向多元化转变，使学生知识和能力的拓展成为可能。五、教学评价本课程教学过程以学生为主体，因此考核要以形成性考核为主，重在考查学生在工作任务中表现出来的能力。因此在原有平时成绩（考勤、课堂纪律、回答问题、完成作业）的基础上，增加对学生完成项目的过程和结果的评价。期末设置期末考试，对课程重要的知识和能力进行综合性考核。重在考察运用知识解决实际问题的能力。教学评价的主要内容和权重如下表： 表2 教学评价表评

22、价内容权重常规评价考勤5%课堂纪律5%回答问题5%完成作业5%项目评价设计过程30%结果20%期末考试30%本课程按百分制考评，60分为合格。六、教学项目设计详细设计教学项目，是教学实施的主要参考。具体项目设计如下表所示。 表3 教学项目设计表项目工作任务知识点训练或工作项目教学重点教学情境与教学设计建议学时机械结构件的强度分析及强度计算简单力系分析 力的概念 力矩 力偶 力系 平面静力系分析及计算 约束类型及分析 复合机械横梁受力分析计算 机械托架受力分析机械结构件受力分析及计算首先进行任务描述，讲授知识点，演示以真实零部件为载体的受力分析及计算，布置以真实零件为载体的具体工作任务。学生分组

23、讨论，完成所布置的工作任务，教师根据完成情况给出评价。6典型结构件拉压、剪切强度计算 内力、截面法和应力概念 杆件变形的基本形式 零件轴向拉伸与压缩 典型零件的剪切与挤压 正方形截面阶梯杆截面受力分析计算 圆形截面阶梯杆截面受力分析计算 电瓶挂钩插销剪切力计算阶梯型悬臂杆件截面受力分析、销类零件剪切力分析4典型结构件扭转、弯曲及组合变形情况分析 直梁弯曲 圆轴扭转 零件组合变形强度计算 机械传动轴弯扭强度校核计算，轴径确定直梁弯曲强度计算圆轴扭转强度计算机械传动轴扭弯强度计算6螺纹联接及螺旋传动设计螺旋传动设计 螺纹主要类型及应用 螺纹主要参数 螺纹形成 螺纹联接 螺旋传动设计 简易手摇螺旋传

24、动压榨机设计螺纹联接螺旋传动设计首先进行任务描述，讲授知识点，演示螺旋传动机构的设计，布置简易手摇螺旋传动压榨机的设计任务。学生分组讨论，完成所布置的工作任务，教师根据完成情况给出评价。6平面连杆机构设计机构运动简图绘制及自由度计算 机器中常用机构介绍 运动副及其分类 平面机构运动简图 平面机构自由度 颚式破碎机机构运动简图绘制及自由度计算运动副及分类平面机构自由度计算机构运动简图绘制首先进行任务描述，讲授知识点，平面连杆机构的相关设计计算，布置颚式破碎机、铰链四杆机构类型判断、砂型铸造翻转机构设计及教练四杆机构的设计任务。学生分组讨论，完成所布置的工作任务，教师根据完成情况给出评价。4不同形

25、式铰链四杆机构判断 平面连杆机构组成及应用 四杆机构基本形式及演化 铰链四杆机构的曲柄存在条件 典型铰链四杆机构类型判断及杆长计算四杆机构基本形式及演化铰链四杆机构曲柄存在的条件4典型铰链四杆机构设计 平面铰链四杆机构的运动特性 平面四杆机构的设计 砂型铸造翻转机构设计 已知行程速比系数设计铰链四杆机构平面铰链四杆机构运动特性给定条件下品面四杆机构设计4凸轮机构设计凸轮机构设计 凸轮机构从动件常用运动规律 盘形凸轮轮廓曲线的设计 补鞋机的凸轮机构设计能够绘制凸轮机构从动件常用运动规律位移曲线能够根据位移曲线设计盘形凸轮轮廓曲线6带传动设计V带传动设计 带传动类型及概述 带传动工作情况分析 V带

26、和带轮结构 V带传动设计计算 提高带传动工作能力的措施 带的传动、张紧、安装及维护 某型带式运输机中V带传动设计计算带传动工作情况分析V带传动设计计算提供带传动工作能力的措施首先进行任务描述，讲授知识点，带传动的相关设计计算，布置某型带式输送机中V带传动的设计任务。学生分组讨论，完成所布置的工作任务，教师根据完成情况给出评价。8链传动设计普通套筒滚子链设计 链传动的特点和应用 链传动分类 滚子链链轮的结构设计 链传动的工作情况分析 链传动的设计计算 链传动的布置、张紧和润滑 某型搅拌器普通套筒滚子链传动设计滚子链链传动设计链传动的布置、张紧和润滑首先进行任务描述，讲授知识点，链传动的相关设计计

27、算，布置某型搅拌器中套筒滚子链传动的设计任务。学生分组讨论，完成所布置的工作任务，教师根据完成情况给出评价。6齿轮传动设计渐开线直齿圆柱齿轮传动设计 齿轮机构的类型、特点及应用 渐开线齿廓及其啮合特性 渐开线标准直齿圆柱齿轮基本参数及几何尺寸 渐开线齿轮的啮合传动 渐开线直齿圆柱齿轮的轮齿加工方法 渐开线齿轮的根切现象 齿轮传动的失效形式与设计准则 齿轮轮齿受力分析 渐开线直齿圆柱齿轮强度计算 某型单极减速器中渐开线直齿圆柱齿轮设计计算渐开线齿廓及其啮合特性渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸渐开线齿轮的根切现象齿轮轮齿受力分析及强度计算首先进行任务描述，讲授知识点，渐开线直齿圆柱齿轮传

28、动的相关设计计算，布置某型单极减速器中渐开线直齿圆柱齿轮传动的设计任务。学生分组讨论，完成所布置的工作任务，教师根据完成情况给出评价。6渐开线斜齿圆柱齿轮传动设计 斜齿轮特点及应用 斜齿几何尺寸计算 斜齿轮轮齿受力分析 斜齿轮强度计算 给定条件下斜齿轮几何参数设计计算斜齿轮几何尺寸计算首先进行任务描述，讲授知识点，斜齿轮、锥齿轮的相关设计计算，布置某型单极减速器中斜齿轮、直齿轮几何参数设计任务。学生分组讨论，完成所布置的工作任务，教师根据完成情况给出评价。290度交角直齿锥齿轮传动设计 圆锥齿轮的特点及应用 圆锥齿轮几何尺寸计算 直齿锥齿轮单极减速器中齿轮几何参数设计计算90交角直齿锥齿轮几何

29、尺寸计算2定轴轮系的传动设计 轮系的应用及分类 定轴轮系的设计计算 定轴轮系设计计算定轴轮系的设计计算首先进行任务描述，讲授知识点，轮系的设计计算，布置某型机构传动中定轴轮系的设计任务。学生分组讨论，完成所布置的工作任务，教师根据完成情况给出评价。4轴系结构设计及轴承选型轴承的选型 滚动轴承的概述 滚动轴承的校核计算 滚动轴承的组合设计 某型齿轮泵深沟球轴承选型及轴承组合设计滚动轴承的校核计算滚动轴承的组合设计首先进行任务描述，讲授知识点，轴承选型的设计计算、轴系结构设计，箱体类零件设计，布置某型单极减速器中轴承选型、轴系结构设计、箱体设计任务。学生分组讨论，完成所布置的工作任务，教师根据完成情况给出评价6轴系结构设计 轴的分类及应用概述 轴的结构设计 轴的设计计算 熟悉弯曲强度计算方法 熟悉扭转强度计算方法 熟悉组合变形强度计算的方法 单极直齿圆柱齿轮减速器主轴设计及轴系结构确定轴的结构设计轴的设计计算6箱体类零件设计 机座的设计 箱体的设计 润滑密封设计 单极直齿圆柱齿轮减速器箱体设计箱体的设计4【附】执笔人：徐振宇 审核人：戴素江制定(修订)日期：2009.10