《机械设计》课程教学大纲（探究式小班+思政） 课程英文名称：Mechanical Design 课程代码：P0428825 学时数：40 学分数：2.5 课程类型：学科基础课程 适用学科专业：机械设计制造及其自动化 先修课程：机械制图、工程材料及热处理、理论力学、材料力学、机械原理 执笔者：凌丹 编写日期：2019.9 审核人：王科盛 一、课程简介 本课程是培养学生具有机械设计能力学科基础课程，是机械设计制造及其自动化专业培 养方案中的主干课程。讲授通用机械零、部件设计和选用方面的基本知识、基本理论和基本 方法，并进行创新设计构思和综合设计技能的基本训练。 Machine Design is an elementary course of Mechanical Design and Manufacture and its Automation major.In this course,basic theory for design and selection of general mechanical elements are introduced.The course is a bridge between basic theoretical courses and professional courses. 二、课程目标 2.1理论教学目标 通过本课程的学习，使学生理解、掌握机械零件技术性能设计基础知识和机械设计的一 般步骤，掌握典型机械零、部件的设计方法。能灵活运用各种机械零件和各种机构及其它先 修课程的知识，具有设计机械部件、传动装置和简单机械系统的能力，为设计、开发与研究 解决复杂机械工程问题打好基础。 Through the study of this course,students can understand and master the basic knowledge of mechanical parts technical performance design and the general steps of mechanical design,and master the design methods of typical mechanical parts.It has the ability to design mechanical parts, transmission devices and simple mechanical systems.It lays a good foundation for the design, development and research of complex mechanical engineering problems 通过课程学习，要求学生达到以下目标： 课程目标1：掌握通用零部件工作原理、特点和适用场合，具有依据使用条件合理选择 通用零部件的能力。（支撑毕业要求指标点1.3） 课程目标2：能够建立各种通用零部件的受力分析模型，对零部件可能的失效形式和设 计准则等进行表述和解释。能够分析零部件的关键参数对零部件及机械系统的承载能力和运 行效率的影响机制和规律。（支撑毕业要求指标点2.2) 课程目标3：掌握机械系统设计的基础知识，具备机械系统方案设计和分析的能力。能
《机械设计》课程教学大纲（探究式小班+思政） 课程英文名称：Mechanical Design 课程代码：P0428825 学 时 数 ：40 学 分 数：2.5 课程类型：学科基础课程 适用学科专业：机械设计制造及其自动化 先修课程：机械制图、工程材料及热处理、理论力学、材料力学、机械原理 执 笔 者：凌丹 编写日期：2019.9 审 核 人：王科盛 一、课程简介 本课程是培养学生具有机械设计能力学科基础课程，是机械设计制造及其自动化专业培 养方案中的主干课程。讲授通用机械零、部件设计和选用方面的基本知识、基本理论和基本 方法，并进行创新设计构思和综合设计技能的基本训练。 Machine Design is an elementary course of Mechanical Design and Manufacture and its Automation major. In this course, basic theory for design and selection of general mechanical elements are introduced. The course is a bridge between basic theoretical courses and professional courses. 二、课程目标 2.1 理论教学目标 通过本课程的学习，使学生理解、掌握机械零件技术性能设计基础知识和机械设计的一 般步骤，掌握典型机械零、部件的设计方法。能灵活运用各种机械零件和各种机构及其它先 修课程的知识，具有设计机械部件、传动装置和简单机械系统的能力，为设计、开发与研究 解决复杂机械工程问题打好基础。 Through the study of this course, students can understand and master the basic knowledge of mechanical parts technical performance design and the general steps of mechanical design, and master the design methods of typical mechanical parts. It has the ability to design mechanical parts, transmission devices and simple mechanical systems. It lays a good foundation for the design, development and research of complex mechanical engineering problems. 通过课程学习，要求学生达到以下目标： 课程目标 1：掌握通用零部件工作原理、特点和适用场合，具有依据使用条件合理选择 通用零部件的能力。（支撑毕业要求指标点 1.3） 课程目标 2：能够建立各种通用零部件的受力分析模型，对零部件可能的失效形式和设 计准则等进行表述和解释。能够分析零部件的关键参数对零部件及机械系统的承载能力和运 行效率的影响机制和规律。（支撑毕业要求指标点 2.2） 课程目标 3：掌握机械系统设计的基础知识，具备机械系统方案设计和分析的能力。能
够在安全、环境、法律等现实约束条件下，分析不同设计方案对应的目标和任务，确定合理 的设计方案。（支撑毕业要求指标点32） 课程目标4：能够正确选择计算零件的参数，确定其结构、形状、尺寸及材料：能够 设计机械传动装置和简单机械，具有综合运用设计方法解决复杂工程问题的设计能力。（支 撑毕业要求指标点3.3) 课程目标5：能够利用现代信息技术及工具获取设计所需的标准、规范、手册、图册和 设计资料，并且利用获得的各种资料解决工程问题。（支撑毕业要求指标点5.1） 课程目标6：能够组建研究小组，协作进行机械零件及系统设计相关的方案设计与解决 过程。（支撑毕业要求指标点9.2） 课程目标7：能够就机械传动装置和简单机械及其主要零部件的设计问题撰写研究报告 和设计文件。能够制作PPT,进行陈述和交流。（支撑毕业要求指标点101） 课程目标对毕业要求的支撑关系如表1所示。 表1课程目标与毕业要求的支撑关系 课程目标对毕业要 毕业要求 指标点 求的支撑关系 1.3掌握机械设计、制造及自动化相关的工程基础知识，并 1.工程知识 课程目标1 H 能将其用于解决机械工程问题。 2.2能运用机械工程科学的基本原理，对研究对象进行正确 2.问题分析 的建模。分析判断机械设计、制造及其自动化领域中的复杂 课程目标2 女 工程问题的关键环节和影响因素： 3.2能够在安全、环境、法律等现实约束条件下，通过原理 结构等方面的类比、改进或集成等方式提出解决方案，并对方 课程目标3 M 3设计/开发 案进行分析、论证，确定合理的解决方案。 解决方案 3.3能够根据解决方案进行技术参数的设计与优化，完成零 部件设计、单元产品及系统总体设计或开发，能够体现知识 课程目标4 H 综合与集成创新能力。 5.使用现代工 5.2能够在机械产品或系统的设计开发过程中，利用现代信 课程目标5 具 息技术及工具，获取或开发所需设计资源。 M 92能够与团队成员进行有效协作，并能配合团队项目的实 9.个人和团 施，调整和完成进度计划和个人任务：能够合理进行复杂工 课程目标6 M 队 程问题的任务分解和计划实施，并具备团队组织管理能力
够在安全、环境、法律等现实约束条件下，分析不同设计方案对应的目标和任务，确定合理 的设计方案。（支撑毕业要求指标点 3.2） 课程目标 4：能够正确选择计算零件的参数，确定其结构、形状、尺寸及材料；能够 设计机械传动装置和简单机械，具有综合运用设计方法解决复杂工程问题的设计能力。（支 撑毕业要求指标点 3.3） 课程目标 5：能够利用现代信息技术及工具获取设计所需的标准、规范、手册、图册和 设计资料，并且利用获得的各种资料解决工程问题。（支撑毕业要求指标点 5.1） 课程目标 6：能够组建研究小组，协作进行机械零件及系统设计相关的方案设计与解决 过程。（支撑毕业要求指标点 9.2） 课程目标 7：能够就机械传动装置和简单机械及其主要零部件的设计问题撰写研究报告 和设计文件。能够制作 PPT，进行陈述和交流。（支撑毕业要求指标点 10.1） 课程目标对毕业要求的支撑关系如表 1 所示。 表 1 课程目标与毕业要求的支撑关系 毕业要求 指标点 课程目标对毕业要 求的支撑关系 1.工程知识 1.3 掌握机械设计、制造及自动化相关的工程基础知识，并 能将其用于解决机械工程问题。 课程目标 1 H 2.问题分析 2.2 能运用机械工程科学的基本原理，对研究对象进行正确 的建模。分析判断机械设计、制造及其自动化领域中的复杂 工程问题的关键环节和影响因素； 课程目标 2 H 3 设计/开发 解决方案 3.2 能够在安全、环境、法律等现实约束条件下，通过原理、 结构等方面的类比、改进或集成等方式提出解决方案，并对方 案进行分析、论证，确定合理的解决方案。 课程目标 3 M 3.3 能够根据解决方案进行技术参数的设计与优化，完成零 部件设计、单元产品及系统总体设计或开发，能够体现知识 综合与集成创新能力。 课程目标 4 H 5.使用现代工 具 5.2 能够在机械产品或系统的设计开发过程中，利用现代信 息技术及工具，获取或开发所需设计资源。 课程目标 5 M 9. 个人和团 队 9.2 能够与团队成员进行有效协作，并能配合团队项目的实 施，调整和完成进度计划和个人任务；能够合理进行复杂工 程问题的任务分解和计划实施，并具备团队组织管理能力。 课程目标 6 M
10.1能够用工程图纸、设计报告等形式，呈现方案设计/开发 结果。能够撰写机械设计制造及其自动化领域的报告、设计文 10.沟通 档，能对工程问题进行准确的口头描述，与国内外业界同行及 课程目标7 M 社会公众进行有效沟通和交流。能够清晰表达和回应指令。 2.2课程思政目标： 《机械设计》课程是一门实践性很强的专业基础课，课程不仅要实现知识传授和能力培 养的教学目的，而且要充分发挥思想育人、立德树人的教育本质。本课程以“育人为本，德 育为先”作为教育方针，培养学生爱国、敬业、诚信、友善的社会主义核心价值观：从专业 角度培养学生具备“新时代的工匠精神”，即爱岗敬业的职业精神、精益求精的品质精神、 协作共进的团队精神和追求卓越的创新精神。培养具有“伦理意识”的现代工程师，以造福 人类和可持续发展为理念的工程师。 结合中国制造业飞速发展的现状，从思想上激发学生学习的动力，培养学生自主学习的 能力。从学生的思想态度、学习能力、综合素质全方位的实现知识传授、能力培养和思想育 人有机结合的“三位一体”的课程教学总目标
10. 沟通 10.1 能够用工程图纸、设计报告等形式，呈现方案设计/开发 结果。能够撰写机械设计制造及其自动化领域的报告、设计文 档，能对工程问题进行准确的口头描述，与国内外业界同行及 社会公众进行有效沟通和交流。能够清晰表达和回应指令。 课程目标 7 M 2.2 课程思政目标： 《机械设计》课程是一门实践性很强的专业基础课，课程不仅要实现知识传授和能力培 养的教学目的，而且要充分发挥思想育人、立德树人的教育本质。本课程以“育人为本，德 育为先”作为教育方针，培养学生爱国、敬业、诚信、友善的社会主义核心价值观；从专业 角度培养学生具备“新时代的工匠精神”，即爱岗敬业的职业精神、精益求精的品质精神、 协作共进的团队精神和追求卓越的创新精神。培养具有“伦理意识”的现代工程师，以造福 人类和可持续发展为理念的工程师。 结合中国制造业飞速发展的现状，从思想上激发学生学习的动力，培养学生自主学习的 能力。从学生的思想态度、学习能力、综合素质全方位的实现知识传授、能力培养和思想育 人有机结合的“三位一体”的课程教学总目标
三、课程内容与教学安排 表2教学内容与教学目标的支撑关系 序号 教学内容 能力要求 建议学时 教学方式 对应课程目标 思政元素 鳍论 )了解机械设计对经济建设的作用 借助体现中国制造迅猛发展的案例，激发学 1)机械工业在现代化建设中 和我国机械工业发展现状： 生的爱国热情和学习兴趣。 的作用 2) 了解课程与基础课、专业课之间的 案例1：中国月球探测工程 2)本课程的内容、性质和任 关系及学习方法： 案例2：国产大飞机C919工程 多 3) 设计人员要具备的基本素质，树立 讲授 案例3：中国高铁工程 1 3)机械设计技术人才应具有 正确的工程伦理观念。 视频展示 3 案例4：成都地铁工程 的素质 案例分析 机械发展史中有很多不畏艰难、用于探索的 科学家和工程师。将他们的故事引入课堂，塑 造学生艰苦奋斗的精神和追求真理的决心。 建设创新型国家，机械专业的学生重任在 肩。 机械设计总论 1)能够正确划分机器的功能组成： 培养学生的集体观念和设计零件时精益求 )机器的结构与功能组成 2)能指出机器结构组成中包含的通 精的工匠精神。 2)机器设计的一般要求与 用零件、专用零件、和标准件： 机械系统中包含很多的零件，零件之间相互 过程 3)理解机械零件常见的失效形式： 关联相互依赖，由于空间的限制，机械零件不 3)机械零件的主要失效形 4)结合材料力学的基础知识，理解机 采用冗余设计，每个零件都起若关键的作用。 式 械零件的设计准则和步骤： 设计零件时必须严格按照零件的失效准则，充 4) 设计机械零件的一般要 5)理解零件结构工艺性的意义，能够 分考虑所有影响零件强度的因素，设计合格的 求 指出不合理的零件结构工艺性问 讲授 零件。一个零件的提前损坏可能导致严重的事 2 5) 零件的设计准则 题： 案例分析 故。 6) 机械零件的设计方法 6)了解各种材料的特性及用途： 案例1：一颗脱落的螺栓引起的坠机事故。 7)机械零件设计的一般步 刀对现代设计方法有了解，选择学习 案例2：一个密封圈导致挑战者号飞机的爆炸 骤 一种工程设计软件。 个人是集体的一份子，在工作岗位上要认 8) 机械零件的材料及其选 真履行自己的岗位职责。 用 案例3：选择材料是考虑客观实际，不能官目 追求高品质高强度，要考虑技术经济性
三、课程内容与教学安排 表 2 教学内容与教学目标的支撑关系 序号 教学内容 能力要求 建议学时 教学方式 对应课程目标 思政元素 1 绪论 1) 机械工业在现代化建设中 的作用 2) 本课程的内容、性质和任 务 3) 机械设计技术人才应具有 的素质 1) 了解机械设计对经济建设的作用 和我国机械工业发展现状； 2) 了解课程与基础课、专业课之间的 关系及学习方法； 3) 设计人员要具备的基本素质，树立 正确的工程伦理观念。 2 讲授 视频展示 案例分析 3 借助体现中国制造迅猛发展的案例，激发学 生的爱国热情和学习兴趣。 案例 1：中国月球探测工程 案例 2：国产大飞机 C919 工程 案例 3：中国高铁工程 案例 4：成都地铁工程 机械发展史中有很多不畏艰难、用于探索的 科学家和工程师。将他们的故事引入课堂，塑 造学生艰苦奋斗的精神和追求真理的决心。 建设创新型国家，机械专业的学生重任在 肩。 2 机械设计总论 1) 机器的结构与功能组成 2) 机器设计的一般要求与 过程 3) 机械零件的主要失效形 式 4) 设计机械零件的一般要 求 5) 零件的设计准则 6) 机械零件的设计方法 7) 机械零件设计的一般步 骤 8) 机械零件的材料及其选 用 1) 能够正确划分机器的功能组成； 2) 能指出机器结构组成中包含的通 用零件、专用零件、和标准件； 3) 理解机械零件常见的失效形式； 4) 结合材料力学的基础知识，理解机 械零件的设计准则和步骤； 5) 理解零件结构工艺性的意义，能够 指出不合理的零件结构工艺性问 题； 6) 了解各种材料的特性及用途； 7) 对现代设计方法有了解，选择学习 一种工程设计软件。 2 讲授 案例分析 3 培养学生的集体观念和设计零件时精益求 精的工匠精神。 机械系统中包含很多的零件，零件之间相互 关联相互依赖，由于空间的限制，机械零件不 采用冗余设计，每个零件都起着关键的作用。 设计零件时必须严格按照零件的失效准则，充 分考虑所有影响零件强度的因素，设计合格的 零件。一个零件的提前损坏可能导致严重的事 故。 案例 1：一颗脱落的螺栓引起的坠机事故。 案例 2：一个密封圈导致挑战者号飞机的爆炸 个人是集体的一份子，在工作岗位上要认 真履行自己的岗位职责。 案例 3：选择材料是考虑客观实际，不能盲目 追求高品质高强度，要考虑技术经济性
机械零件的强度 1) 能够计算变应力的五个特性参数： 疲劳是一个拟人化的词汇。每个人都体会 1)材料的疲劳强度 2) 能够计算材料的有限寿命疲劳极 过疲劳的感觉。 2) 机械零件的疲劳强度 限：根据手册数据绘制材料的疲劳 长期处于循环应力作用下的机械零件会发 3)机械零件的接触强度 2 极限应力图：能够查取图表，计算 生疲劳失效，长期处于工作压力下的人也会疲 2 讲授 1、2 零件疲劳强度的综合影响系数： 劳，健康状态会退化。因此要在繁忙的工作 3) 对常见的三种稳定循环变应力下 中，留一些体有锻炼、维护健康的时间。 机械零件，利用零件的疲劳极限应 力图计算其疲劳强度安全系数。 齿轮传动 1)能够合理选择齿轮传动的设计准 个人应该经常反思自己的行为，寻找自己 1)齿轮传动特点、分类及应 则： 的缺点，及时发现自身的思想薄弱点，及时调 用 2) 能够结合工作要求，选择齿轮的材 整和矫正，乐观地面对困难，想办法解决学习 2)齿轮的主要失效形式、设 料和热处理方式，提出齿面硬度要 和生活中的困难。 计准则及材料选用 求： 齿轮设计准则是一个找出齿轮弱点，再针 3) 齿轮传动的计算载苟及 3) 能够利用标准和设计手册，计算设 对弱点进行设计的过程。为了保证齿轮在设计 影响计算载荷的各系数 计齿轮传动所需的各项参数。 寿命周期内完好工作，必须保证轴系中其他零 含义 4) 能够进行直齿轮、斜齿轮和圆锥齿 部件的正常工作。 4)标准直齿圆柱齿轮的受 轮的受力分析： 讲授/课程设计/ 6 1、2、4、5 力分析及强度计算 5) 能够进行直齿圆柱齿轮传动的齿 研讨 5)齿轮传动的设计参数、许 面接触疲劳强度和齿根弯曲轰劳 用应力与精度选择 强度的校核和设计：能够分析强度 6)标准斜齿圆柱齿轮的受 计算公式中各参数的物理意义及 力分析及强度计算 其对轮齿强度的影响： 7 标准直齿圆锥齿轮的受 6 了解斜齿圆柱齿轮传动的强度计 力分析及强度计算 算：了解直齿圆锥齿轮传动的强度 8)齿轮传动的结构设计及 计算：了解齿轮传动的效率和润 润滑 滑、齿轮结构设计方法。 小组成员分工合作，协同解决设计问题。发现 研讨课1 小组1~3作业进展情况汇报 2 学生陈述、讨论 问题及时修改，培养学生踏实严谨、耐心专注 3、5、6、7 的优秀品质
3 机械零件的强度 1) 材料的疲劳强度 2) 机械零件的疲劳强度 3) 机械零件的接触强度 1) 能够计算变应力的五个特性参数； 2) 能够计算材料的有限寿命疲劳极 限；根据手册数据绘制材料的疲劳 极限应力图；能够查取图表，计算 零件疲劳强度的综合影响系数； 3) 对常见的三种稳定循环变应力下 机械零件，利用零件的疲劳极限应 力图计算其疲劳强度安全系数。 2 讲授 1、2 疲劳是一个拟人化的词汇。每个人都体会 过疲劳的感觉。 长期处于循环应力作用下的机械零件会发 生疲劳失效，长期处于工作压力下的人也会疲 劳，健康状态会退化。因此要在繁忙的工作 中，留一些体育锻炼、维护健康的时间。 4 齿轮传动 1) 齿轮传动特点、分类及应 用 2) 齿轮的主要失效形式、设 计准则及材料选用 3) 齿轮传动的计算载荷及 影响计算载荷的各系数 含义 4) 标准直齿圆柱齿轮的受 力分析及强度计算 5) 齿轮传动的设计参数、许 用应力与精度选择 6) 标准斜齿圆柱齿轮的受 力分析及强度计算 7) 标准直齿圆锥齿轮的受 力分析及强度计算 8) 齿轮传动的结构设计及 润滑 1) 能够合理选择齿轮传动的设计准 则； 2) 能够结合工作要求，选择齿轮的材 料和热处理方式，提出齿面硬度要 求； 3) 能够利用标准和设计手册，计算设 计齿轮传动所需的各项参数。 4) 能够进行直齿轮、斜齿轮和圆锥齿 轮的受力分析； 5) 能够进行直齿圆柱齿轮传动的齿 面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳 强度的校核和设计；能够分析强度 计算公式中各参数的物理意义及 其对轮齿强度的影响； 6) 了解斜齿圆柱齿轮传动的强度计 算；了解直齿圆锥齿轮传动的强度 计算；了解齿轮传动的效率和润 滑、齿轮结构设计方法。 6 讲授/课程设计/ 研讨 1、2、4、5 个人应该经常反思自己的行为，寻找自己 的缺点，及时发现自身的思想薄弱点，及时调 整和矫正，乐观地面对困难，想办法解决学习 和生活中的困难。 齿轮设计准则是一个找出齿轮弱点，再针 对弱点进行设计的过程。为了保证齿轮在设计 寿命周期内完好工作，必须保证轴系中其他零 部件的正常工作。 5 研讨课 1 小组 1~3 作业进展情况汇报 2 学生陈述、讨论 3、5、6、7 小组成员分工合作，协同解决设计问题。发现 问题及时修改，培养学生踏实严谨、耐心专注 的优秀品质
轴 1) 能够分析轴在机械系统中的承载 轴系是一个社会，是一个完整的系统。 1) 轴的用途及分类 形式和变形形式： 轴的作用是支承轴上的零件。为了保证轴上零 2) 轴的材料 2) 能够为轴选择合适的材料和热处 件的正常工作，设计轴的尺寸和结构时，应考 讲授/课程设计/ 6 3)轴的结构设计 理方式，正确设计轴的各部分尺寸 研讨 1、2、4 虑其强度和刚度，应考虑轴上零件的安装和定 4) 轴的强度计算 以及轴系结构： 位。轴的结构设计是一项系统工程，需要综合 5)轴的刚度计算 3) 能够结合材料力学知识，校核轴的 考虑众多因素。 强度和刚度。 小组成员分工合作，协同解决设计问题。 研讨课2 小组4作业进展情况汇报 2 研讨课 4、5、6、7 发现问题及时修政，培养学生路实严谨、耐心 专注的优秀品质。 凌动轴承 1) 能够利用标准，根据轴承的代号确 案例：高铁轴承研制中的大国工匠精神。 1)概述 定轴承的结构形式、特点和相关尺 中国高铁轴承的研制人员，十年如一日 2)滚动轴承的基本类型和 寸： ·次次进行试验和数据的优化，在经历数千次 及其代号 2) 掌握滚动轴承的基本额定券命、基 失败之后成功研制出国产的高铁轴承。让学生 3)滚动轴承的类型的选择 本额定动载荷、当量动载荷概念： 体会大国工匠精神的实质，对学习方向进行引 讲授/课程设计/ 8 4)滚动轴承的工作情况 能查阅相关标准，确定设计滚动轴 1、2、4、5 领，领会“核心技术要掌握在自己手里”的深 研讨 5)滚动轴承寿命计算 承所需参数。 刻内涵。 6)轴承装置的设计 3) 能够计算轴承的径向力、派生轴向 力和轴向力，能够结合标准中的数 据进行滚动轴承的寿命计算： 4) 能够进行轴承装置的设计。 健连按 1) 理解键连接的类型、特点： 键虽小，起着连接轴和轴上零件的关键作 1)平键连接 2) 掌握平键连接的工作原理、结构特 用，所以被命名为“键”。 2)花键连接 点： 中国古代劳动人民在几千年前就发明了木 3) 9 能够选择平键的剂面的尺寸和长 讲授/课程设计/ 楔来紧固被连接件，即为楔键的雏形，借此培 2 1、2、4、5 度：能够查阅标准选择键的类型： 研讨 养学生的民族自豪感与文化认同感。 进行平键连接强度校核： 4) 理解花键连接的结构特点和工作 原理。 10 研讨课3 小组56作业进展情况汇报 2 研讨课 4、5、6、7 小组成员分工合作，协同解决设计问题
6 轴 1) 轴的用途及分类 2) 轴的材料 3) 轴的结构设计 4) 轴的强度计算 5) 轴的刚度计算 1) 能够分析轴在机械系统中的承载 形式和变形形式； 2) 能够为轴选择合适的材料和热处 理方式，正确设计轴的各部分尺寸 以及轴系结构； 3) 能够结合材料力学知识，校核轴的 强度和刚度。 4 讲授/课程设计/ 研讨 1、2、4 轴系是一个社会，是一个完整的系统。 轴的作用是支承轴上的零件。为了保证轴上零 件的正常工作，设计轴的尺寸和结构时，应考 虑其强度和刚度，应考虑轴上零件的安装和定 位。轴的结构设计是一项系统工程，需要综合 考虑众多因素。 7 研讨课 2 小组 4 作业进展情况汇报 2 研讨课 4、5、6、7 小组成员分工合作，协同解决设计问题。 发现问题及时修改，培养学生踏实严谨、耐心 专注的优秀品质。 8 滚动轴承 1) 概述 2) 滚动轴承的基本类型和 及其代号 3) 滚动轴承的类型的选择 4) 滚动轴承的工作情况 5) 滚动轴承寿命计算 6) 轴承装置的设计 1) 能够利用标准，根据轴承的代号确 定轴承的结构形式、特点和相关尺 寸； 2) 掌握滚动轴承的基本额定寿命、基 本额定动载荷、当量动载荷概念； 能查阅相关标准，确定设计滚动轴 承所需参数。 3) 能够计算轴承的径向力、派生轴向 力和轴向力，能够结合标准中的数 据进行滚动轴承的寿命计算； 4) 能够进行轴承装置的设计。 4 讲授/课程设计/ 研讨 1、2、4、5 案例：高铁轴承研制中的大国工匠精神。 中国高铁轴承的研制人员，十年如一日， 一次次进行试验和数据的优化，在经历数千次 失败之后成功研制出国产的高铁轴承。让学生 体会大国工匠精神的实质，对学习方向进行引 领，领会“核心技术要掌握在自己手里”的深 刻内涵。 9 键连接 1) 平键连接 2) 花键连接 1) 理解键连接的类型、特点； 2) 掌握平键连接的工作原理、结构特 点； 3) 能够选择平键的剖面的尺寸和长 度；能够查阅标准选择键的类型； 进行平键连接强度校核； 4) 理解花键连接的结构特点和工作 原理。 2 讲授/课程设计/ 研讨 1、2、4、5 键虽小，起着连接轴和轴上零件的关键作 用，所以被命名为“键”。 中国古代劳动人民在几千年前就发明了木 楔来紧固被连接件，即为楔键的雏形，借此培 养学生的民族自豪感与文化认同感。 10 研讨课 3 小组 5~6 作业进展情况汇报 2 研讨课 4、5、6、7 小组成员分工合作，协同解决设计问题
发现问题及时修政，培养学生踏实严谨、耐心 专注的优秀品质。 螺纹违接 1) 能够根据各种螺纹的结构特点分 新时代的螺丝钉精神 1)螺纹的类型及应用 析其应用场合：能够针对具体应用 自从螺栓发明以来，工程师们研究控制预 2)螺纹的主要参数 场合选择合适的螺纹连接： 紧力和防松的方法。发明了基于三种摩擦原理 3)螺纹连接的类型及其应 2) 能够计算螺纹连接的预紧力：能够 的多种防松方法，体现了工程师精益求精的探 用 分析螺纹连接防松的原理： 索精神。在螺栓连接工作之前，必须施加适度 4)螺纹连接的布局设计 3) 针对螺栓组连接，能够进行分布方 的预紧力，过小则连接不可靠，过大则螺栓的 5)螺纹连接的防松与预紧 式的设计、螺栓组连接中各螺栓的 载荷将增大，是一个辩证的过程。工程师利用 讲授/研讨 1、2、4、5 6) 螺栓组连接的受力分析 受力，找出受力最大的螺栓： 最大静摩擦原理设计了定力矩扳手。 7)单个螺栓连接的强度计 4) 根据螺栓的工作形式，进行单个螺 算 栓的强度计算或设计： 8)螺纹连接件的材料及需 5) 根据螺栓的性能等级计算螺纹联 用应力 接件的极限应力和许用应力： 6) 能够查取标准螺纹相关数据，进行 螺纹连接的设计。 带传动 1)能够分析各种类型带传动的结构、 机械设计中的辩证唯物主义。在权衡利弊 1)带传动 特点和应用： 中趋利避苦、做出最为有利的抉择。 2) 带传动的特点、类型及工 2) 能够计算带传动的所需的初拉力、 带传动是一种借助中间件的挠性传动。传 作场合 松紧边拉力，绘制应力分布图： 动带是一个弹性体，在传动过程中可以缓冲吸 3) 带传动的工作情况分析 3) 能够分析弹性滑动和打滑产生的 振，同时也具有弹性体带来的不可避免缺点， 12 4)普通V带传动的设计计算 原因： 4 讲授/研讨 1、2、4、5 就是弹性滑动，导致从动带轮转速不恒定。因 5)V带轮的设计 4) 能够根据工作要求，查阅设计手册 此在为传动系统选择传动形式时，在不需要严 6)V带传动的张紧、安装与 和相关标准，选择普通V带的类 格保证传动比和需要减振的场合下选择带传 防护 型，设计普V带传动： 动。 能够合理选择各参数，分析带传动 各参数对带传动性能的影响 13 蜗杆传动 1) 了解蜗杆传动的特点、类型及应 4 讲授/研讨 1、2、4、5 客观规律具有普遍性和客观性，我们要遵
发现问题及时修改，培养学生踏实严谨、耐心 专注的优秀品质。 11 螺纹连接 1) 螺纹的类型及应用 2) 螺纹的主要参数 3) 螺纹连接的类型及其应 用 4) 螺纹连接的布局设计 5) 螺纹连接的防松与预紧 6) 螺栓组连接的受力分析 7) 单个螺栓连接的强度计 算 8) 螺纹连接件的材料及需 用应力 1) 能够根据各种螺纹的结构特点分 析其应用场合；能够针对具体应用 场合选择合适的螺纹连接； 2) 能够计算螺纹连接的预紧力；能够 分析螺纹连接防松的原理； 3) 针对螺栓组连接，能够进行分布方 式的设计、螺栓组连接中各螺栓的 受力，找出受力最大的螺栓； 4) 根据螺栓的工作形式，进行单个螺 栓的强度计算或设计； 5) 根据螺栓的性能等级计算螺纹联 接件的极限应力和许用应力； 6) 能够查取标准螺纹相关数据，进行 螺纹连接的设计。 4 讲授/研讨 1、2、4、5 新时代的螺丝钉精神 自从螺栓发明以来，工程师们研究控制预 紧力和防松的方法。发明了基于三种摩擦原理 的多种防松方法，体现了工程师精益求精的探 索精神。在螺栓连接工作之前，必须施加适度 的预紧力，过小则连接不可靠，过大则螺栓的 载荷将增大，是一个辩证的过程。工程师利用 最大静摩擦原理设计了定力矩扳手。 12 带传动 1) 带传动 2) 带传动的特点、类型及工 作场合 3) 带传动的工作情况分析 4) 普通V带传动的设计计算 5) V 带轮的设计 6) V 带传动的张紧、安装与 防护 1) 能够分析各种类型带传动的结构、 特点和应用； 2) 能够计算带传动的所需的初拉力、 松紧边拉力，绘制应力分布图； 3) 能够分析弹性滑动和打滑产生的 原因； 4) 能够根据工作要求，查阅设计手册 和相关标准，选择普通 V 带的类 型，设计普 V 带传动； 5) 能够合理选择各参数，分析带传动 各参数对带传动性能的影响 4 讲授/研讨 1、2、4、5 机械设计中的辩证唯物主义。在权衡利弊 中趋利避害、做出最为有利的抉择。 带传动是一种借助中间件的挠性传动。传 动带是一个弹性体，在传动过程中可以缓冲吸 振，同时也具有弹性体带来的不可避免缺点， 就是弹性滑动，导致从动带轮转速不恒定。因 此在为传动系统选择传动形式时，在不需要严 格保证传动比和需要减振的场合下选择带传 动。 13 蜗杆传动 1) 了解蜗杆传动的特点、类型及应 4 讲授/研讨 1、2、4、5 客观规律具有普遍性和客观性，我们要遵
)蜗杆传动的特点 用： 循客观规律。发挥人的主观能动性，认识和利 2)蜗杆传动的类型 2) 能够利用设计手册中的公式，计算 用客观规律，让工程实践活动能造福于人类。 3)普通圆柱蜗杆传动的主 普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸： 案例1：蜗杆传动的传动平稳性与散热设 要参数 能够进行普通圆柱蜗杆和蜗轮的 计 4)普通圆柱蜗杆传动的承 受力分析：分析蜗杆参数对蜗杆受 蜗杆传动与齿轮传动相比，具有更强的承 载能力计算 力的影响： 载能力，传动平稳无噪声。代价是螺旋面接触 5)普通圆柱蜗杆传动的效 4) 了解普通圆柱蜗杆传动的强度计 带来的高的摩擦消耗，这些摩擦消耗转换成热 率、润滑及热平衡计算 算方法： 量，导致蜗杆传动工作温度高，己发生胶合失 6)圆柱蜗杆和蜗轮的结构 5) 能够为蜗杆传动选择材料和结构 设计 形式： 工程师们充分认识到这一点，在蜗杆减速 6) 能够进行蜗杆传动的效率计算方 器中加装冷凝管或者风扇，将箱体外表面设计 法，并分析影响效率的参数： 成暖气片形式。这些体现了的客观规律的尊重。 )能进行蜗杆传动的热平衡计算。 滑动轴承 1) 了解滑动轴承的主要类型、特点及 I)滑动轴承的特点 其应用： 2)滑动轴承的结构形式 2) 了解常用轴瓦材料和轴瓦结构： 3)滑动轴承的失效形式及 3) 了解滑动轴承中常用的润滑剂与 14 常用材料 润滑装置： 课后自学 4) 轴瓦结构及润滑 4) 能够根据滑动抽成的结构形式分 5)滑动轴承的设计计算 析其能否实现液体动压润滑： 5) 能够进行不完全液体润滑轴承强 度的实用计算。 5 销联接、无键联接、铆接、 了解上述各种连接的特点、功用和类 课后自学 焊接、胶接和过盈联接 型。 了解链传动的特点和类型：理解链传动 16 链传动 的多边形效应：了解链传动的设计过 课后自学 程。 了解常用连轴器、离合器的主要类型、 17 连轴器、离合器 课后自学 结构、工作原理、特点及选择方法
1) 蜗杆传动的特点 2) 蜗杆传动的类型 3) 普通圆柱蜗杆传动的主 要参数 4) 普通圆柱蜗杆传动的承 载能力计算 5) 普通圆柱蜗杆传动的效 率、润滑及热平衡计算 6) 圆柱蜗杆和蜗轮的结构 设计 用； 2) 能够利用设计手册中的公式，计算 普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸； 3) 能够进行普通圆柱蜗杆和蜗轮的 受力分析；分析蜗杆参数对蜗杆受 力的影响； 4) 了解普通圆柱蜗杆传动的强度计 算方法； 5) 能够为蜗杆传动选择材料和结构 形式； 6) 能够进行蜗杆传动的效率计算方 法，并分析影响效率的参数； 7) 能进行蜗杆传动的热平衡计算。 循客观规律。发挥人的主观能动性，认识和利 用客观规律，让工程实践活动能造福于人类。 案例 1：蜗杆传动的传动平稳性与散热设 计 蜗杆传动与齿轮传动相比，具有更强的承 载能力，传动平稳无噪声。代价是螺旋面接触 带来的高的摩擦消耗，这些摩擦消耗转换成热 量，导致蜗杆传动工作温度高，已发生胶合失 效。 工程师们充分认识到这一点，在蜗杆减速 器中加装冷凝管或者风扇，将箱体外表面设计 成暖气片形式。这些体现了的客观规律的尊重。 14 滑动轴承 1) 滑动轴承的特点 2) 滑动轴承的结构形式 3) 滑动轴承的失效形式及 常用材料 4) 轴瓦结构及润滑 5) 滑动轴承的设计计算 1) 了解滑动轴承的主要类型、特点及 其应用； 2) 了解常用轴瓦材料和轴瓦结构； 3) 了解滑动轴承中常用的润滑剂与 润滑装置； 4) 能够根据滑动抽成的结构形式分 析其能否实现液体动压润滑； 5) 能够进行不完全液体润滑轴承强 度的实用计算。 课后自学 1 15 销联接、无键联接、铆接、 焊接、胶接和过盈联接 了解上述各种连接的特点、功用和类 型。 课后自学 1 16 链传动 了解链传动的特点和类型；理解链传动 的多边形效应；了解链传动的设计过 程。 课后自学 1 17 连轴器、离合器 了解常用连轴器、离合器的主要类型、 结构、工作原理、特点及选择方法。 课后自学 1
整理项目设计过程中积累的文献资料、 设计过程文档，对设计工作中应体现出 课程结束后，提 18 课程学习报告 5、6、7 的工程师职业伦理责任的思考总结成 交电子文档 课程设计报告
18 课程学习报告 整理项目设计过程中积累的文献资料、 设计过程文档，对设计工作中应体现出 的工程师职业伦理责任的思考总结成 课程设计报告。 课程结束后，提 交电子文档 5 、 6 、 7
四、课程教学方法 (一)课程理论知识学习 1.注重课堂上的师生互动式讨论，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分 析问题和解决问题的能力。对于课程的难点内容采用翻转课堂，由学生进行难点的课后自学 和课堂陈述，并与其他同学讨论，加深对难点知识的理解。 2.理论教学与实践相结合，根据课程进度布置零件设计作业，引导学生利用现代工具， 查阅资料、获取设计所需信息，培养学生识别、表达和解决机械类专业相关工程问题的思维 方法和实践能力。鼓励学有余力的同学在课后用工程软件编写小程序来解决设计中的问题。 引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。 3.由于课时紧张，提前给学生提供教学课件和学习资料，以供学生课前预习和课后复 习。课内讨论和课外答疑相结合，每周线下答疑至少一次，利用QQ群进行线上答疑。 (二)小组作业 除基本作业外，布置小组作业。以机械传动设计为主线，参与小组合作的形式，进行传 动系统设计。培养学生逐步具有具备机械系统方案设计和分析的能力。并结合所研究课题进 行报告和设计文稿的撰写，并清晰陈述观点和回答问题的能力。 组织形式及要求如下： (1)学生从教师给定的题目中选择或自主选题，以小组为单位进行，每个人的分工与 责任需明确，并在报告中提供小组研讨情况记录及说明。 (2)课程设计不占用课程学时，由学生利用课余时间完成。开课时学生选题立题，根 据课程教学的进展逐步完成设计工作，教师给出进度要求。 (3)选题应结合典型机械产品，设计其传动装置。完成传动选型、布局设计、运动及 动力参数计算、传动比分配、传动零件设计、轴承型号选择等工作。对齿轮、轴进行强度校 核，校核滚动轴承的寿命，轴系的布置和结构设计。 (4)撰写研究报告，在研讨课环节进行陈述、答辩。 (三)课程相关实验 机械设计课程的实验安排见《专业基础实践Ⅱ》，不占用本课程的课时。各实验按照实 验指导书的要求学生独立或分组完成，并提交实验报告。 五、建议教材及参考资料 (一)教材： 濮良贵主编.机械设计（第10版）.高等教育出版社.2018 (二)参考资料： 1.Shigley,Mechanical Engineering Design,McDRAW-HILL Press 2.王德伦.机械设计.机械工业出版社
四、课程教学方法 （一）课程理论知识学习 1．注重课堂上的师生互动式讨论，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分 析问题和解决问题的能力。对于课程的难点内容采用翻转课堂，由学生进行难点的课后自学 和课堂陈述，并与其他同学讨论，加深对难点知识的理解。 2．理论教学与实践相结合，根据课程进度布置零件设计作业，引导学生利用现代工具， 查阅资料、获取设计所需信息，培养学生识别、表达和解决机械类专业相关工程问题的思维 方法和实践能力。鼓励学有余力的同学在课后用工程软件编写小程序来解决设计中的问题。 引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。 3. 由于课时紧张，提前给学生提供教学课件和学习资料，以供学生课前预习和课后复 习。课内讨论和课外答疑相结合，每周线下答疑至少一次，利用 QQ 群进行线上答疑。 （二）小组作业 除基本作业外，布置小组作业。以机械传动设计为主线，参与小组合作的形式，进行传 动系统设计。培养学生逐步具有具备机械系统方案设计和分析的能力。并结合所研究课题进 行报告和设计文稿的撰写，并清晰陈述观点和回答问题的能力。 组织形式及要求如下： （1）学生从教师给定的题目中选择或自主选题，以小组为单位进行，每个人的分工与 责任需明确，并在报告中提供小组研讨情况记录及说明。 （2）课程设计不占用课程学时，由学生利用课余时间完成。开课时学生选题立题，根 据课程教学的进展逐步完成设计工作，教师给出进度要求。 （3）选题应结合典型机械产品，设计其传动装置。完成传动选型、布局设计、运动及 动力参数计算、传动比分配、传动零件设计、轴承型号选择等工作。对齿轮、轴进行强度校 核，校核滚动轴承的寿命，轴系的布置和结构设计。 （4）撰写研究报告，在研讨课环节进行陈述、答辩。 （三）课程相关实验 机械设计课程的实验安排见《专业基础实践 II》，不占用本课程的课时。各实验按照实 验指导书的要求学生独立或分组完成，并提交实验报告。 五、建议教材及参考资料 （一）教材： 濮良贵主编. 机械设计(第 10 版). 高等教育出版社. 2018 （二）参考资料： 1. Shigley, Mechanical Engineering Design, McDRAW-HILL Press 2. 王德伦. 机械设计. 机械工业出版社
