《现代设计技术》课程教学大纲 课程中文名称：现代设计技术 课程英文名称：Modemn Design Technology 课程编号：ZH16101 课程性质：专业核心课 学时：总学时72，理论与实践融合，根据需要由课程组确定 学分：4 适用对橡：机械电子工程、机电技术教育 先修课程：现代工程图学I、现代工程图学Ⅱ、理论力学、材料力学、机械工程材 料、互换性与测量技术、单片机原理与应用、机械工程控制基础、机械原理、机械设计 课程简介： 《现代设计技术》课程是应用型本科机电类专业的专业核心课程，它对实现我校高 水平应用型机电类人才的培养发挥着重要的作用，与《现代工程图学》、《理论力学》、 《材料力学》、《机械设计》、《机械原理》、《互换性与测量技术》、《机械工程材 料》以及专业技能训练等实践环节共同构成了机械设计类课程的主要内容，由此而构成 了机械设计核心课程群，同时为后面的现代数字设计与制造方向类课程提供了知识储 备，并打下了良好的基础。 本课程重点讲授计算机辅助设计、机械优化设计、机械创新设计、可靠性设计等现 代设计方法的原理及在机电产品设计研发领域的应用。通过本门课程的学习，学生应能 掌握现代机械设计技术的基本理论和方法并能熟练掌握相关工具软件，完成机电产品的 设计，以期提高设计效率和准确性，降低成本。本课程以工程项目包括产品设计、生产 流程和系统从研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动实践的方式学习工程技术， 强调在基于项目的反复学习训练中，让学生获取知识（自主学习）、共享知识（团队 合作)、应用知识（解决问题）、总结知识（技术创新）、传播知识（沟通交流）， 特别注意培养现代职业岗位所需的，时代型，专业型，技术型，技能型的高素质的应用 型技术人才。 一、教学目标及任务 1、知识目标：了解现代设计与传统设计的区别与联系，能够撰写一般机电产品设 计任务书，根据任务书要求给出多套设计方案，并对方案进行优选：掌握目前比较成熟
《现代设计技术》课程教学大纲 课程中文名称：现代设计技术 课程英文名称：Modern Design Technology 课程编号：ZH16101 课程性质：专业核心课 学 时：总学时 72，理论与实践融合，根据需要由课程组确定 学 分：4 适用对象：机械电子工程、机电技术教育 先修课程：现代工程图学Ⅰ、现代工程图学Ⅱ、理论力学、材料力学、机械工程材 料、互换性与测量技术、单片机原理与应用、机械工程控制基础、机械原理、机械设计 课程简介： 《现代设计技术》课程是应用型本科机电类专业的专业核心课程，它对实现我校高 水平应用型机电类人才的培养发挥着重要的作用，与《现代工程图学》、《理论力学》、 《材料力学》、《机械设计》、《机械原理》、《互换性与测量技术》、《机械工程材 料》以及专业技能训练等实践环节共同构成了机械设计类课程的主要内容，由此而构成 了机械设计核心课程群，同时为后面的现代数字设计与制造方向类课程提供了知识储 备，并打下了良好的基础。 本课程重点讲授计算机辅助设计、机械优化设计、机械创新设计、可靠性设计等现 代设计方法的原理及在机电产品设计研发领域的应用。通过本门课程的学习，学生应能 掌握现代机械设计技术的基本理论和方法并能熟练掌握相关工具软件，完成机电产品的 设计，以期提高设计效率和准确性，降低成本。本课程以工程项目包括产品设计、生产 流程和系统从研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动实践的方式学习工程技术， 强调在基于项目的反复学习训练中，让学生获取知识（ 自主学习）、共享知识（团队 合作）、应用知识（ 解决问题）、总结知识（技术创新）、传播知识（ 沟通交流）， 特别注意培养现代职业岗位所需的，时代型，专业型，技术型，技能型的高素质的应用 型技术人才。 一、教学目标及任务 1、知识目标：了解现代设计与传统设计的区别与联系，能够撰写一般机电产品设 计任务书，根据任务书要求给出多套设计方案，并对方案进行优选；掌握目前比较成熟
的现代设计技术如计算机辅助设计、机械优化设计、有限元法和可靠设计以及绿色设计 等，能够熟练运用与现代设计技术相关的软件如三维软件、数值计算软件和工程分析软 件，能够综合运用现代设计技术和相关软件解决一般机电产品的设计问题。 2、能力目标：能根据设计任务书的要求分析问题，设计出合理的方案，具有解决 中等复杂机械设计问题的能力，同时通过本课程的学习提高学生的决策能力、沟通能力、 创新能力、动手能力、管理能力和适应能力。 3、素质目标：团队合作精神和信息搜索、整理、归纳的综合素质 二、学时分配 章节 教学内容 计划学时 备注 第一单元 总论 2 第二单元 设计问题的描述与解决 6 第三单元 计算机辅助设计(CAD) 6 第四单元 机械优化设计 16 第五单元 有限元法 24 第六单元 可靠性设计 8 合计 72 三、教学手段与方式 本课程的主要教学手段为多煤体教学、教师演示与学生操作结合，自主学习部分采 用科研小组进行集体学习。根据专业人才培养目标和应用型人才培养具体要求，以一个 典型机电产品为案例，采取“教学做创”一体化、理实融合的教学模式，具体教学过程 中采用案例教学和项目驱动的方法，明确教师教授的内容、学生学的要求、学生做的内 容，在此基础上综合运用知识进行创新设计，完成一个或多个典型机电产品的设计。 四、课程内容体系 以《理论力学》、《机械原理》、《机械设计》等课程为基础，以传统设计方法为比较 对象，采用目前比较成熟的现代设计方法对典型机电产品进行设计，其中的现代设计方 法包括计算机辅助设计、机械优化设计、有限元法、可靠性设计等，通过对现代设计方 法的学习，使学生了解现代机电产品设计的全生命周期，让学生以主动实践的方式学习 工程技术，完成典型机电产品的设计开发。 五、教学评价与考核： 1、形成性评价与终结性评价相结合，形成性评价成绩占总成绩的70%，终结性评
的现代设计技术如计算机辅助设计、机械优化设计、有限元法和可靠设计以及绿色设计 等，能够熟练运用与现代设计技术相关的软件如三维软件、数值计算软件和工程分析软 件，能够综合运用现代设计技术和相关软件解决一般机电产品的设计问题。 2、能力目标：能根据设计任务书的要求分析问题，设计出合理的方案，具有解决 中等复杂机械设计问题的能力，同时通过本课程的学习提高学生的决策能力、沟通能力、 创新能力、动手能力、管理能力和适应能力。 3、素质目标：团队合作精神和信息搜索、整理、归纳的综合素质。 二、学时分配 章 节 教学内容 计划学时 备注 第一单元 总论 2 第二单元 设计问题的描述与解决 6 第三单元 计算机辅助设计（CAD） 16 第四单元 机械优化设计 16 第五单元 有限元法 24 第六单元 可靠性设计 8 合计 72 三、教学手段与方式 本课程的主要教学手段为多媒体教学、教师演示与学生操作结合，自主学习部分采 用科研小组进行集体学习。根据专业人才培养目标和应用型人才培养具体要求，以一个 典型机电产品为案例，采取“教学做创”一体化、理实融合的教学模式，具体教学过程 中采用案例教学和项目驱动的方法，明确教师教授的内容、学生学的要求、学生做的内 容，在此基础上综合运用知识进行创新设计，完成一个或多个典型机电产品的设计。 四、课程内容体系 以《理论力学》、《机械原理》、《机械设计》等课程为基础，以传统设计方法为比较 对象，采用目前比较成熟的现代设计方法对典型机电产品进行设计，其中的现代设计方 法包括计算机辅助设计、机械优化设计、有限元法、可靠性设计等，通过对现代设计方 法的学习，使学生了解现代机电产品设计的全生命周期，让学生以主动实践的方式学习 工程技术，完成典型机电产品的设计开发。 五、教学评价与考核： 1、形成性评价与终结性评价相结合，形成性评价成绩占总成绩的 70%，终结性评
价成绩占总成绩的30%，形成性评价突出操作技能、分析问题和解决问题能力考核，终 结性评价突出理论考核，分阶段进行考核，根据知识段的分量和重要程度，团队教师讨 论决定权重；2、形成性评价内容包括：项目完成情况、平时作业、课堂操作情况等：3、 计算机操作考核与书面考核相结合。 考核成绩表 姓名 班级 学号 专业 单项成绩 考核类别 序号 考核内容 考核方式 权重 考核结果 (百分制) 总论 小论文 0.05 2 设计问题的 设计任务书和 描述与解决 典型机电产品 01 设计方案 3 计算机辅助 减速器建模 设计 0.2 形成性评价 4 机械优化设 减速器轴的优 0.2 计 化 5 有限元法 减速器轴的仿 0.30 真分析 6 可靠性设计 减速器可靠性 0.15 分析报告 过程考核总成绩 终结性评价7 理论考核（闭卷考试） 最终成绩（过程考核成绩占70%，期末考核成绩占30%） 六、教学团队 本课程教学团队由本校专职教师和企业兼职技术人员组成，其中企业兼职教师授课 学时不少于总学时的25%，重点指导学生操作和创新的内容。本课程有兼职教师1名， 专职教师4名，高级职称2人，中级职称2人，初级职称1人，博士学位1人，硕士学 位3人，学士1人，平均年龄34岁，教学团队年龄结构、职称结构合理，团队成员热 爱本科教学，具有强烈的改革意识和创新精神，教学质量高。 七、学生人数：单班授课，单班学生数不超过35人
价成绩占总成绩的 30%，形成性评价突出操作技能、分析问题和解决问题能力考核，终 结性评价突出理论考核，分阶段进行考核，根据知识段的分量和重要程度，团队教师讨 论决定权重；2、形成性评价内容包括：项目完成情况、平时作业、课堂操作情况等；3、 计算机操作考核与书面考核相结合。 考核成绩表 姓 名 班 级 学 号 专 业 考核类别 序号 考 核 内 容 考核方式 单项成绩 （百分制） 权重 考核结果 形成性评价 1 总论 小论文 0.05 2 设计问题的 描述与解决 设计任务书和 典型机电产品 设计方案 0.1 3 计算机辅助 设计 减速器建模 0.2 4 机械优化设 计 减速器轴的优 化 0.2 5 有限元法 减速器轴的仿 真分析 0.30 6 可靠性设计 减速器可靠性 分析报告 0.15 过程考核总成绩 终结性评价 7 理论考核（闭卷考试） 最终成绩（过程考核成绩占 70%，期末考核成绩占 30%） 六、教学团队 本课程教学团队由本校专职教师和企业兼职技术人员组成，其中企业兼职教师授课 学时不少于总学时的 25%，重点指导学生操作和创新的内容。本课程有兼职教师 1 名， 专职教师 4 名，高级职称 2 人，中级职称 2 人，初级职称 1 人，博士学位 1 人，硕士学 位 3 人，学士 1 人，平均年龄 34 岁，教学团队年龄结构、职称结构合理，团队成员热 爱本科教学，具有强烈的改革意识和创新精神，教学质量高。 七、学生人数：单班授课，单班学生数不超过 35 人
八、教学内容及教学要求 章节（内容） 学时 教（理论） 学（应用） 考核方式方法 分西配 做（工程项目） 创（新思维） 1.1.1现代设计技术的概念 了解国代设计基础在 课外铺过园终博索现在《机械原理》和针对一个典型机电产品 1.1概述 112现代设计技术的发展 机械设计中的典型案 代设计技术方面的 《机械设计》课程 撰写一篇小论文，重点说 113现代设计与传统设计 例，如汽车、飞机 息，尤其是现代设计 设计的基础上，运 明传统设计方法和现代 高端装各制造等。 技术在典型机电产品用现代设计技术 设计技术对于产品设计 12现代 1.2.1现代设计技术的主要内容 明确现代设计技术对 中的应用情况，如空 对以前的课程设的区别与联系，小论文成 第 单设计技术 2 1.2.2现代设计技术的特点 于现代制造也的重要 客A380、奇瑞汽车 计内容进行重新 绩占总成绩的5% 元总论 的主要内 意义。 江淮汽车等，重点学 规划，为下一步方 容和寺点 罪以上企业或产品在 案设计和优化设 13学 13】学习现代设计技术的意义 深刻领悟“教学做创 传统设计方法和现代 计打下基础。 现代设计 1.3.2学习现代设计技术的方法 体化教学方法， 设计技术方面差异。 技术的 义和方法 础 211设计任条的确房 学习机由产品设计任 以多级减谏器或其它 自发学生设计多针对学生设计的石英 2.1设 2.12产生可能的解决方案 务书的撰写，重点是 机电产品为依托。 功能开口扳手，强 输运装置，重点从概念设 的任务和 2.13确定最终解决方案 任务书的格式、参数 计出多种方案， 调功能创新、结构 计、方案设计和绘图能力 3 技术要求、进度安抖 各种方案的优劣（传 创新、集成创新 以及创新性方面进行考 第二单 一般过 等：多种方案比较分 统设计方法评价)，彩 察打分，给出本部分成 析及方案评价 人一组，团队协作 绩，其占总成绩的10% 2.2.1概念设计与方案设计的基 (1)概念设计的应 给出石英砂输运装置 针对日常用品处 题的描 本内容 用：以汽车或者数控 的任务书，并设计一 自行车、洗衣机等 述与解 22概今 2.2.2概念设计的过程和设计原 机床为例，学会概念 套石英砂输运装置， 鼓励学生进行结 设计与方 5 设计的五个部分即功 重点设计减速装置， 构创新、功能集成 案设计 2.2.3方案设计中的功能求解 能设计 原理设 从而巩固概念设计利 创新等创新设计 2.2.4方案设计过程模型和基本 布局设计、形状设 方案设计方法与过 草绘结构和外形 设计方法 和初步结构设计。 程，并对所设计方 图，重点培养学生
八、教学内容及教学要求 章节（内容） 学时 分配 教（理论） 学（应用） 做（工程项目） 创（新思维） 考核方式方法 第 一 单 元 总论 1.1 概述 2 1.1.1 现代设计技术的概念 了解现代设计基础在 机械设计中的典型案 例，如汽车、飞机、 高端装备制造等。 课外通过网络搜索现 代设计技术方面的信 息，尤其是现代设计 技术在典型机电产品 中的应用情况，如空 客 A380、奇瑞汽车、 江淮汽车等，重点掌 握以上企业或产品在 传统设计方法和现代 设计技术方面差异。 在《机械原理》和 《机械设计》课程 设计的基础上，运 用现代设计技术 对以前的课程设 计内容进行重新 规划，为下一步方 案设计和优化设 计打下基础。 针对一个典型机电产品， 撰写一篇小论文，重点说 明传统设计方法和现代 设计技术对于产品设计 的区别与联系，小论文成 绩占总成绩的 5%。 1.1.2 现代设计技术的发展 1.1.3 现代设计与传统设计 1.2 现 代 设计技术 的主要内 容和特点 1.2.1 现代设计技术的主要内容 明确现代设计技术对 于现代制造也的重要 意义。 1.2.2 现代设计技术的特点 1.3 学 习 现代设计 技术的意 义和方法 1.3.1 学习现代设计技术的意义 深刻领悟“教学做创” 一体化教学方法，为 学 习 本课 程 打下 基 础。 1.3.2 学习现代设计技术的方法 第 二 单 元 设计问 题的描 述与解 决 2.1 设 计 的任务和 一般过程 3 2.1.1 设计任务的确定 学习机电产品设计任 务书的撰写， 重点是 任务书的格式、参数、 技术要求、进度安排 等；多种方案比较分 析及方案评价 以多级减速器或其它 机电产品为依托，设 计出多种方案，评价 各种方案的优劣（传 统设计方法评价），多 人一组，团队协作 启发学生设计多 功能开口扳手，强 调功能创新、结构 创新、集成创新 针对学生设计的石英砂 输运装置，重点从概念设 计、方案设计和绘图能力 以及创新性方面进行考 察打分，给出本部分成 绩，其占总成绩的 10% 2.1.2 产生可能的解决方案 2.1.3 确定最终解决方案 2.2 概 念 设计与方 案设计 5 2.2.1 概念设计与方案设计的基 本内容 （1）概念设计的应 用：以汽车或者数控 机床为例，学会概念 设计的五个部分即功 能设计、原理设计、 布局设计、形状设计 和初步结构设计。 给出石英砂输运装置 的任务书，并设计一 套石英砂输运装置， 重点设计减速装置， 从而巩固概念设计和 方案设 计方 法与过 程，并对所设计方 针对日常用品如 自行车、洗衣机等 鼓励学生进行结 构创新、功能集成 创新等创新设计， 草绘结构和外形 图，重点培养学生 2.2.2 概念设计的过程和设计原 理 2.2.3 方案设计中的功能求解 2.2.4 方案设计过程模型和基本 设计方法
续表 章节（内容） 学时 分配 教（理论） 学（应用） 做（工程项目） 创（新思维） 考核方式方法 2.2.5机械系统方案评价 (2)以家用缝纫机为例进行 案进行评价。 的创新思维。 缝纫机机构系统方案设计，从 而学握方案设计过程模型的 建立和基本设计方法 3.1建模1 3.1.1几何建模 学习几何建模的基本概念，了 以典型轴类零件为基 根据学生每堂课所完成 技术概述 3.1.2形体在计算机内的 解几何建模方法的发展历程 础，进行零件几何建 的小作业，即针对具体实 表示 及其在CAD/CAM技术中的 模练习，为后续减速 例的建模完成情况，以及 重要作用，学习形体在计算机 器建模做好准备。 最终完成的减速器建模 内表达的六层拓扑结构，形体 质量和效果综合给分，占 有效性的检验 总成绩20% 3.2线框1 3.2.1线框建模基本知识 学习线框建模的基本理论，包 减速器齿轮的线框建 建模 3.2.2 SOLIDWORKS线框 括定义、数据结构、特点及应 模 第三单 建模应用 用领域，学习专用建模软件 元 (solidworks)线框建模工具 计算机 及其建模流程 辅助设 3.3曲面1 3.3.1曲面建模基本知识 学习曲面建模的基本理论，包 减速器轴的曲面建模 机械设计中复杂 建模 3.3.2 SOLIDWORKS曲面 括定义、数据结构、特点及应 曲面零件的曲面 建模应用 用领域，学习专用建模软件 建模的思路，如叶 (solidworks)曲面建模工具 轮叶片、管道曲面 及其建模流程 等 3.4实体 1 3.4.1实体建模的基本知 学习实体建模的基本理论，包减速器齿轮轴的实体 如何采用布尔运 建模 识 括定义、数据结构、特点及应 建模 算方法实现复杂 3.4.2 SOLIDWORKS实体 用领域，学习专用建模软件 零件的实体建模 建模应用 (solidworks)实体建模工具 及其建模流程
续表 章节（内容） 学时 分配 教（理论） 学（应用） 做（工程项目） 创（新思维） 考核方式方法 2.2.5 机械系统方案评价 （2）以家用缝纫机为例进行 缝纫机机构系统方案设计，从 而掌握方案设计过程模型的 建立和基本设计方法 案进行评价。 的创新思维。 第 三 单 元 计算机 辅助设 计 3.1 建 模 技术概述 1 3.1.1 几何建模 学习几何建模的基本概念，了 解几何建模方法的发展历程 及其在 CAD/CAM 技术中的 重要作用，学习形体在计算机 内表达的六层拓扑结构，形体 有效性的检验 以典型轴类零件为基 础，进行零件几何建 模练习，为后续减速 器建模做好准备。 根据学生每堂课所完成 的小作业，即针对具体实 例的建模完成情况，以及 最终完成的减速器建模 质量和效果综合给分，占 总成绩 20% 3.1.2 形体在计算机内的 表示 3.2 线 框 建模 1 3.2.1 线框建模基本知识 学习线框建模的基本理论，包 括定义、数据结构、特点及应 用领域，学习专用建模软件 （solidworks）线框建模工具 及其建模流程 减速器齿轮的线框建 3.2.2SOLIDWORKS 线框 模 建模应用 3.3 曲 面 建模 1 3.3.1 曲面建模基本知识 学习曲面建模的基本理论，包 括定义、数据结构、特点及应 用领域，学习专用建模软件 （solidworks）曲面建模工具 及其建模流程 减速器轴的曲面建模 机械设计中复杂 曲面零件的曲面 建模的思路，如叶 轮叶片、管道曲面 等 3.3.2 SOLIDWORKS曲面 建模应用 3.4 实 体 建模 1 3.4.1 实体建模的基本知 识 学习实体建模的基本理论，包 括定义、数据结构、特点及应 用领域，学习专用建模软件 （solidworks）实体建模工具 及其建模流程 减速器齿轮轴的实体 建模 如何采用布尔运 算方法实现复杂 3.4.2 SOLIDWORKS实体 零件的实体建模 建模应用
续表 章节（内容） 学时 分配 教（理论） 学（应用） 做（工程项目） 创（新思维） 考核方式方法 3.5.1特征建模的基本知 学习特征建模的基本知识，包 减速器齿轮、轴、箱 如何提高减速器 根据学生每堂课所完成 识 括定义、数据结构、特点，学 体、箱盖、游标尺、 特征建模的效 的小作业，即针对具体实 4 习专用建模软件(solidworks) 轴承、键、螺栓等的 率？特征建模的 3.5特征 3.5.2 SOLIDWORKS特征 例的建模完成情况，以及 第三单 建模 建模应用 特征建模工具及具体应用，学 功用体现在哪些 特征建模，箱体工程 方面？（物性分 最终完成的减速器建模 元 3.5.3工程图自动生成 习工程图的自动生成及编辑 图的自动生成 析、渲染、有限元 质量和效果综合给分，占 计算机 网格化分、工程图 总成绩20% 自动生成等) 辅助设 3.61装配建模基本知识 学习装配建模的基本知识，包 在前续减速器零件特 如何在减速器装 计 3.6装配 括基本原理，装配建模常用方 征建模的基础上，在 配建模的基础上， 建模 1 3.6.2减速器装配建模 法等，学习SOLIDWORKS装 SOLIDWORKS中完 进行运动仿真、干 配建模的思想 成减速器的装配 涉检查 4.1.1优化设计问题引出 以减速器轴质量最轻为设计 轴的结构优化设计实 可否借助软件实 以学生所完成的针对每 4.1优化 4.1.2优化设计的基本概 目标，对其进行优化设计，引 例（手工运算实现） 现轴的结构优化 种优化算法的matlab实 设计的基 2 念和数学模型 出优化问题，学习优化设计的 设计？提高设计 例程序以及最终的减速 本理论 4.1.3优化问题分类和优 基本概念，优化设计的三要 效率和准确性 器齿轮、轴的优化设计结 第四单 化方法简介 素，优化问题的分类 果综合评定，占总成绩 元 4.2基于 4.2.1梯度法及实现 学习基于导数的常用优化算梯度法、牛颜法、共 20% 机械优 导数的优 4.2.2牛顿法及实现 法及MATLAB实现，主要包 轭梯度法的matlab实 化设计 化算法及 4 4.2.3共轭梯度法及实现 括梯度法、牛顿法、共轭梯度 例 法，其利用了函数的解析性 实现 质，收敛速度较快。 4.3基于2 4.31随机方向法及实现 学习基于非导数的优化算法 园柱齿轮优化设计遗 如何合理选用优 非导数的2 4.3.2复合形法及实现 及MATLAB实现，包括随机 传算法实例、高速轴 化算法，提高优化 优化算法3 4.3.3遗传算法及实现 方向法、复合形发、遗传算法 动力稳定性优化设计 设计效率和准确 及实现 3 4.3.4模拟退火算法实现 和模拟退火算法 遗传算法实例 性
续表 章节（内容） 学时 分配 教（理论） 学（应用） 做（工程项目） 创（新思维） 考核方式方法 第 三 单 元 计算机 辅助设 计 3.5 特 征 建模 3 3.5.1 特征建模的基本知 识 学习特征建模的基本知识，包 括定义、数据结构、特点，学 习专用建模软件（solidworks） 特征建模工具及具体应用，学 习工程图的自动生成及编辑 减速器齿轮、轴、箱 体、箱盖、游标尺、 轴承、键、螺栓等的 特征建模，箱体工程 图的自动生成 如何提高减速器 特征建模的效 率？特征建模的 功用体现在哪些 方面？（物性分 析、渲染、有限元 网格化分、工程图 自动生成等） 根据学生每堂课所完成 的小作业，即针对具体实 例的建模完成情况，以及 最终完成的减速器建模 质量和效果综合给分，占 总成绩 20% 4 3.5.2 SOLIDWORKS特征 建模应用 3 3.5.3 工程图自动生成 3.6 装 配 建模 1 3.6.1 装配建模基本知识 学习装配建模的基本知识，包 括基本原理，装配建模常用方 法等，学习 SOLIDWORKS 装 配建模的思想 在前续减速器零件特 征建模的基础上，在 SOLIDWORKS 中完 成减速器的装配 如何在减速器装 配建模的基础上， 进行运动仿真、干 涉检查 1 3.6.2 减速器装配建模 第 四 单 元 机械优 化设计 4.1 优 化 设计的基 本理论 2 4.1.1 优化设计问题引出 以减速器轴质量最轻为设计 目标，对其进行优化设计，引 出优化问题，学习优化设计的 基本概念，优化设计的三要 素，优化问题的分类 轴的结构优化设计实 例（手工运算实现） 可否借助软件实 现轴的结构优化 设计？提高设计 效率和准确性 以学生所完成的针对每 种优化算法的 matlab 实 例程序以及最终的减速 器齿轮、轴的优化设计结 果综合评定，占总成绩 20% 4.1.2 优化设计的基本概 念和数学模型 4.1.3 优化问题分类和优 化方法简介 4.2 基 于 导数的优 化算法及 实现 4 4.2.1 梯度法及实现 学习基于导数的常用优化算 法及 MATLAB 实现，主要包 括梯度法、牛顿法、共轭梯度 法，其利用了函数的解析性 质，收敛速度较快。 梯度法、牛顿法、共 轭梯度法的 matlab 实 例 4.2.2 牛顿法及实现 4.2.3 共轭梯度法及实现 4.3 基 于 非导数的 优化算法 及实现 2 4.3.1 随机方向法及实现 学习基于非导数的优化算法 及 MATLAB 实现，包括随机 方向法、复合形发、遗传算法 和模拟退火算法 圆柱齿轮优化设计遗 传算法实例、高速轴 动力稳定性优化设计 遗传算法实例 如何合理选用优 化算法，提高优化 设计效率和准确 性。 2 4.3.2 复合形法及实现 3 4.3.3 遗传算法及实现 3 4.3.4 模拟退火算法实现
续表 章节（内容） 学时 分配 教（理论） 学（应用） 做（工程项目） 创（新思维） 考核方式方法 5.1.1有限元的基本思想 1、推导弹性力学的基 5.1有限元基 了解有限元基本概念及 本思想与理 4 基本理论以及有限元的 本方程，掌握有限元 论 5.1.2有限元的基本理论 的思想2上网查询有 用途 写一篇小文章对 限元应用的案例 用所学的知识推导杆 有限元相关内容 5.2Anays12.0 5.2.1界面简介 了解ansys122.0各部分的 或梁的刚度矩阵 的认识，占总成绩 组成及功能、 5.2.2工具介绍 1、掌握界面的工具的 10% 图形用户界 构成、功能、及工具、菜 5.2.3菜单介绍 单、图形拾取、日志。 基本功能 面简介 5.3.1CAE分析的目的及 1结合实际结构，以学生 1组合框架结构 各种各样的结构模型（铁 能够理解的形式学习有 2、板架结构的例子 第五单 塔、电车、火箭、活塞) 限元法特有语言的概念。 3、壳结构例子 元 5.3.2「弹簧模型」和有限 弹簧模型相关理论 4实体形状的例子 运用所学知识能完成 减速器零部件实 有限元 元法 体建模或 5.3实体建模 基本自行车基本结构 静力分 的基础 5.3.3有限元法分析的实 梁单元和有限元模型 建模或铁塔结构建模 实体模型到有限 例 2维单元和有限元模型 或梁结构建模 元模型的简化，占 总成绩10%。 3维单元和有限元模型 5.4.4屈曲分析和特征值 分析的方法 分析 掌握在ansys122.0下的建 实践连杆及车轮建模 运用所学知识能完成 5.4.1连杆及车轮建模 模操作 静力分析 基本结构的分析 销过盈配合的分 5.4有限元应 5.4.2结构线性分析3实例 掌握有限元线性分析过 实践铁塔、梁、薄板 运用所学知识能完成 析或轴分析，占 用篇 4 (铁塔、梁、薄板) 程 静力分析 基本结构的分析 总成绩10% 5.4.3一级减速器轴或箱 实践减速器轴或箱体 运用所学知识能完成 结合实际项目校核 体分析 静力分析 基本结构的分析
续表 章节（内容） 学时 分配 教（理论） 学（应用） 做（工程项目） 创（新思维） 考核方式方法 第五单 元 有限元 静力分 析 5.1 有限元基 本思想与理 论 4 5.1.1 有限元的基本思想 了解有限元基本概念及 基本理论以及有限元的 用途 1、推导弹性力学的基 本方程，掌握有限元 的思想 2 上网查询有 限元应用的案例 用所学的知识推导杆 或梁的刚度矩阵 写一篇小文章对 有限元相关内容 的认识，占总成绩 10% 5.1.2 有限元的基本理论 5.2 Anays12.0 组成及功能、 图形用户界 面简介 2 5.2.1 界面简介 了解 ansys12.0 各部分的 构成、功能、及工具、菜 单、图形拾取、日志。 1、掌握界面的工具的 基本功能 5.2.2 工具介绍 5.2.3 菜单介绍 5.3 实体建模 的基础 4 5.3.1CAE 分析的目的及 各种各样的结构模型（铁 塔、电车、火箭、活塞） 1 结合实际结构，以学生 能够理解的形式学习有 限元法特有语言的概念。 1 组合框架结构 2、板架结构的例子 3、壳结构例子 4 实体形状的例子 运用所学知识能完成 基本自行车基本结构 建模或铁塔结构建模 或梁结构建模 减速器零部件实 体建模或 实体模型到有限 元模型的简化，占 总成绩 10%。 5.3.2「弹簧模型」和有限 元法 弹簧模型相关理论 5.3.3 有限元法分析的实 例 梁单元和有限元模型 2 维单元和有限元模型 3 维单元和有限元模型 5.4.4 屈曲分析和特征值 分析 分析的方法 5.4 有限元应 用篇 4 5.4.1 连杆及车轮建模 掌握在 ansys12.0 下的建 模操作 实践连杆及车轮建模 静力分析 运用所学知识能完成 基本结构的分析 销过盈配合的分 析或轴分析，占 总成绩 10% 4 5.4.2结构线性分析3实例 （铁塔、梁、薄板） 掌握有限元线性分析过 程 实践铁塔、梁、薄板 静力分析 运用所学知识能完成 基本结构的分析 6 5.4.3 一级减速器轴或箱 体分析 结合实际项目校核 实践减速器轴或箱体 静力分析 运用所学知识能完成 基本结构的分析
续表 章节（内容） 学时 分配 教（理论） 学（应用） 做（工程项目） 创（新思维） 考核方式方法 6.1概述 2 6.1.1可靠性设计定义及意义 (1)机械系统可靠性设 作业：通过查阅相关 6.1.2可靠性设计在机械领域 计的作用/意义、现状及前 资料，谈谈你对机械 的应用、发展情况 景： 系统可靠性设计的理 6.1.3可靠性设计的相关概念 (2)可靠性及相关概念： 解及应用前景。 6.1.4机械系统可靠性设计内 (3)机械系统可靠性设 容 计内容。 6.2机械2 6.2.1机械系统可靠性预测概 (1)机械系统可靠性预 以减速器或其它机电 能拓展到其他机 第六单 系统可靠 述 测概述： 产品为对象，要求学 械&电的相关系统 元 性预测 6.2.2机械系统可靠性预测方 (2)单元可靠性预测和 生对相应的系统进行 或产品进行可靠 机械系 法及步骤 系统可靠性预测： 可靠性预测。 性预测举例或案 大作业：2次课堂作业+ 统可靠 (3)初步拟以提高导弹 例分析 一次课外作业（课外作业 性设计 可以是小论文形式)，占 射程等为例进行讲解。 15% 6.3机械2 6.3.1机械系统可靠性分配概 (1)机械系统可靠性分 以减速器或其它机电 能拓展到其他机 系统可靠 述 配概述： 产品为对象，要求学 械&电的相关系统 性分配 6.3.2机械系统可靠性分配方 (2)可靠性分配方法： 生对相应的系统进行 或产品进行可靠 法及步骤 (3)初步拟以某武器系 可靠性分配。 性分配举例或案 统为例进行讲解。 例分析 6.4机械机动机械系统可靠性设计软件简 相关软件的特点、应用现对有兴趣进一步学习 系统可靠 学时 状、安装/卸载方法、简单 的同学给予相关软件 性设计软 操作使用。 及教程资料及课下指 件简介 导
续表 章节（内容） 学时 分配 教（理论） 学（应用） 做（工程项目） 创（新思维） 考核方式方法 第 六 单 元 机械系 统可靠 性设计 6.1 概述 2 6.1.1 可靠性设计定义及意义 6.1.2 可靠性设计在机械领域 的应用、发展情况 6.1.3 可靠性设计的相关概念 6.1.4 机械系统可靠性设计内 容 （1）机械系统可靠性设 计的作用/意义、现状及前 景； （2）可靠性及相关概念； （3）机械系统可靠性设 计内容。 作业：通过查阅相关 资料，谈谈你对机械 系统可靠性设计的理 解及应用前景。 大作业：2 次课堂作业+ 一次课外作业（课外作业 可以是小论文形式），占 15% 6.2 机 械 系统可靠 性预测 2 6.2.1 机械系统可靠性预测概 述 6.2.2 机械系统可靠性预测方 法及步骤 （1）机械系统可靠性预 测概述； （2）单元可靠性预测和 系统可靠性预测； （3）初步拟以提高导弹 射程等为例进行讲解。 以减速器或其它机电 产品为对象，要求学 生对相应的系统进行 可靠性预测。 能拓展到其他机 械&电的相关系统 或产品进行可靠 性预测举例或案 例分析 6.3 机 械 系统可靠 性分配 2 6.3.1 机械系统可靠性分配概 述 6.3.2 机械系统可靠性分配方 法及步骤 （1）机械系统可靠性分 配概述； （2）可靠性分配方法； （3）初步拟以某武器系 统为例进行讲解。 以减速器或其它机电 产品为对象，要求学 生对相应的系统进行 可靠性分配。 能拓展到其他机 械&电的相关系统 或产品进行可靠 性分配举例或案 例分析 6.4 机 械 系统可靠 性设计软 件简介 机 动 学时 机械系统可靠性设计软件简 介 相关软件的特点、应用现 状、安装/卸载方法、简单 操作使用。 对有兴趣进一步学习 的同学给予相关软件 及教程资料及课下指 导
九、教材及教学主要参考书 1.王国强等.现代设计技术.第一版.化学工业出版社.2006年 2.杨家军.机械创新设计.第一版.科学出版社.2008年 3.王隆太.机械CAD/CAM技术.第三版.机械工业出版社.2010年 4.倪洪启，谷耀新.现代机械设计方法.第一版.化学工业出版社.2008年 5.谭建荣，谢友柏等.机电产品现代设计：理论、方法与技术.高等教育出版社.2010年 大纲制定人：陈丰、张华、张 春燕、谢占山 大纲审定人： 制定时间：2012年7月
九、教材及教学主要参考书 1.王国强等.现代设计技术. 第一版.化学工业出版社.2006 年 2.杨家军.机械创新设计. 第一版.科学出版社.2008 年 3.王隆太.机械 CAD/CAM 技术.第三版.机械工业出版社.2010 年 4.倪洪启，谷耀新.现代机械设计方法.第一版.化学工业出版社.2008 年 5.谭建荣，谢友柏等. 机电产品现代设计：理论、方法与技术.高等教育出版社.2010 年 大纲制定人： 陈 丰 、张 华 、张 春燕、谢占山 大纲审定人： 制定时 间 ： 2012 年 7 月
