4112 课程教学大纲设计与制造基础2A-2017-王喆

天津大学《设计与制造基础》课程教学大纲2A课程代码课程名称2010865设计与制造基础2A学时56学分3授课46上机学时分配实验10实践实践（周）课后学习50更新时间2017授课学院机械工程学院适用专业机械设计制造及其自动化先修课程数学、物理、理论力学、设计与制造基础1A、设计与制造基础1B一.课程简介《设计与制造基础》是机械类各专业的一门主干技术基础课程它在培养2A学生的机械设计能力和创新能力所需的知识、能力和素质结构中，占有十分重要的地位本课程的任务是使学生学习掌握机构学和机器动力学的基本理论、基本知识和基本技能，学会常用机构的分析和综合方法，并具有进行机械系统设计的初步能力在培养高级机械工程技术人才的全局中，本课程为学生从事机械方面的设计、制造、研究和开发奠定重要的基础，并具有增强学生适应机械技术工作能力的作用二.教学基本要求本课程的目标是使学生学习掌握机构学和机器动力学的基本理论、基本知识和基本技能，学会常用机构的分析和综合方法，并具有进行机械系统设计的初步能力.课程目标1课程目标1了解机械的组成、分类及机械的发展历史，理解并掌握机器、机构、构件和零件的概念明确本课程的研究对象和内容以及在培养高级机械工程技术人才过程中的地位、任务和作用了解机械设计的一般过程和常用方法，了解本课程的学习方法（导论）课程目标2熟悉机构的组成要素能绘制平面机构运动简图能计算平计实验概念熟悉连杆机构的创新设计方法掌握齿廓啮合基本定律的理解和应作业8-3题，8-4题,8-7题用熟悉渐开线齿轮的展成法加工作业8-6题,8-8题作业8-9题，8-11题掌握齿轮变位原理与变位齿轮传动期末考试试卷掌握斜齿轮和锥齿轮的当量齿数以作业8-13@及锥齿轮背锥的概念课上练习习题课期末考试试卷掌握定轴轮系、周转轮系和混合轮系作业9-6题，9・7题，9-9题，9-10题，的传动比计算9-11题，9-12题提高学生对轮系设计的兴趣，使在课模块化轮系传实验报告堂中难已理解的内容，在实验环节动设计实验中掌握强化结构设计能力训练，提高学生创新能力的培养课上练习随堂测验期末考试试卷熟悉棘轮机构、槽轮机构、凸轮型分课上练习典型机构讨论度机构的特点、类型和设计要点掌握建立等效动力学模型的方法作业11-1题，11-2题掌握计算飞轮转动惯量作业11-4题，11-5题期末考试试卷课上练习习题课掌握刚性转子静平衡与动平衡的原作业12-1题课程目标5理和方法掌握刚性转子的动平衡计算作业12-3题掌握用单支点动平衡机进行回转件刚性转子动平实验报告动平衡的原理和方法，了解工业用衡实验动平衡机的工作原理期末考试试卷课上讨论课程目标6熟悉执行系统方案设计的基本要求熟悉执行系统的协调设计课上讨论平时成绩每次以分计，平时作业评分标准见表104表平时作业评分标准4观测点8〜10分6〜7分4~5分0~3分作业完成进度提前完成按时完成延时完成补交基本概念掌握程度80%以上概念清晰60%以上概念清晰40%以上概念清晰40%以下概念清晰解决问题的正确性80%以上正确60%以上正确40%以上正确40%以下正确书写潦草,表述不书写的工整程度与表书写工整,条理清书写较工整，表述缺乏条理述基本清晰六.教材与主要参考资料教材张策主编.机械原理与机械设计（上册）（第二版）.北京机械工业出版社,2010主要参考文献

[1]申永胜，机械原理教程（第2版），清华大学出版社，2005

[2]孙桓，陈作模.机械原理（第2版），清华大学出版社，1999

[3]王知行，邓宗全.机械原理（第2版），北京高等教育出版社，2006

[4]黄茂林，秦伟.机械原理，机械工业出版社，2002

[5]祝毓琥，机械原理（第2版），北京高等教育出版社，1986面机构的自由度能对一般平面机构进行结构分析通过课程实验使学生更好地掌握和加深理解本课程的基本理论和方法，加强培养学生创新意识和分析问题、解决问题的能力（机构的组成和结构分析）课程目标3了解平面机构运动分析和力分析的目的和不同方法能对二级机构进行运动分析和力分析能用图解法和解析法对简单机构进行运动分析（机构的运动分析和力分析）课程目标4了解平面连杆机构的应用、基本类型及其演化对平面四杆机构的运动和传力性能有明确的概念能按机构的杆件对应位置、急回特性等要求设计平面四杆机构熟悉刚体位移矩阵在平面连杆机构综合中的应用；能够用位移矩阵法求解类平1〜2面连杆机构的综合问题了解凸轮机构的类型和应用掌握凸轮机构从动件运动规律的基本形式，熟悉其特点、适用场合及选取原则掌握图解法与解析法进行盘形凸轮廓线的设计方法，熟悉掌握确定凸轮机构基本尺寸的主要原则了解齿轮机构的类型和应用掌握齿廓啮合基本定律掌握渐开线齿轮的啮合特性掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的基本尺寸计算熟悉渐开线齿轮的加工原理；了解变位齿轮传动的基本概念和基本尺寸计算了解平行轴斜齿圆柱齿轮、直齿锥齿轮、蜗杆蜗轮等传动的特点和基本尺寸计算掌握定轴轮系、周转轮系和混合轮系的传动比计算了解轮系的功能、应用和设计时应注意的主要问题熟悉常用间歇运动机构的原理、特点和应用；了解组合机构等其它常用机构的特点和应用掌握机构学的基本实验方法熟悉和了解一般机械原理实验中机械量的测试方法及常规仪器设备的使用方法（常用机构及其设计）课程目标5了解基于拉格朗日方程的多自由度机械系统动力学分析方法理解单自由度机械系统等效动力学模型的概念熟悉建立机械系统运动方程式的方法熟悉机械速度波动的分类及其调节原理掌握飞轮转动惯量的近似计算方法掌握刚性转子静平衡、动平衡的原理和方法了解平面机构平衡的基本知识掌握机器动力学的基本实验方法熟悉和了解一般机械原理实验中机械量的测试方法及常规仪器设备的使用方法（机械系统动力学）课程目标6了解机械系统总体方案设计的一般过程熟悉执行系统的功能原理和运动规律设计掌握执行系统方案设计的一般方法，了解方案的评价与决策（机械执行系统的方案设计）课程目标与毕业要求指标点的对应关系

2.各项课程目标与毕业要求指标点的对应关系见表lo表1《设计与制造基础2A》课程目标与毕业要求指标点的对应关系课程课程课程课程课程课程毕业要求指标点序号目标1目标2目标3目标4目标5目标

61.具有数学、自然科学、工程基础和专业知识，并能1/Z Z Z够将上述知识用于描述机械工程领域设计、制造等方面的复杂工程问题

1.2能够针对机械工程领域设计、制造等方面的复杂工2程问题，建立数学、力学等理论模型，并达到适当的精度/Z Z/要求

3.1具有工程实习和实践经历，针对机械工程领域的复3/Z✓Z杂工程问题，能够根据需求确定工作目标、提出解决方案

3.2具备与机械设计制造及其自动化领域相关的社会、健康、安全、法律、文化以及文化等方面的基础知识，针4ZZ对机械工程领域复杂工程问题所提出的解决方案中，能够考虑上述因素

3.3针对机械工程领域的复杂工程问题，能够设计满足5特定需求的系统、单元（部件）或机械制造工艺流程，并/能够在设计环节中体现创新意识

12.1能够了解当前机械设计制造及其自动化领域的发6展状态与发展趋势三.教学内容课程教学内容、教学方式与的课程目标的对应关系见表2表2《设计与制造基础2A》课程目标与教学内容和方法的对应关系序学教学支撑课章节知识点号时*程目标

1.1认识机器研究对象，机器和机构的概念第1章机机器的分类和组成，使学生对构件和零件形成课程目械的组

11.2机器的组成1讲授成、分类感性认识标1与发展

1.3机械的发展介绍机械的发展历史过程第2章机

2.1机械设计的要求和内介绍机械设计的基本要求和内容械的设容课程目2计与相

2.2机械设计的过程和方介绍机械设计的过程和方法1讲授标1关课程法简介

2.3机械设计类课程简介介绍机械原理与机械设计两门课程的学习序学教学支撑课程章节知识点号时目标方法实验对机器的组成和装配过程有初步认识，对机构实验1单缸内燃机拆装3及其形式有初步认识，对主要零部件的组成、2实验实验形状和功用有初步认识

3.1机构的组成运动副、运动副兀素、约束、运动副自由度讲授

3.2机构运动简图和拓扑构平面机构运动简图的绘制方法造

3.3机构的自由度和机构具平面机构自由度的计算方法4讲授练第3章机有确定运动的条件习讲解构的组

43.4平面闭链机构的组成原平面闭链机构的组成原理及结构分析方法，平成和结理及结构分析面机构中的高副低代方法构分析课程目标2刀具磨损、破损及其原因，刀具寿命，刀具磨

3.5开链机构结构简介损、破损检测与监控自学

3.6单自由度平面低副机构材料切削加工性，刀具儿何角度的选择的型综合5实验实验2机构运动简图测绘掌握根据实际机械的结构绘制机构运动简图2实验的技能，熟悉掌握机构自由度的计算方法

4.1概述平面机构的运动分析方法

4.2用瞬心法作机构的速度瞬心的概念和速度瞬心法讲授分析

4.3运动分析的相对运动图平面机构运动分析的相对运动图解法解法第4章平

4.4平面矢量的复数极坐标平面矢量的复数极坐标表示法面机构讲授6表示法5课程目标3的运动平面机构的运动分析图解法练习+讲分析解

4.5平面机构的整体运动分平面机构运动分析解析法中的整体分析法讲授析法

4.6运动分析的基本杆组法强迫振动，自激振动自学

5.1概述机构的力分析的原理和方法

5.2作用在机械上的力构件惯性力和惯性力偶的确定第5章平

5.3不考虑摩擦时平面机构平面机构中的动态静力分析方法，不计摩擦时讲授面机构的动态静力分析运动副约束反力的求法72课程目标3的力分

5.4平衡力和平衡力矩的直虚位移原理在直接确定平衡力和平衡力矩的研讨析接解析确定方法机械效率及自锁的概念和分析方法

5.5机械的效率和运动副中的摩擦及自锁第6章连

6.1平面连杆机构的类型、平面连杆机构的基本形式及其演化课程目标487讲授杆机特点和应用序学教学支撑课程章节知识点号时目标构

6.2平面连杆机构的运动和平面连杆机构的运动和动力特性讲授动力特性练习压力角、传动角和死点的概念及其判别

6.3平面连杆机构的综合概刚体位移矩阵在平面连杆机构综合中的应用述和刚体位移矩阵讲授

6.4平面刚体导引机构的综合位移矩阵法解决1〜2类平面连杆机构的综合

6.5平面函数生成机构的综相对位移矩阵法解决平面连杆机构的综合合讲授

6.6平面轨迹生成机构的综实现给定轨迹的平面钱链四杆机构的综合练习合

6.7按行程速比系数综合平按行程速比系数综合平面连杆机构面连杆机构凸轮机构的分类与应用

7.1凸轮机构的应用与分类讲授凸轮机构从动件常用运动规律的基本形式，熟

7.2从动件的运动规律第7章凸悉其特点、适用场合及选取原则；95轮机构

7.3平面凸轮机构的廓线设按从动件运动规律设计凸轮廓线的图解法、解计析法讲授练课程目标

47.4平面凸轮机构基本尺寸习凸轮机构基本尺寸参数的分析与确定方法的确定实验掌握连杆机构的曲柄存在条件、性能参数、四机构性能分析与创新设计10杆机构演化方法等相关概念熟悉连杆机构的2实验实验创新设计方法第八章齿轮机构的类型和应用齿轮机

8.1齿轮机构的特点和分类构

8.2齿廓啮合基本定律与齿齿廓啮合基本定律轮的齿廓曲线

8.3渐开线标准直齿圆柱齿渐开线直齿圆柱齿轮机构的设计方法讲授轮的基本参数和尺寸计算

8.4潮开线直齿圆柱齿轮的渐开线直齿圆柱齿轮机构的啮合原理11啮合传动9课程目标

48.5渐开线齿轮的加工原渐开线齿轮的加工原理理

8.6变位齿轮传动渐开线直齿圆柱齿轮机构的变位原理讲授练

8.7渐开线直齿圆柱齿轮的渐开线直齿圆柱齿轮机构的变位齿轮机构的习几何设计设计方法渐开线斜齿圆柱齿轮机构的啮合特性和基本

8.8斜齿圆柱齿轮机构尺寸参数的计算、斜齿轮的当量齿数的概念讲授序学教学支撑课程章节知识点号时目标

8.9蜗杆机构蜗杆机构的啮合特性和基本尺寸参数的计算直齿锥齿轮机构的啮合特性和基本尺寸参数

8.10直齿锥齿轮机构的计算；锥齿轮的当量齿数以及锥齿轮背锥的概念第九章

9.1轮系及其类型轮系的类型讲授轮系

9.2定轴轮系的传动比计定轴轮系的传动比计算算讲授

9.3周转轮系的传动比计周转轮系的传动比计算练习算

129.4复合轮系的传动比计2复合轮系的传动比计算算课程目标

49.5轮系的功用轮系的功用讲授

9.6行星轮系的效率行星轮系的效率计算自学

9.7行星轮系的设计简介行星轮系的设计方法

9.8其他行星传动简介其他行星传动特点提高学生对轮系设计的兴趣，使在课堂中难已13实验模块化轮系传动设计实验理解的内容，在实验环节中掌握强化结构设2实验计能力训练，提高学生创新能力的培养第十章间歇运动机构的基本概念和设计基本要求；熟其他常

10.1间歇运动机构悉棘轮机构、槽轮机构、凸轮型分度机构的特讲授用机构点、类型和设计要点

10.2组合机构简介组合机构的组成方式及特点和应用142课程目标4机器人机构的组成、分类及运动分析的基本方

10.3机器人机构自学法螺旋机构的功能特点、差动螺旋机构和复式螺

10.4螺旋机构讲授旋机构的工作原理第十一

11.1概述作用在机械上的力，机械运转过程章机械

11.2多自由度机械系统的基于拉格朗日方程的多自由度机械系统动力讲授系统动动力学分析学分析方法力学单自由度机械系统等效动力学模型的概念；单

11.3单自由度机械系统的154课程目标5自由度机械系统动力学分析中等效动力学模动力学分析讲授型的建立方法练习

11.4机械的速度波动及其机械运转过程中速度波动产生的原因和调节调节方法

11.5飞轮设计飞轮转动惯量的计算方法第十二

12.1机械平衡的目的、分机械平衡的目的与分类讲授课程目标5类与方法章机械162的平衡

12.2刚性转子的平衡设计讲授练刚性转子静平衡与动平衡的原理和方法习序学教学支撑课程章节知识点号时目标

12.3刚性转子的平衡试验刚性转子静平衡与动平衡的试验方法讲授

12.4平面机构的平衡平面机构的平衡方法自学实验掌握用单支点动平衡机进行回转件动平衡的17刚性转子动平衡实验原理和方法，了解工业用动平衡机的工作原理2实验第二十

28.1机械系统的总体方案机械系统总体方案设计的一般过程八章机设计械执行

28.2机械执行系统的功能执行系统的功能原理系统的原理和运动规律设计方案设讲授案执行系统方案设计的一般方法系统的协调设18计

28.3执行机构的型式设计2课程目标6例计和执行系统的协调设计

28.4基于功能分析的机械基于功能分析的机械执行系统的方案的系统执行系统的方案设计解

28.5方案评价与决策方案的评价与决策四.课程教学方法课堂讲授

1.）在教学过程中采用电子教案，视频、板书相结合，提高课堂教学信息量，增1PPT强教学的直观性）采用工程案例教学，激发学生主动学习的兴趣，针对复杂工程问题，引导培养学2生独立思考、分析问题和解决问题的能力）充分利用本课程作为国家级精品资源共享课和视频公开课在爱课程网上线的课程3资源，引导学生预习、复习课程内容，进行线上在线答疑）充分利用以本课程为基础的国家级视频公开课”奇妙的机构”在爱课程网上线的4课程资源，提高学生对本专业的学习兴趣，引导学生的未来发展方向课上练习讨论与讲解

2.围绕各章教学重点内容，除布置一定数量的课后作业外，设置专题课、习题课讨论环节，对机构自由度计算、运动分析、连杆机构设计、凸轮机构廓线绘制和基本确定、齿轮机构的齿轮传动设计、复合轮系传动比计算和机械系统动力学分析等难点问题在课上通过练习与深入研讨，让学生在掌握知识点的基础上，面对复杂工程问题如何去分析问题课内实验教学

3.《设计与制造基础》是机械类各专业的一门主干技术基础课程，它在培养学生2A的机械设计能力和创新能力所需的知识、能力和素质结构中，占有十分重要的地位在机械原理课程中，将系统地介绍组成机器的各种常用机构的基本理论和知识，介绍机械系统动力学的基本理论和知识这些理论和知识是进行机械系统的方案设计、机械系统的动力分析与设计所必不可少的通过学习该课程可使同学熟悉和掌握常用机构的分析和综合方法，并具有进行机械系统设计的初步能力课程必做个实验，各实验5按照实验指导书的要求学生独立或分组完成，并提交实验报告学生自学

4.课程中有部分章节要求学生自学，如开链机构结构简介、单自由度平面低

3.

53.6副机构的型综合、运动分析的基本杆组法、行星轮系的效率、行星轮系的设计

4.

69.

69.7简介、其他行星传动简介、机器人机构平面机构的平衡等内容，要求学生

9.

810.

312.4在开课期间进行自学五.评价与考核方式课程成绩包括结课考试（作业、实验、平时）80%+20%o课程目标落实与学习成果观测见表3表3课程目标落实与学习成果观测学习成果学习任务、过程和观测预期学习成果预设学习任务细化预期学习成果观测点典型机器的认识及机器、机构、构件作业1-3题等概念期末考试试卷课程目标1理解机械设计的基本要求和基本内单缸内燃机拆实验报告容，了解机械设计的过程和常用方装实验法掌握机构运动简图的绘制作业3-2题，3-3题掌握根据实际机械的结构绘制机构机构运动简图实验报告运动简图的技能,熟悉掌握机构自由测绘实验课程目标2度的计算方法掌握平面机构自由度的计算方法作业3-4题，3-5题期末考试试卷课上练习随堂测验熟悉平面闭链机构的组成原理及结作业3-7题构分析方法期末考试试卷对实际机构进行平面机构运动简图的绘制方法掌握瞬心的概念和速度瞬心法作业4-1题，4-2题，4-3题，4-4题课上练习习题课期末试卷试卷熟悉平面机构运动分析的相对运动作业4-7题,4-8题课程目标3图解法掌握平面机构运动分析解析法中的作业4・8题,4-9题整体分析法期末考试试卷掌握摩擦圆与摩擦角的概念及其在作业5-5题，5-6题力分析中的应用期末考试试卷掌握简单机构的机械效率计算和自作业5-7题锁条件分析课上练习习题课掌握平面连杆机构的基本形式作业6-1题，6-2题期末考试试卷掌握平面连杆机构的运动和动力特作业6-3题，6-6题，6-7题性课上练习随堂测验期末考试试卷掌握连杆机构的曲柄存在条件、性能机构性能分析实验报告参数、四杆机构演化方法等相关概与创新设计实念熟悉连杆机构的创新设计方法验掌握按行程速比系数综合平面连作业6-10题，6-11题课程目标4杆机构设计课上练习习题课期末考试试卷熟悉凸轮机构从动件常用运动规律课上练习课堂讨论掌握反转法设计凸轮廓线的基本原作业7-1题，7-2题理掌握凸轮机构基本尺寸的确定作业7-3题,7-4题,7-6题课上练习7-5题期末考试试卷掌握连杆机构的曲柄存在条件、性能机构性能分析实验报告参数、四杆机构演化方法等相关与创新设。