《机械系统设计》课程教学大纲
课程代码：010141079
课程英文名称：Mechanical system design 课程总学时：48 讲课：40 实验：8 上机：0
适用专业：机械设计制造及其自动化专业机械设计方向 大纲编写（修订）时间：2010.7
一、大纲使用说明
（一）课程的地位及教学目标
《机械系统设计》是机械设计制造及其自动化专业的主干专业课。通过本门课程的学习一方面使学生掌握功能原理设计的工作特点和工作内容，发挥功能原理设计的创造性能力；另一方面使学生牢固地树立起机械系统的整体概念，学会机械系统的基本分析方法，掌握机械产品的基本设计技能，培养学生具备分析和开发设计性能良好、且具有市场竞争力的机电产品的初步技能。通过该课程的学习为在今后工作中完成机电产品的综合设计打下扎实的基础。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求 本课程主要培养学生以下四个方面的能力： 1.认知和理解需求的能力
能够正确获取和理解机械系统的整体概念及各功能部分的有机组合，掌握机械系统组成、基本要求、工作原理、设计方法和理论计算的能力。 2.机械系统的分析和评价能力
能够综合运用机械设计和制造领域的基本概念、设计要求、原理和方法对机械系统的整体进行分析和评价。
3.机械系统的设计和计算能力
能够综合运用机械设计和制造领域的相关知识，初步具备开发设计性能良好、且具有市场竞争力的机电产品的能力。 4.团队协作和项目管理能力
了解机电产品项目开发的过程、组织、计划和管理等，培养学生具备个人工作与团队协作的能力。
（三）实施说明
本门课程的特点是专业面宽，知识面广，涉及科目多,是机械设计制造及其自动化专业所学知识的综合运用。因此，在讲授中要使学生掌握机械产品设计的基本思想和方法，特别要注意在实践中的应用。理论结合实际，学习方法为课堂讲授，录像教学与学生自学相结合，注意培养学生独立分析和解决问题的能力及创新能力。 （四）对先修课的要求
工程制图、工程力学、金属工艺学、电工及电子技术、机械精度设计及检测基础、机械原理、机械设计、机械控制工程基础、液压与气动技术等。 （五）对习题课、实践环节的要求
由于本课程主要讲述机械系统的基础设计理论和设计方法，因此本课程的作业应以综合性分析和设计题目为主，使学生综合运用教师在课堂上讲述的设计理论和设计方法来解决机械系统的实际设计问题。习题主要有计算习题、分析习题和思考习题三种形式。习题涵盖的主要方面包括：
1.功能原理设计的基础练习； 2.机械系统主要参数计算和确定；
3.转速图的拟定、配齿和传动件计算转速的确定，已知传动系统的分析与计算。 通过上述作业的练习使得学生们加深对课堂教学的理解，加强学生们对机械系统的分析、设计和计算能力，同时可反映学生对知识的掌握程度，针对存在的问题进行课堂教学的改进。
实验项目共3项，合计8学时。
实验一、颗粒包装机的功能原理分析（2学时） 实验类型：综合性实验
实验内容：了解颗粒包装机的功能，观察颗粒包装机的组成结构和传动系统，绘制传动系统图，分析颗粒包装机的功能原理实现。
实验目标：使学生进一步理解功能原理设计的实现，分析颗粒包装机的传动系统，增强对传动系统的感性认识，培养学生的工程分析能力。
实验二、产品创意设计实践（4学时） 实验类型：综合性实验
实验内容：了解慧鱼组合模型的功能及组装方法，根据构思的设计方案（或已知模型）及其预期功能的要求，用慧鱼模型的各种构件，实现其设计的预期功能，达到机器创意组合设计及创新的目的。
实验目标：通过慧鱼组合模型的组装及创新组合出各种典型机构和结构部件，加深对机械系统设计课程中所学知识的理解与运用；培养机械系统的创意设计的能力。
实验三、并联机器人点位与直线距离测量（2学时） 实验类型：演示性实验
实验内容：实现空间点位测量的基础上实现任意两点间距离的计算。 实验目标：使学生了解6PTRT并联机器人的基本特点和构成；使学生初步掌握并联机器人的测量方法。
（六）课程考核方式
1．考核方式：考试。
2．考核目标：通过对机械系统整体概念、工作原理的学习，掌握机械系统的设计方法培养学生机电产品项目开发的过程、组织、计划和管理等能力，使学生具备初步开发设计性能良好、且具有市场竞争力的机电产品的能力。
3．成绩构成：实验操作占20%；最后考核成绩占80%。 （七）主要参考书目: 《机械创新设计》，黄纯颖主编，高等教育出版社，2000
《机械装置的创造性设计》，颜鸿森主编，姚燕安等译，机械工业出版社，2000
《机构系统设计》，邹慧君主编，上海科学技术出版社，1996 《机械系统设计》，胡胜海主编，哈尔滨工程大学出版社，1997 《机械系统创新设计》，杨家军主编，华中理工大学出版社，2000 《机械创新设计》，张春林主编，机械工业出版社，1999 《机械原理》，邹慧君主编，高等教育出版社，1999 《机械原理教程》，申永胜主编，清华大学出版社，1999 《机械原理》，张伟社主编，西北工业大学出版社，2001。
二、中文摘要
本课程是机械设计制造及其自动化专业的主干专业课。课程首先通过介绍功能原理设计
的工作特点和工作内容，旨在培养学生发挥功能原理设计的创造性能力；另一方面，课程介绍机械系统的整体概念和基本组成，旨在培养学生机械系统设计的基本分析方法和机械产品设计的基本设计技能，使学生具备分析和开发设计性能良好、且具有市场竞争力的机电产品的初步技能，为学生在今后工作中完成机电产品的综合设计打下扎实的基础。
三、课程学时分配表
序号 1 2 教学内容 机械设计学绪论 机器的组成及典型机器分析 学时 2 4 2 2 8 讲课 2 4 2 2 6 2 实验 2 上机 2.1 机器的组成 2.2 典型机器分析 3 机械产品功能原理设计 3.1 功能原理设计的工作特点和工作内容； 功能、功能单元和功能结构； 功能原理的发展历史及其基本类型； 两种动作功能及其对应的求解思路。 3.2 工艺功能及其对应的求解思路 3.3 关键技术功能、综合技术功能及其对应的求解思路； 功能原理设计的工作要点； 功能原理设计的创造性问题。 4 颗粒包装机的功能原理分析 机械功能原理的实现—机械运动系统的方案设计 2 2 8 4 2 2 2 4 4.1 机构能实现的动作功能 传动机构和执行机构 4.2 按机械动作功能原理要求作机械运动系统的方案设计 发挥机构固有潜力的方法—机构的创新设计 机械运动的协调设计和运动循环图 5 6 7 8 产品创意设计实践1 产品创意设计实践2 机械产品的实用化设计 机械产品的商品化设计 机械系统设计绪论 传动系统设计 2 2 2 6 2 2 2 6 2 2 2 8.1 传动系统的功能和要求 传动系统的类型及其选择 传动系统的组成 8.2 分级变速传动系统设计1 8.3 分级变速传动系统设计2 9 执行系统设计 6 2 2 6
9.1 执行系统概述 执行系统方案设计 9.2 执行轴机构设计 9.3 直线往复机构设计 10 支承系统设计 10.1 支承系统概述 支承系统的静刚度 10.2 支承系统结构设计 支承件的动态性能 11 操纵系统设计 并联机器人点位与直线距离测量 合计 4 4 48 2 2 2 4 2 2 2 40 2 2 8 四、教学内容及基本要求
第1部分 机械设计学绪论
总学时(单位：学时):2学时 讲课 2学时 实验0学时 上机0学时 具体内容：
1）了解设计与文明 2）了解设计与国际竞争
3）了解改善设计工作对中国的未来是至关重要的 4）了解设计与科学研究
5）掌握近代设计科学的重大发展 6）了解机械设计概述 重 点：
近代设计科学的重大发展
第2部分 机器的组成及典型机器分析
总学时(单位：学时):4学时 讲课 4学时 实验0学时 上机0学时 第2.1部分 机器的组成（讲课2学时） 具体内容：
1）掌握机器的定义 2）了解机器的组成 3）了解机器的分类
第2.2部分 典型机器分析（讲课2学时） 具体内容：
1）掌握典型机器功能分析之一——家用缝纫机
2）掌握典型机器功能分析之二——点钞机 重 点：
家用缝纫机和点钞机的功能分析 第3部分 机械产品功能原理设计
总学时(单位：学时):8学时 讲课 6学时 实验2学时 上机0学时 第3.1部分 功能原理设计（讲课2学时） 具体内容：
1）了解功能原理设计的工作特点和工作内容 2）了解功能、功能单元和功能结构
