机械设计基础教学设计方案
一、课程基本说明
机械设计基础课程是中央电大数控技术专业的一门必修的技术基础课。本课程为4学分，课内学时为72学时。开设一学期。
通过本课程的学习，使学生掌握工程中简单力学问题的分析方法、典型变形下构件强度的基本知识，掌握常用机构的原理、运动分析和通用机械零件的结构、工艺及强度校核等基本知识，并初步具有分析和选用机械零件及简单机械传动装置的能力，为学习后续课程和将来从事专业技术工作打下必要的基础。
本课程的先修课程：微积分基础知识、机械制图以及机械制造基础的部分内容等。
二、课程内容体系及教学要求
本课程的基本内容包括：静力学基础、应力和变形的概念、常用机构、机械传动的分析与设计等。课程以机械的设计为主线，介绍静力学和应力、应变的概念，通过学习使学生加深对机械设计思想的理解，掌握机械设计的一般方法和步骤。各主要知识点的教学要求如下：
1．绪论
（1）机器的组成及特征；
（2）机器和机构；
（3）构件和零件；
（4）课程的性质、任务和主要内容。
教学要求：使学生了解机器的组成及特征；明确机器与机构的差别；掌握零件与构件的概念。
重点、难点:机器的组成及特性,机器、机构、构件、零件的概念。
2．静力学基础
（1）静力学的基本概念及静力学基本定理；
（2）平面力系的平衡计算和平面机构静力分析。
教学要求：通过本章的教学，使学生理解力的概念及静力学基本定理；理解常见的约束及约束反力的特点；能够正确进行物体的受力分析，并熟练画出研究对象的受力图；掌握平面平衡力系的计算，能进行简单机构的静力分析。
重点、难点：基本概念，静力学基本定理，常见约束类型的约束反力特点，受力图的画法，二力杆；平面力系的平衡和平面机构静力分析。
3．常用机构概述
（1）机构的组成；
（2）运动副的概念与分类；
（3）平面机构运动简图；
（4）平面机构的自由度，机构具有确定运动的条件。
教学要求：通过本章的教学，使学生了解机构的组成；理解运动副的概念与分类；了解常用平面机构运动简图的绘制方法；掌握平面机构自由度的计算及机构具有确定运动的条件。
重点、难点：机构的组成；平面机构的运动简图；平面机构的自由度计算；机构具有确定运动的条件。
4．平面连杆机构
（1）铰链四杆机构的基本类型；
（2）铰链四杆机构的演化；
（3）曲柄存在的条件；
（4）四杆机构的工作特性。
教学要求：通过本章的教学，使学生了解铰链四杆机构的类型、特点及应用，掌握铰链四杆机构曲柄存在条件及类型判别方法，了解铰链四杆机构的演化型式及应用，掌握四杆机构的传动特性。
重点、难点：曲柄存在条件及类型判别；铰链四杆机构的演化及应用；四杆机构的工作特性。
5．凸轮机构
（1）凸轮机构的组成、应用、分类和凸轮机构的特点；
（2）从动件常用的运动规律；
（3）图解法设计凸轮轮廓曲线；
（4）凸轮机构设计各参数的确定。
教学要求：通过本章的教学，使学生了解常见凸轮机构的类型、特点及应用，掌握从动件运动规律及各种运动线图的绘制方法，掌握凸轮轮廓设计的基本原理及绘制方法，了解凸轮机构中各参数的选取原则。
重点、难点：凸轮机构中从动件运动线图的绘制；凸轮轮廓设计的原理及绘制；凸轮机构各参数的确定。
6．其它常用机构简介
（1）棘轮机构；
（2）槽轮机构；
（3）凸轮间歇机构；
（4）不完全齿轮机构；
（5）螺旋机构。
教学要求：通过本章的教学，使学生了解棘轮机构、槽轮机构、凸轮间歇机构、不完全齿轮机构、螺旋机构的类型、特点及应用。
重点、难点：间歇运动机构及螺旋机构的类型、特点及应用
7．构件内力分析基础
（1）弹性变形和塑性变形；
（2）内力的概念，截面法；
（3）轴向拉伸和压缩，轴力及计算，轴力图；
（4）剪切和挤压，剪切力，挤压力；
（5）扭转，扭矩及计算，扭矩图；
（6）弯曲，剪力及弯矩的计算，剪力方程和弯矩方程，剪力图和弯矩图。
教学要求：通过本章教学，使学生理解各种基本变形的受力特点和变形特点；理解内力的概念；掌握各种基本变形内力的特点、计算方法和内力图的画法。
重点、难点：各种基本变形的受力特点和变形特点，轴力和轴力图，扭矩和扭矩图，剪力和弯矩的概念及求法，剪力图和弯矩图，各种基本变形的内力的正负规定。
8．强度和刚度计算
（1）应力的概念，变形与应变的概念；
（2）拉压杆的变形和应变；虎克定律；
（3）材料在拉伸和压缩时的力学性质；拉伸和压缩实验；
（4）安全系数、许用应力；
（5）拉伸和压缩时的强度计算；应力集中概念；
（6）剪切的实用计算；挤压的实用计算；
（7）圆轴扭转时横截面上的应力；圆轴扭转时的强度条件；
（8）弯曲时横截面上的正应力；弯曲变形的强度条件和强度计算；
（9）挠度和转角；梁的刚度条件；提高梁的抗弯能力的措施；
（10）动应力概述；交变应力的概念；交变应力的循环特征；交变应力的种类；材料在交变应力作用下的破坏特点；疲劳破坏过程的解释；提高构件疲劳强度的措施。
教学要求：通过本章教学，使学生理解各种基本变形的应力概念、特点和分布规律，理解材料在拉伸和压缩时的机械性能指标的含义，掌握各种基本变形的应力和强度计算方法；理解虎克定律及各种基本变形的变形计算和刚度计算方法；了解组合变形的概念和分析方法；了解动应力和交变应力的概念及材料在交变应力作用下的破坏特点。
重点、难点：基本变形的应力和强度计算方法；材料在拉伸和压缩时的机械性能；虎克定律；基本变形的刚度计算。
实验教学内容：材料的拉伸与压缩实验（2学时）
9．齿轮传动
（1）齿轮传动的特点与类型；
（2）渐开线的形成及特性，渐开线齿廓的啮合特性；
（3）渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸计算；
（4）渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合条件和连续传动条件；
（5）渐开线齿轮的加工，根切现象和最少齿数，变位齿轮的概念；
（6）斜齿圆柱齿轮传动；
（7）直齿锥齿轮传动；
（8）齿轮传动的失效形式及设计准则，齿轮的材料及热处理；
（9）齿轮轮齿受力分析。
教学要求：通过本章的教学，使学生了解齿轮机构传动的特点和基本类型；理解齿轮正确啮合的条件及连续传动的条件，了解齿轮根切的原因及不产生根切的最少齿数；掌握渐开线标准直齿轮及斜齿轮的主要参数和几何尺寸计算；了解不同条件下齿轮传动的失效形式、设计准则及参数选择原则。
重点、难点：齿轮机构传动的特点和基本类型，齿轮的尺寸计算，连续传动条件与正确啮合条件，齿轮失效形式与设计计算准则。
实验教学内容：轮齿范成及齿轮参数测量实验（2学时）
10．蜗杆传动
（1）蜗杆传动的特点及类型；
（2）蜗杆传动的基本参数及几何尺寸计算；
（3）蜗杆传动的效率与自锁。
教学要求：通过本章的教学，使学生了解蜗杆传动的组成与特点、蜗杆传动的类型、蜗杆传动的效率与自锁，掌握蜗杆传动的主要参数及传动比计算。
重点、难点：蜗杆传动的主要参数及传动比计算
11．轮系
（1）定轴轮系传动比的计算；
（2）周转轮系传动比的计算；
（3）轮系的功用。
教学目的与要求：通过本章的教学，使学生了解轮系的功用和分类，掌握定轴轮系与周转轮系传动比的计算方法。
重点、难点：定轴轮系传动比的计算，周转轮系传动比的计算，轮系的功用。
12．带传动
（1）带传动的主要类型与特点；
（2）带传动的受力分析，带的弹性滑动与打滑，带的应力分析及失效形式；
（3）带的张紧与张紧装置，V带的使用与维护。
教学要求：通过本章的教学，使学生了解带传动的结构型式、带传动的优缺点、掌握带传动的基本参数、工作原理、打滑与疲劳损坏等失效形式、带传动的张紧与维护。
重点、难点：带的基本参数、结构型式；带传动的工作原理；带传动的失效形式与设计准则；带的张紧与维护。
13．联接
（1）螺纹联接的类型、特点及应用，常用的标准螺纹联接件；
（2）螺纹联接的预紧与防松；
（3）键联接的类型与应用，键联的失效与设计计算准则，接键的选择；
（4）其它联接简介
教学要求：通过本章的教学，使学生了解常用螺纹联接、键联接、销联接及其它联接的类型、特点与应用。掌握标准件的选用。
重点、难点：螺纹联接的类型、特点与应用，键联接的失效与设计计算准则。
14．轴
（1）轴的分类及作用，轴的材料选择；
（2）轴上零件的定位与装配；
（3）轴的的结构设计；
（4）轴的强度计算。
教学要求：通过本章的教学，使学生了解轴的分类、轴材料的选择，掌握轴在结构设计时应注意的各种问题，掌握轴设计计算的基本步骤与方法。
重点、难点：轴在结构设计时应注意的各种问题，轴的设计计算。
15．轴承
（1）轴承的作用、分类；
（2）滚动轴承的类型、代号与选用；
（3）滚动轴承的主要失效形式及计算准则；
（4）滚动轴承的组合设计；
（5）滚动轴承的润滑与密封；
（6）滑动轴承简介。
教学要求：通过本章的教学，使学生了解轴承的作用、基本分类，掌握滚动轴承的常见类型、代号、类型选择及组合设计。了解滑动轴承的分类、结构与润滑方式
重点、难点：滚动轴承的类型、代号，滚动轴承的类型选择，滚动轴承的组合设计。
16．联轴器与离合器
（1）联轴器的分类、结构、特点及应用，联轴器的安装与维护；
（2）离合器的分类及特点，离合器的使用及维护。
教学要求：通过本章的教学，使学生了解联轴器、离合器中常用的类型、特点及应用。
三、课程教学媒体说明
1．文字教材
本课程的文字教材为中央广播电视大学出版社出版的《机械设计基础》，由刘颖主编。教材从培养学生的应用能力出发，减少理论推导，着重实际应用；强调技术基础课和专业课之间的联系；力求做到一般能力的培养与职业能力的培养相结合。考虑到远程开放教育、成人自学的特点，书中每章正文前给出学习目标，章后均有小结，并附有思考与练习题，书末附录中编写了实验指导书。
2．IP课件
本课程制作了13讲IP课件（唐春龙主讲）。它作为课程的强化媒体，对课程的重点、难点以及文字不易表达的内容进行系统讲授。 IP课存放在中央电大的“电大在线”平台（http://www.daodoc.com）的本课程网页上。学员和辅导教师可通过浏览器点播观看。
3.录像教材
本课程拟制作3讲录像课辅助媒体（06年10底完成），内容为期末复习辅导。
4.CAI课件
本课程拟制作辅助教学媒体CAI课件（06年底完成），是课程资源的重要组成部分，设计上具有一定的交互功能，便于远程开放的学生自学自测。内容包括课程学习指南、电子教案、实训录像、模拟实验、零件模型库、动画教学、练习与测试等。
5.网上教学资源
在中央电大的“电大在线”平台的本课程网页上还包括网上教学指导与服务的内容。主要有：教学文件、作业安排、重难点辅导、日常答疑、实时教学活动、期末复习指导等。网上内容依据实际需求及时更新。
四、教学进度与建议
1、教学进度：
周 次
教 学 内 容
建议学时
4 4 4 4 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 3 第1周
绪论；机构静力分析基础（1）
第2周
机构静力分析基础（2）
第3周
机构静力分析基础（3）；常用机构概述
第4周
平面连杆机构
第5周
凸轮机构、其它常用机构
第6周
构件内力分析基础（1）
第7周
构件内力分析基础（2）；小结
第8周
构件的强度和刚度（1）
第9周
构件的强度和刚度（2）
第10周
构件的强度和刚度（3）
第11周
齿轮传动（1）
第12周
齿轮传动（2）
第13周
蜗杆传动；轮系
第14周
带传动
第15周
螺纹联接；键联接
第16周
轴
第17周
轴承
第18周
联轴器与离合器；小结
2、教学建议
（1）面授辅导
面授辅导主要依靠各教学单位的辅导教师，密切配合本课程提供的多种教学媒体，依据课程教学大纲进行辅导讲解。面授辅导应逐步摆脱以重复讲解课程内容为主的状况，要以引导学生充分利用各种媒体进行自我学习，帮助学生更好地掌握学习方法为目标。根据本课程的教学要求和特点，各教学单位应组织一定的面授辅导，面授辅导的课时、次数、内容及形式应根据学生的学习情况而定，但原则面授学时数不超过课程总学时的三分之一。
（2）学生自学
自学是电大学生获得知识的另一种重要方式，也是远程开放教育试点学生必备的一种重要的学习手段和能力。教师在教学过程当中要注重对学生自学能力的培养，学生自己更应重视自学和对自学能力的培养，充分利用各种学习资源进行学习。为保证学习效果，建议教学单位把学生组成若干学习小组，由辅导教师指导、落实学生自学和学习小组活动内容，及时答疑。对于共性问题可适当安排集中面授辅导。
（3）教学支持服务
各教学单位应该为教师教学和学生学习提供必要的教学支持服务，应具备收视及上网条件，以便能够及时组织学生收看课程资源，充分了解课程重点、难点，保证学生系统地掌握本课程的学习内容。建议学生经常上网浏览本课程网页，及时掌握有关的教学信息，并且通过网络、电子邮件向有关教师反馈学习中的需求，解决学习过程中遇到的问题。
五、课程考核
本课程总成绩由形成性考核成绩和期末考试成绩两部分组成。形成性考核成绩由辅导教师根据学生平时作业完成情况、课程实验情况和课程学习情况来评定，期末考试采用闭卷考试方式，时间为90分钟，由中央电大统一命题。具体详见本课程考核说明。
平时作业通过“电大在线”平台有关栏目或以作业册形式发布。辅导教师应对学生作业情况全批全改，并要写出有针对性的评语，以便学生正确理解作业内容和要求。对于作业中反映出的共性问题，可集中进行讲解。辅导教师还可根据学生学习的实际情况，再补充布置一些有针对性的作业，供学生更好地掌握学习内容。
六、教学反馈
各地学员和辅导教师可以通过电子邮件或电话与电大课程主持教师、课程负责教师联系，以便及时传递、沟通信息，解决教学中出现的问题。
