1、賈光政 教授機械工程導論第二章 機械工程專業(yè)教育簡介東北石油大學機械科學與工程學院2011年3月機械工程導論內(nèi) 容 提 要 掌握機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的培養(yǎng)目標、教學要求、課程體系。 熟悉機械類專業(yè)的課程體系與理論基礎(chǔ)。 了解我國機械工程專業(yè)教育形成，以及面向21世紀的機械工程教育的發(fā)展趨勢。 機械工程導論 機械工程教育的發(fā)展經(jīng)歷了一個不斷改革、調(diào)整、提高的過程。迄今為止，全國機械工程教育已形成了以本科教育為主，高等職業(yè)、中等專業(yè)、技工等為輔的基本教育，以及培養(yǎng)高層次機械工程人才的碩士、博士研究生教育的完整的教育體系，基本滿足了我國社會主義經(jīng)濟建設(shè)對機械工程人才的需求。 2.1 我國機械工

2、程專業(yè)教育形成 機械工程導論 我國高等學校的專業(yè)設(shè)置始于1952年，分別于1963年、1987年、1993年、1998年先后進行了本科專業(yè)目錄修訂工作。 1998年頒布的普通高等學校本科專業(yè)目錄分設(shè)：哲學、經(jīng)濟學、法學、教育學、文學、歷史學、理學、工學、農(nóng)學、醫(yī)學、管理學十一個門類，下設(shè)71個二級類、249種專業(yè)。 與原目錄相比，增加了管理學門類，對二級類作了較大調(diào)整，專業(yè)由504種減少至249種。 機械工程屬于工學門類的二級類學科。 2.1 我國機械工程專業(yè)教育形成 機械工程導論 1997年頒布的授予碩士、博士學位和培養(yǎng)研究生的學科、專業(yè)目錄將我國學位授予和研究生培養(yǎng)分為學科門類、一級學科和

3、二級學科（學科、專業(yè)）三個層次，設(shè)立12個學科門類：哲學、經(jīng)濟學、法學、教育學、文學、歷史學、理學、工學、農(nóng)學、醫(yī)學、軍事學和管理學，在學科門類之下設(shè)有88個一級學科，其中含381種二級學科、專業(yè)。 2.1 我國機械工程專業(yè)教育形成 機械工程導論 在工學門類中共設(shè)有32個一級學科：力學、機械工程、光學工程、儀器科學與技術(shù)、材料科學與工程、冶金工程、動力工程及工程熱物理、電氣工程、電子科學與技術(shù)、信息與通訊工程、控制科學與工程、計算機科學與技術(shù)、建筑學、土木工程、水利工程、測繪科學與技術(shù)、化學工程與技術(shù)、地質(zhì)資源與地質(zhì)工程、礦業(yè)工程、石油與天然氣工程、紡織科學與工程、輕工技術(shù)與工程、交通運輸工程

4、、船舶與海洋工程、航空宇航科學與技術(shù)、兵器科學與技術(shù)、核科學與技術(shù)、農(nóng)業(yè)工程、林業(yè)工程、環(huán)境科學與工程、生物醫(yī)學工程、食品科學與工程。 2.1 我國機械工程專業(yè)教育形成 機械工程導論 按1997年頒布的授予、碩士、博士學位和培養(yǎng)研究生的學科、專業(yè)目錄，機械工程一級學科中授予博士、碩士學位的二級學科（學科、專業(yè)）有4種：機械制造及其自動化、機械電子工程、機械設(shè)計及理論、車輛工程。 按1998年頒布的普通高等學校本科專業(yè)目錄，機械工程類的本科專業(yè)有5個：機械設(shè)計制造及其自動化、材料成型及控制工程、工業(yè)設(shè)計、過程裝備與控制工程、工業(yè)工程。 2.1 我國機械工程專業(yè)教育形成 機械工程導論 機械設(shè)計制造

5、及其自動化包括的舊專業(yè)有：機械制造工藝與設(shè)備、機械設(shè)計及制造、汽車與拖拉機、機車車輛工程、流體傳動及控制、真空技術(shù)及設(shè)備、機械電子工程、設(shè)備工程與管理、林業(yè)與木工機械。2.1 我國機械工程專業(yè)教育形成 材料成型及控制工程包括的舊專業(yè)有：金屬材料與熱處理、熱加工工藝及設(shè)備、鑄造、塑性成型工藝及設(shè)備、焊接工藝及設(shè)備。 機械工程導論 機械類專業(yè)的課程體系由基礎(chǔ)教育系列、專業(yè)教育系列和工程教育系列三大系列構(gòu)成。 基礎(chǔ)教育系列課程包括數(shù)學與自然科學課程群、工程技術(shù)基礎(chǔ)課程群、人文社會科學課程群三部分，約占總學時的70%； 專業(yè)教育系列包括專業(yè)平臺課程群，約占總學時的25%； 工程教育系列包括專題選修課程

6、群，約占總學時的5%。 2.2 機械專業(yè)的課程體系與理論基礎(chǔ) 1知識體系 機械工程導論（1）數(shù)學與自然科學課程群主要包括：高等數(shù)學、大學物理、大學物理實驗、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、線性代數(shù)等課程。（2）工程技術(shù)基礎(chǔ)課程群主要包括：畫法幾何與機械制圖、工程材料、機械制造基礎(chǔ)、理論力學、材料力學、機械原理、機械設(shè)計、計算機基礎(chǔ)、C語言及程序設(shè)計等。（3）人文社會科學課程群主要包括：中國近現(xiàn)代史綱要、馬克思主義基本原理、毛鄧概論、思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)、形勢與政策、英語、體育、管理基礎(chǔ)、軍事理論、機械工程導論等。 2.2 機械專業(yè)的課程體系與理論基礎(chǔ) 1知識體系 機械工程導論（4）專業(yè)平臺課程群主要包括：

7、電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)、互換性技術(shù)基礎(chǔ)、機械控制工程、液壓與氣動、機械制造工程學、石油鉆采機械等。 （5）專題選修課程群： 機械設(shè)計制造模塊包括：先進制造技術(shù)、機械制造自動化、特種加工（雙語）、數(shù)控加工技術(shù)； 機械電子工程模塊包括：機械設(shè)計工程學、機電傳動控制、單片機原理及其應用； 石油機械模塊包括：水力機械、井下作業(yè)設(shè)備與工具、海洋石油裝備概論； 通用模塊包括：電氣控制技術(shù)（雙語）、機械測試技術(shù)基礎(chǔ)、機電一體化原理及應用。 2.2 機械專業(yè)的課程體系與理論基礎(chǔ) 1知識體系 機械工程導論（6）工程實踐環(huán)節(jié)主要包括：課程實驗、上機、金工實習（工程實訓）、課程設(shè)計（機械制圖測繪、機械原理課程設(shè)計、機械

8、設(shè)計課程設(shè)計）、創(chuàng)新設(shè)計（機構(gòu)分析創(chuàng)新設(shè)計、機電一體化系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計）、認識實習、生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習和畢業(yè)設(shè)計（論文）。 到工廠實習是工科大學學生的重要工程實踐環(huán)節(jié)。通過工廠實習，深化學生在課堂上、書本上學到的知識，了解現(xiàn)代大工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境、工藝、裝備、管理和技術(shù)操作，培養(yǎng)觀察事物、分析問題、解決問題的能力，樹立工程意識。 2.2 機械專業(yè)的課程體系與理論基礎(chǔ) 1知識體系 機械工程導論 畢業(yè)實習和畢業(yè)設(shè)計（論文）則是綜合運用大學四年學習的知識，解決一個具體工程技術(shù)問題的演練和實踐。通過這一過程，使學生掌握分析、解決工程技術(shù)問題的方法和步驟，進一步培養(yǎng)學生的獨立工作能力、團隊精神和合作能力、創(chuàng)造性

9、、嚴謹細致的工作作風和良好的工程素質(zhì)。 2.2 機械專業(yè)的課程體系與理論基礎(chǔ) 1知識體系 機械工程導論 機械工程的基礎(chǔ)理論有：畫法幾何、機械制圖、機械原理、機械設(shè)計、熱力學、工程力學、流體力學、摩擦學、互換性、機械振動、傳動、金屬工藝學、機械工程材料、電子學、計算機科學與技術(shù)等。 2.2 機械專業(yè)的課程體系與理論基礎(chǔ) 2理論基礎(chǔ) 機械工程導論畫法幾何（Descriptive geometry） 畫法幾何是研究在平面上用圖形表示形體和解決空間幾何問題的理論和方法的學科。畫法幾何是機械制圖的投影理論基礎(chǔ)，它應用投影的方法研究多面正投影圖、軸測圖、透視圖和標高投影圖的繪制原理，其中多面正投影圖是主要

10、研究內(nèi)容。 2.2 機械專業(yè)的課程體系與理論基礎(chǔ) 2理論基礎(chǔ) 機械工程導論機械制圖（Machine drawing） 機械制圖是用圖樣表示機械的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、工作原理和技術(shù)要求的學科。圖樣由圖形、符號、文字和數(shù)字等組成，是表達設(shè)計意圖和制造要求以及交流經(jīng)驗的技術(shù)文件，常被稱為工程界的語言。 為了能對圖樣中涉及到的格式、文字、圖線、圖形簡化和符號的含義有一致的理解，人們制定出統(tǒng)一的圖樣規(guī)格，并使其發(fā)展成為機械制圖標準。各國一般都有自己的國家標準，國際上有國際標準化組織（ISO）制定的標準。 2.2 機械專業(yè)的課程體系與理論基礎(chǔ) 2理論基礎(chǔ) 機械工程導論機械原理（Theory of mach

11、ines and mechanisms） 機械原理是研究機械中機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運動，以及機器的結(jié)構(gòu)、受力、質(zhì)量和運動的學科。主要組成部分為機構(gòu)學和機械動力學。機械學的研究對象是機器中的各種常用機構(gòu)，如連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)和間歇運動機構(gòu)等；研究內(nèi)容是機構(gòu)結(jié)構(gòu)的組成原理和運動確定性，以及機構(gòu)的運動分析和綜合。機械動力學的研究對象是機器或機器的組合；研究內(nèi)容是確定機器在已知力作用下的真實運動規(guī)律及其調(diào)節(jié)，摩擦力和機械效率以及慣性力的平衡等問題。 2.2 機械專業(yè)的課程體系與理論基礎(chǔ) 2理論基礎(chǔ) 機械工程導論機械設(shè)計（Machine design） 機械設(shè)計是機械工程的重要組成部分，是研究和設(shè)計各

12、種設(shè)備中機械基礎(chǔ)件的一門學科。主要內(nèi)容包括：零（部）件的聯(lián)（連）接，如螺紋聯(lián)接、銷聯(lián)接、鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、過盈配合聯(lián)接、彈性環(huán)聯(lián)接、焊接和膠接等；傳遞運動和能量的帶傳動、摩擦輪傳動、鏈傳動、諧波傳動、齒輪傳動、繩傳動和螺旋傳動等，傳動軸、聯(lián)軸器、離合器和制動器等相應的軸系零（部）件，以及起支承作用的零（部）件，如軸承、箱體和機座等；起潤滑作用的潤滑系統(tǒng)和密封等；彈簧等其他零（部）件。 2.2 機械專業(yè)的課程體系與理論基礎(chǔ) 2理論基礎(chǔ) 機械工程導論熱力學（Thermodynamics） 熱力學是研究熱現(xiàn)象中物質(zhì)系統(tǒng)在平衡時的性質(zhì)和建立能量的平衡關(guān)系，以及狀態(tài)發(fā)生變化時系統(tǒng)與外界相互作用（包括能量

13、傳遞和轉(zhuǎn)換）的學科。工程熱力學是熱力學最先發(fā)展的一個分支，它主要研究熱能與機械能和其他能量之間相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律及其應用，是機械工程的重要基礎(chǔ)學科之一。 基本任務(wù)是：通過對熱力系統(tǒng)、熱力平衡、熱力狀態(tài)、熱力過程、熱力循環(huán)和工質(zhì)的分析研究，改進和完善熱力發(fā)動機、制冷機和熱泵的工作循環(huán)，不斷提高熱能利用率和熱工轉(zhuǎn)換效率。 2.2 機械專業(yè)的課程體系與理論基礎(chǔ) 2理論基礎(chǔ) 機械工程導論流體力學（Fluid mechanics） 流體力學是研究流體的平衡和運動的學科。流體力學主要研究流體（液體和氣體）在荊州或運動時的基本規(guī)律，以及流體與所接觸的物體之間的相互作用。在機械工程中，諸如流體機械、鍋爐、內(nèi)燃機、

14、液壓傳動、管道等的設(shè)計、測試和控制，以及潤滑、噪聲、燃燒、傳熱、射流等方面都需要運用流體力學的知識。 2.2 機械專業(yè)的課程體系與理論基礎(chǔ) 2理論基礎(chǔ) 機械工程導論摩擦學（Tribology） 摩擦學是研究表面摩擦行為的學科。摩擦學是具體研究相對運動的相互作用表面間的摩擦、磨損與潤滑，以及三者間相互關(guān)系的基礎(chǔ)理論和實踐（包括設(shè)計和計算、潤滑材料和潤滑方法、摩擦材料和表面狀態(tài)以及摩擦故障診斷、監(jiān)測和預報等）的一門邊緣學科。世界上使用的能源大約有1/31/2 消耗于摩擦。如果能夠盡力減少無用的摩擦消耗，便可大量節(jié)省能源。另外，機械產(chǎn)品的易損零件大部分是由于磨損超過限度而報廢和更換的，如果能控制和減

15、少磨損，則既減少設(shè)備維修次數(shù)和費用，又能節(jié)省制造零件及其所需材料的費用。 2.2 機械專業(yè)的課程體系與理論基礎(chǔ) 2理論基礎(chǔ) 機械工程導論互換性（Interchangeability） 互換性是指機械制造中按規(guī)定的幾何和力學性能等參數(shù)的允許變動量來制造零件和部件，使其在裝配或維修更換時不需要選配或輔助加工便能裝配成機器并滿足技術(shù)要求的性能。幾何參數(shù)包括：尺寸大小、幾何形狀、相互位置、表面粗糙度、角度和錐度等；力學參數(shù)通常指硬度、強度和剛度等。機器的零件和部件的各種參數(shù)不可能也不必要達到絕對的準確值，只要實際值保持在規(guī)定的變動范圍之內(nèi)就能滿足技術(shù)要求。參數(shù)值規(guī)定的允許變動量稱為公差。 2.2 機械

16、專業(yè)的課程體系與理論基礎(chǔ) 2理論基礎(chǔ) 機械工程導論機械振動（Mechanical vibration） 機械振動是物體或質(zhì)點在其平衡位置附近所作的往復運動。振動的強弱用振動量來衡量。振動量可以是振動體的位移、速度或加速度。振動量如果超過允許范圍，機械設(shè)備將產(chǎn)生較大的動載荷和噪聲，從而影響其工作性能和使用壽命，嚴重時會導致零部件的早期失效。在機械工程領(lǐng)域中，除固體振動外還有流體振動，以及固體和流體混合的振動。 2.2 機械專業(yè)的課程體系與理論基礎(chǔ) 2理論基礎(chǔ) 機械工程導論傳動（Transmission） 傳動是傳遞動力和運動的裝置，也可用來分配能量、改變轉(zhuǎn)速和運動形式。機器通常是通過它將動力機產(chǎn)

17、生的動力和運動傳遞給機器的工作部分。設(shè)置傳動的原因為：機器工作部分所要求的速度和轉(zhuǎn)矩與動力機的不一致；動力機的輸出軸一般只作回轉(zhuǎn)運動，而機器工作部分有的需要其他運動形式，如直線運動、螺旋運動或間歇運動等。傳動分為機械傳動、流體傳動和電力傳動三大類。 2.2 機械專業(yè)的課程體系與理論基礎(chǔ) 2理論基礎(chǔ) 機械工程導論金屬工藝學（Metal processing technology） 金屬工藝學是研究在機械制造中金屬材料（或坯料、半成品等）的冶煉、鑄造、鍛壓、焊接、金屬熱處理、切削加工、機械裝配等工藝過程和方法的一門學科。 2.2 機械專業(yè)的課程體系與理論基礎(chǔ) 2理論基礎(chǔ) 機械工程導論機械工程材料（

18、Material of mechanical engineering） 機械工程材料包括用于制造各類機械零件、構(gòu)件的材料和在機械制造過程中所應用的工藝材料。按屬性可分金屬材料和非金屬材料兩大類。金屬材料包括鋼鐵材料和非鐵金屬材料。非金屬材料又可分為無機非金屬材料和有機高分子材料。此外，由兩種或多種不同材料組合而成的復合材料，具有比單一材料優(yōu)越的綜合性能，成為一類新型的工程材料。 2.2 機械專業(yè)的課程體系與理論基礎(chǔ) 2理論基礎(chǔ) 機械工程導論電子學（Electronics） 電子學是研究電子在真空、氣體、液體、固體和等離子體中運動時產(chǎn)生的物理現(xiàn)象，電磁波在真空、氣體、液體、固體和等離子體中傳播時

19、發(fā)生的物理效應，以及電子和電磁波的相互作用的物理規(guī)律的一門科學。電子學不僅致力于這些物理現(xiàn)象、物理效應和物理規(guī)律的研究，還致力于這些物理現(xiàn)象、物理效應和物理規(guī)律的應用。電子學作為科學技術(shù)的門類之一，具有十分鮮明的應用目的性，這是電子學的重要特點之一。 2.2 機械專業(yè)的課程體系與理論基礎(chǔ) 2理論基礎(chǔ) 機械工程導論計算機科學與技術(shù)（Computer science and technique） 計算機科學與技術(shù)是一門實用性很強、發(fā)展及其迅速的面向廣大社會的科學技術(shù)，它建立在數(shù)學、電子學、磁學、光學、精密機械等多門學科基礎(chǔ)上。它不是簡單應用某些學科的知識，而是經(jīng)過高度綜合形成一整套有關(guān)信息表示、變

20、換、存儲、處理、控制和利用的理論、方法和技術(shù)。 2.2 機械專業(yè)的課程體系與理論基礎(chǔ) 2理論基礎(chǔ) 機械工程導論2.3 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)簡介 以CDIO工程教育培養(yǎng)模式和卓越工程師計劃為導向，培養(yǎng)具備機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的基礎(chǔ)知識與工程應用能力，掌握現(xiàn)代設(shè)計方法及先進制造技術(shù)，能在石油、化工、機械制造等工業(yè)部門從事產(chǎn)品設(shè)計制造、科技開發(fā)、生產(chǎn)、營銷、服務(wù)或工程項目的施工、運行、維護等方面工作的工程技術(shù)和管理人才。 業(yè)務(wù)培養(yǎng)目標： 專業(yè)方向:機械設(shè)計制造；機械電子工程；石油機械工程機械工程導論2.3 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)簡介 本專業(yè)學生主要學習機械設(shè)計制造及其自動化方面的基礎(chǔ)

21、知識、基本理論、基本技能；接受機械設(shè)計、機械制造、機械電子工程、石油機械等主要方向的工程技術(shù)知識與實踐能力訓練；具有較好的科學素養(yǎng)、工程意識和職業(yè)道德；具備從事機械電子產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、經(jīng)營銷售，設(shè)備控制、維護，工程項目實施、運行、管理等方面的基本能力。 業(yè)務(wù)培養(yǎng)要求：機械工程導論2.3 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)簡介 （1）具有扎實的數(shù)學、物理、化學等自然科學基礎(chǔ)知識和一定的經(jīng)濟管理知識，較好的人文、藝術(shù)和社會科學基礎(chǔ)及正確運用本國語言、文字的表達能力；（2）較系統(tǒng)地掌握機械制圖、力學、電學、機械工程等專業(yè)基礎(chǔ)領(lǐng)域的基本知識和技能；（3）掌握本專業(yè)必須的測繪、分析計算、實驗、測試、數(shù)

22、據(jù)分析、文獻檢索和基本工藝操作等方面的基本實踐技能； 畢業(yè)生應獲得的知識和能力: 機械工程導論2.3 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)簡介 （4）具有較強創(chuàng)新意識、工程實踐能力和進行產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計、技術(shù)改造與創(chuàng)新的初步能力；（5）具有較強的外語和計算機應用能力，以及信息獲取和職業(yè)發(fā)展學習能力；（6）具有較好的組織管理能力、較強的交流溝通、環(huán)境適應和團隊合作的能力。 畢業(yè)生應獲得的知識和能力: 機械工程導論2.3 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)簡介 主干學科：機械工程、力學主干課程：毛鄧概論、高等數(shù)學、大學外語、大學物理、計算機原理與C程序設(shè)計、理論力學、材料力學、電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械控制工

23、程、機械制造工程學、石油鉆采機械等。主要實踐教學環(huán)節(jié)：軍訓、工程實訓、認識實習、生產(chǎn)實習、社會實踐、創(chuàng)新設(shè)計實踐、課程實驗、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計。 必修課119學分，選修課35學分，實踐環(huán)節(jié)40學分；最低畢業(yè)學分194學分。 機械工程導論 2.4 面向21世紀的機械工程教育 （1）更加突出環(huán)境與背景的作用。（2）更加突出能力的培養(yǎng)與訓練。（3）更加重視工程的倫理教育。（4）更加關(guān)注技術(shù)與管理科學的結(jié)合。 特點： 整個工程教育的核心要圍繞著創(chuàng)新型人才來開展。 1個主體（創(chuàng)新型人才）、三大支撐（知識、能力、素質(zhì)）、十項目標。 機械工程導論機械工程學科創(chuàng)新型人才的需求模型：寬知識基礎(chǔ)科學理論基礎(chǔ)專業(yè)知識強能力戰(zhàn)略、規(guī)劃能力管理、融合能力鑒賞、識別能力學習、思維、研究能力高素質(zhì)思維（人文素質(zhì)）科技（科學素質(zhì)）體魄(身體心理素質(zhì))創(chuàng)新型人才 2.4 面向21世紀的機械工程教育 機械工程導論綜合素質(zhì)歷史與文化文學與藝術(shù)經(jīng)濟與法律人文素質(zhì)思想政