機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)教案第1課（3課時(shí)）課程基本介紹：⑴與《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程的基本區(qū)別：研究對象的基本不同，研究方法的基本區(qū)別⑴課程的訓(xùn)練目的和方法：因?yàn)橥瑢W(xué)們均為四年級，大家所從事的畢業(yè)設(shè)計(jì)研究方向不同，所以教學(xué)目的為盡可能對每個同學(xué)所從事的具體工作有所幫助。訓(xùn)練方法包括較多的討論課，討論以每人的大作業(yè)為基礎(chǔ)，要求采用書面作業(yè)結(jié)合多媒體（以PowerPoint形式）表現(xiàn)手段，每人分別介紹自己的作業(yè)，教師加以點(diǎn)評。⑴考核的基本辦法：以教學(xué)過程檢查和期末考試相結(jié)合的方式：大作業(yè)4個，每個占10分，共40分，課堂點(diǎn)名10次，每次2分，共20分，考試占40分。正式教學(xué)開始.緒論教學(xué)重點(diǎn)：幫助同學(xué)建立系統(tǒng)論的觀點(diǎn)，從《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程的零部件設(shè)計(jì)的思路建立機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，激發(fā)對機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的興趣。教學(xué)難點(diǎn)：機(jī)械系統(tǒng)的體系機(jī)械與機(jī)械系統(tǒng)系統(tǒng)的概念舉例說明：例1：本人的碩士研究課題：一個液壓回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的研究重點(diǎn)說明：從機(jī)械零件的最佳設(shè)計(jì)角度能實(shí)現(xiàn)的效果與從系統(tǒng)的角度能完成的效果比較。引申出系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想與零件設(shè)計(jì)的很大區(qū)別。例2：自動控制技術(shù)的發(fā)展歷程：從自動控制技術(shù)的發(fā)生、發(fā)展，以及從導(dǎo)彈、宇航一直到民用的發(fā)展歷程，介紹系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)思想和思路。例3：系統(tǒng)論在經(jīng)濟(jì)學(xué)和人文科學(xué)領(lǐng)域的一些應(yīng)用：以房地產(chǎn)發(fā)展為例，嘗試說明系統(tǒng)論在經(jīng)濟(jì)學(xué)上的一些應(yīng)用。機(jī)械系統(tǒng)的基本組成子系統(tǒng)：動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、操縱及控制系統(tǒng)舉例說明：例1：汽車?yán)?：《機(jī)械設(shè)計(jì)》中所有人均完成的千斤頂機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)重點(diǎn)：與外部環(huán)境的相互影響，以汽車設(shè)計(jì)為例合理確定系統(tǒng)功能重點(diǎn)：基本要求及輔助要求，以手機(jī)為例提高可靠性重點(diǎn)：可靠性設(shè)計(jì)的一些基本介紹，以日本日產(chǎn)的壓路機(jī)為例（本人參與過實(shí)測）提高經(jīng)濟(jì)性重點(diǎn)：壽命周期的設(shè)計(jì)。以挖掘機(jī)近年的技術(shù)發(fā)展為例，結(jié)合小松的壽命設(shè)計(jì)軟件功能。保證安全性以電梯的防護(hù)裝置的發(fā)展一個環(huán)節(jié)為例（力矩限制器的產(chǎn)生與應(yīng)用）1.3機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法概述以建筑卷揚(yáng)機(jī)為例?；驹O(shè)計(jì)過程計(jì)劃、外部設(shè)計(jì)、內(nèi)部設(shè)計(jì)、制造銷售機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)系統(tǒng)分解系統(tǒng)評價(jià)主要參考書目：兩大類⑴《設(shè)計(jì)學(xué)》或《設(shè)計(jì)方法學(xué)》的相關(guān)書籍。⑴《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》的相關(guān)教材。第2課（3課時(shí)）.機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案設(shè)計(jì)與總體設(shè)計(jì)教學(xué)重點(diǎn)：機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，幫助同學(xué)建立功能分析、功能分解的基本思想，激發(fā)創(chuàng)新意識，提高創(chuàng)新能力。教學(xué)難點(diǎn)：實(shí)際應(yīng)用所學(xué)知識進(jìn)行方案設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)以某啤酒廠的瓶蓋處理機(jī)為例。研究給定的設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化（即理論建模）黑箱原理基本介紹能量流、物流、信息流的基本建立邊界條件及約束的建立功能分解及設(shè)計(jì)目錄的使用方案選擇及評價(jià)指標(biāo)評分法加權(quán)評價(jià)指標(biāo)綜合評價(jià)矩陣其他評價(jià)方法簡介。機(jī)械系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)以轎車設(shè)計(jì)為例2.2.1總體設(shè)計(jì)的內(nèi)容2.2.2總體布置設(shè)計(jì)2.2.3總體參數(shù)的確定以液壓挖掘機(jī)90年前后國際上主要總體性能參數(shù)的突然提高60%而國內(nèi)直到90年代中期才響應(yīng)為例，說明總體參數(shù)確定對機(jī)械性能指標(biāo)的影響。大作業(yè)1：自選某設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，要求使用所學(xué)習(xí)的方案設(shè)計(jì)的基本原理進(jìn)行。要求采用書面作業(yè)結(jié)合多媒體（以PowerPoint形式）表現(xiàn)手段。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)學(xué)簡介原理方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì)：功能設(shè)計(jì)法、設(shè)計(jì)目錄、評價(jià)系統(tǒng)常用創(chuàng)新技法群體集智法、系統(tǒng)分析法、聯(lián)想類比法、轉(zhuǎn)向創(chuàng)新法、組合創(chuàng)新法創(chuàng)新設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)創(chuàng)造性思維創(chuàng)造原理（綜合創(chuàng)造原理、分離創(chuàng)造原理、移植創(chuàng)造原理、物場創(chuàng)造原理、還原創(chuàng)造原理、價(jià)值優(yōu)化原理）討論課1要求：采用方案競標(biāo)會的形式，每人5分鐘介紹自己的方案設(shè)計(jì)。其中，設(shè)計(jì)對象描述約1分鐘，設(shè)計(jì)目標(biāo)的提出及依據(jù)約1分鐘，設(shè)計(jì)方案的功能分解、原理求解約2分鐘，方案評價(jià)及最終確定方案約1分鐘。要求以多媒體（以PowerPoint形式）方式進(jìn)行。教師、同學(xué)提問和報(bào)告人解答約3分鐘。當(dāng)場打出方案分。進(jìn)行15——18人教師初步總結(jié)：指出方案設(shè)計(jì)及表述過程中比較共性的問題和解決思路，要求在書面作業(yè)中補(bǔ)充完成。第4課（3課時(shí)）討論課2約20人左右第5課（3課時(shí)）討論課3完成討論課并進(jìn)行總結(jié)，交所有的書面作業(yè)。.機(jī)械系統(tǒng)的載荷特性和動力機(jī)選擇首先對同學(xué)們上學(xué)期期末“機(jī)械工程設(shè)計(jì)實(shí)踐”中有關(guān)動力機(jī)選擇的一般做法和存在問題進(jìn)行討論，以一兩個同學(xué)的設(shè)計(jì)實(shí)例引出問題。教學(xué)重點(diǎn)：各動力機(jī)的種類及應(yīng)用的一般知識教學(xué)難點(diǎn)：針對實(shí)際用途進(jìn)行動力機(jī)的選擇、計(jì)算工作機(jī)械的載荷和工作制工作機(jī)械的載荷類型恒轉(zhuǎn)矩：電梯、帶式輸送機(jī)恒功率：汽車的換檔、液壓挖掘機(jī)轉(zhuǎn)矩是轉(zhuǎn)速的函數(shù)：載重車用緩速器、離心式水泵恒轉(zhuǎn)速：工程機(jī)械用柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)的原動機(jī)載荷歷程的概念周期載荷、非周期載荷、隨機(jī)載荷載荷處理方法常用的靜態(tài)處理：載荷情況系數(shù)的選?。ㄔO(shè)計(jì)手冊相關(guān)系數(shù)選?。﹦討B(tài)處理：載荷譜及相關(guān)處理方式（一般介紹）載荷的確定方法類比法（例：常用產(chǎn)品系列的拓展）計(jì)算法（機(jī)械原理中的力分析、平衡力矩在實(shí)踐中的應(yīng)用，如剪切機(jī)）實(shí)測法（測試手段和測試方法，以本人工作經(jīng)歷中的壓路機(jī)的測試為例）工作機(jī)械的工作制負(fù)載持續(xù)率%100?+=owwtttFC,其中，wt為機(jī)械工作時(shí)間；0t為機(jī)械停歇時(shí)間3.2動力機(jī)的種類、機(jī)械特性及其選擇一般問題：載荷特性分析、動力機(jī)機(jī)械特性分析、容量計(jì)算、經(jīng)濟(jì)性分析、環(huán)境要求分析等。（例汽車動力、一般工程機(jī)械、普通車床）3.2.1電動機(jī)的種類、機(jī)械特性及其選擇3.2.1.1電動機(jī)的種類及其機(jī)械特性⑴類型分析表⑴機(jī)械特性（固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性）固有機(jī)械特性介紹交流異步電動機(jī)（起動點(diǎn)、空載工作點(diǎn)、額定工況、最大扭矩）直流電動機(jī)（他勵、串勵）3.2.1.2選型計(jì)算以一個實(shí)例說明：建筑卷揚(yáng)機(jī)，卷筒直徑4m,起重量6噸，提升速度720m/min,起動加速時(shí)間10s，制動減速時(shí)間12s，總提升時(shí)間72s，停歇時(shí)間10s，卷揚(yáng)機(jī)效率0.96。內(nèi)燃機(jī)的種類、機(jī)械特性及其選擇分類汽油機(jī)、柴油機(jī)的基本原理介紹。分類方法、常用名詞介紹。3.2.2.2主要性能有效功率、標(biāo)定功率、升功率、有效燃油消耗率、機(jī)械效率、平均有效壓力3.2.2.3機(jī)械性能負(fù)荷特性、速度特性、萬有特性調(diào)速器介紹內(nèi)燃機(jī)的選擇固定式工況、螺旋槳工況、車用工況液壓馬達(dá)及氣動馬達(dá)的種類、機(jī)械特性及其選擇（一般介紹）可選大作業(yè)2：概述電動機(jī)的分類及選型第7課（3課時(shí)）.機(jī)械系統(tǒng)的噪聲及控制教學(xué)重點(diǎn)：噪聲的控制教學(xué)難點(diǎn)：噪聲的分類和特性首先介紹本人工作中遇到的某齒輪減速機(jī)廠的某型減速機(jī)所遭遇的噪聲問題，通過該實(shí)例引證噪聲問題的重要性。機(jī)械系統(tǒng)噪聲的分類和特性機(jī)械系統(tǒng)噪聲形成的基本原因機(jī)械撞擊力造成（鍛壓機(jī)等）、周期性交變力產(chǎn)生（齒輪嚙合等）、不均勻隨機(jī)力產(chǎn)生（軸承等）機(jī)械系統(tǒng)噪聲的分類按起源分類：機(jī)械性噪聲、流體動力性噪聲、電磁性噪聲按噪聲強(qiáng)度隨時(shí)間而變化的情況分類：穩(wěn)態(tài)噪聲、非穩(wěn)態(tài)噪聲、脈沖噪聲衡量噪聲的指標(biāo)（介紹）客觀評價(jià)量、主觀評價(jià)量機(jī)械系統(tǒng)噪聲的傳播和衰減機(jī)械系統(tǒng)的噪聲控制噪聲控制的一般原則和方法噪聲源控制噪聲傳播途徑控制噪聲接受處控制常用吸聲材料和隔聲材料降噪裝置設(shè)計(jì)機(jī)械噪聲測量簡介可選大作業(yè)2：概述球磨機(jī)的噪聲發(fā)生及降噪措施.操縱及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述教學(xué)重點(diǎn)：分類及應(yīng)用的一般知識教學(xué)難點(diǎn)：自動控制技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)操縱系統(tǒng)的功能及要求基本功能：信號轉(zhuǎn)換基本要求：輕便省力、行程適當(dāng)、定位可靠、反饋準(zhǔn)確迅速、安全可靠等等。以汽車的操縱系統(tǒng)為例，結(jié)合其操縱系統(tǒng)的發(fā)展歷程說明。5.1.2操縱系統(tǒng)的組成及分類基本組成：操縱件、執(zhí)行件和傳動件分類：人力、助力、液壓、氣壓操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)（簡單介紹）人機(jī)工程學(xué)在操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用（介紹）結(jié)合汽車的操縱系統(tǒng)加以說明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的作用、分類、和組成控制系統(tǒng)的作用：控制系統(tǒng)的分類：按控制信號的變化規(guī)律（恒值、程控、伺服）按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（單回路及多回路、開環(huán)及閉環(huán)、復(fù)合控制、單級及多級）控制系統(tǒng)組成，以閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)為例控制原理經(jīng)典控制論與現(xiàn)代控制論（簡述控制理論的發(fā)展歷史，結(jié)合本人碩士論文工作說明其作用的特點(diǎn)）實(shí)例介紹火炮炮臺回轉(zhuǎn)跟蹤系統(tǒng)主動控制技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的部分應(yīng)用（國外）可選大作業(yè)2：討論某伺服系統(tǒng)的功能、原理及設(shè)計(jì)特點(diǎn)（可任選應(yīng)用場合）討論課4要求：前述可選大作業(yè)2，每人4分鐘介紹自己的論述內(nèi)容。要求以多媒體（以PowerPoint形式）方式進(jìn)行。教師、同學(xué)提問和報(bào)告人解答約2分鐘。當(dāng)場打出成績。進(jìn)行25人教師初步總結(jié)：指出需要在書面作業(yè)中補(bǔ)充完成的內(nèi)容，指出存在的一些共性的問題。第9課（3課時(shí)）討論課5完成討論課并進(jìn)行總結(jié)，交所有的書面作業(yè)。.執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)重點(diǎn)：工作循環(huán)圖的繪制和應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型執(zhí)行系統(tǒng)的組成、功能及分類執(zhí)行系統(tǒng)的組成執(zhí)行構(gòu)件和機(jī)構(gòu)（工作機(jī)或工作裝置）執(zhí)行系統(tǒng)的功能夾持、搬運(yùn)、輸送、分度及轉(zhuǎn)換工位、檢測、完成工藝性動作等教材中的示例逐一說明（四種機(jī)械手、車門啟閉、搬運(yùn)、直線輸送、直線導(dǎo)軌、兩種回轉(zhuǎn)作業(yè)臺、分度裝置、墊圈檢測等等）機(jī)構(gòu)選型及常用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要性能特點(diǎn)教材中的機(jī)構(gòu)圖樣逐一介紹和說明（詳述）。執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)以本人曾參與的一個繃帶成卷機(jī)的設(shè)計(jì)為例逐步說明設(shè)計(jì)要求的提出執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟擬定運(yùn)動方案、擬定機(jī)構(gòu)組合方案、繪制工作循環(huán)圖、運(yùn)動分析、動力學(xué)分析及承載能力計(jì)算。大作業(yè)3：自選某自動化機(jī)械進(jìn)行執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要求完成方案設(shè)計(jì)過程、制定機(jī)構(gòu)組合方案、繪制工作循環(huán)圖、完成基本運(yùn)動分析。討論課6要求：設(shè)計(jì)對象描述約1分鐘，設(shè)計(jì)方案的提出及選定機(jī)構(gòu)介紹約2分鐘，工作循環(huán)圖介紹1分鐘，共每人4分鐘介紹自己的論述內(nèi)容。要求以多媒體（以PowerPoint形式）方式進(jìn)行。教師、同學(xué)提問和報(bào)告人解答約2分鐘。當(dāng)場打出成績。進(jìn)行25人教師初步總結(jié)：指出需要在書面作業(yè)中補(bǔ)充完成的內(nèi)容，指出存在的一些共性的問題。第12課（3課時(shí)）討論課7完成討論課并進(jìn)行總結(jié)，交所有的書面作業(yè)。.傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)重點(diǎn)：有級傳動系統(tǒng)的一般知識教學(xué)難點(diǎn)：針對實(shí)際用途進(jìn)行傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、計(jì)算傳動系統(tǒng)的功能和要求傳動系統(tǒng)的基本功能運(yùn)動的傳遞和轉(zhuǎn)換形式、力的傳遞和轉(zhuǎn)換方式、動力的分解和組合。傳動系統(tǒng)的要求與動力機(jī)的匹配、起制動、調(diào)速、換向、卸載、安全保護(hù)等。傳動系統(tǒng)的類型及其選擇按傳動比變化情況分類固定傳動比：起重機(jī)可調(diào)傳動比：有級變速（汽車、機(jī)床等）、無級變速（機(jī)械無級變速器）、周期性變速（造紙和紡織用放卷機(jī)等）按驅(qū)動形式分類獨(dú)立驅(qū)動：單執(zhí)行機(jī)構(gòu)（曲柄壓力機(jī)）、不相關(guān)的多個執(zhí)行系統(tǒng)（起重機(jī)）、數(shù)控機(jī)械的傳動系統(tǒng)集中驅(qū)動：有傳動比要求（螺桿加工）、有動作順序要求（啤酒封蓋過程）、相互獨(dú)立驅(qū)動（塔式起重機(jī)）、聯(lián)合驅(qū)動（隧道掘進(jìn)機(jī)）按工作原理分類機(jī)械傳動、流體傳動、電力傳動（教材表5.1詳細(xì)說明）傳動類型的選擇以汽車傳動系統(tǒng)為例，分別說明各類型的優(yōu)缺點(diǎn)。傳動系統(tǒng)的組成變速裝置交換齒輪變速、滑移齒輪變速、離合器變速、嚙合器變速各具一例（用機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖說明）起停和換向裝置電動機(jī)自身、用離合器（簡圖）結(jié)構(gòu)介紹（教材中的圖）制動裝置制動器介紹：接觸式；帶式、塊式、蹄式、盤式非接觸式：磁粉制動器、電緩沖器安全保護(hù)裝置安全聯(lián)軸器、安全離合器專用安全保護(hù)裝置：結(jié)合本人經(jīng)歷介紹電梯的防護(hù)、起重機(jī)的保護(hù)裝置等。傳動系統(tǒng)的運(yùn)動設(shè)計(jì)有級變速傳動的運(yùn)動設(shè)計(jì)確定結(jié)構(gòu)式、定比傳動副的確定、轉(zhuǎn)速圖的繪制、公比確定原則以上海桑塔納2000型的速比為例。（《汽車構(gòu)造》教材）無級變速傳動鏈的設(shè)計(jì)原則（介紹）電機(jī)調(diào)速介紹（直流調(diào)速、交流變頻調(diào)速）其他無級調(diào)速方案介紹液壓的無級調(diào)速系統(tǒng)節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速液力傳動在車輛底