《機器人機械基礎》教學大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：22130021課程性質(zhì)：學科基礎必修課學分：4學分學時：64學時（理論52學時，實驗12學時）先修課程：工程制圖與CAD（A）、機器人工程導論等后續(xù)課程：機器人競賽與實訓等適用專業(yè)：機器人工程專業(yè)開課單位：智能工程學院一、課程說明《機器人機械基礎》是機器人工程專業(yè)必修的一門學科基礎必修課。本課程主要傳授機械設計基本理論與方法，為學習其他有關課程及以后從事技術工作打下必要的基礎。本課程注重基本理論知識的深入學習，強調(diào)培養(yǎng)運用基礎理論知識解決生產(chǎn)實際中問題的能力，兼顧新技術、新工藝及其發(fā)展方向的介紹，培養(yǎng)“厚基礎、寬口徑、高素質(zhì)、強能力”的人才。二、課程目標通過本課程的學習，使學生達到如下目標：課程目標1：掌握常用機構特點和功能，常用零部件設計的基本理論和方法。課程目標2：具備分析和設計常用機構的能力，并具有初步設計和評價機械傳動系統(tǒng)方案的能力和創(chuàng)新素質(zhì)。課程目標3：了解機械設計學科方面的技術標準體系、重要新技術成就及學科的發(fā)展趨向，能提出多種技術方案，并對其進行對比、論證和優(yōu)化，并能與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，同時培養(yǎng)愛國情懷。三、課程目標與畢業(yè)要求《機器人機械基礎》課程教學目標對機器人工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學目標與畢業(yè)要求關系畢業(yè)要求指標點課程目標支撐強度1.工程知識1.1掌握機器人工程領域所需的數(shù)學（高等數(shù)學、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、線性代數(shù)、復變函數(shù)與積分變換）、大學物理等科學知識，具備理解和表述復雜工程的計算和分析能力。課程目標1：掌握常用機構特點和功能，常用零部件設計的基本理論和方法。H2.問題分析2.3通過文獻研究與分析，求解機器人工程領域復雜工程問題，以獲得有效結論。課程目標2：具備分析和設計常用機構的能力，并具有初步設計和評價機械傳動系統(tǒng)方案的能力和創(chuàng)新素質(zhì)。M3.設計/開發(fā)解決方案3.1能夠針對機器人工程領域的復雜工程問題提出網(wǎng)絡化、智能解決方案。課程目標3：了解機械設計學科方面的技術標準體系、重要新技術成就及學科的發(fā)展趨向，能提出多種技術方案，并對其進行對比、論證和優(yōu)化，并能與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關畢業(yè)要求的關聯(lián)度。四、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配1.理論部分理論部分的教學內(nèi)容、基本要求與學時分配見表2。表2教學內(nèi)容、基本要求與學時分配教學內(nèi)容教學要求，教學重點難點理論學時實驗學時對應的課程目標1.緒論1.1機械的概念與組成1.2機器與機構、零件與構件的區(qū)別與聯(lián)系思政1：激發(fā)愛國主義情懷1.3課程內(nèi)容和學習方法教學要求：掌握機械的概念與組成,理解機器與機構、零件與構件的區(qū)別與聯(lián)系,了解機械設計的基本要求與一般過程。重點:機械的概念。難點:機器與機構、零件與構件的區(qū)別與聯(lián)系。2232.機械常用工程材料及鋼的熱處理2.1金屬材料的力學性能及工藝性能2.2常用金屬材料思政2：號召學生以國家利益為重2.3鋼的熱處理工藝2.4機械零件的選材教學要求：掌握金屬材料的力學性能及工藝性能的內(nèi)容,了解常用金屬材料和非金屬材料,了解鋼的熱處理工藝的方法及作用,掌握機械零件的選材。重點:機械的概念。難點:機器與機構、零件與構件的區(qū)別與聯(lián)系。41、23.機械精度設計基礎3.1公差與配合概述3.2公差與配合的術語和定義3.3常用的尺寸公差與配合，培養(yǎng)大國工匠精神3.4表面粗糙度、形狀公差、位置公差教學要求：理解公差與配合的意義和作用,理解公差與配合的術語和定義,掌握常用的尺寸公差與配合,掌握表面粗糙度、形狀公差、位置公差的選用和標注。重點:公差配合的術語和定義，公差與配合的選用；表面粗糙、形狀與位置公差的選用和標注。難點:公差與配合的選用及形位公差的正確標注。42、34.機構的組成原理及平面連桿機構4.1機構結構分析的內(nèi)容及目的；4.2機構的組成、機構運動簡圖；4.3機構自由度計算及注意事項；4.4利用速度瞬心作平面機構的速度分析。4.5平面四桿機構的類型和應用；思政3：培養(yǎng)學生的世界觀、價值觀；4.6平面四桿機構的設計。教學要求：熟練掌握機構簡圖的繪制方法；熟練掌握機構自由度的計算；熟練掌握機構具有確定運動的條件；理解速度瞬心的概念，利用速度瞬心法進行機構速度分析；了解平面四桿機構的基本型式，掌握其演化方法；熟練掌握平面四桿機構存在曲柄的條件及其工作特性;熟練掌握用圖解法設計四桿機構。重點:機構運動簡圖的繪制、機構自由度的計算、平面四桿機構的類型和應用、存在曲柄的條件、工作特性以及四桿機構的設計。難點:機構運動簡圖的繪制、機構自由度計算中有關虛約束的識別及處理問題、四桿機構存在曲柄的條件、工作特性及設計。6215.帶傳動與鏈傳動5.1帶傳動的主要類型，帶傳動的工作原理、特點和應用培養(yǎng)學生嚴謹負責的態(tài)度5.2帶傳動的受力分析、帶傳動的應力分析、彈性滑動和打滑現(xiàn)象5.3帶傳動的失效形式和設計準則5.4普通V帶傳動的設計計算5.5鏈傳動教學要求：了解帶傳動的類型、特點和應用場合；掌握帶傳動的工作原理、受力分析、彈性滑動及打滑現(xiàn)象；掌握普通V帶傳動的失效形式及設計準則；具備設計普通V帶傳動的能力；了解鏈傳動的特性和選擇。重點:帶傳動的工作情況分析、普通V帶傳動的設計計算、鏈傳動的運動特性。難點:帶傳動的極限有效拉力及其影響因素、帶的彈性滑動和打滑、形成機理。41、2、36.凸輪機構6.1凸輪機構的應用及分類6.2從動件常用的運動規(guī)律激發(fā)愛國情懷6.3凸輪機構輪廓曲線的設計方法6.4凸輪機構基本尺寸的確定教學要求：了解凸輪機構的組成及其主要優(yōu)缺點；了解凸輪機構的分類；掌握從動件常用的運動規(guī)律；掌握用反轉法設計凸輪輪廓曲線。重點:凸輪機構輪廓曲線的設計、基本尺寸的確定。難點:凸輪機構輪廓曲線的設計。22、37.齒輪機構7.1齒輪機構的應用及分類7.2齒廓嚙合基本定律7.3漸開線的形成、性質(zhì)及其嚙合特點增強民族自豪感7.4漸開線標準齒輪各部分的名稱和幾何尺寸7.5漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動7.6漸開線齒廓的切制及變位齒輪概述7.7平行軸斜齒圓柱齒輪機構7.8蝸桿蝸輪機構7.9直齒錐齒輪機構教學要求：了解齒輪機構的類型和應用；了解平面齒輪機構的齒廓嚙合基本定律；熟練掌握漸開線齒輪各部分的名稱、基本參數(shù)及各部分幾何尺寸的計算；熟練掌握漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合特性及漸開線齒輪傳動的正確嚙合條件和連續(xù)傳動條件；了解漸開線齒廓的切齒原理、根切現(xiàn)象及變位齒輪的概念；了解斜齒圓柱齒輪齒廓曲面的形成和嚙合特點；了解標準直齒錐齒輪的傳動特點及基本尺寸的計算。重點：漸開線直齒輪機構的幾何尺寸計算、嚙合傳動；平行軸斜齒圓柱齒輪機構的幾何尺寸計算。難點：漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合過程。621、2、38.輪系8.1輪系及其分類8.2定軸輪系的傳動比計算培養(yǎng)自主創(chuàng)新8.3周轉輪系的傳動比計算8.4復合輪系的傳動比計算教學要求：了解輪系的分類方法，掌握輪系類型的判斷；熟練掌握定軸輪系、周轉輪系、復合輪系的傳動比計算；了解輪系的功用。重點：輪系的傳動比計算。難點：周轉輪系、復合輪系的傳動比計算。421、29.其他常用機構9.1棘輪機構9.2槽輪機構教學要求：了解其他常用機構的工作原理及應用。重點:棘輪機構、槽輪機構的工作原理、特點及應用。難點:其他常用機構的工作原理。21、2、310.螺紋連接10.1螺紋、螺紋聯(lián)接的類型及應用引入螺絲釘精神10.2螺紋聯(lián)接的預緊和防松10.3螺栓組聯(lián)接的結構設計10.4提高螺栓聯(lián)接強度的措施。教學要求:要求學生了解螺紋、螺紋聯(lián)接的主要類型、特點和應用，掌握螺紋聯(lián)接的預緊和防松，掌握螺栓組聯(lián)接的結構設計，了解提高螺紋聯(lián)接強度的措施。重點:螺紋的參數(shù)、螺紋聯(lián)接的類型、螺紋聯(lián)接的預緊和防松、螺栓組聯(lián)接的結構設計。難點:提高螺栓聯(lián)接強度的措施。421、2、311.滾動軸承11.1滾動軸承的基本類型、特點、代號、類型選擇11.2滾動軸承的工作情況11.3滾動軸承的失效形式、設計準則思政4：培養(yǎng)大家堅持不懈11.4滾動軸承的強度計算11.5滾動軸承的組合結構設計、潤滑和密封11.6滑動軸承的概述。教學要求：要求學生掌握滾動軸承的構造、基本類型、代號和類型選擇；了解滾動軸承的載荷分布情況、失效形式和計算準則；掌握滾動軸承的基本額定壽命、基本額定動載荷、當量動載荷的概念及壽命計算；了解滾動軸承的組合結構設計；潤滑和密封；了解滑動軸承的基本原理和選擇。重點:滾動軸承的基本類型、特點、代號和類型選擇；滾動軸承的壽命計算，角接觸軸承的軸向載荷計算以及滾動軸承的組合結構設計。難點:滾動軸承的壽命計算，滾動軸承的組合結構設計。41、2、312.軸及軸轂聯(lián)接12.1軸的分類、常用材料及其選擇12.2軸的結構設計12.3軸的強度計算12.4鍵的分類、特點及工作原理思政5：增加學生勤于鉆研的能力12.5花鍵聯(lián)接的類型、定心方式和應用12.6銷聯(lián)接的種類和應用。教學要求：要求學生熟悉軸的功用、分類、軸設計的主要工作內(nèi)容以及軸的材料的選擇，掌握軸的結構設計的方法和應考慮的問題，熟悉軸的計算。了解平鍵聯(lián)接的主要類型、特點及應用，掌握平鍵的類型及尺寸的選擇方法，并能對平鍵聯(lián)接進行強度校核計算，了解花鍵聯(lián)接的類型、特點和應用，了解銷聯(lián)接的類型、特點及應用。重點:軸的結構設計和強度計算。難點:軸的結構設計。421、2、313.聯(lián)軸器、離合器13.1聯(lián)軸器13.2離合器教學要求：要求學生了解聯(lián)軸器的種類和特性，了解離合器的種類、特性、工作原理，并熟悉聯(lián)軸器的選擇方法，對安全聯(lián)軸器及安全離合器及特殊功用及特殊構造的聯(lián)軸器及離合器有所了解。重點:聯(lián)軸器、離合器的類型、結構、特點及其應用。難點:聯(lián)軸器、離合器的特點及選用。21、2、314.金屬切削加工工藝14.1常用加工方法與設備簡介；倡導愛國主義14.2現(xiàn)代加工技術簡介教學要求：要求學生了解常用加工方法與設備；了解現(xiàn)代加工技術。重點:常用加工方法與設備。難點:常用加工方法與設備。41、2、3合計52122.實驗部分實驗部分的教學內(nèi)容、基本要求與學時分配見表3。表3實驗項目、實驗內(nèi)容與學時實驗項目實驗內(nèi)容和要求實驗學時對應的課程目標1.機構現(xiàn)場認識實驗實驗內(nèi)容：常用機構的認識。實驗要求：了解常用機構的結構特點、主要類型及運動傳遞情況。212.機構運動簡圖測繪實驗實驗內(nèi)容：對實際機構的測繪及分析。實驗要求：掌握機構運動簡圖的繪制方法；掌握機構自由度的計算；驗證機構具有確定運動的條件。223.漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)測定實驗內(nèi)容：測定直齒圓柱齒輪參數(shù)。實驗要求：了解齒輪參數(shù)的測定方法，并確定齒輪的模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)等。214.機械零件現(xiàn)場認識實驗實驗內(nèi)容：常見通用零部件的認識實驗要求：了解各種通用零部件的類型、結構、工作原理及安裝、定位、張緊、潤滑與維護。215.軸系結構設計實驗實驗內(nèi)容：常見軸系結構的設計和安裝實驗內(nèi)容：熟悉并掌握軸、軸上零件的結構形狀及功用、工藝要求和裝配關系；熟悉并掌握軸及軸上零件的定位與固定方法，為軸系結構設計提供感性認識；了解軸承的類型、布置、安裝及調(diào)整方法，以及潤滑和密封方式；掌握軸承組合設計的基本方法。236.減速器原理及應用實驗內(nèi)容：常見減速器的結構分析及裝拆實驗要求：了解各種常用減速器的基本類型、工作原理和特點；進行減速器的裝拆，了解軸系部件、箱體的組成及其安裝、潤滑和維護；通過觀察分析，提高機械結構設計能力，為減速器設計打下基礎。23合計12五、教學方法及手段本課程理論教學以課堂講授為主，結合作業(yè)、學習通資源，采用啟發(fā)式、討論式教學和案例教學等，培養(yǎng)學生常用機構和零部件的結構分析和設計的基本理論、基本知識和基本技能，培養(yǎng)學生自主學習能力、實際動手能力，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維。采用E-mail、QQ、微信等交流工具，加強和學生之間的交流和溝通。實驗教學著重講授如何用科學的手段來完成理論的驗證；采用教師講授和學生動手操作的方法；在實驗前學生應復習和掌握與本實驗有關的教學內(nèi)容、認真閱讀實驗指導書；在實驗中要嚴格遵守實驗紀律，按操作規(guī)程使用儀器；實驗結束后，按規(guī)定對儀器進行維護保養(yǎng)；每完成一項實驗，要認真完成一份實驗報告。六、課程資源1.推薦教材：（1）馬惠萍.《機械學基礎》[M].北京.科學出版社.2019.2.參考書：（1）李良軍.《機械設計》[M].北京.高等教育出版社.2020.（2）張春林.《機械原理》[M].北京.機械工業(yè)出版社.2018.（3）張策.《機械工程史》[M].中國.清華大學出版社.2015.3.期刊：（1）機械設計.ISSN1001-2354.中國機械工程學會;天津市機械工程學會.（2）機械設計與制造.ISSN1001-3997.遼寧省機械研究院.（3）機械傳動.ISSN1004-2539.鄭州機械研究所.（4）礦山機械.ISSN1001-3954.洛陽礦山機械工程設計研究院.（5）ChineseJournalofMechanicalEngineering.ISSN1000-9345.中國機械工程學會.4.網(wǎng)絡資源：（1）西安交通大學《機械設計基礎》慕課/course/XJTU-1001595002.（2）武漢理工大學《機械設計基礎》慕課/course/WHUT-1207188803.七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關系見表4。表4課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細則課程目標123過程性考核實驗20（1）根據(jù)每個實驗的實驗操作完成情況和實驗報告質(zhì)量單獨評分，滿分100分；（2）每次實驗單獨評分，取各次實驗成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以實驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭?010期中測驗10（1）卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）主要考核常用機構的分類、特點，工作原理及特性；常用零部件的主要失效形式設計準則及方法。（3）考試題型為：選擇題、填空題、簡答題、判斷題和計算題等。√√√442作業(yè)20（1）主要考核學生對各章節(jié)知識點的復習、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?84期末考核50（1）卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）主要考核常用機構的分類、特點，工作原理及特性；常用零部件的主要失效形式設計準則及方法軸系、金屬加工、螺紋連接相關知識。（3）考試題型為：選擇題、填空題、簡答題、判斷題和分析計算題和改錯題?！獭獭?02010合計：100分424216八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以實驗、期中測驗、作業(yè)、期末考試等方式對學生進行考核評價?？己嘶疽?/p>