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1、机械设计基础课程整体设计Course Design(20202021学年第1学期)设计者(Designer): 丁洁瑾所在部门(Department):机电系开课专业(Specialty):机电一体化专业完成时间(Finished Time) :2020.10浙江同济科技职业学院Tongji Vocational College of Science and Technology采用“任务驱动”、“项目导向”教学方法，每个内容模块均有任务支撑，将专业英语学习融入课程学 习中，通过完成课程任务，“做中学、学中做“，激发学生自主学习的兴趣，全面提升学生的综合素质。2.学习任务设计(Learning
2、 tasks)注：本表格中的“覆盖目标”只需填写在第四部分所确定的学习目标的编号。任务 序号 NO.任务Tasks覆盖目标Covered objectivesT1太阳伞支撑机构01-04 KI S1-S5 A1-A5T26自由度机械手设计01-04 K2 S1-S5 A1-A5T3内燃机凸轮机构设计01-04 K3 S1-S5 A1-A5T4HC138齿轮箱传动设计01-04 K4 S1-S5 A1-A5T5螺旋千斤顶螺旋传动01-05 K7 S1-S5 A1-A5T6HC138齿轮箱轴承设计01-05 K8 K9 K12 S1-S5 A1-A5T7HC138齿轮箱轴设计01-05 K10 K
3、12 S1-S5 A1-A5T8创新设计01-06 K1-K12 S1-S5 A1-A53.任务情境设计(Scenarios)任务 序号 NO.情境描述ScenarioT1炎热的夏天，公司岗亭需要定制一把太阳伞。太阳伞支撑机构主要由伞座、伞柱及伞骨 组成，它们的结构和材质决定了太阳伞的抗风能力，其中伞骨分为长骨和短骨。巳知杭 州天堂伞公司生产的某型号太阳伞，伞柱高度为2250mm,长骨长度为1500mm,短骨长度 为7501nm，试绘制出太阳伞支撑机构的机构运动简图并做改进设计。T2大学生工程训练比赛智能物流运输项目要求实现物料的抓取和搬运任务，根据18年的 比赛规则，设计一款合适的机械手爪实
4、现该功能。T3本任务是在已掌握知识的基础上，学习一种典型的机器一内燃机。通过观察汽燃机剖视模型，掌握汽燃机的工作原理，了解汽燃机的基本构造，对汽燃机中的常用机构,如活塞 连杆机构、配气机构等有初步的认识。T4齿轮减速器是工业中所不可缺少的典型设备。本任务结合齿轮箱厂的实际工作任务，了 解减速器的结构组成和工作原理。HC138型齿轮箱客户反馈齿轮箱不能正常使用，为了尽快维修好齿轮箱，设计人员准备测绘旧齿轮，出图重新加工。千斤顶是一种用比较小的力就能把重物顶升、下降或移位的简单起重设备,也可用来校 正设备装配的偏差和构件的变形等。千斤顶主要用于厂矿、交通、运输等行业,作为车 T5辆修理及其他起重、
5、支承等工具。本任务要求结合实际，了解螺旋千斤顶的结构和工作原理,并零握螺纹连接的基本知识。任务4已经完成了齿轮减速器的设计，其中轴毂连接件如何选择和设计,减速器输出轴 的功率和运动如何传递给工作机呢？试确定齿轮减速器中轴间连接的类型，并确定型 号，进行标注。具体数据及要求如下。减速器输出轴直径di=50mm,轴头长度L2=110mm, T6输出功率P2=4. 63kW,输出轴的转速m=88. 3r/min；工作机卷筒外伸轴直径d2=42mm,轴头 长度L3=84mm。载荷平稳,工作中无相对位移。试选择减速器输出轴与工作机卷筒间联 轴器的类型，确定型号并写出标记。HC138齿轮箱中使用的滚动轴承
6、，它是标准化零件,依靠主要元件间的滚动接触来支撑T7转动零件，具有摩擦阻力小、效率高、轴向尺寸小等优点，能否根据其形状和尺寸确定其代号?通过课程的学习，掌握了不同的平面机构、传动机构和连接方式，联系日常生活、机械T8设计竞赛项目，通过查找书籍、网络资源，以部门为单位，进行齿轮箱或者创新产品的设计。七、.课程进度表(Course schedule)(在线教学)序号学时单元标题12课程概要：走进机械了解机械22机构运动简图绘制32自由度计算42平面连杆机构分析52平面连杆机构的特性62平面四杆机构设计72初识凸轮机构82凸轮机构运动规律及图解法绘制92凸轮机构的设计102初识齿轮112齿轮参数及啮
7、合条件122齿轮加工及变位齿轮132齿轮罢工及材料精度142渐开线圆柱齿轮设计八、 考核方案(Assessment plan)考核模块考核维度考核指标考核观察点分数过程考核 (60%)态度考核 (40%)出勤率考勤按照学生手册要求，采用职 教云软件考勤记录，无故旷课扣 3分，迟到或早退扣1分，超出 10分部分继续扣态度考核分数， 上限30分o10课堂表现通过职教云考核，根据课堂表现 情况。5作业上交次数，少一次扣1分。上限 10分。10任务完成情况 考核(60%)作业完成质量教师每次作业打分，评分等级 A、B、C,每次作业1分，10次 作业。40激励考核(附加分5%)学习过程的主动性、 创新性
8、在学习过程中，主动提问，参与 讨论，搜集课内外学习资源等。0-10终结性考核 (40%)期末考核本课程的知识内容和能力指标40*达到学籍管理办法同科教(2015) 59号第十五条情况，按规定不予考核。九、教法与学法(Teaching and learning approaches)教法设计学法设计教法基本流程设计课前布置相关的教学任务，提供学习资源学法基本流程设计利用学习资源，学习相关知识，合作学习，梳 理问题解决思路，初步完成问题课上学生展示讲解任务思路，互补教师梳理问题解决思路，梳理知识点部门代表讲解展示任务解决思路对知识进行提高深化学习深化相关知识训练深化问题的思维方法配合问题解决，提高
9、问题解决能力给出检验性问题，并解决利用学习资源，完成作业和下一次学习任务布置下一次课的任务，提供学习资源十、,教学资源(Learning resources)1、人力资源本课程开发团队包括具有丰富的教学经验和较高学术造诣的教授、企业一线从事设计工作的工程师、 具有双师资历的教师等，全方位、多角度、多层次综合服务本课程建设。2、硬件资源本院拥有机械制图实训室，多套机械传动教学模型，本课程授课在实训室中进行，方便学生随时可以 看到实物模型。3、信息资源 主要教材：新编机械设计基础，机械工业出版社，张淑敏主编，2018年第一版 参考教材：机械设计基础，南京大学出版社，夏罗生、于海丽主编，2016年第
10、二版机械零部件设计，机械工业出版社，张金美编著，2016年第一版机械设计基础，华中科技大学出版社，姚明、陈勇亮等主编，2017年第二版机械设计基础，机械工业出版社，胡家秀主编，2017年第三版机械设计基础，高等教育出版社，陈立德、罗卫平主编，2013年第四版 配套资源：动画素材库、案例配套三维图、任务书习题册（自编） 现代化教学平台：职教云 网络共享课程慕课：（西安交通大学）共享课：（天津中德职业技术学院）精品在线课程：职教云平台一、 课程基本信息(Course profile)错误!未定义书签。二、本课程在实现人才培养目标中的作用与价值(Coursesfunction and value i
11、n attaining training objectives)错误！未 定义书签。三、学习者分析(Learners analysis)错误!未定义书签。学习结果/目标(Learning outcomes/objectives) .错误!未定义书签。五、课程内容(Course content)错误!未定义书签。八、学习任务及情境设计earning tasks and their scenarios) .错误!未定义书签。七、 课程进度表(Course schedule)错误!未定义书签。八、 考核方案(Assessment plan)错误!未定义书签。九、 教法与学法(Teaching and
12、 learning approaches)错误!未定义书签。十、教学资源(Learning resources)错误!未定义书签。一、课程基本信息发展岗位1.维修检测中心技术人员(Course profile)1T发展卤位1.机电产品设计技术员1T ._就业两位、,迁移卤位、L机电一体化产品研发2.机电一1.车间管理及俗后技术服务人体化技术应用3.机电一体化产J员2.机电设备制造工艺技术人品制造4.机电一体化设备的装V员1调与维修J?课程名称Course title机械设计基础学分Credit4.5总学时 Total periods68课程类型Course type专业必修课授课对象 Stud
13、ents机电一体化扩招专业大二先修课程 Prerequisit e courses现代工程制图技术 量具与机械零件测绘 机械制造工艺结构设计 机械制造技术基础后继课程 Subsequent courses机械设计课程设计、毕业设计课程团队成员（Members of the course teaching team）:丁洁瑾、徐跃增、蒋帆、丰章俊、何骥昊、胡杰2020年10月30日本课程在实现人才培养目标中的作用与价值（Course为function and value in attaining training objectives)1、本专业人才培养目标机电一体化专业主要培养面向现代制造业，
14、掌握机电一体化技术专业必备的专门知识，具备机械系统 技术、计算机与处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动和工艺规程设计等专业基本理论，达 到并胜任机电产品装配调试、结构改进与设计、机电一体化设备制造、运行、维修和车间现场管理等岗位 能力，具有创新精神和实践能力的高素质机电一体化技术应用型人才。如图1所示。1）机电一体化产品研发一一计算机辅助设计、机械创新设计及产品开发。2）机电一体化设备的装调与维修一一机电设备企业、检测中心的现场技术人员：主要从事机电设备、 自动化设备、生产线技术改造、安装、运行调试、维护与检修等工作。3）机电一体化产品制造一一机电制造企业的现场技术人员：主要从事机电
15、一体化产品的开发、设计与 制造；先进设备的操作、维护与保养工作。4）机电一体化技术应用一一机电制造企业的车间管理及售后技术服务人员：主要从事生产管理、技术 管理及售后技术服务工作。图1岗位目标3、就业需求分析根据我系2017年机电一体化专业人才需求调研，抽样调查反馈的30家单位统计显示企业对机电一体 化技术专业毕业生的需求量非常大，合计646名。对毕业生的规格要求也很高；近几年学院每年夏季和冬 季的招聘会上，机电一体化技术毕业生的相关岗位需求量也远远大于目前的应届毕业生；而且就业岗位的 技术含量和薪酬都比其它专业要高。水利行业招聘机电一体化技术专业的学生也是一年比一年多。其中杭 州水务集团近几
16、年都招聘了 5名以上毕业生，今年钱江灌区又招聘6名以上本专业毕业生，分布在全省其 它水利行业单位的也为数不少。4、专业能力需求从事本专业工作的学生需具备以下专业能力：(1)具有较强的机械识图与绘图能力；(2)具有较强的计算机操作能力、能运用绘图软件绘制机械工程图；(3)具有较强的电工操作能力和维修能力；(4)具有一般机电一体化产品的设计与计算能力；(5)具有较强的英语听、说、译、写能力；(6)具有较强的数控机床等机电设备安装维护、检测及故障排除能力；(7)具有较强的普通机床与数控机床等机电设备操作能力；(8)具有机电产品营销和一般的企业管理能力。面对不同的职业岗位，能力分析如表1所示：表1职业
17、岗位能力分析岗位群岗位能力机电产品设计、 制造技术人员机械识图与制图能力机电产品零部件设计、开发能力CAD/CAM软件应用能力制订加工工艺能力解决现场技术问题能力查阅、使用技术资料能力设备的安装、调试、 维护保养与维修机床设备性能检测能力机床设备维修工艺设计能力机电设备拆装、调试能力机床电气控制维修能力数控机床编程、操作与维修能力普通机床操作、维修能力机电设备操作、生产能力数控机床与自动化设备操作能力机电设备操作、生产数控机床与自动化设备操作能力具备机械零件加工的基本能力普通机床的操作加工能力机电产品营销与 售后服务机电产品营销技能机电产品性能检测技能按照安装技术文件要求进行现场安装，调试的能
18、 力现场管理具有团队合作，协调人际关系的能力企业管理基本技能较强交流沟通能力为了达到这个专业人才培养目标，实施专业技能培养与职业标准对接，学赛考证相融合。作为毕业要 求，本专业学生毕业须取得以下职业资格证书或技能等级证书。1）英语能力（自愿选考） 高等学校英语应用能力考试A级。2）计算机应用能力（自愿选考） 浙江省大学生计算机等级考试一级（含）以上证书。 ）职业能力证书（选考）学生在校期间资源选考全国计算机辅助技术应用工程师和数控机床装调维修工等职业能力水 平认定证书，鼓励学生获取更多职业资格证书，见表2。序号证书名称颁证单位等级1全国计算机辅助技术应用工程师教育部教育管理信息中心水平认定2数
19、控机床装调维修工浙江省职业技能鉴定中心中级3数控机床操作工浙江省职业技能鉴定中心高级4数控车工操作工浙江省职业技能鉴定中心中级5数控铳床操作工浙江省职业技能鉴定中心中级5、课程定位根据本专业2017年机电一体化专业人才需求调研中，对人才培养方案核心专业课程设置调查，机械 设计基础专业知识结构需求情况如表3所示。表3机械设计基础核心专业课程设置调查知识点需要比例不需要比例无所谓比例机械设计基础2686.6700. 00413. 33机械设计基础课程是面向机械类各专业开设的一门重要的专业基础课，该课程是一门理论与实际 紧密结合的课程，是一门以一般机械中常用机构和通用零（部）件的设计为核心的设计性课
20、程，讲述其工作 原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法，培养学生具有设计通用零件和简单机械传动装置的能力， 并获得实验技能的基本训练。与此同时，通过该课程的学习，将培养学生分析问题和解决问题的能力、动 手能力以及创新思维能力。因此，机械设计基础不仅是高等学校工科机械类各专业的一门十分重要的必 修的专业基础课程，在教学计划中具有承上启下的重要地位，同时，又是一门重要的素质教育课程，在培 养高级应用型人才的过程中具有十分重要的作用。通过本门课程的学习，可为工科类各专业的专业课学习 奠定必要的理论基础，为满足现代所需求的高水平工程技术人才奠定必要的素质基础。本课程教学通过创设情境方法，将虚拟制造企
21、业引入到课堂中，利用教学模型可视化直观学习，采取任务式教学，完成各项 任务目标，将专业英语学习融入到课程中，培养本课程所需能力。三、 学习者分析（Learners analysis）1、学习者在知、情、意、行等方面的特点（1） 认知特点：知识基础较薄弱、自主学习能力较差。高职学生分析能力、思维和提炼能力相 对不足，多数学生虽有学习意愿，但同时又普通存在心态浮躁，缺乏学习热情，学习方法 不当等。（2） 情感特点：学习情绪化较强，带有学习情绪的倦怠感和学习效率低下的困顿感。学习情绪 方面，大部分学生喜欢主观上区分学习内容“有用”与“无用”，对于感兴趣的内容学习 积极性较高，对于枯燥、较难的内容容易
22、选择直接放弃。（3） 意志力特点：缺乏自觉性和持久性。相当一部分高职学生自控能力较差，学习缺乏主动性， 有效学习效率不高，不会按专业性质主动选择及安排课内及外延的学习内容巩固、拓展自 己的知识。尽管他们在主观上也有学习需求，但“学”什么，如何“学”却主要依赖教师， 教师说一步学生做一步，把学习仅局限于课堂，把课堂上教师传授的知识作为学习的全部, 遇到困难时，不能知难而进努力克服。（4） 行为特点：自控力较差，独立思考能力缺乏，容易随大流。大部分学生容易沉迷于游戏、 沉迷于网络，尤其没有了家人的约束，课堂上玩游戏、玩手机的现象已屡见不鲜。独立思 考完成作业的学生屈指可数。2、与本课程学习相关的知
23、识、技能准备情况（1） 本课程授课对象为机电19级扩招班学生，学生生源比较特殊，一般的学生是在职工作的， 有些工作经验很丰富。大部分学生白天工作，有时晚上也要上班。（2） 专业认知基础不一致。有些学生从事本专业工作，实践动手经验非常丰富，有些学生不从 事本专业或者未工作的。3、学习风格分析：听觉型、视觉性、动觉型交叉大部分学生属于听觉与视觉型交叉，做笔记需要指出哪里地方要记，否则学生找不到重点。学生 学习过程中，对实物、图片、动画类型的知识讲解更感兴趣。对于职教云软件的使用，大部分同 学容易上手，但有些同学使用不是很适应。（具体情况根据课程实施过程再分析）4、教学对应措施分析（1） 教学趣味化
24、：情境设计，将模拟制造企业引入到课堂中，模拟企业部门，学生分配到各部门“实 习”，内容设计趣味化；（2） 小组合作：采用部门合作方式，完成布置任务，小组间互评、组内互评方式，纳入考核；（3） 直观通俗教学：实物、图形、动画、视频、课件等立体化教学资源；（4） 教学现代化：利用学习通平台，进行学习资料共享、上课点名、上课互动、分组、互评打分等 环节。（5） 课程思政：通过大国工匠、技能大赛金牌选手等案例引入到课程中，培养学生的工匠精神。四、 学习结果/ 目标（Learning outcomes/objectives）序号学习结果为将来从事机械产品的设计、开发提供必要的理论知识NO.Learnin
25、g outcomesO102具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料及初步编写设计说明书的能力03通过岗位工作情景展现与工作任务的训练，使学生对设计员岗位有直观体验04能进行简单机械结构、机械装置的设计05能对标准件进行选择应用06选拔优秀实习生进入技术中心研发团队参与专业技能竞赛序号NO.知识目标Knowledge objectivesK1掌握一般机械中平面机构的运动简图绘制、自由度计算K2掌握一般机械中平面连杆机构的工作原理、运动特性、设计K3掌握凸轮机构的工作原理、运动特性、设计K4掌握齿轮传动特点、主要参数、传动原理、根切现象、设计计算K5掌握齿轮系传动比计算K6掌握带传动特点、主
26、要参数、传动原理、设计计算K7掌握螺纹主要参数、螺栓连接类型及特点、强度计算K8了解轴毂连接的种类、特点K9掌握轴的类型、结构特点、材料选择K10掌握滚动轴承的类型、特点、选用K11了解离合器的类型、特点、选择方法K12初步掌握齿轮箱的设计方法序号NO.技能目标Skill objectivesS1认识课程学习的一般过程，注重激发学生的学习动机，通过理论教学、实验课程、 课外综合实践等多种形式的教学活动培养学生的机械设计能力；S2认识课程学习的基本方法，注重理论联系实际，善于观察问题、发现问题、并能运 用所学知识解决有关工程实际问题；S3养成踏实、严谨、进取的品质及独立思考的学习习惯；S4正确运
27、用经验公式、合理选择参数，能对所得数据进行简单的处理；S5正确应用标准、手册、图册等有关技术资料，进行零部件尺寸的设计。序号态度目标NO.Attitude objectivesAl培养学生形成热爱机械、实事求是的学风和创新意识、创新精神；A2培养学生树立正确的设计思想和踏实严谨的工作作风；A3培养学生严谨的逻辑推理能力及创新能力；A4培养学生形成举一反三、触类旁通的能力；A5培养学生形成质量、效率、成本、安全和环保意识。五、 课程内容(Course content)序号内容模块学时1走进机械1.1课程概要41.2机器与机构L3机械设计的基本要求1.4机械常用的那些材料2机构设计2. 1平面机构
28、112.2平面连杆机构2.3凸轮机构3传动机构3. 1齿轮传动193.2齿轮系3.3带传动4连接设计4. 1螺纹连接164.2轴4. 3轴承5综合设计齿轮箱、创新设计16合计(Sum)68六、学习任务及情境设计earning tasks and their scenarios)1.设计思路(Design ideas)将企业实际运营架构引入到课堂中，提前让学生感知企业工作的情境。将企业常规产品生产阶段分解 到各个学期及相对应的课程中。培养计划中的课程都与企业生产挂钩，企业整体规划如表4：表4企业整体规划序号企业任务规划对应知识点培训1仿制零件现代工程制图1、现代工程制图2、三维机械设计2外协测绘
29、量具与机械零件测绘3生产加工机械制造技术基础、机械制造工艺与夹具、互换性与测量技术、数控加工工艺及编 程、液压与气压传动技术、数控机床装调及维修、现代企业质量管理4设计齿轮箱工程力学、机械设计基础、摩擦传动机构设计、机械设计课程设计5外培实战顶岗实习与毕业设计成立虚拟制造企业一一JD齿轮箱厂，每位学生都是新进的实习生，随机被分配到公司的八大部门：中 功率部、设计部、质量部、工艺部、齿轮部、电算部、采购部和销售与服务部，每个部门推选一名临时部 长。各部门、产品工序及对应知识点对应关系如图2所示。产品设计产品制造生产现代工程制图1（1）里具与机械零件测绘（1）工程力学（1）现代工程制图2 （2）现代工程制图1（1金属切削原理及刀具（1）电工电子技术应用（1）机械制造技术基础（2）产品销售专业英语（5）机械设计基础（3） 三维机械设计（3） 机械设计课程设计（4） 顶而实习与毕业设计（6）设计部、电算部、工艺部机械制造工艺及夹具（3） 互换性与别里技术（3） 数控加工工艺及编程（4） 液压与气压传动技术（4） 数控机床装调及维修（4） 现代企业质里管理图2各部门、产品工序及对应知识点对应关系课程学习注重理论联系实际，利用实物模型进行教学，帮助学生多注意观察各种机械设备，掌握各机 构、零部件的基本原理和结构。教学模型如图3所示，机械传动模型、汽燃机模型、单级圆柱减速器等。