机械设计基础
Fundamentals of Mechanical Design
主讲：朱玉 教师团队：共4 人
- 学校 南京工程学院
- 学分 4
- 开课院系 南京工程学院
- 课时 64
- 专业大类 机械类
- 课程视频总时长（分钟） 758
- 开课专业 机械类；近机类
- 课程编号 ZJ0067808
课程介绍
本课程是国家级一流本科课程（线上线下混合），江苏省一流本科课程、江苏省在线课程，江苏省高等继续教育”一平台两系统“在线课程、江苏省精品资源共享课程。
《机械设计基础》课程是工科专业重要的专业技术基础课，具有承前启后的重要作用。 通过本课程的教学，学生设计通用零件、机械传动装置及简单机械的能力得到训练和培养，为学生学习后继课程及新的科学技术打下必要的基础，同时也为学生今后从事机械技术工作打下一定的基础。
课程适合学时在48-70之间的机械类及近机类专业同学选修或相关专业社会学习人员学习。
课程总计时长703分，根据知识点分成81个微课，机构讲解、受力分析及零件装配全程动画演示。
课程零件内容的编排以典型机器减速器相关零件设计顺序为主线，零件设计源自同一减速器数据，强化学员机械设计知识的整体性。
课程将现代设计方法与相关知识点融合，提供了一定量的拓展案例资源。
从实际应用出发，有关单元提供了国家标准设计手册数据，方便学生使用。
课程注重"学以致用”，与企业共建课程资源，增强学生解决复杂工程问题的综合能力。
教学中通过介绍大国重器、智能制造、中国古代机构典型案例，将课程思政与教学内容隐性结合。
课程所属团队是江苏省高校青蓝工程优秀教学团队，主编9部教材，课程团队所属专业入选国家一流本科专业建设点，通过国际工程教育认证。
与慕课相配套的教材-《机械设计基础》（第2版），主编：朱玉，北京大学出版社，书号：978-7-302-35129-1。
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教师团队
朱玉
南京工程学院 ｜ 副教授
从事机械设计教学及科研工作30年。国家一流课程负责人，省级一流课程、省级在线课程、省级资源共享课程负责人，主持教学教改项目8项，第1作者发表论文19篇，主编4部教材，第1权利人授权发明、实用新型专利及软件著作权发明19项。录制课程第1、2、3、4、5、6、7、8、9、11、14单元视频。，从课程单元视频事机械设计教学及科研工作30年。国家一流课程负责人，省级一流课程、省级在线课程、省级资源共享课程负责人，主持教学教改项目8项，第1作者发表论文19篇，
黄辉祥
南京工程学院 ｜ 讲师
本科就读于黑龙江科技大学机械设计制造及其自动化专业，硕士就读于兰州理工大学机械设计及理论专业，2015年12月毕业于东南大学机械制造及其自动化专业，师从汤文成教授，研究方向为结构分析与优化设计、正畸生物力学。2016年6月至今在南京工程学院工作。曾发表论文5篇，3篇EI收录，2篇SCI收录，获授权发明专利9项，其中第二发明人8项，第三发明人1项。参与课程测验题及其它资源录入。
教学方法
1、在线自主学习建议时数32学时。
2、采取多元化教学方式：1）慕课教学；2）案例项目化教学；3）情境教学方法。
3、引导学生课外拓展学习，案例教学中充分融入思政元素，通过项目化教学引导学生探究专业领域前沿机械，提升学习挑战度。
教学效果
2023年获国家级一流本科课程
参考教材
朱玉. 机械设计基础[M]．2版．北京：北京大学出版社，2024
教学大纲
《机械设计基础》课程教学大纲
课程名称：机械设计基础
英文名称：Fundamentals of Mechanical Design
学分/学时：4学分/64学时（理论学时：58；实验学时：6）
适用专业：材料成型与控制工程专业、材料科学与工程专业、金属材料工程专业、功能材料专业、车辆工程专业、交通运输专业、汽车服务工程、焊接技术与工程、工业工程专业、能源与动力工程专业、机械电子工程专业等
先修课程：机械制图、工程力学
一、课程简介
本课程是近机械类工科专业重要的专业基础课，具有承前启后的重要作用，主要介绍机械中常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本设计理论和计算方法。通过本课程的教学，训练和培养学生设计通用零件、机械传动装置及简单机械的能力，为学生学习后继课程及新的科学技术打下必要的基础，同时也为学生今后从事机械技术工作打下一定的基础，培养自己的优良学习品质。
二、教学目标
贯彻国家“立德树人”的教育方针，遵循以学生为主体，“四位一体”全面发展的教学理念，秉承学校“学以致用”的办学理念，以区域经济发展和材料加工、能源动力等行业需求为导向，以培养高水平应用型人才为目标，基于OBE理念的专业毕业要求，明确本课程的教学目标。通过线上线下混合式教学，使学生掌握常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本设计理论和计算方法等知识，具备解决复杂工程问题的认知能力和系统分析能力；通过开展“小而精”的工程项目化教学，深化机构原理与零件设计的感性认知，提升学生多学科知识的运用能力、动手能力和实践创新能力；通过导入大国重器、智能制造中的典型案例教学，使学生了解机电系统总体设计的全过程及设计协作的重要性，传承工匠精神和团队合作精神。
课程目标1：落实立德树人根本任务，持续贯彻专业思政建设。通过案例教学融入严谨、规范、标准以及工匠精神，通过理论与现实相结合融入团队合作精神，通过情感共鸣融入责任和使命等思政教育，使专业知识与思政教育有机融为一体。
课程目标2：了解机械设计的一般规律，初步树立正确的设计思想。
课程目标3：掌握机构结构分析的基本知识，熟练地掌握机构运动简图绘制与机构自由度的计算，掌握常用机构的性能特点，设计与计算方法，了解确定机构的运动方案的基本原理与基本方法。
课程目标4：掌握设计机械零件的基本方法和基本技能，具有设计机械传动装置和简单机械的能力，掌握各种零件的类型、特点和应用，能够提出改善零件工作条件和受力状况、提高零件强度和刚度以防止零件发生失效的技术措施，能考虑工艺问题。
课程目标5：能够运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料，会编制技术文件。
课程目标7：掌握信息技术工具，会用在线课程为自己学习提供帮助，利用在线平台寻求学习帮助。
三、理论教学内容与学时分配
章节/ 单元 | 教学内容 | 建议 学时 | 授课要点 | 课程思政元素 | 预期学习成果 | 对应课程目标 |
第1章/绪论 | （1）本课程研究对象和主要内容 （2）本课程的性质和任务 （3）机械设计的基本要求和一般步骤 （4）机械设计方法及其新发展 | 2 | 重点：①机械、机构、构件、零件的概念；②本课程的任务；③机械设计的一般步骤 难点：机器与机构的区别 | 结合大国重器的研发案例开展思政教育，激发学生建设天空海洋强国的志向，培养学生热爱祖国、为国奉献的精神 | 掌握重点和难点，熟悉其他教学内容。 | 课程目标1、2、7 |
第2章/机械设计基础知识 | （1）机械零件应力及其设计准则 （2）常用材料及其选择（本节根据各专业先修课程情况选择是否需要教学） | 2 | 重点：①应力的分类及接触应力计算；②机械零件的失效形式及设计准则；③机械零件的常用材料和选用原则； 难点：①静应力、变应力、接触应力分析；②机械零件设计中材料的合理选择。 | 结合机械设计准则开展思政教育，渗透到/学生人格发展、个人与集体关系中 | 掌握重点和难点，熟悉其他教学内容。 | 课程目标1、2、7 |
第3章/ 平面机构的结构分析 | （1）平面机构的运动简图 （2）平面机构的自由度 | 4 | 重点：①绘制平面机构运动简图；②计算平面机构的自由度。 难点：计算平面机构自由度时复合铰链、局部自由度和虚约束的判断。 | 结合大国重器的研发案例开展思政教育，激发学生建设天空海洋强国的志向，培养学生热爱祖国、为国奉献的精神 | 掌握重点和难点，熟悉其他教学内容。 | 课程目标1、3、7 |
第4章/ 平面连杆机构 | （1）概述 （2）平面四杆机构的基本形式及其演化 （3）平面四杆机构的基本特性 （4）平面四杆机构的设计 | 4 | 重点： ①平面四杆机构的基本类型；②平面四杆机构的基本特性；③平面四杆机构的设计。 难点：①平面四杆机构的演化；②图解法设计平面四杆机构 | 结合大国重器的研发案例开展思政教育，激发学生建设天空海洋强国的志向，培养学生热爱祖国、为国奉献的精神 | 掌握重点和难点，熟悉其他教学内容。 | 课程目标1、3、7 |
第5章/ 凸轮机构 | （1）凸轮机构的应用和分类 （2）从动件的常用运动规律 （3）图解法设计凸轮轮廓 （4）凸轮设计中的几个问题：压力角、基圆半径和滚子半径的选择 | 4 | 重点：①从动件的运动规律；②凸轮轮廓曲线设计。 难点：反转法设计凸轮轮廓曲线。 | 结合大国重器的研发案例开展思政教育，激发学生建设天空海洋强国的志向，培养学生热爱祖国、为国奉献的精神 | 掌握重点和难点，熟悉其他教学内容。 | 课程目标1、3、7 |
第6章/ 间歇运动机构 | （1）槽轮机构 （2）棘轮机构、不完全齿轮机构和凸轮式间歇运动机构 | 1 | 重点：①棘轮机构的工作原理、运动设计；②槽轮机构的工作原理、运动特性。 难点：槽轮机构参数的确定。 | 结合大国重器的研发案例开展思政教育，激发学生建设天空海洋强国的志向，培养学生热爱祖国、为国奉献的精神 | 掌握重点和难点，熟悉其他教学内容。 | 课程目标1、3、7 |
第7章/ 齿轮传动 | （1）概述 （2）齿廓啮合基本定律 （3）渐开线与渐开线齿廓 （4）渐开线标准直齿圆柱齿轮的参数及几何尺寸计算 （5）渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 （6）渐开线圆柱齿轮的加工 （7）齿轮的失效形式及齿轮材料 （8）渐开线直齿圆柱齿轮传动的强度计算 （9）平行轴渐开线斜齿圆柱齿轮传动 （10）直齿圆锥齿轮传动（简介） （11）齿轮结构润滑 | 14 | 重点：①标准直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动和直齿锥齿轮传动的基本参数、正确条件以及几何尺寸计算；②此三种传动的受力分析；③标准直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动的设计原理和强度计算方法。 难点：①针对不同工况选择材料和设计参数；②判断失效形式和确定设计准则；③斜齿轮轴向力方向判定。 | 结合机械发展史中/不怕牺牲、勇于探索的案例/开展思政教育，塑造学生/艰苦奋斗的精神、勇于探索的勇气和追求真理的决心 | 掌握重点和难点，熟悉其他教学内容。 | 课程目标1、4、5、7 |
第8章/ 蜗杆传动 | （1）蜗杆传动的特点和类型 （2）蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 （3）蜗杆传动的运动学及效率 （4）蜗杆传动的受力分析 | 2 | 重点：①普通圆柱蜗杆的主要参数计算 难点：蜗杆传动的受力分析。 | 结合机械设计准则开展思政教育，渗透到/学生人格发展、个人与集体关系中 | 掌握重点和难点，熟悉其他教学内容。 | 课程目标1、4、5、7 |
第9章/ 轮系 | （1）轮系的类型 （2）定轴轮系的传动比计算 （3）周转轮系的传动比计算 （4）复合轮系的传动比计算 （5）轮系的应用 | 4 | 重点： ①定轴轮系传动比的计算；②周转轮系传动比的计算 （2）难点：①用反转法转化轮系；②轮系转向的判断；③复合轮系的分解。 | 结合机械发展史中/不怕牺牲、勇于探索的案例/开展思政教育，塑造学生/艰苦奋斗的精神、勇于探索的勇气和追求真理的决心 | 掌握重点和难点，熟悉其他教学内容。 | 课程目标1、3、7 |
第10章/ 挠性传动 | （1）带传动概述 （2）带传动的工作能力分析 （3）普通V带传动的设计计算 （4）其他带传动简介 （5）链传动（简介） | 4 | 重点：①普通V带、滚子链传动的结构特点、应用场合和选型；②普通V带、滚子链传动的运动特性；③普通V带传动设计的计算内容和计算过程。 难点：①V带传动受力分析及计算；②普通V带传动的参数选择；③带的弹性滑动；④链传动的多边形效应。 | 结合机械设计准则开展思政教育，渗透到/学生人格发展、个人与集体关系中 | 掌握重点和难点，熟悉其他教学内容。 | 课程目标1、4、5、7 |
第11章/ 轴与轴毂连接 | （1）概述 （2）轴的结构设计 （3）轴的工作能力计算 （4）轴毂连接 （5）轴结构设计的综合实例 | 5 | 重点：①轴的结构设计；②轴的强度计算；③平健的选择及其强度计算。 难点：轴的结构设计。 | 结合机械设计准则开展思政教育，渗透到/学生人格发展、个人与集体关系中 | 掌握重点和难点，熟悉其他教学内容。 | 课程目标1、4、5、7 |
第12章 轴承 | （1）滚动轴承的代号及类型选择 （2）滚动轴承的寿命计算 （3）滚动轴承的组合设计 （4）滑动轴承的简介 | 5 | 重点：①滚动轴承的类型、特点和代号；②滚动轴承的选择计算 难点： ①角接触轴承的轴向载荷计算；②轴承装置的组合设计。 | 结合机械发展史中/不怕牺牲、勇于探索的案例/开展思政教育，塑造学生/艰苦奋斗的精神、勇于探索的勇气和追求真理的决心 | 掌握重点和难点，熟悉其他教学内容。 | 课程目标1、4、5、7 |
第13章/ 螺纹连接 | （1）螺纹连接的基本知识 （2）螺纹的分类、特点及应用 （3）螺纹连接的类型和螺纹紧固件 （4）螺纹连接的预紧与防松 （5）螺纹连接强度计算 （6）螺纹连接结构设计 | 5 | 重点：①螺纹的主要参数和受力分析；②螺纹连接的类型和预紧防松；③螺栓连接的设计和强度计算。 （2）难点：同时承受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接的强度计算。 | 结合机械设计准则开展思政教育，渗透到/学生人格发展、个人与集体关系中 | 掌握重点和难点，熟悉其他教学内容。 | 课程目标1、4、5、7 |
第14章/联轴器、离合器和制动器 | （1）联轴器 （2）离合器和制动器 | 2 | 重点：①理解各类联轴器的性能特点与使用场合；②联轴器的选择计算。 （2）难点： 无 | 结合机械设计准则开展思政教育，渗透到/学生人格发展、个人与集体关系中 | 掌握重点和难点，熟悉其他教学内容。 | 课程目标1、4、5、7 |
四、考核方式及要求
1.本课程一共14个单元，有15个线上单元测验（第7单元包含2个测验），每个单元测验允许2次机会，取2次中的最高分为最终成绩；有10个线上单元作业；线上课程讨论题共37题；线上期末考试1次。
2. 完成线上单元任务占30%，单元测验占20%；线上作业占20%；线上讨论题占10%；课程线上期末考试占20%。总成绩60分（含）以上为合格。
教学计划
《机械设计基础》教学计划
授课顺序 | 需用学时 | 授课内容摘要 | 课外作业 |
1 | 2 | 第1章 绪论 | 线上第1单元自测； 线上第1单元讨论题。 |
2 | 2 | 第2章 机械设计基础知识 2.1 机械零件应力及其设计准则 2.2 机械设计中常用材料及其选择 | 线上第2单元自测； 线上第2单元讨论题。
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3 | 2 | 第3章 平面机构的结构分析 3.1平面机构的运动简图 | |
4 | 2 | 第3章 平面机构的结构分析 3.2平面机构的自由度 | 线上第3单元自测； 线上第3单元作业； 线上第3单元讨论题。 |
5 | 2 | 第4章 平面连杆机构 4.1 概述 4.2 平面四杆机构的基本型式及其演化 | |
6 | 2 | 第4章 平面连杆机构 4.3 平面四杆机构的基本特性 4.4 平面四杆机构的设计 | 线上第4单元自测； 线上第4单元作业； 线上第4单元讨论题。 |
7 | 2 | 第5章 凸轮机构 5.1 凸轮机构的应用和分类 5.2 从动件的常用运动规律 | |
8 | 2 | 第5章 凸轮机构 5.3 图解法设计凸轮轮廓 5.4 凸轮设计中的几个问题 | 线上第5单元自测； 线上第5单元作业； 线上第5单元讨论题。
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9 | 2 | 第6章 间歇运动机构 第7章 齿轮传动 7.1 概述 | 线上第6单元自测； 线上第6单元讨论题。 |
10 | 2 | 第7章 齿轮传动 7.2 齿廓啮合基本定律 7.3 渐开线与渐开线齿廓 | |
11 | 2 | 第7章 齿轮传动 7.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮的参数及几何尺寸计算 7.5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 | |
12 | 2 | 第7章 齿轮传动 7.6 渐开线圆柱齿轮的加工 7.7 齿轮的失效形式及齿轮材料 | 线上第7单元自测（1）。
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13 | 2 | 第7章 齿轮传动 7.8 渐开线直齿圆柱齿轮传动的强度计算 | |
14 | 2 | 第7章 齿轮传动 7.9 平行轴渐开线斜齿圆柱齿轮传动（1） | |
15 | 2 | 第7章 齿轮传动 7.9 平行轴渐开线斜齿圆柱齿轮传动（2） 7.10 直齿圆锥齿轮传动（简介） | |
16 | 2 | 第7章 齿轮传动 7.11 齿轮结构润滑 第8章 蜗杆传动 8.1 蜗杆传动特点、类型及主要参数 | 线上第7单元自测（2）； 线上第7单元作业； 线上第7单元讨论题。 |
17 | 2 | 第8章 蜗杆传动 8.2 蜗杆传动的运动学与受力分析 第9章 轮系 9.1 轮系的类型 9.2 定轴轮系传动比的计算 | 线上第8单元自测； 线上第8单元讨论题 |
18 | 2 | 第9章 轮系 9.3 周转轮系传动比的计算 9.4 复合轮系传动比的计算 | |
19 | 2 | 第9章 轮系 9.5 轮系的应用 第10章 带传动和链传动 10.1 带传动概述 10.2 带传动的工作能力分析 | 线上第9单元自测； 线上第9单元作业； 线上第9单元讨论题 |
20 | 2 | 第10章 带传动和链传动 10.3 普通V带传动的设计计算 | |
21 | 2 | 第10章 带传动和链传动 10.5 链传动（简介） 第11章 轴与轴毂连接 11.1 概述 11.2 轴的结构设计 | 线上第10单元自测； 线上第10单元作业； 线上第10单元讨论题 |
22 | 2 | 第11章 轴与轴毂连接 11.3 轴的工作能力计算 | |
23 | 2 | 第11章 轴与轴毂连接 11.4 轴毂连接 11.5 轴结构设计的综合实例 | |
24 | 2 | 第12 章 轴承 12.1 滑动轴承 12.2 滚动轴承的结构、类型及性能特点 | 线上第11单元自测； 线上第11单元作业；线上第11单元讨论题
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25 | 2 | 第12章 轴承 12.3 滚动轴承的代号及类型选择 12.4 滚动轴承的寿命计算 | |
26 | 2 | 第12章 轴承 12.5滚动轴承的组合设计 第13章 螺纹连接 13.1 螺纹连接的基本知识 13.2 螺纹的分类、特点及应用 | 线上第12单元自测； 线上第12单元作业； 线上第12单元讨论题 |
27 | 2 | 第13章 螺纹连接 13.3 螺纹连接的类型和螺纹紧固件 13.4 螺纹连接的预紧与防松 | |
28 | 2 | 第13章 螺纹连接 13.5 螺纹连接强度计算 13.6螺纹连接结构设计 | 线上第13单元自测； 线上第13单元作业；线上第13单元讨论题 |
29 | 2 | 第14章 联轴器、离合器和制动器 14.1 联轴器 14.3 离合器和制动器 | 线上第14单元自测； 线上第14单元讨论题
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