职称：教授
单位：南京理工大学
部门：机械工程学院
Machine Elements in Mechanical Design 机械设计
主讲教师：Zu Li 祖 莉
教师团队：共5位
- 祖莉
- 宋梅利
- 梁医
- 范元勋
- 王飞雁
| 学校： | Nanjing University of Science and Technolog |
| 开课院系： | 机械工程学院 |
| 专业大类： | Mechanical Engineering |
| 课程英文名称： | Machine Elements in Mechanical Design |
| 课程编号： | 012241E3 |
| 学分： | 3 |
| 课时： | 48 |
Teaching team 教师团队
Course chapters 课程章节
1
Introduction
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1.1课程介绍-Course introduction（课程展示视频）
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1.2教学队伍-Teaching team
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1.3课程大纲-Course syllabus
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1.4教学计划-Teaching plan
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1.5授课教案-Course Scheme
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1.6参考教材-Reference textbook
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1.7参考文献-References
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1.8网络资源-Internet resources
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1.9课件-Courseware-Introduction
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1.10实验指导书-Experiment Guidebook
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1.11教改论文-Teaching reform thesis
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10
Gear Drives
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10.1Introduction（video 10.1-10.3）
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10.2Failure mode of gear drive and design criteria
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10.3Material and heat treatment
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10.4Computation load(video10.4-10.5.1)
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10.5Strength calculation of spur gears(video10.5.2)
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10.6Design parameters and allowable stress(video10.6-10.7)
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10.7Strength calculation of helical gears
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10.8Strength calculation of bevel gears(video10.8-10.11)
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10.9Strength calcualtion of modified gears
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10.10Structure design of gears
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10.11Lubrication for gear drive
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10.12Internet Resources and Course exercises
2
5
8
Belt Drives
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8.1Introduction(video 8.1.1 and 8.1.2)
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8.2Analysis of Working Process of Belt Drives （课程展示视频）
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8.3Design Calculation of Belt Drive(video 8.3.1)
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8.4Structure Design of Pulley (video 8.3.2-8.4-8.5)
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8.5Tension and Maintenance of the Belt
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8.6Introduction to Other New Belt Drives
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8.7Internet Resources and Course exercises
11
Worm gear Drives
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11.1Worm Gears and Worms; Making, Materials(video11.1.11.2)
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11.2Main Parameters and Geometrical Calculations
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11.3Force Analysis（课程展示视频）
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11.4Sliding speed and efficiency of worm gearing(video11.4-11.6)
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11.5Lubrication and Heat Dissipation
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11.6Structural Design of Worm and Gears
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11.7Internet Resources and Course exercises
14
Rolling Element Bearings
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14.1Introduction(video14.1-14.2)
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14.2Types and Selection of Rolling Element Bearings
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14.3Force Analysis, Failure Form and Calculation Criterion of Rolling Bearing (video14.3-14.4
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14.4Calculation of Dynamic Load and Life of Rolling Bearings
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14.5Combined Structure Design of Rolling Bearing (video14.5)
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14.6Course exercises
3
9
Chain Drives
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9.1Introduction(video 9.1-9.3)
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9.2Construction of the Transmission Chain
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9.3The Structure and Material of Roller Chain
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9.4The Geometric Parameters of Chain Drive
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9.5The Kinetic Characteristic of Roller Chain
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9.6Chain Drives Load Analysis
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9.7Failure Mode and Bearing Capacility(video 9.7-9.8)
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9.8Chain Drives Design Calculation
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9.9The Layout, Tensioning, Lubrication
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9.10Course exercises
12
Course introduction 课程介绍
Teaching methods 教学方法
采用“动心、动脑、动手（by heart, think hard, work hard）” ，简称“三动”的教学理念进行课堂实践，解决留学生课程学有成效和学有创新的问题。“三动”教学理念对应三种教学方法：教学中采用“工程案例式（EngineeringCase-based）”教学方法，精选出面向工程的实践案例，然后在课堂上进行讲解和分析，帮助学生建立工程模型的思路与方法，使学生对课堂教学充满期待和兴趣，则为“动心（by heart）”；本课程授课内容既具有专业理论性又具备工程实际性，学生也许在课堂上明白了知识点，但实际分析问题和解决问题的能力存在不足。课堂上采用“问题中心式(Problem-Centered)”教学方法，使学生带着问题，并以解决问题为目的进行学习，在解决问题过程当中学生能够真正动脑思考和学习，用批判性、建设性的方式讨论观点与建议，从而能够培养学生形成有效的机械设计工程师认知和做事方式。则为“动脑（think hard）”；在机械设计课程的教学过程中，采用“实践引导式(Practice-Oriented)”教学方法，通过若干实践教学环节的规划和创新，引导学生转向综合性、以解决机械工程实际问题为主的课程学习，培养学生动手实践能力和创新能力，则为“动手（work hard）”。
Teaching Effects 教学效果
《Machine Elements in MechanicalDesign》（机械设计）是面向南京理工大学机械工程专业本科留学生开设的全英文课程，课程教学目标明确，由教学经验丰富和英语水平较高的中青年教师组成课程团队，融合非母语教学的策略技巧，结合留学生的学习特点，建设了与教学大纲配套的全英文教材、实验指导书、实验设备等教学资源，质量高，适应性好。积极进行有创意的教学改革，贯彻“动心、动脑、动手”教学理念，应用“工程案例式、问题中心式、实践引导式”教学方法实施教学。教学过程中，因材施教，积极开展互动，学生参与热情高。课程注重留学生的工程实践能力和信息素养的培养，优化和改进教学设计，使学生熟练掌握机械设计课程的基础知识、基本理论和基本技能，取得了良好的教学效果。
Textbooks 课程教材
（1）自编全英文教材
《Machine Elements in Mechanical Design》，自编教材 (Song Meili,Zu Li, Liang Yi,2020.6，北京航空航天大学出版社)
（2）选用参考教材
《Machine Elements inMechanical Design 》（Robert L. Mott , CHINA MACHINE PRESS）
《Design of Machine Elements》（ M. F. Spotts，T. E. Shoup，CHINA MACHINE PRESS）
Teaching Resources 教学资料
1、课程大纲-Course syllabus
2、教学计划-Teaching plan
3、授课教案-Course Scheme
4、课程习题-Course exercises
5、参考文献-References
6、网络资源-Internet resources
7、参考教材-Reference textbook
8、实验指导书-Experiment Guidebook
9、课程试卷-Course paper
10、教改论文-Teaching reform thesis
Teaching Video 代表性教学视频
1.1节段：课程简介（Introdution），对课程内容、要求、教学环节、考评方式、教学队伍、课程实验、教学方法等进行介绍，并列举实例说明课程教学的目的和成效。（注：视频中考评方式根据学生情况会有适当调整）
4.2节段：从螺纹联接件实际应用入手，采用“问题中心式”教学手段，提出课堂问题，学生带着问题学习，形成自己的认知并上讲台做汇报（Presentation）和交流，最后教师进行总结。
4.3节段：螺纹联接的预紧和防松（Tightening of screws joints），由国际著名的宝马汽车公司召回汽车事件和生活中实际的事故案例分析入手，说明螺纹联接件预紧和防松的重要性；并进一步讲解防松力矩的理论计算和推导过程，给出工程上常用的防松方法；基于一项重要的美国专利，讲解该项螺纹防松技术在土星探测的“卡西尼-惠根斯”飞船、F18大黄蜂战机和AGM-154空对地导弹上的应用，理解专业技术的重要性；最后布置有关预紧力矩计算的课后习题。
7.3.1节段：结合视频说明三种类型的特点和用途，课堂展示教具来说明滚珠螺旋传动的原理；结合科研经历和成果，通过大量图片向学生讲解该机构的典型产品滚珠丝杠在高端制造、航空航天、桥梁高铁汽车、军工装备等领域的应用，并给出中国市场的销售额，体验核心功能零部件的技术价值；通过重点实验室实拍试验视频，对即将开展的拓展性试验进行预热，也让学生了解设计-制造-试验的工程环节。
7.3.2节段：讲授“问题中心式(Problem-Centered)”教学方法的实施流程，首先引导学生发现问题，然后解决问题，最后教师组织小组讨论，对问题解决方案进行讲解分析和评价，总结关键知识点。学生分成3组进行问题求解，利用不同的机械运动机构和零部件去解决问题；课程布置课后作业，要求学生完善和优化现有设计方案。
8.2.1节段：根据带传动的结构简图，紧扣关键词“张紧”和“摩擦”，讲解带传动的工作原理；进一步推导带传动过程中的拉力与摩擦力的关系；最后基于学生课后机械设计学术作品进行分析和讲解，让学生明确知道学习完课程后，能够做些什么，激发学生的学习兴趣和动力。
8.2.2节段：课程首先通过实验视频让学生认知打滑的现象，然后通过理论分析弹性滑动，最后列表从多个方面进行两者的对比。该部分内容采取“实践引导式(Practice-guided)”教学方法，让学生在实验室动手去测定带传动弹性滑动带来的传动比变化，以及带传动打滑的临界载荷，进一步加深对核心知识点的理解。
11.3节段：采用录频的方式详细讲解蜗轮蜗杆传动的速度方向与三个分力方向，在屏幕上利用画笔功能，可以一笔一划得教学生正确的完成受力分析，根据该部分课程内容特点，录频讲授效果简洁明了，利于理解和掌握。