机械系统设计教案

第1课(3课时)

课程基本介绍：

⑴与《机械设计》课程的基本区别：

研究对象的基本不同，研究方法的基本区别

⑵课程的训练目的和方法：

因为同学们均为四年级，大家所从事的毕业设计研究方向不同，所以教学目的为尽可能对每个同学所从事的具体工作有所帮助。

训练方法包括较多的讨论课，讨论以每人的大作业为基础，要求采用书面作业结合多媒体(以PowerPoint形式)表现手段，每人分别介绍自己的作业，教师加以点评。

⑶考核的基本办法：

以教学过程检查和期末考试相结合的方式：大作业4个，每个占10分，共40分，课堂点名10次，每次2分，共20分，考试占40分。

正式教学开始

1.绪论

教学重点：帮助同学建立系统论的观点，从《机械设计》课程的零部件设计的思路建立机械系统的设计理念，激发对机械系统设计的兴趣。

教学难点：机械系统的体系

1.1机械与机械系统

1.1.1系统的概念

举例说明：

例1：本人的硕士研究课题：一个液压回转系统的研究

重点说明：从机械零件的最佳设计角度能实现的效果与从系统的角度能完成的效果比较。

引申出系统设计思想与零件设计的很大区别。

例2：自动控制技术的发展历程：

从自动控制技术的发生、发展，以及从导弹、宇航一直到民用的发展历程，介绍系统化的设计思想和思路。

例3：系统论在经济学和人文科学领域的一些应用：

以房地产发展为例，尝试说明系统论在经济学上的一些应用。

1.1.2机械系统的基本组成

子系统：动力系统、传动系统、执行系统、操纵及控制系统

举例说明：

例1：汽车

例2：《机械设计》中所有人均完成的千斤顶

1.2机械系统设计的任务

1.2.1从系统的观点出发

重点：与外部环境的相互影响，以汽车设计为例

1.2.2合理确定系统功能

重点：基本要求及辅助要求，以手机为例

1.2.3提高可靠性

重点：可靠性设计的一些基本介绍，以日本日产的压路机为例(本人参与过实测)

1.2.4提高经济性

重点：寿命周期的设计。以挖掘机近年的技术发展为例，结合小松的寿命设计软件功能。

1.2.5保证安全性

以电梯的防护装置的发展一个环节为例(力矩限制器的产生与应用) 1.3机械系统设计方法概述

以建筑卷扬机为例。

1.3.1基本设计过程

计划、外部设计、内部设计、制造销售

1.3.2机械系统设计的特点

1.3.3系统分解

1.3.4系统评价

主要参考书目：两大类

⑴《设计学》或《设计方法学》的相关书籍。

⑵《机械系统设计》的相关教材。

第2课(3课时)

2.机械系统设计的方案设计与总体设计

教学重点：机械系统的方案设计，帮助同学建立功能分析、功能分解的基本思想，激发创新意识，提高创新能力。

教学难点：实际应用所学知识进行方案设计

2.1机械系统的方案设计

以某啤酒厂的瓶盖处理机为例。

2.1.1研究给定的设计任务

2.1.2设计任务抽象化(即理论建模)

黑箱原理基本介绍

能量流、物流、信息流的基本建立

边界条件及约束的建立

2.1.3功能分解及设计目录的使用

2.1.4方案选择及评价指标

评分法

加权评价指标

综合评价矩阵

其他评价方法简介。

2.2机械系统的总体设计

以轿车设计为例

2.2.1总体设计的内容

2.2.2总体布置设计

2.2.3总体参数的确定

以液压挖掘机90年前后国际上主要总体性能参数的突然提高60%而国内直到90年代中期才响应为例，说明总体参数确定对机械性能指标的影响。

大作业1：

自选某设计任务进行方案设计，要求使用所学习的方案设计的基本原理进行。

要求采用书面作业结合多媒体(以PowerPoint形式)表现手段。

机械创新设计学简介

原理方案的创新设计：

功能设计法、设计目录、评价系统

常用创新技法

群体集智法、系统分析法、联想类比法、转向创新法、组合创新法创新设计的理论基础

创造性思维

创造原理(综合创造原理、分离创造原理、移植创造原理、物场创造原理、还原创造原理、价值优化原理)

讨论课1

要求：采用方案竞标会的形式，每人5分钟介绍自己的方案设计。

其中，设计对象描述约1分钟，设计目标的提出及依据约1分钟，设计方案的功能分解、原理求解约2分钟，方案评价及最终确定方案约1分钟。要求以多媒体(以PowerPoint形式)方式进行。

教师、同学提问和报告人解答约3分钟。当场打出方案分。

进行15——18人

教师初步总结：

指出方案设计及表述过程中比较共性的问题和解决思路，要求在书面作业中补充完成。

第4课(3课时)

讨论课2

约20人左右

第5课(3课时)

讨论课3

完成讨论课并进行总结，交所有的书面作业。

3.机械系统的载荷特性和动力机选择

首先对同学们上学期期末“机械工程设计实践”中有关动力机选择的一般做法和存在问题进行讨论，以一两个同学的设计实例引出问题。

教学重点：各动力机的种类及应用的一般知识

教学难点：针对实际用途进行动力机的选择、计算

3.1工作机械的载荷和工作制

3.1.1工作机械的载荷类型

恒转矩：电梯、带式输送机

恒功率：汽车的换档、液压挖掘机

转矩是转速的函数：载重车用缓速器、离心式水泵

恒转速：工程机械用柴油机、发电机的原动机

载荷历程的概念

周期载荷、非周期载荷、随机载荷

3.1.2载荷处理方法

常用的静态处理：载荷情况系数的选取(设计手册相关系数选取) 动态处理：载荷谱及相关处理方式(一般介绍)

3.1.3载荷的确定方法

类比法(例：常用产品系列的拓展)

计算法(机械原理中的力分析、平衡力矩在实践中的应用，如剪切机)