教学大纲

《机械工程设计基础实验》

2019-06-09

《机械工程设计基础实验》教学大纲

课程编号：

02P3701

课程名称：

机械工程设计基础实验

学分/学时：

1/24（实验:24）

英文名称：

Basic experiment of mechanical engineering design

大纲执笔人：

窦艳涛

大纲审核人：

蔡晓君

适用专业：

环境工程专业

先修课程：

工程力学，机械工程设计基础，工程制图B

大纲更新时间：

2017年1月

 

一、课程性质与定位

机械工程设计基础实验是环境专业重要的技术基础课程，本实验课程的教学是高等环境工程专业实践教学的重要组成部分，它不仅是学生获取知识的重要途径，而且对培养学生严谨的科学态度、科学研究能力和创新能力起着重要的作用。

课程内容针对环保设备相关的基础理论知识，涵盖工程力学、机械设计基础、环保设备原理与设计等多余门理论课程。重在培养学生的环保设备设计能力；使学生了解简单机械的机构组成和工作原理，掌握环保设备的工作与性能参数的测量原理和方法；了解常用实验装置和仪器的使用方法、实验测试步骤、数据采集、误差分析及处理方法等，培养学生的实践能力、分析解决问题能力和创新意识，巩固和加深所学到的知识。

二、课程教学目标与达成途径

本课程的教学任务是通过实验教学环节，增加学生的感性认识，巩固机械设计基础以及工程力学等相关理论课程知识的学习，强化基本原理、基本概念的理解。通过课程学习培养学生：理论联系实际的能力，训练学生独立工作的能力、解决工程实际问题的能力、完成科学实验中分析问题的能力以及创新能力。

具体体现在以下方面：

课程教学目标1：掌握环保设备组成原理及其性能测试方法等基础知识：通过实验预习，实验操作及实验报告撰写等环节，让学生了解简单环保机械的机构组成和工作原理，掌握环保设备的工作与性能参数的测量原理和方法等知识。

课程教学目标2：具有环保设备进行分析、设计及解决复杂工程问题的能力：通过实验小组讨论、实验方案设计，动手实际操作及实验报告撰写等环节，培养学生初步的环保设备传动装置设计、系统分析、综合设计能力，并具有运用计算机辅助设计软件，针对特定需求，设计典型机械系统的能力；在实验项目学习的过程中，借助文献检索，对综合运用相关知识解决实际工程问题的能力进行培养，在实验的完成过程中培养创新意识，并综合考虑环保、技术经济等因素，完成机械系统方案设计、结构设计、性能测试与分析等环节培养学生初步的解决复杂工程问题。

课程教学目标3：具有团队合作与技术交流能力：在部分实验项目完成过程中，通过学生自行组建2~3人的实验小组，完成实验方案的设计，并在实验过程中明确分工，通力合作，培养学生团队合作能力。

 

 

毕业要求指标点实现矩阵

专业毕业要求

指标点

课程教学目标

达成途径

4.2：掌握基本的实验方法、误差分析理论和实验数据处理方法，能够正确采集、整理实验数据，具备实施实验和实验结果分析的基本能力。

课程教学目标1、2、3

通过课前预习撰写预习报告，并形成较完善的实验方案，通过课前提问来检验及预习情况及对相关设备的掌握情况；组建2人实验小组，结合实验情况及自身特点进行分工合作，共同完成实验操作、数据分析及处理，撰写实验报告报告并准时提交。

9.1：正确理解个人与团队的关系，具备良好的团队合作意识，能够正确认识多学科团队对复杂工程问题的工程实践的意义和作用。

课程教学目标3

通过课前预习撰写预习报告，并形成较完善的实验方案，通过课前提问来检验及预习情况及对相关设备的掌握情况；组建2人实验小组，结合实验情况及自身特点进行分工合作，共同完成实验操作、数据分析及处理，撰写实验报告报告并准时提交。
 

三、内容提要与学时安排

序号

教学内容

教学要求

学时

对应的教学目标

1

实验一：低碳钢、铸铁拉伸压缩时力学性能的测定

掌握：材料在常温静载下拉伸、压缩的力学性能方法，并熟练使用相关仪器设备。了解：材料在常温静载下拉伸、压缩的机械性质，并进行实验测定。

2

1、2、3

2

实验二：扭转实验

掌握：相关技术指标的工业测定方法，并熟练使用相关仪器设备进行测试，并对低碳钢和铸铁的相关性能指标进行比较、分析其原因。

了解：低碳钢的剪切屈服极限 和剪切强度极限 ，剪切弹性模量G，铸铁的剪切强度极限 等概念；

了解：低碳钢和铸铁试件在扭转变形及破坏过程中的现象，画出 图和断口破坏草图。

2

 

 

 

 

 

 

 

1、2、3

3

实验三：弯曲正应力实验

掌握：电测方法和多点应变测量技术，梁在纯弯曲下的弯曲正应力及分布规律

2

 

1、2、3

4

实验四：压杆稳定实验

掌握：欧拉公式临界力 ；

了解：细长杆件在轴向压力作用下的失稳现象。

2

 

 

 

1、2、3

5

实验五：机构运动简图测绘实验                                       

掌握：从实际机器的机构中简化出机构运动简图的技能；验证和巩固机构自由度的计算；

掌握：机构构件尺寸的测量方法。了解：各种常用机构的构件与运动副的实际结构及其表示方法；

2

 

1、2、3

6

实验六：齿轮的范成原理实验

了解：标准齿轮和变位齿轮齿型的异同点，加深尺寸变异的印象；
了解：范成发法原理加工齿轮时齿廓渐开线的形成过程，取得“一对尺廓互为包络”的感性认识；
了解：标准齿轮产生根切的现象和避免根切的方法。

1

 

 

 

 

1、2、3

7

实验七：回转机构的动平衡实验      

掌握：回转构件进行动平衡的调节方法。了解：动平衡机的工作原理；

2

 

1、2、3

8

实验八：机构运动创新方案实验

巩固掌握：学生对机构组成原理的认识，进一步了解机构组成及其运动特性；
培养：学生创新意识及综合设计的能力。

3

 

 

1、2、3

9

实验九：带传动实验

掌握：转矩、转速基本测量方法；绘制带传动滑动曲线和效率曲线；

了解：带传动实验台结构及工作原理；改变预拉力对带传动能力的影响；

了解：带传动中的弹性滑动和打滑现象；

2

 

 

1、2、3

10

实验十：滑动轴承实验

掌握：滑动轴承的特性曲线变化规律。

了解摩擦系数、转速等数据的测量方法。

掌握：滑动轴承径向油膜压力分布规律与承载量分布规律，并绘制相关曲线。了解：滑动轴承的动压油膜形成过程与现象。

2

 

 

 

1、2、3

11

实验十一：轴系结构分析实验

掌握：轴，轴上零件的结构形状及功用，工艺要求和装配关系；

掌握：轴及轴上零件的定位与固定方法；

了解：轴承的类型，布置，安装及调整方法，以及润滑和密封方式。

4

 

 

1、2、3
 

注：了解要求包括识别和回忆指能从记忆库中找到相关的知识、概念、术语或材料与当前的信息进行比较、确认，能记住并能不加理解的列出、描述这些知识、概念、术语或材料；掌握指能对所学的内容作归纳、分类、解释，总结、推断和一定程度的发挥；牢固掌握指能选择正确的方案设计方法应用、实施所学到的内容，并能进行必要的分析或决断； 综合应用指能将所学的内容分解并找出它们的相互关系和构成；或能计划、创造、建造或有改变的重构；或能作评论、总结、估计、预测、评估、论证和答辩。

四、教学方式

课程教学分课内与课外两大部分，课内教学：课堂讲授、实验操作；课外学习：实验预习、方案设计及实验报告撰写等工作。具体教学方式如下：

1.课程以学生实际动手操作为主，教师指导及示范为辅，注重课堂的实际表现，并将教学内容延伸到课下。在课程预习环节，采用网络多媒体课件及教材内容预习相结合的方法，先布置学生下次实验项目相关内容，学生通过网络资源及教材信息进行学习，关注理论教材中的相关理论知识及结论信息，另外可通过提前预约到实验室熟悉实验设备，使学生能够迅速有效的完成实验教学内容。

2.课程学习期间组织学生进行环保设备相关认知实验；采用实验项目内容为载体、任务驱动的教学模式，学生可分组进行实验方案自主设计，教师做专业性指导。

五、建议教材或参考书

建议教材：

1.  蔡晓君等.机械基础实验.北京：高等教育出版社,2014

2. 自编讲义.环保设备设计基础实验指导书.2010

参考书：

1. 蔡晓君.机械基础实验技术.北京:中国教育文化出版社,2007

2. 杨可桢.机械设计基础.北京: 高等教育出版社,2012

六、学生成绩评定方法

本课程的考核（考试与考查相结合）以考核学生能力培养目标的达成为主要目的，以检查学生对各知识点的掌握程度以及应用为重要内容。能力目标达成评价与考核总成绩中，实验报告成绩占60%、平时成绩占20%、实验操作技能成绩占20%。具体要求如下：

1.只有完成预习内容，通过课前检查后，才能进行实验项目操作。

2.课程评分类型：五分制。

3.结课考核方式：考查，重点考察对基础知识、基本理论的实验验证及灵活应用知识解决工程问题的能力。

4.总成绩组成：平时成绩 (包括：实验预习、课上回答问题等项目内容)占总成绩的：20%，实验操作成绩占总成绩的20%，实验报告成绩占总成绩的60%。

课程教学目标评价矩阵

成绩组成

考核/评价环节

分值

考核/评价细则

对应的教学目标

平时成绩

20%

实验预习及课上回答问题

20

根据每个实验的实验预习情况及课上回答问题的情况进行单独记录，再将全部实验项目的成绩求平均值，最后按20%计入课程总成绩，具体见评分标准。

1、2、3

实验操作表现成绩

20%

在具体实验操作的表现记录

20

根据每个实验的操作过程表现情况进行单独记录，再将所有实验项目的操作表现成绩求平均值，最后按20%计入课程总成绩，具体见评分标准。

1、2、3

实验报告成绩60%

对实验报告的完成情况进行评价

60

根据每个实验项目的实验报告进行单独评定成绩，再将所有实验项目的报告成绩求平均值，最后按60%计入课程总成绩，具体见评分标准。

1、2、3

 

评分标准

教学目标

考核内容

评价依据

评价标准

优

良

中

及格

不及格

培养学生环保设备设计能力的相关知识与能力：使学生了解简单机械的机构组成和工作原理，掌握环保设备的工作与性能参数的测量原理和方法；了解常用实验装置和仪器的使用方法、实验测试步骤、数据采集、误差分析及处理方法等，培养学生的实践能力、分析解决问题能力和创新意识，巩固和加深所学到的知识。

设计实验能力；

组织与实施实验能力；

环保设备设计调试能力；

结论分析能力；

团队合作能力；

预习报告；

实验表现；

实验报告；

预习内容完整、实验方案设计正确、报告书写规范、字迹工整、清晰，图表整洁规范、正确；封面信息填写正确完整；实验数据处理正确；实验操作步骤规范正确、安全意识强；课后思考题回答正确。

预习内容较完整、实验方案设计正确、报告书写较为规范、字迹工整、清晰，图表较为整洁规范、正确；封面信息填写正确完整；实验数据处理正确；实验操作步骤规范正确、安全意识强；课后思考题回答正确。

基本完成预习内容、实验方案设计正确、报告书写较为规范、字迹工整、较为清晰，图表基本整洁规范；封面信息填写正确完整；实验数据处理基本正确；实验操作步骤规范正确，安全意识强；课后思考题基本正确。

基本完成预习内容、实验方案设计基本正确、报告书写较为规范、较为清晰，图表基本规范；封面信息填写较为完整；实验数据处理基本正确；实验操作步骤基本规范正确，安全意识较强；实验操作中存在不规范地方，实验结果基本正确，思考题部分正确。

没有完成预习报告，实验方案设计不合理，实验操作及其不贵发，实验数据分析结果有较多错误。

具有环保、安全、责任意识，具有实验室安全知识，能够规范完成实验操作

了解实验室安全管理规定；

实验操作规范性；

实验表现；

采用图、表等形式规范表达实验方案和结论，能熟练使用绘图软件；能够规范、有条理、有逻辑进行表达；

绘图、制表等工程表达能力；

书面表达能力

预习报告；

实验报告；

 

七、毕业要求达成度评价依据与方法

指标点

评价依据

评价方法

4.2

实验报告成绩、平时成绩（上课中的回答问题、实验报告预习情况）、实验课程中的实验操作规范性，正确性。

实验报告成绩占60%、平时成绩（上课中的回答问题、实验预习成绩）占20%、实验操作技能成绩占20%，总分100分。

 

9.1

实验课程中的实验操作规范性，正确性，实验操作技能。

 

实验操作技能成绩占20%，总分20分。