《現(xiàn)代機械工程圖學(xué)I》課程教學(xué)大綱

《現(xiàn)代機械工程圖學(xué)I》課程教學(xué)大綱課程名稱：現(xiàn)代機械工程圖學(xué)I課程代碼：學(xué)分/學(xué)時：4學(xué)分/64學(xué)時開課學(xué)期：秋季學(xué)期適用專業(yè)：機械工程及自動化、熱能與動力工程、核工程、工業(yè)工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程、航空航天工程及相關(guān)專業(yè)先修課程：無后續(xù)課程：現(xiàn)代機械工程圖學(xué)II開課單位：機械與動力工程學(xué)院一、課程性質(zhì)和教學(xué)目標（需明確各教學(xué)環(huán)節(jié)對人才培養(yǎng)目標的貢獻，專業(yè)人才培養(yǎng)目標中的知識、能力和素質(zhì)見附表） 課程性質(zhì)：現(xiàn)代機械工程圖學(xué)I是機械工程、熱能動力工程、工業(yè)工程、核科學(xué)與工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程、航空航天工程等專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課，是機械、能源動力類專業(yè)必修主干課。教學(xué)目標：現(xiàn)代機械工程圖學(xué)I是設(shè)計與制造的基礎(chǔ)課程，研究空間幾何問題以及產(chǎn)品表達原理和方法。本課程不僅為學(xué)生學(xué)習有關(guān)專業(yè)課程提供必要的基礎(chǔ)理論知識，也為從事相關(guān)專業(yè)技術(shù)工作、科學(xué)研究工作及管理工作提供重要的理論基礎(chǔ)。（A5.1，B1，B2，C2）本課程由基本概念、工程設(shè)計基礎(chǔ)、產(chǎn)品表達基礎(chǔ)、產(chǎn)品三維造型及應(yīng)用五部分組成。通過本課程教學(xué)，不僅使學(xué)生在工程設(shè)計特別是產(chǎn)品表達及三維造型方面掌握基本的知識，同時培養(yǎng)學(xué)生形象思維和創(chuàng)新思維能力，進一步強化實踐是檢驗理論的唯一標準的認識觀。具體來說：（1）掌握工程設(shè)計的基本知識。（A5）（2）學(xué)習用投影法表達空間幾何形體和圖解空間幾何問題的基本理論和方法。（A5）（2）掌握利用工程應(yīng)用軟件進行產(chǎn)品的三維造型方法。（A5）（3）培養(yǎng)學(xué)生的空間思維和表達能力。（B1）（4）培養(yǎng)用儀器繪制、徒手繪制及計算機三維造型的基本能力。（B2）（5）培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，養(yǎng)成認真負責的工作態(tài)度和嚴謹細致的工作作風。（B2,C2）二、課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配（含實踐、自學(xué)、作業(yè)、討論等的內(nèi)容及要求）1.工程設(shè)計的基本理念（2學(xué)時/課堂教學(xué)、討論）：（A5）全生命周期設(shè)計的基本要求，工程設(shè)計的一般流程。2．投影基礎(chǔ)（12學(xué)時/課堂教學(xué)、習題課）：（A5）了解投影的基本知識，掌握正投影的基本概念。掌握點、直線、平面在第一角中各種位置的投影特性和作圖方法。掌握直線傾角、線段真長和平面圖形真形的求法。掌握在直線上作點及在平面上作點、作直線的方法。3．立體構(gòu)型（12學(xué)時/課堂教學(xué)、討論+2學(xué)時/實踐）：（A5，B1，B2，C2）掌握基本立體的三視圖表達方法。平面截平面立體、平面截曲面立體、曲面立體相交。組合體構(gòu)型及表達。4．三維造型軟件應(yīng)用（20學(xué)時/教學(xué)+實踐）：（A5，B1，B2，C2）草圖、建立特征、特征操作、編輯特征、工程圖、尺寸標注5．三維草圖（2學(xué)時/課堂教學(xué)）：（A5，B1，B2，C2）軸測草圖基本概念、正軸測圖及其畫法、斜軸測圖及其畫法6．讀圖與表達（10學(xué)時/課堂教學(xué)、習題課+4學(xué)時/實踐）：（A5，B1，B2，C2）讀圖方法、基本視圖、輔助視圖、剖視圖、斷面圖。三、教學(xué)方法課程教學(xué)以課堂教學(xué)、課外作業(yè)、綜合作業(yè)、手工繪圖、徒手繪圖、綜合討論、網(wǎng)絡(luò)、測繪等共同實施。本課程的核心內(nèi)容是產(chǎn)品的二維表達和三維造型，難點是空間思維和想象，重點培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的產(chǎn)品表達能力和三維造型能力。本課程的教學(xué)將板書與多媒體課件有機結(jié)合。既保留板書在課程教學(xué)中的優(yōu)勢，又充分利用數(shù)字化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)制作豐富多彩的教學(xué)和輔導(dǎo)材料，調(diào)動學(xué)習積極性，提高教學(xué)效率。本課程將注重過程考核。采用工程背景較強的課程設(shè)計來鍛煉學(xué)生的圖學(xué)應(yīng)用能力。即注重基礎(chǔ)圖學(xué)知識的培養(yǎng)，也注重其在工程問題中的具體應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的圖學(xué)應(yīng)用和實踐能力，進一步強化圖學(xué)在產(chǎn)品設(shè)計全生命周期中的重要地位。課堂教學(xué)流程設(shè)計框圖本章知識小結(jié)否上課本章知識小結(jié)否上課前次課內(nèi)容回顧或作業(yè)講評本次課內(nèi)容提要核心知識點重點、難點講授知識點、能力訓(xùn)練例題、提問、討論課堂總結(jié)作業(yè)本章結(jié)束否下次課內(nèi)容預(yù)告本次教學(xué)過程回顧下課自學(xué)內(nèi)容確定其它收益能力提高真知獲得是改進教學(xué)改進教學(xué)四、考核及成績評定方式 考核方式：平時作業(yè)+造型設(shè)計+期末考試成績評定方式：平時作業(yè)30分造型設(shè)計30分期末考試40分五、教材及參考書目教材：(1)《現(xiàn)代機械工程圖學(xué)》，蔣壽偉等編，高等教育出版社,2006(2)《現(xiàn)代機械工程圖學(xué)習題集》，李文冶等編，高等教育出版社,2006(3)《數(shù)字設(shè)計與工程應(yīng)用》，蔣丹等編，上海交通大學(xué)出版社，2008《現(xiàn)代機械工程圖學(xué)II》課程教學(xué)大綱課程名稱：現(xiàn)代機械工程圖學(xué)II課程代碼：學(xué)分/學(xué)時：4學(xué)分/64學(xué)時開課學(xué)期：春季學(xué)期適用專業(yè)：機械工程及自動化、熱能與動力工程、核工程、工業(yè)工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程、航空航天工程及相關(guān)專業(yè)先修課程：現(xiàn)代機械工程圖學(xué)I后續(xù)課程：設(shè)計與制造系列課程開課單位：機械與動力工程學(xué)院一、課程性質(zhì)和教學(xué)目標（需明確各教學(xué)環(huán)節(jié)對人才培養(yǎng)目標的貢獻，專業(yè)人才培養(yǎng)目標中的知識、能力和素質(zhì)見附表） 課程性質(zhì)：現(xiàn)代機械工程圖學(xué)II是機械工程、熱能動力工程、工業(yè)工程、核科學(xué)與工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程、航空航天工程等專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課，是機械、能源動力類專業(yè)必修主干課。教學(xué)目標：現(xiàn)代機械工程圖學(xué)II研究產(chǎn)品設(shè)計的基本方法與應(yīng)用。本課程不僅為學(xué)生學(xué)習有關(guān)專業(yè)課程提供必要的基礎(chǔ)理論知識，也為從事相關(guān)專業(yè)技術(shù)工作、科學(xué)研究工作及管理工作提供重要的理論基礎(chǔ)。（A5.1，A5.4，B1，B2，B4.2，C2，C4.2，C4.3）本課程由基本概念、工程設(shè)計方法、產(chǎn)品的零件圖及裝配圖表達，產(chǎn)品自由造型，加工與材料基礎(chǔ)以及課程設(shè)計實踐六部分組成。通過本課程教學(xué)，不僅使學(xué)生掌握設(shè)計與制造的基本知識，同時培養(yǎng)學(xué)生對設(shè)計到制造全過程的認識能力和工程產(chǎn)品設(shè)計的實踐能力，進一步強化實踐是檢驗理論的唯一標準的認識觀。具體來說：（1）掌握工程設(shè)計的基本方法，認識從設(shè)計到制造的全過程。（A5，B1，B2，B3，B4，C2，C3，C4）（2）進行工程設(shè)計不確定性分析及優(yōu)化設(shè)計。（A5，B2）（3）掌握加工與材料基本知識。（A5，B2，B4，C3）（4）掌握零件圖、裝配圖表達以及曲面造型和裝配造型。（A5，C2）（5）以小組為單位進行課程設(shè)計，以工程實際應(yīng)用為背景，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力和團隊合作與交流能力。（B1，B2，B3，B4，C2，C3，C4）（6）強化理論來源于實踐，實踐是檢驗理論的唯一標準的認識觀。（A5，B4,C2）二、課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配（含實踐、自學(xué)、作業(yè)、討論等的內(nèi)容及要求）1．設(shè)計過程及創(chuàng)新設(shè)計方法（3學(xué)時/課堂教學(xué)、討論+1學(xué)時/課程設(shè)計）：（A5，B1，B2，B3，B4，C2，C3，C4）設(shè)計過程(設(shè)計問題定義,收集信息,概念生成,方案選擇,設(shè)計優(yōu)化)，創(chuàng)新設(shè)計，團隊合作。課堂討論：設(shè)計舉例團隊討論：生活中的設(shè)計2．設(shè)計工具及質(zhì)量功能部署（QFD）（4學(xué)時/課堂教學(xué)、現(xiàn)場教學(xué)+2學(xué)時/課程設(shè)計）：（A5，B1，B2，B3，B4，C2，C3，C4）基本的設(shè)計工具，質(zhì)量功能部署方法及應(yīng)用，課程設(shè)計方案評價、項目推進團隊作業(yè)：完成團隊QFD作業(yè)3．零件圖與裝配圖表達（12學(xué)時/課堂教學(xué)、現(xiàn)場教學(xué)及討論+8學(xué)時/實踐+6學(xué)時/習題）：（A5，C2）常用件、標準件表達方法；尺寸公差、形位公差；零件圖表達；裝配圖表達實踐：完成螺紋連接件A3練習；完成指定產(chǎn)品的裝配圖A2練習4．曲面造型和裝配造型方法（12學(xué)時/課堂教學(xué)+實踐）：（A5）曲線曲面造型方法，虛擬裝配、引用集、裝配關(guān)系，爆炸圖5．工程設(shè)計中不確定性及優(yōu)化（2學(xué)時/課堂討論+4學(xué)時/課程設(shè)計）：（A5，B2）工程設(shè)計中常用統(tǒng)計分布與概率基礎(chǔ)及其應(yīng)用；優(yōu)化方法與線性規(guī)劃及其在工程中的應(yīng)用。6．加工、材料基礎(chǔ)及社會經(jīng)濟性（2學(xué)時/課堂討論+4學(xué)時/課程設(shè)計）：（A5）工藝流程，機床，材料，職業(yè)規(guī)范，成本估算。團隊作業(yè)：完成加工工藝流程作業(yè)課程設(shè)計（2學(xué)時/討論+2學(xué)時/答辯）：課程設(shè)計中期檢查、討論；期末課程設(shè)計答辯。課外要求：小組活動、分工協(xié)作。每周至少1次討論會，討論課程設(shè)計，安排下一步活動。成果：設(shè)計產(chǎn)品的3D模型；產(chǎn)品設(shè)計報告；答辯演講課程設(shè)計評價方式：整體評分+差異評價。根據(jù)相互打分給出個體差異成績。三、教學(xué)方法課程教學(xué)以課堂教學(xué)、課外作業(yè)、手工繪圖、課程設(shè)計、綜合討論、課程答辯、網(wǎng)絡(luò)、錄象等共同實施。本課程將以產(chǎn)品設(shè)計為主線，貫徹產(chǎn)品設(shè)計中的相關(guān)知識。重點培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作能力，產(chǎn)品設(shè)計能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計制造一體化思想。本課程采用美國著名大學(xué)的教材，結(jié)合中國特色，因材施教。本課程的教學(xué)將充分利用數(shù)字化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)制作豐富多彩的教學(xué)和輔導(dǎo)材料，調(diào)動學(xué)習積極性，提高教學(xué)效率。本課程注重過程考核，采用工程背景強的課程設(shè)計來鍛煉學(xué)生的產(chǎn)品設(shè)計能力。課堂教學(xué)流程設(shè)計框圖本章知識小結(jié)否上課本章知識小結(jié)否上課前次課內(nèi)容回顧或作業(yè)講評本次課內(nèi)容提要核心知識點重點、難點講授知識點、能力訓(xùn)練例題、提問、討論課堂總結(jié)作業(yè)本章結(jié)束否下次課內(nèi)容預(yù)告本次教學(xué)過程回顧下課自學(xué)內(nèi)容確定其它收益能力提高真知獲得是改進教學(xué)改進教學(xué)四、考核及成績評定方式 考核方式：平時作業(yè)+課程設(shè)計+期末考試成績評定方式：平時作業(yè)20分課程設(shè)計40分期末考試40分五、教材及參考書目教材：(1)《ME250CoursePack》(2)EngineeringDesign,ThirdEdition,G.Pahl,W.Beitz,J.Feldhusen,K.H.Grote,Springer,2007(3)《現(xiàn)代機械工程圖學(xué)》，蔣壽偉等編，高等教育出版社,2006(4)《現(xiàn)代機械工程圖學(xué)習題集》，李文冶等編，高等教育出版社,2006SUBJECTDESCRIPTIONFORMSubjectTitle:ModernMechanicalEngineeringGraphicsI SubjectCode: ME106 NumberofCredits:4 HoursAssigned: Lecture 64hoursPre-requisite:NoneCo-requisite:Exclusion: Objectives:Demonstratetheknowledge,technicalskillandpersonaldisciplinerequiredtobesuccessfulutilizingvisualizationabilitiesforcreativeproblemsolvinginanengineeringenvironment,includingthebasicknowledgeoforthographicprojection.Systematicallyidentify,evaluateandsolveproblemsusingpoints,lines,surfacesandsolidgeometricformsinthesolutionofengineeringproblems.Developskillandproficiencyintheabilitytopresentclearlyidentifiedsolutionsusinggraphicalcommunicationconventionsandstandardsinanengineeringenvironment.Demonstratetheknowledge,technicalskillandpersonaldisciplinerequiredtobesuccessfulutilizingsketchingabilitiesforcreativeproblemsolvinginanengineeringenvironmentObtainthebasicknowledgeof3Dmodelingusingakindofengineeringsoftware,suchasUnigraphicsNX.StudentLearningOutcomes:Uponsatisfactorycompletionofthesubject,studentsareexpectedtoachievethefollowingoutcomes:Studentsareabletoidentify,evaluateandsolveproblemsusingpoints,lines,surfacesandsolidgeometricformsinthesolutionofengineeringproblems.StudentsareabletoutilizesketchingabilitiesforcreativeproblemsolvinginanengineeringenvironmentStudentsareabletoreadengineeringdrawingsandproducedrawingwithdifferentviews,includingorthographicviews,hiddenlinesandcrosssectionalviews.StudentscanproduceengineeringdrawingsofsimpleobjectsusingaCADsystem(e.g.Unigraphics).StudentscanunderstandthebasicknowledgeonEngineeringDesign.Syllabus:CourseIntroduction–Issuesonthecourse,DefinitionofEngineeringdesign.Descriptivegeometry:descriptionofpoint,line,planeandsolid.Projectionpropertiesofpoints,linesandplanes,obliqueangleandtruelengthoflines,trueshapeofplanes.EngineeringDrawing:viewsinengineeringdrawing,includingbasicviews,auxiliaryviews,sectionalviews,1stangleprojection,3rdangleprojection3DModelingSoftware:Sketch,Solidmodeling,Curveandsurfacemodeling,DraftingLecture AfundamentaltechnicalcourseforMechanicalEngineeringandrelatedprofessions.Experiencesfocusonvisualization,orthographicprojection,sketchingandstandardforengineeringdesignaswellastheapplicationof3Dmodelingsoftware.Thecoursewillemphasizeontheabilityofsolvingspatialgeometricalprobleminanengineeringenvironmentwiththeuseofdescriptivegeometry,theabilityofproducingandreadinganengineeringdrawing,theabilityof3DmodelingwithUnigraphicsNX.DesignLabs Thedesignlabsaretwohourslongandtheformatwillvaryforeach.Thefocusofthesedesignlabswillbeontheclassexercises.MethodofAssessment:Exam(40%)+UGCourseDesign(30%)+Homework(30%)Attendanceofclassismandatoryandarecordofattendancewillbekept.Ifastudentanticipatesbeingabsentfromclassforanyreason,pleasenotifythecourseinstructoraheadoftime.Intheeventofabsence,itisthestudent'sresponsibilitytocatchuponanyworkmissed.TEXTBOOK/REQUIREDMATERIAL：ModernMechanicalEngineeringGraphics,writtenbyJiangShouwei,2006,HigherEducationPress;ExerciseBookforModernMechanicalEngineeringGraphics,writtenbyLiWenye,2006,HigherEducationPressDigitalDesignandManufacturing,writtenbyJiangDan,2008,ShanghaiJiaoTongUniversityPressSUBJECTDESCRIPTIONFORMSubjectTitle:ModernMechanicalEngineeringGraphicsIISubjectCode: ME107 NumberofCredits:4 HoursAssigned: Lecture 64hoursPre-requisite:ModernMechanicalEngineeringGraphicsICo-requisite:Exclusion: Objectives:Introducestudentstothecomplexityofengineeringpracticeandtofollowthedevelopmentofanideafromitsconceptiontotheconstructionofaprototype.DevelopthetechnicalskillsnecessarytogenerateanengineeringdrawingusingamodernCADsystem.Developa"handson"experiencethroughshoptrainingandtheconstructionofaphysicalartifact.Introducetheelementsofengineeringcommunications,includinggraphicalrepresentationofartifacts,teamwork,writtenreports,andoralpresentations.Introduceuncertaintyasanelementofengineeringpractice,includingmaterialproperties,processperformance,andmarketdemands.Introducetheinfluenceoffinancialconsiderationsonengineeringdecisions.StudentLearningOutcomes:Uponsatisfactorycompletionofthesubject,studentsareexpectedtoachievethefollowingoutcomes:Studentsareabletounderstandthedetaildrawingmethod,theassemblydrawingmethod,thedescriptionofsurfaceroughness,layerwavinessandtherepresentationsoftolerancesandsurfacefinishonengineeringdrawings.ThestudentsareabletodoaQFDanalysis,conceptselection,andfunctionanalysisforasimpleproduct.Thestudentsunderstandbasicmachining:Cuttingtoolgeometry.Effectoffeedrate,depthofcut,andtemperatureontoolwear.Taylor'stoollifeequationandhowtouseit.Thestudentsareabletoapplythestatisticsandprobabilityinanelementaryway.Theycanworkwithdata,includingdiscreteandcontinuousdistributions.Theycanusethenormaldistributionandtablesofthecumulativedistributiontopredictprobabilities.Theycancomputetheprobabilityofmultipleindependenteventsgivenasingleeventprobabilityandcanobtainingtrendsfromnoisydatabyregression.Theyunderstandapplicationsinstatisticalprocesscontrolandgeometricdimensioningandtolerances.Thestudentsareabletoperformsimpleoptimizationinthecontextofdesignandmanufacturing.Theyareabletosetupandsolvesimpleproblemsinvolvingcalculustechniquesandlinearprogramming.Thestudentsareabletonamethemainclassesofengineeringmaterials,includingtheirmaincharacteristicssuchastensilestrength,hardness,weight,andcost.Theyareabletonameexamplesofartifactsmadeofmetals(castiron,steel,andaluminum),polymers(thermoplasticandthermosets),andelastomers(rubbers).Thestudentsareabletonamethemostcommonprocessingtechniquesformetals:Cutting,casting,forging,rolling,extrusion,drawing,andheattreating.Theyareabletodescribeeachprocessandgiveanexampleofanartifactmadebytheprocess.Thestudentsareabletoperformsimplecalculationsinvolvingcompoundinterestswithasingleormultipledeposits,mortgages,andannuitiesandusesuchcalculationsfordecisionmaking.Syllabus:CourseIntroduction–Issuesonthecourse,DefinitionofEngineeringdesign.EngineeringDrawing:Thedrawingofthreadedpart,detaildrawingandassemblydrawing,GD&T,surfaceroughnessDesignProcess–Problemspecification,conceptualdesign,detaileddesign,manufacturingQualityFunctionDeployment–Customerrequirement,engineeringcharacteristicsMachiningBasics–machiningoperationsonlathe,drillpressandmill,turningcondition,processplanning,Taylor’stoollifeequation.UncertaintyinEngineering–probability,reliability,datarepresentation,discreteandcontinuousdistributionOptimizationinEngineering–analyticalmodelingandoptimization,regression,linearprogramming.EthicsinEngineering:society’sviewofengineering,preparationforengineeringfailuresMaterials:testformechanicalproperty,steel,castingmaterial,nonferrousmetals,plasticLecture CooperativeLearningmethodswillbeusedduringthiscourse.Thesemethodsdependheavilyonteamwork.Studentswillbeassignedtoteamsoffourtofivethatwillworktogetherallthroughthesemester.Itisexpectedthatthestudentswithinateamwillworktogetheronhomework,projects.Itisexpectedthateachteamduringthesemesterwillexperiencesomeconflict.Whatisimportantisthattheteamsdealwiththisconflictinapositiveandconstructivemanner.Teamshavingproblemsworkingtogethershouldmakeeveryefforttoresolvethembythemselves.Ifthatdoesn’twork,askthecourseinstructorforhelp.DesignLabs Thedesignlabsaretwohourslongandtheformatwillvaryforeach.Thefocusofthesedesignlabswillbeontheprojectsandinclassexercises.Someoftheperiodwillbeusedtohandout,explainanddiscusstheprojects.Timewillbeavailableforstudentteamstoworkoninclassexercisesandproject(design,analysis,building,etc).Allprojectswillbetestedandevaluatedduringthedesignlabs.Sincetheprojectsareanintegralpartofthecourseattendanceatthedesignlabsisrequired.Thisperiodwillalsobeusedforclarificationofcoursematerial,problemsolvingandquestionsonhomeworkandexams.MethodofAssessment:CourseAssessment(60%):Exam(40%)+Homework(20%)ProjectAssessment(40%):CADmodel(15%)+Writtenreport(15%)+Oralpresentation(10%)Attendanceofclassismandatoryandarecordofattendancewillbekept.Ifastudentanticipatesbe