《機械CAD技術基礎》課程大綱

1、機械CAD技術基礎課程教學大綱一、課程基本信息英文名稱Basics of Machinery CAD課程代碼VEEN2018課程性質專業(yè)選修課程授課對象車輛工程專業(yè) 大四學生學 分2.0學 時48（其中，講授：32；實驗：16）主講教師修訂日期2021.06.17指定教材許京荊.ANSYS Workbench 工程實例詳解.北京：人民郵電出版社, 2015.二、課程目標（一）總體目標：本課程是車輛專業(yè)的一門實踐性很強的專業(yè)選修課。它結合機械設計中的典型零部件，借助現代設計軟件，完成零部件開發(fā)中的各個輔助環(huán)節(jié)。學習本課程，是為了讓學生獲得工程技術人員必備的計算機輔助設計及計算機輔助工程方面的基本

2、知識和基本技能。通過本課程的學習，讓學生了解和掌握計算機輔助設計及計算機輔助工程技術在機械設計工程上的應用，包括零部件和總成的靜力學、動力學分析和優(yōu)化設計，運動學仿真分析，熱力分析及流體分析；培養(yǎng)學生具有繼續(xù)自學并結合工作實踐應用，擴展本學科知識的能力和創(chuàng)新能力。（二）課程目標：課程目標1：了解計算機輔助設計技術的基本原理及基本步驟，能夠將一般的工程問題歸結為計算機輔助設計問題。課程目標2：具備一定的將工程問題轉化為仿真分析問題并求解的能力。課程目標3：具備利用計算機進行輔助設計，依托計算機輔助設計技術解決工程問題的能力。課程目標4：培養(yǎng)工程意識、標準化意識和嚴謹認真的工作態(tài)度，提高工程素質，

3、增強創(chuàng)新意識。（三）課程目標與畢業(yè)要求、課程內容的對應關系表1：課程目標與課程內容、畢業(yè)要求的對應關系表課程目標課程子目標對應課程內容對應畢業(yè)要求課程目標11.1了解計算機輔助設計技術的基本原理及基本步驟第一章 緒論第二章 靜力學分析第三章 動力學分析第四章 熱力分析第五章 運動分析第六章 流體分析畢業(yè)要求21.2 能夠將一般的工程問題歸結為計算機輔助設計問題第二章 靜力學分析第三章 動力學分析第四章 熱力分析第五章 運動分析第六章 流體分析畢業(yè)要求2課程目標22.1具備一定的將工程問題轉化為仿真分析問題并求解的能力第二章 靜力學分析第三章 動力學分析第四章 熱力分析第五章 運動分析第六章 流

4、體分析畢業(yè)要求3課程目標33.1 具備利用計算機進行輔助設計，依托計算機輔助設計技術解決工程問題的能力。第二章 靜力學分析第三章 動力學分析第四章 熱力分析第五章 運動分析第六章 流體分析畢業(yè)要求5課程目標44.1 培養(yǎng)工程意識、標準化意識和嚴謹認真的工作態(tài)度第二章 靜力學分析第三章 動力學分析第四章 熱力分析第五章 運動分析第六章 流體分析畢業(yè)要求34.2 提高工程素質，增強創(chuàng)新意識第二章 靜力學分析第三章 動力學分析第四章 熱力分析第五章 運動分析第六章 流體分析畢業(yè)要求3三、教學內容第一章 緒論1.教學目標(1) 了解常用計算機輔助設計軟件的種類和基本功能(2) 了解有限元分析方法在計算

5、機輔助設計中的作用(3) 了解常用優(yōu)化設計的基本概念及常用方法2.教學內容(1) 計算機輔助設計軟件介紹(2) 有限元分析(3) 優(yōu)化設計3.教學方法 (1) 講授法(2) 案例（CBL）4.教學評價1、回答下列問題：(1) 計算機輔助設計支撐軟件一般包含有哪些功能模塊？國內外流行的主要軟件有哪些？(2) 論述計算機輔助設計的應用和研究前沿。第二章 靜力學分析1.教學目標(1) 掌握有限元分析方法的基本原理(2) 掌握有限元分析前后處理的基本步驟(3) 掌握有限元網格劃分的基本方法(4) 掌握靜力學分析的常用約束種類及設置方法(5) 掌握接觸配合的設置方法(6) 理解后處理結果的含義2.教學重

6、難點1.重點(1) 有限元分析的基本原理(2) 靜力學分析前后處理的基本步驟2.難點(1) 靜力學分析前后處理基本步驟(2) 模型理想化3.教學內容(1) 實體零件的靜力學分析(2) 殼體零件的靜力學分析(3) 桿單元零件的靜力學分析(4) 裝配體靜力學分析4.教學方法 (1) 講授法(2) 案例（CBL）(3) 基于問題（PBL）5.教學評價1、案例分析(1) 結合案例，運用靜力學相關的理論和方法進行分析、說明。第三章 動力學分析1.教學目標(1) 熟悉模態(tài)分析的基本原理(2) 掌握模態(tài)分析的基本方法(3) 理解網格大小對模態(tài)分析結果的影響(4) 了解諧響應分析的用途(5) 了解瞬態(tài)分析的用

7、途(6) 熟悉瞬態(tài)分析的分析步驟及設置方法(7) 了解譜分析的用途2.教學重難點1.重點(1) 模態(tài)分析的基本原理(2) 模態(tài)分析基本方法(3) 瞬態(tài)分析基本方法2.難點(1) 模態(tài)分析基本方法(2) 瞬態(tài)分析基本方法3.教學內容(1) 模態(tài)分析(2) 諧響應分析(3) 瞬態(tài)動力學分析(4) 譜分析法4.教學方法 (1) 講授法(2) 案例（CBL）(3) 基于問題（PBL）5.教學評價1、案例分析(1) 結合案例，運用動力學相關的理論和方法進行分析、說明。第四章 熱力分析1.教學目標(1) 了解熱分析相關概念(2) 了解傳熱學基本理論(3) 熟悉熱的傳遞方式(4) 熟悉熱力分析的基本功能(5

8、) 熟悉穩(wěn)態(tài)條件下的熱力分析方法(6) 熟悉瞬態(tài)條件下熱力分析方法(7) 了解耦合場分析方法2.教學重難點1.重點(1) 傳熱學基本概念(2) 熱傳遞方式分析(3) 穩(wěn)態(tài)熱分析方法及步驟2.難點(1) 邊界條件和初始條件的設置3.教學內容(1) 穩(wěn)態(tài)熱力分析(2) 瞬態(tài)熱力分析(3) 輻射熱力分析4.教學方法 (1) 講授法(2) 案例（CBL）(3) 基于問題（PBL）5.教學評價1、案例分析(1) 結合案例，運用熱力學相關的理論和方法進行分析、說明。第五章 運動分析1.教學目標(1) 熟悉運動仿真相關基本概念(2) 了解運動分析對象的創(chuàng)建過程(3) 掌握裝配件之間特殊配合關系的使用(4)

9、掌握運動仿真中各類運動方式的處理方法(5) 掌握運動仿真中各類載荷的施加方法(6) 掌握運動仿真結果的處理方法(7) 了解動畫制作方法2.教學重難點1.重點(1) 運動仿真相關基本概念(2) 裝配體配合關系的處理(3) 運動仿真分析的基本步驟2.難點(1) 自由度的分析和應用3.教學內容(1) 運動分析的基本概念(2) 運動仿真分析(3) 運動仿真結果輸出(4) 動畫制作講解4.教學方法 (1) 講授法(2) 案例（CBL）(3) 基于問題（PBL）5.教學評價1、案例分析(1) 結合案例，運用運動學相關的理論和方法進行分析、說明。第六章 流體分析1.教學目標(1) 熟悉工程流體動力學軟件基本

10、功能(2) 掌握流體仿真分析的基本步驟(3) 熟悉流體分析中邊界條件的設置方法(4) 熟悉流體分析中目標的設置方法(5) 了解旋轉坐標系的使用(6) 了解超聲速流體分析方法(7) 了解粒子運動分析方法2.教學重難點1.重點(1) 流體仿真分析的基本步驟及參數設置2.難點(1) 邊界條件的設置(2) 目標函數的設置3.教學內容(1) 內流分析(2) 外流分析(3) 熱分析(4) 耦合場分析（FEA載荷）4.教學方法 (1) 講授法(2) 案例（CBL）(3) 基于問題（PBL）5.教學評價1、案例分析(1) 結合案例，運用相應的學習理論和教學理論進行分析、說明。四、學時分配表2：各章節(jié)的具體內容

11、和學時分配表章節(jié)章節(jié)內容學時分配第一章緒論2第二章靜力學分析18第三章動力學分析8第四章熱力分析4第五章運動分析6第六章流體分析7機動3五、教學進度表3：教學進度表周次日期章節(jié)名稱內容提要授課時數作業(yè)及要求備注1緒論(1)計算機輔助設計軟件介紹(2)有限元分析(3)優(yōu)化設計2作業(yè)：完成課后教師指定的問答題。要求：(1)了解常用計算機輔助設計軟件的種類和基本功能(2)了解有限元分析方法在計算機輔助設計中的作用(3)了解常用優(yōu)化設計的基本概念及常用方法2-7靜力學分析(1)實體零件的靜力學分析(2)殼體零件的靜力學分析(3)桿單元零件的靜力學分析(4)裝配體靜力學分析18作業(yè)：完成課后教師指定的問

12、答題。要求：(1)掌握有限元分析方法的基本原理(2)掌握有限元分析前后處理的基本步驟(3)掌握有限元網格劃分的基本方法(4)掌握靜力學分析的常用約束種類及設置方法(5)掌握接觸配合的設置方法理解后處理結果的含義8-10動力學分析(1)模態(tài)分析(2)諧響應分析(3)瞬態(tài)動力學分析(4)譜分析法8作業(yè)：完成課后教師指定的問答題。要求：(1)熟悉模態(tài)分析的基本原理(2)掌握模態(tài)分析的基本方法(3)理解網格大小對模態(tài)分析結果的影響(4)了解諧響應分析的用途(5)了解瞬態(tài)分析的用途(6)熟悉瞬態(tài)分析的分析步驟及設置方法了解譜分析的用途11-12熱力分析(1)穩(wěn)態(tài)熱力分析(2)瞬態(tài)熱力分析(3)輻射熱力分

13、析4作業(yè)：完成課后教師指定的問答題。要求：(1)了解熱分析相關概念(2)了解傳熱學基本理論(3)熟悉熱的傳遞方式(4)熟悉熱力分析的基本功能(5)熟悉穩(wěn)態(tài)條件下的熱力分析方法(6)熟悉瞬態(tài)條件下熱力分析方法(7)了解耦合場分析方法13-14運動分析(1)運動分析的基本概念(2)運動仿真分析(3)運動仿真結果輸出(4)動畫制作講解6作業(yè)：完成課后教師指定的問答題。要求：(1)熟悉運動仿真相關基本概念(2)了解運動分析對象的創(chuàng)建過程(3)掌握裝配件之間特殊配合關系的使用(4)掌握運動仿真中各類運動方式的處理方法(5)掌握運動仿真中各類載荷的施加方法(6)掌握運動仿真結果的處理方法(7)了解動畫制作

14、方法15-17流體分析(1)內流分析(2)外流分析(3)熱分析(4)耦合場分析（FEA載荷）7作業(yè)：完成課后教師指定的問答題。要求：(1)熟悉工程流體動力學軟件基本功能(2)掌握流體仿真分析的基本步驟(3)熟悉流體分析中邊界條件的設置方法(4)熟悉流體分析中目標的設置方法(5)了解旋轉坐標系的使用(6)了解超聲速流體分析方法(7)了解粒子運動分析方法六、教材及參考書目1 教材：1 許京荊.ANSYS Workbench 工程實例詳解.北京：人民郵電出版社, 2015.2 參考書：1 胡仁喜、劉昌麗等,SolidWorks 2016有限元、虛擬樣機與流場分析從入門到精通.北京：機械工業(yè)出版社，2

15、017.2 袁清珂.CAD CAE CAM技術.北京：電子工業(yè)出版社，2010.3 王登峰等.CATIA V5機械產品CAD CAE CAM全精通教程.北京：人民交通出版社，2007.4 杜平安，范樹遷，葛森，劉建濤.CAD/CAE/CAM方法與技術.北京：清華大學出版社，2010.七、教學方法本課程部分教學采用翻轉課堂模式進行。要求學生在課前觀看微課，并完成相應的教學預習和問題思考。課堂教學以案例分析研討為主要的教學活動。1. 講授法：如何圍繞課程的重點內容，如“靜力學分析”、“動力學分析”、“運動學分析”、“流體分析”等進行講解。2. 討論法：圍繞“梁單元的靜力學分析”、“桁架結構的靜力學

16、分析”、“連桿結構的運動學分析”等主題組織學生進行討論，將理論力學、材料力學知識與本課程內容緊密聯(lián)系。3.案例教學法：在進行經典結構的分析設計的教學中，圍繞案例組織學生進行主動分析、研討。八、考核方式及評定方法（一）課程考核與課程目標的對應關系表4：課程考核與課程目標的對應關系表課程目標考核要點考核方式課程目標1了解計算機輔助設計技術的基本原理及基本步驟，能夠將一般的工程問題歸結為計算機輔助設計問題平時互動、課后作業(yè)、期末考試課程目標2具備一定的將工程問題轉化為仿真分析問題并求解的能力平時互動、課后作業(yè)、期末考試課程目標3具備利用計算機進行輔助設計，依托計算機輔助設計技術解決工程問題的能力平時

17、互動、課后作業(yè)、期末考試課程目標4培養(yǎng)工程意識、標準化意識和嚴謹認真的工作態(tài)度，提高工程素質，增強創(chuàng)新意識出勤、平時互動、課后作業(yè)、期末考試（二）評定方法 1評定方法 平時成績：40%（平時出勤：10%，平時互動：10%，課后作業(yè)：20%）期末考試：60%（上機操作）2課程目標的考核占比與達成度分析 表5：課程目標的考核占比與達成度分析表考核占比課程目標平時期末總評達成度課程目標110%10%課程分目標達成度=0.4平時分目標成績+0.6期末分目標成績/分目標總分課程目標240%40%課程目標340%40%課程目標410%10%（三）評分標準課程目標評分標準90-10080-8970-7960

18、-6960優(yōu)良中合格不合格ABCDF課程目標1掌握計算機輔助設計技術的基本原理及基本步驟，能夠熟練地將一般的工程問題歸結為計算機輔助設計問題熟悉計算機輔助設計技術的基本原理及基本步驟，能夠將一般的工程問題歸結為計算機輔助設計問題了解計算機輔助設計技術的基本原理及基本步驟，能夠將一般的工程問題歸結為計算機輔助設計問題了解計算機輔助設計技術的基本原理及基本步驟，能夠將簡單的工程問題歸結為計算機輔助設計問題不具備將一般的工程問題歸結為計算機輔助設計問題的能力課程目標2具備很好的將工程問題轉化為仿真分析問題能力，具有很好的求解的能力具備較好的將工程問題轉化為仿真分析問題能力，具有較好的求解的能力具備一定的將工程問題轉化為仿真分析問題能力，具有較好的求解的能力具備一定的將工程問題轉化為仿真分析問題能力，具有一定的求解的能力將工程問題轉化為仿真分析問題能力薄弱，求解的能力薄弱課程目標3具備很好的利用計算機進行輔助設計，依托計算機輔助設計技術解決工程問題的能力具備較好的利用計算機進行輔助設計，依托計算機輔助設計