过程装备与控制工程专业课程教学大纲
过程装备与控制工程专业
课程教学大纲
机械与自动控制学院 教
务
处
二〇一三年六月
过程装备与控制 工程专业课程教学大纲
主编：俞高红 编委：（排名不分先后）
胡
明
潘海鹏
李晓明
崔宝玲
王俊茹
董宝力
郭绍义 校对：雷
鹰
前
言
教学大纲是学校组织教学、选用或编写教材、指导学生学习以及进行课程教学管理和教学质量评估的主要依据。为贯彻落实教育部《关于全面提高高等教育质量的若干意见》（教高[2012]4 号）精神，满足经济社会发展需要和学生成长成才需要，适应高等教育国际化趋势和信息技术发展，深化教学改革，更好地落实 2012 版本科专业人才培养方案中培养知识、能力、素质协调发展的多类型多规格人才的教学工作目标，保证和提高教学质量，教务处组织学院（部）对各专业的课程教学大纲进行了全面的修（制）订。
本次修订以专业为单位, 结集成册形成了这套课程教学大纲。每册大纲均包括该专业的通识课程（其中全校性通识课程独立汇编成册）、学科基础课、专业课及实践性环节的教学大纲。
在教学大纲的编写过程中，各学院（部）教学负责人、系主任承担了本单位课程大纲的编写组织工作，许多教师参与编写或审定各门课程的教学大纲，为该项工作的顺利完成付出了辛勤的劳动。学校各级领导也对此项工作给予大力支持。在此表示衷心的感谢！
课程教学大纲规定的教学内容只是该课程的基本内容。我们期待任课教师在教学过程中，积极探索教学内容和教学方法、教学手段改革，及时充实本学科的最新成果，逐步形成教学特色，争创“精品课程”。
本套教学大纲汇编的完成还只是一项基础性的工作。学校教育教学改革的不断深化，必将推动各专业课程体系和教学内容改革。恳请各位专家、老师对本套课程教学大纲提出宝贵的意见和建议，以便在教学实践中及时改进、不断完善，为我校教育教学质量的稳步提高铸造坚实的基础。
二○一三年六月
目
录 《机械学科导论》教学大纲 ......................................................................................................................... 6 《机械制图 1》教学大纲 .............................................................................................................................. 9 《机械制图 2》教学大纲 ............................................................................................................................ 13 《理论力学》教学大纲 ............................................................................................................................... 16 《材料力学 1》教学大纲 ............................................................................................................................ 22 《机械原理 》教学大纲 ............................................................................................................................. 29 《电路原理基础》教学大纲 ....................................................................................................................... 35 《电子技术基础》教学大纲 ....................................................................................................................... 39 《机械设计》教学大纲 ............................................................................................................................... 46 《工程材料与热处理》教学大纲 ............................................................................................................... 52 《互换性与技术测量》教学大纲 ............................................................................................................... 58 《机械制造基础》教学大纲 ....................................................................................................................... 64 《科学与工程计算语言（双语）》教学大纲 ............................................................................................. 70 Syllabus of Science &Engineering Computing Language ............................................................................... 73 《设备状态检测与故障诊断技术》教学大纲 ........................................................................................... 78 《传热学》教学大纲 ................................................................................................................................... 82 《高等材料力学》教学大纲 ....................................................................................................................... 88 《传感器及过程检测技术》教学大纲 ....................................................................................................... 92 《液压（气压）传动及控制》教学大纲 ................................................................................................... 96 《有限元技术》教学大纲 ......................................................................................................................... 104 《过程装备与控制工程专业英语》教学大纲 ......................................................................................... 108 《三维数字化建模（双语）》教学大纲 ................................................................................................... 112 Syllabus of Parameterized 3D Modeling ...................................................................................................... 115 《可靠性设计》教学大纲 ......................................................................................................................... 118 《过程流体机械》教学大纲 ..................................................................................................................... 123 《工程流体力学》教学大纲 ..................................................................................................................... 128
《过程工程原理》教学大纲 ..................................................................................................................... 133 《过程装备控制技术》教学大纲 ............................................................................................................. 138 《机电控制工程》教学大纲 ..................................................................................................................... 143 《过程设备设计》教学大纲 ..................................................................................................................... 147 《过程热力学》教学大纲 ......................................................................................................................... 153 《化工腐蚀与防护》教学大纲 ................................................................................................................. 157 《过程装备 CAD 》教学大纲 ................................................................................................................... 161 《CFD 数值计算方法 》教学大纲 ............................................................................................................ 166 《机电传动与控制》教学大纲 ................................................................................................................. 170 《可编程序控制器技术（双语）》教学大纲 ........................................................................................... 176 Syllabus of Programmable Logic controller ................................................................................................. 179 《过程装备制造技术》教学大纲 ............................................................................................................. 182 《过程成套设备技术设计》教学大纲 ..................................................................................................... 186 《工程项目管理基础》教学大纲 ............................................................................................................. 194 《集散控制系统》教学大纲 ..................................................................................................................... 198 《化工安全与环保技术》教学大纲 ......................................................................................................... 202 《制图测绘》教学大纲 ............................................................................................................................. 207 《金工实习》教学大纲 ............................................................................................................................. 209 《机械认知实习》教学大纲 ..................................................................................................................... 213 《机械基础实验 1》教学大纲 .................................................................................................................. 215 《机械基础实验 2》教学大纲 .................................................................................................................. 217 《机械原理课程设计》教学大纲 ............................................................................................................. 219 《机械设计课程设计 A 》教学大纲 ........................................................................................................ 222 《过程流体机械课程设计》教学大纲 ..................................................................................................... 225 《过程机械综合实验 》教学大纲 ........................................................................................................... 228 《过程设备课程设计》教学大纲 ............................................................................................................. 230 《流体综合实验》教学大纲 ..................................................................................................................... 234 《毕业实习与设计（论文）》教学大纲 ................................................................................................... 236
《机械学科导论》教学大纲
课程中文名称：机械学科导论
课程代码：31626 课程英文名称：Introduction to Mechanics Discipline 课程类别与性质：学科基础课（必修）
总学时：16 学时（其中讲课 16 学时）
学
分：1 学分 先修课程：无 面向对象：机械类专业 开课系(室)：机械设计与制造系
一、课程教学目标
“机械学科导论”是一门学科导论课，主要向学生讲授机械工程学科的范畴、发展现状和发展趋势，使学生对机械类专业有一定的认识，为今后专业分流并进入某一个专业学习做准备。“机械学科导论”是机械类专业学科基础平台课的必修课程，使学生广泛了解各种机械在多个领域的历史、现状和发展趋势，为进入专业学习打下基础。
本课程的授课老师应当在机械工程学科方面有一定的学术造诣、实际工作或科研经验，课程的安排将结合一些比较典型的案例；学生方面，应当对该课程的重要性有充分的认识并阅读一些相关的书籍和文章，并能够将课堂上学的东西进行一些举一反三的活学活用。
（一）知识目标 通过本课程的教学，应使学生了解下列机械领域的历史、现状和发展趋势：机器人技术、纺织装备技术、农业装备技术、现代设计方法、材料成型技术、过程装备技术、工业工程、力学与现代工程。
（二）能力目标 本课程是学科导论课，可培养学生查阅资料、提炼资料和总结资料等方面的能力。
（三）素质目标 通过本课程的学习，学生应该树立良好的专业观念、热爱本专业，为今后进一步学习专业课知识奠定基础。
二、课程教学内容与学习目标
知识单元 1：机器人技术 参考学时：2 学时 教学内容与学习目标：
本单元的教学内容和目标是了解机器人技术领域的的历史、现状和发展趋势。
知识单元 2：纺织装备技术 参考学时：2 学时 教学内容与学习目标：
本单元的教学内容和目标是了解纺织装备技术领域的的历史、现状和发展趋势。
知识单元 3：农业装备技术 参考学时：2 学时 教学内容与学习目标：
本单元的教学内容和目标是了解农业装备技术领域的的历史、现状和发展趋势。
知识单元 4：现代设计方法 参考学时：2 学时 教学内容与学习目标：
本单元的教学内容和目标是了解现代设计方法领域的的历史、现状和发展趋势。
知识单元 5：材料成型技术 参考学时：2 学时 教学内容与学习目标：
本单元的教学内容和目标是了解材料成型技术领域的的历史、现状和发展趋势。
知识单元 6：过程装备技术 参考学时：2 学时 教学内容与学习目标：
本单元的教学内容和目标是了解过程装备技术领域的的历史、现状和发展趋势。
知识单元 7：工业工程 参考学时：2 学时 教学内容与学习目标：
本单元的教学内容和目标是了解工业工程领域的的历史、现状和发展趋势。
知识单元 8：力学与现代工程 参考学时：2 学时 教学内容与学习目标：
本单元的教学内容和目标是了解力学与现代工程领域的的历史、现状和发展趋势。
三、 课程学时分配及教学方法
1. 理论 性教学内容课时分配表
教学方式 教学时数
课程内容（知识单元）
理论 讲授 习 题 课 讨 论 课 备 注 小 计 知识单元 1：机器人技术 2
2 学时 知识单元 2：纺织装备技术 2
2 学时 知识单元 3：农业装备技术 2
2 学时 知识单元 4：现代设计方法 2
2 学时 知识单元 5：材料成型技术 2
2 学时 知识单元 6：过程装备技术 2
2 学时
知识单元 7：工业工程 2
2 学时 知识单元 8：力学与现代工程 2
2 学时 总
计 16
16 学时 2. 教学建议
1) 教学方法 本课程为机械类专业学科基础平台课的必修课程，在教学过程中注重基础知识和理论知识的传授。上课教师可以根据学生的基础情况对上述教学内容进行一定程度的调整，也可对教学时数进行一定的调整以反应教学的实际情况。
2) 教学手段 本课程教学以理论教学为主，通过强化学生对相关知识点的学习,为学生进一步学好其他专业课程奠定良好的基础。教学手段可以多样化，以增强学生的学习兴趣和积极性。
四、课程自主学习
1. 该课是一门比较重要的学科基础平台课，网络上相关的资源较为丰富，建议学生在认真研读教学笔记的前提下访问这些网站获得更丰富的教学内容。
2. 限于课时，讲课内容应该分清主次，注意要考察学生自学的效果。
五、课程考核方式
根据任课老师的相关要求进行课程考核。
六、推荐教材及参考资料
教材：由教师搜集、准备学科前沿资料。
参考书：
1．郭绍义主编：《机械工程概论》，华中科技大学出版社，2009 出版。
2．宾鸿赞主编：《机械工程学科导论》，华中科技大学出版社，2011 出版。
3．曹国强主编：《机械工程概论》，航空工业出版社，2008 年出版。
4．刘永贤主编：《机械工程概论》，机械工业出版社，2010 年出版。
网络资源：
执笔：俞高红
审稿：陈文华
审定：机械与自动控制学院教学委员会
修订时间：2013 年 5 月 8 日
图 《机械制图 1 》教学大纲
课程中文名称：机械制图 1
课程代码：31627 课程英文名称：Mechanical Drawing 1 课程类别与性质：学科基础课、必修课 总学时：48 学时 学
分：3 先修课程：
面向对象：机械类 开课系(室)：机械设计与制造系
一、课程教学目标 《机械制图》是机械类专业（机械设计制造及其自动化专业、机械电子工程专业、过程装备与控制工程、材料成型与控制工程、工业工程）的一门必修学科基础课，是学习本专业后续课程、完成课程设计和毕业设计不可缺少的基础。该课程培养学生绘制和阅读机械工程图样的能力、空间思维能力、图解空间几何问题能力以及认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风，掌握机械制图国家标准及其查阅方法，熟练绘图工具的使用技能和徒手绘图技能。分《机械制图 1》和《机械制图 2》及《制图测绘》三部分，《机械制图 1》放在一年级上学期，后两者放在一年级下学期进行。
1. 知识目标
通过本课程的学习，使学生了解本课程的内容、性质、任务；掌握机械制图的基本规定，掌握平面图形的尺寸标注和圆弧联接的线段分析；掌握投影法的基本知识，点、直线、平面的投影特性及其它们之间的相对位置问题的求解；掌握平面立体、曲面立体及其表面上取点，掌握平面与立体表面相交交线的求解，掌握立体和立体表面交线的求解；掌握三视图的形成及其投影特性，掌握组合体的表达方法、尺寸标注和读组合体视图的方法；掌握轴测图的基本知识和正等测、斜二测的表达方法；掌握六个基本视图、斜视图、局部视图的表达方法；掌握全剖视图、半剖视图、局部剖视图的表达方法；掌握单一剖、斜剖、阶梯剖、旋转剖和复合剖五种剖切方法；掌握断面图表示方法；掌握局部放大图以及常用的简化画法和规定画法。了解第三角投影画法。
2. 能力目标
通过《机械制图 1》的学习，使学生能正确、较熟练地使用绘图工具和仪器，掌握用尺规作图和徒手作图的技能，具有求解长度、距离和角度等空间问题能力，具有表达和阅读复杂组合体正投影图的能力，具有绘制一般复杂组合体轴测图的能力。
3. 素质目标
通过本课程的学习，培养遵守机械制图国家标准的素质，培养学生对待工程问题认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风。
二、课程教学内容与学习目标 知识单元 1: 制图的基本知识和基本技能
参考学时：4 4 学时
教学内容与学习目标：
1. 了解本课程的研究对象、性质、作用和任务，了解学习本课程的目的和方法 2. 了解机械制图国家标准的有关规定
3. 掌握绘图工具和仪器及其使用方法 4. 掌握平面图形的尺寸标注和圆弧联接的线段分析
知识单元 2: 投影法和点、直线和平面的投影
参考学时：2 12 学时
教学内容与学习目标：
1. 了解投影法及其分类 2. 掌握正投影的特性 3. 掌握点的投影三大规律、点的相对位置和重影点 4. 掌握各类位置直线的投影特性、直线上点的性质、直线与直线之间的相对位置 5. 掌握各类位置平面的投影特性、平面上点和直线的性质、平面与直线之间的相对位置、平面与平面之间的相对位置 6. 掌握换面法图解空间长度、距离和角度几何问题
知识单元 3: 立体的投影
参考学时：0 10 学时
教学内容与学习目标：
1. 掌握棱柱、棱锥的表达及其表面上取点 2. 掌握圆柱、圆锥、圆球和圆环等回转体的表达及其表面上取点 3. 掌握棱柱、棱锥和平面相交求交线 4. 掌握圆柱、圆锥、圆球和圆环等回转体和平面相交求交线 5. 掌握回转体和回转体相交求交线
知识单元 4: 组合体视图与尺寸标注
参考学时：9 9 学时
教学内容与学习目标：
1. 掌握三视图的形成及其投影特性 2. 掌握画组合体视图的方法 3. 掌握阅读组合体视图的方法 4. 掌握组合体视图的尺寸标注
知识单元 5: 轴测图
参考学时：3 3 学时
教学内容与学习目标：
1. 理解轴测图的基本概念 2. 掌握正等测图的画法 3. 掌握斜二测图的画法
知识单元 6: 机件常用的基本表示法
参考学时：0 10 学时
教学内容与学习目标：
1. 掌握六个基本视图、斜视图、局部视图的表达方法 2. 掌握全剖视图、半剖视图、局部剖视图的表达方法 3. 掌握单一剖、斜剖、阶梯剖、旋转剖和复合剖五种剖切方法
4. 掌握移出断面图和重合断面图的表示方法 5. 掌握局部放大图以及常用的简化画法和规定画法 6. 了解第三角投影画法 三、 课程学时分配及教学方法 1. 理论性课程或理论性教学内容课时分配表：
理论 讲授 习 题 课 讨 论 课 备 注
小 计 制图的基本知识和基本技能 4
4 学时 投影法和点、直线、平面的投影 11 1
12 学时 立体的投影 9 1
10 学时 组合体视图与尺寸标注 8 1
9 学时 轴测图 3
3 学时 机件常用的基本表示法 9 1
10 学时 总
计 44 4
48 学时 2. 教学建议
1）
教学方法 教学方法——以教师讲授为主，课堂讲练结合，学生自学为辅的手段。在授课中采用启发式、互动式等多种行之有效的教学方法，加强师生之间、学生之间的交流，引导学生独立思考，强化形象思维能力训练。
2）
教学手段 以黑板板书与多媒体相结合的方式开展本课程教学，多媒体作为一种辅助教学手段，可以方便、清晰地表示各种空间几何形体。采用模型教学，更直观，便于提高学生的空间想象能力。
四、课程自主学习
1.课堂作业和课外作业 每堂课均留 10 分钟左右的时间让同学当场完成一道小题目并当场评讲。
每次课都布置课外习题 4 题左右，供学生练习，要求下次课上交。课外习题是引导学生学习、检查教学效果的重要环节，也是体现课程要求的标志，习题的选取应围绕教学要求尽量精选一些既能巩固所学知识、又可引发学生深入思考的作业。
2.自主学习 自主学习是提高学生自学能力和获取知识的重要环节，适当布置学生自学的讲授内容，要求学生预习教材。
3.课外指导 课外指导主要是切实做好课后对学生辅导答疑和质疑，学生可以利用课程网站交流学习心得，教师可以答疑学生问题。
五、课程考核方式
1. 考试命题 教学时数 课程内容（知识单元）
教学方式
考核也是引导学生学习、检查教学效果的重要环节，也是体现课程要求的标志，要积极探索体现素质教育特征的考核方式。笔试时一般按大纲要求出题，题型设有选择题和画图题。主要考核画图和读图的能力，考试内容不超出大纲，采用校习题库的方式考核。
2.考核方式：笔试为主 考试：建议每学期平时成绩（包括平时提问、平时作业、缺课率等）占总评成绩的 30%，期末考试成绩占 70%。
六、推荐教材及参考资料
教材：何铭新、钱可强、徐祖茂主编：《机械制图》（第 6 版），（配套《机械制图习题集》（第6 版）），高等教育出版社，2010 年出版。
参考书：
1．朱冬梅，胥北澜，何建英主编：《画法几何及机械制图》（第 6 版），高等教育出版社，2008年。
2．谭建荣等主编：《图学基础教程》（第二版），高等教育出版社，2006 年出版。
网络资源：
http://i.
执笔：潘骏
审稿：张国凤
审定：机械与自动控制学院教学委员会
制（修）订时间：2013 年 5 月 8 日
图 《机械制图 2 》教学大纲
课程中文名称：机械制图 2
课程代码：31628 课程英文名称：Mechanical Drawing 2 课程类别与性质：学科基础课、必修
总学时：40 学时（其中讲课 40 学时）
学
分：2.5 先修课程：机械制图 1 面向对象：机械类专业 开课系(室)：机械设计与制造系
一、课程教学目标 1.《机械制图》是机械类专业的一门必修学科基础课，是学习本专业后续课程如《机械原理》《机械设计》等、完成课程设计和毕业设计不可缺少的基础。该课程培养学生绘制和阅读机械工程图样的能力、空间思维能力以及认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风。分《机械制图 1》和《机械制图 2》2 部分，教学计划分别放在一上和一下进行。
2.学完《机械制图 2》后应达到如下要求：
1）能正确、较熟练地使用绘图工具和仪器，掌握用尺规作图和徒手作图的技能； 2）掌握标准件的表达方法； 3）能查阅与本课程有关的零件手册和国家标准； 4）能正确地阅读和绘制中等复杂程度机械零件图和装配图，所绘图样应做到：投影正确、视图选择和配位适当，尺寸标注正确、完整、清晰、基本合理，字体工整、图面整洁，符合《机械制图》国家标准。
5）掌握 AutoCAD 绘图的基本流程，掌握二维图形绘制、编辑的基本操作和尺寸标注。
二、课程教学内容与学习目标 1. 主要教学内容与学习目标 （一）标准件和常用件 1) 螺纹 2) 螺纹紧固件 3) 螺纹紧固件的连接形式及其装配画法 4) 键连接 5) 销连接 6) 滚动轴承 7) 齿轮 8) 弹簧 本章学习目标：熟练掌握螺纹、螺纹紧固件的规定标记、画法和螺纹紧固件的连接形式及其装配画法、齿轮的画法，了解键、销、滚动轴承等常用标准件的作用、型号及画法等。
（二）零件图 1) 概述 2) 零件图的视图选择 3) 零件图的尺寸标注 4) 零件图的技术要求
5) 零件图的读图 6) 四类典型零件分析 7) 零件结构的工艺性简介 本章学习目标：熟练掌握零件图的内容、视图选择方法，掌握零件图的尺寸注法、表面粗糙度、形位公差等常用技术要求的基本含义和标注方法，了解零件的工艺性结构，能绘制和读懂中等复杂程度的零件图。
（三）装配图 1) 概述 2) 装配图的表达方法 3) 装配图的视图选择 4) 装配图的尺寸标注 5) 装配图中的零（部）件序号、明细栏和技术要求 6) 装配结构合理性简介 7) 零、部件测绘 8) 装配图的画法 9) 读装配图和拆画零件图 本章学习目标：熟练掌握装配图的内容、表达方法、视图选择及零（部）件序号、明细栏的标注，掌握装配图的画法和尺寸注法及零、部件测绘的方法、步骤，了解装配结构的合理性，能绘制和读懂一般中等复杂程度的装配图，会拆画零件图。
（四）计算机绘图（AutoCAD）
1) AutoCAD 二维绘图基础 2) AutoCAD 二维图形绘制 3) AutoCAD 二维图形编辑 4) AutoCAD 图案填充 5) AutoCAD 尺寸标注 6) 块 本章学习目标：掌握 AutoCAD 绘图的基本流程，掌握二维图形绘制、编辑的基本操作和尺寸标注，掌握零件图和装配图的绘制方法。
2．说明 1) 该课程的重点放在画图和视图表达的规范性训练； 2) 在标准件中布置螺纹紧固件表达、齿轮、键连接大作业； 3) 在零件图中布置轴类（盘类）、箱体类零件的大作业、零件测绘； 4) 在装配图中布置拼图、部件（齿轮泵）测绘和装配图拆画零件图大作业。
5) 在保证符合教学基本要求的前提下，任课教师根据具体情况可以对教学内容和教学时数作适当的变更。
三、 课程学时分配及教学方法 1.各部分内容学时分配 理论性课程或理论性教学内容课时分配表：
理论 讲授 习 题 课 讨 论 课 备 注
小 计 标准件和常用件 8
8 零件图 10
10 装配图 14
14 教学时数 课程内容（知识单元）
教学方式
计算机绘图 8
8 总
计 40
40 2.关于制图图学理论知识部分，要安排在多媒体教室上课，利用三维模型或实体模型进行教学；计算机绘图部分则尽量安排在机房进行教学，以便学生可以及时练习。
四、课程自主学习 自主学习是提高学生自学能力和获取知识的重要环节，适当布置学生自学的讲授内容，并布置一定量的绘图作业，尤其是大作业的绘制和计算机绘图练习。
课外除了做好与学生面对面的辅导答疑和质疑外，学生也可以利用校园网上的班级公共信箱或其他网络交流平台交流学习心得，教师可以答疑学生问题。
五、课程考核方式 本课程考核方式：期末考核方式为考试。总评成绩由平时成绩和期末考试两部分组成。平时成绩可由学生的出席情况、课堂表现和作业三部分组成，建议平时成绩占总评成绩的 30-50%，具体操作可由任课老师按具体情况处理。
六、推荐教材及参考资料 教材：
1.皱玉堂等编著：《AutoCAD2008 实用教程（第 3 版）》，机械工业出版社，2008 年出版。
2.同济大学主编：《机械制图》（第 6 版），（配套《机械制图习题集》（第 6 版））高等教育出版社，2010 年出版。
参考书：
1.华中理工大学主编：《画法几何及机械制图》（第四版），高等教育出版社，2006 年出版。
2.《画法几何及机械制图习题集》（第四版），高等教育出版社，2006 年出版。
网络资源：
执笔：杜小强
审稿：张国凤
审定：机械与自动控制学院教学委员会
修订时间：2013 年 5 月 8 日
《理论力学》教学大纲 课程中文名称：理论力学
课程代码：31560 课程英文名称：Theoretical Mechanics 课程类别与性质：专业必修课 总学时：64 学时 学
分：4 先修课程：高等数学、线性代数、大学物理、工程图学 面向对象：机械设计制造及其自动化专业 开课系(室)：机械设计与制造系
一、课程教学目标
本课程是机械设计制造及其自动化专业必修的一门专业基础课，它是各门力学课程的基础，并可直接应用于工程实际。本课程的教学目的是使学生掌握质点、质点系和刚体机械运动的基本规律和研究方法，使学生初步学会应用理论力学的理论和方法分析解决一些简单的工程实际问题，为学习有关专业基础课和专业课打下力学基础。本课程的学习也有助于培养学生的科学思维能力，有助于提高学生的全面素质。
（一）知识目标
通过理论力学课程的学习，学生应掌握物体的受力分析；力系的等效简化；力系的平衡条件及其应用；工程运动分析的基本的概念、基本理论和基本方法；物体上作用的力系和物体机械运动之间的一般关系，对给定的运动物体建立力学模型，或者对给定的受力物体建立描述其运动状态变化的模型。
（二）能力目标
通过本课程的学习，学生应获得如下能力：
1、建模能力：具有将实际问题抽象成为质点、质点系、刚体或刚体系力学模型的能力，以及根据力学基本原理建立相应数学模型的能力； 2、思维能力：通过包括推理、分析、判断的逻辑思维过程，对力学模型的静力学、运动学与动力学性态具有定性分析的能力； 3、计算能力：对力学模型的静力学、运动学与动力学性态具有定量的瞬时分析与过程分析的能力； 4、自学能力：具有自我阅读理论力学与相关教学参考书的能力。
（三）素质目标
通过典型工程实例介绍力学学科是随着工程应用的需要而发展起来的，同时工程应用又推动了力学学科的发展，理论力学在力学学科及工程中的地位，培养新世纪高素质人才。
二、课程教学内容与学习目标
知识单元 1: 静力学
参考学时：4 14 学时
教学内容与学习目标：
第一章
静力学公理和物体的受力分析
熟悉各种常见约束的性质，对简单的物体系能熟练地取分离体图并画出受力图。
第一节
刚体和力的概念：刚体的定义、力的定义、三要素 第二节
静力学公理：静力学五大公理体系 第三节
约束与约束反力：自由体和约束体的定义、自由度的定义 第四节
物体的受力分析和受力图：解除约束原理、画受力图 第二章
平面汇交力系和平面力偶系
熟悉力、力矩、力偶等基本概念及其性质，能熟练地计算力的投影、力对点的矩和力对轴的矩。
第一节
平面汇交力系合成和平衡：矢量的投影和分量 第二节
平面力对点的矩的概念和计算：力对点的矩、力矩的计算 第三节
平面力偶系：力偶的定义、平面力偶等效性 第三章
平面任意力系
掌握各种类型平面力系的简化方法，熟悉简化结果，能熟练地计算主失和主矩。能熟练地应用各种类型的平面力系的平衡方程求解单个物体和简单物体系的平衡问题，掌握求解简单桁架内力的节点法和截面法。
第一节
平面力系的简化：力线平移定理、力系的简化 第二节
平面力系简化结果分析：合力、合力偶、平衡的条件 第三节
平面任意力系的平衡方程：一矩式、二矩式、三矩式平衡方程及条件 第四节
平面平行力系的平衡方程：一矩式、二矩式平衡方程、吊车平衡 第五节
物体系的平衡、静定判别：拆分物体系、平衡方程的联立、判别静定 第四章
空间力系
掌握空间任意力系的简化方法，能计算空间力系的主失和主矩。能掌握常见类型的简单空间物体系的平衡问题，掌握计算物体重心的方法。
第一节
空间力系的简化：力线空间平移，主矢、主矩 第二节
简化结果分析：合力、合力偶、力螺旋、平衡的条件 第三节
空间力系的平衡方程：方程的形式，求解 第四节
重心：重心的定义、计算 第五章
摩擦
理解滑动摩擦的概念和摩擦力的特征，能求解滑动摩擦时简单的物体系的平衡问题，了解滚阻的概念及简单的计算。
第一节
滑动摩擦：滑动摩擦及摩擦系数，摩擦力的性质 第二节
摩擦角和自锁：自锁现象，摩擦角和全反力 第三节 考虑摩擦时的平衡：摩擦力的限制，不等式方程组，极限状况，平衡方程 第四节 滚动摩阻的概念：概念，滚动摩阻系数，方程的求解
知识单元 2: 运动学
参考学时：0 20 学时
教学内容与学习目标：
第六章
点的运动
掌握描述点的运动的矢量法、直角坐标法和自然坐标法，能求点的运动轨迹，能熟练地求解与点的速度和加速度有关的问题。
第一节
矢量法：运动方程的矢量表示，速度、加速度的矢量表示 第二节
直角坐标法：运动方程、速度、加速度的直角坐标表示 第三节
自然法：自然轴系的建立，变矢量导数，运动学量的自然坐标表示
第七章
刚体的简单运动
熟悉刚体平动和定轴转动的特征，能熟练地求解刚体定轴转动时的角速度、角加速度以及刚体内各点的速度和角速度，熟悉它们的矢量表示法。
第一节
刚体的平动：平动的定义，平动刚体的运动定理 第二节
刚体的定轴转动：转动刚体的运动方程、角速度、角加速度 第三节
转动刚体内点的速度和角速度：速度、角速度的直接计算 第四节
矢量表示法：角速度、角加速度的矢量表示，速度、角速度的矢量计算 第五节
轮系的传动比：齿轮、皮带轮、链轮的传动比 第八章
点的合成运动
掌握运动合成和分解的基本概念，熟练掌握点的速度合成定理和牵连运动为平动时的加速度合成定理的运用，掌握牵连运动为定轴转动时的加速度合成定理。
第一节
绝对运动、牵连运动、相对运动：三种运动的定义和判别 第二节
速度合成定理：速度合成定理，矢量分析 第三节
牵连平动加速度合成定理：加速度投影方程 第四节 牵连转动加速度合成定理：科氏加速度的概念，投影法求解 第九章
刚体的平面运动
熟悉刚体平面运动的特征，能熟练运用基点法、瞬心法和速度投影定理求解有关速度的问题，能熟练运用基点法求解有关加速度问题，对常见的平面机构能熟练地进行速度和加速度分析。
第一节
平面运动的概念和分解：平面运动的定义，运动分解 第二节
求速度的基点法：基点法方程，速度投影定理 第三节
求速度的瞬心法：速度瞬心的定义，瞬心的画法，利用瞬心求解速度问题 第四节
求加速度的基点法：基点法的基本方程，平面运动和合成运动的结合
知识单元 3: 动力学
参考学时：0 30 学时
教学内容与学习目标：
第十章
质点动力学的基本方程
熟悉质点运动微分方程的建立，能求解简单情况下的运动微分方程的积分。
第一节
动力学的基本定律：牛顿三大定律 第二节
质点运动微分方程：微分方程的建立 第三节
质点动力学两类基本问题：第一、第二类问题举例 第四节
质点相对动力学基本方程：惯性力的概念，相对运动微分方程 第十一章
动量定理
能理解并掌握质点系和刚体的动量、冲量的计算，熟练掌握微分形式和有限形式的动量定理的应用，熟练掌握质心运动定理的应用，能用质心运动定理求解物体的约束反力。
第一节
动量与冲量：动量、冲量的定义，刚体动量的计算，质点系动量计算 第二节
动量定理：质点系的动量定理，动量守恒 第三节
质心运动定理：质心的计算，质心运动微分方程 第十二章
动量矩定理
能理解并掌握质点系和刚体的动量矩计算，理解刚体转动惯量的计算，了解惯性积和惯性主轴的概念，会判断简单情况下刚体的主轴。熟练掌握质点系和刚体的动量矩定理的应用，掌握相对与质心的动量矩定理的应用，能用动量矩定理求解刚体的定轴转动和平面运动。
第一节
质点和质点系的动量矩：刚体平动、转动、平面运动的动量矩 第二节
动量矩定理：质点系对固定点的动量矩，动量矩守恒
第三节
刚体定轴转动微分方程：微分方程的建立、求解 第四节
刚体对轴的转动惯量：杆、环、圆盘的转动惯量，平行移轴定理 第五节
质点系相对质心的动量矩定理：相对质心可以用动量矩定理 第六节
刚体的平面运动微分方程：与质心运动定理结合 第十三章
动能定理
能理解并掌握质点系和刚体的动能、势能和力的功的计算，熟练掌握质点系和刚体的动能定理和机械能守恒定理的应用，能用动能定理求解刚体及简单刚体系的平面运动。
第一节
力的功：功的定义，功的计算，曲线积分 第二节
质点和质点系的动能：刚体平动、质点、平面运动的动能计算 第三节
动能定理：动能增量与主动力功的关系，非外力，刚体内力不做功 第四节
功率、功率方程、机械效率：动能定理求导 第五节
势力场、势能、机械能守恒：势，场，势能定义，机械能守恒的条件 第十四章
碰撞
能理解并掌握碰撞的现象和特征，能用冲量定理和冲量矩定理求解简单刚体的碰撞问题，掌握撞击中心的概念和计算方法。
第一节
碰撞、碰撞现象：碰撞的特点，碰撞力的特点，碰撞的近似 第二节
用于碰撞的基本定理：冲量定理和冲量矩定理 第三节
恢复系数：恢复系数的定义、测量，恢复系数的作用 第四节
定轴转动的碰撞：撞击中心的计算 第十五章
达朗伯原 理
会计算惯性力，熟悉刚体平动、对称刚体作定轴转动和平面运动时的惯性力系的简化结果，熟练掌握达朗伯原理的应用，了解定轴转动刚体动反力的概念和消除动反力的条件。
第一节
质点的达朗伯原理：质点的惯性力的概念，达朗伯原理 第二节
质点系的达朗伯原理：质点系惯性力的合成 第三节
惯性力的简化：刚体在平动、转动、平面运动时惯性力的简化 第四节
轴承动反力：高速转子的动反力，惯性椭球 第十六章
虚位移原理
熟悉自由度、广义坐标、虚位移和理想约束的概念，掌握虚位移原理的应用，能用虚位移原理求解简单刚体系统的平衡问题。
第一节
约束、虚位移、虚功：虚位移和虚功的能够和定义，虚位移的特点 第二节
虚位移原理：虚功的计算，虚位移原理 第三节
自由度和广义坐标：广义坐标的定义，广义坐标表示的位移、虚位移 第四节
广义坐标表示质点平衡方程：广义坐标在虚位移原理中的应用 第十七章
拉格朗日方程
理解并掌握拉格朗日函数的概念和计算方法，能用拉格朗日方程列出系统的运动微分方程，并能求解其中的简单问题，了解动力学普遍方程，了解拉格朗日方程的初积分。
第一节
动力学普遍方程：虚位移原理和达朗伯原理的结合 第二节
拉格朗日方程：拉格朗日函数，拉格朗日方程及初积分
三、课程学时分配与教学方法
1. 理论性教学内容课时分配表
理论 讲授 习 题 课 讨 论 课 备 注
小 计 知识单元 1: 静力学 14
14 学时 知识单元 2: 运动学 20
20 学时 知识单元 3: 动力学 30
30 学时 总
计 64
64 学时 2. 教学建议
1）
教学方法 教学方法——以教师教授为主，学生自学为辅的手段。在授课中采用启发式、讨论式、提问式、少而精等多种行之有效的教学方法，营造生动活泼、师生互动的课堂氛围，调动了学生的积极性，引导学生独立思考，强化思维训练和语言表达能力的训练。
2）教学手段 本课程的教学包括理论讲授、课堂讨论、课后作业等教学环节，在课程教学中应适当采用多媒体课件，有效运用现代化教学手段的优势，充分利用现有的课程教学设备。
四、课程自主学习
1.课外作业 课外习题是引导学生学习、检查教学效果的重要环节，也是体现课程要求的标志，习题的选取应围绕教学要求强调基本习题训练，降低技巧性习题要求，应尽量精选一些既能培养学生分析和解决问题能力、巩固所学知识、又较贴近应用实际可激发学生学习兴趣的作业。一般每 2 学时一次作业，可使用教材上的习题，也可自行编制习题集。另外还可布置专题小论文和读书笔记及课外阅读等丰富课外作业内容。
为达到本课程的基本要求，课外习题应不少于 200 题。
2.自主学习 提高学生自学能力和获取知识能力是重要环节，要适当布置学生自学的讲授内容。要求学生预习教材，并阅读相关评论文章,强化其对学术训练。
本课程是机械设计制造及其自动化专业的主干课程，属高学时课程，因此学生在课外应有不少于 120 学时的自学时间。
3.课外指导 课外指导可以克服了课堂教学的时空局限性,将课堂教学与课外指导有机结合；扩展了教学手段与形式,将理论研究与实践应用。
切实做好课后对学生辅导答疑和质疑，一般规定每讲授 2-3 学时，答疑 1 学时。
学生可以根据教师提供的专题，利用计算机技术等等，利用课余时间对典型的力学事件进行分析，既拓展了视野，又熟悉和巩固了所学的知识。部分优秀的学生可以在相关教师的指导下运用所学的理论知识写专题小论文。
教学时数 课程内容（知识单元）
教学方式
五、课程考核方式
1．考试命题 考核也是引导学生学习、检查教学效果的重要环节，也是体现课程要求的标志，要积极探索体现素质教育特征的考核方式。笔试时一般按大纲要求出题，题型设有判断、选择、计算题等，主要针对理论力学基本概念、基本方法的理解和掌握，以及基本应用能力，考试内容不超出大纲。
2．考核方式：笔试为主 考试：平时成绩（作业、平时提问、读书笔记或小论文、缺课率等等）占总评成绩的 20~30%； 考试成绩占 70~80%。
六、推荐教材及参考资料
教材：哈尔滨工业大学编《理论力学（I）》、《理论力学（II）》（第 7 版）
参考书：
1. 范饮珊主编：《理论力学》，清华大学出版社，2006 年出版。
2. R.C. Hebbeler 主编：《Engineering Mechanics——Statics》（第十版）； R.C. Hebbeler 主编：《Engineering Mechanics——Dynamics》（第十版）。
3. 吴镇主编：《理论力学》，上海交通大学出版社，1997 年出版 网络资源：
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执笔：俞亚新
审稿：李剑敏
审定：机...