農業機械現代設計方法（ModernDesignMethodsforAgriculturalMachinery）課程基本信息課程編號：04021186課程總學時：32實驗學時：6學時課程性質：選修課程屬性:創業教育類開設學期：第5學期適用專業：農裝對先修的要求：機械原理，農業智能裝備工程導論對后續的支撐：畢業設計一、課程的教學理念、性質、目標和任務本課程是農業機械化及其自動化專業的一門重要專業課程。它應用農學和基礎科學的理論知識來解決農業機械的設計和使用問題。本課程的任務是使學生掌握主要農業機械的基本理論、知識和技能,從而為用好現有的農業機械和改進現有的農業機械，以及為農業生產過程機械化所需要的新型農業機械進行設計打下堅實的基礎。二、課程教學的基本要求1.理論知識方面：利用學習過的基礎知識，結合專業掌握農機問題的分析、建模和綜合能力，這些能力表現在：農機創新和設計、掌握農機分析和建模方法、針對實際問題建立模型。2.實驗技能方面：《農業機械現代設計方法》的實驗課程重點放在田間作業機械方面，在生產中的使用與調整，實驗內容重點放在了《農業機械生產實習》中去，實驗室的實驗課內容重點以基本結構、調整方法及性能參數的實驗論證與性能設計為主。因此要求學生在了解農業機械的基本結構、基本工作原理的基礎上，對機組的工作性能參數進行調整，通過使用操作、運行農業機械，從而獲得農業機械的不同的性能實驗結果（數據），來評價農業機械的性能，得出科學的結論，探索農業機械的改進方法與措施。三、課程的教學設計1.教學設計說明教師在課堂上利用有限的時間對于學生課前預習的情況凝練出本節課的重難點，并利用案例動畫展示、課堂討論等多種教學手段講授每章的重點、難點內容；講授中通過必要的討論啟迪學生的思維，加深學生對有關概念、理論等內容的理解，并應采用多媒體輔助教學，加大課堂授課的知識含量。在主要章節講授完之后，要布置一定量的案例分析討論，加深學生對所學知識的理解、運用，拓寬學生的知識面。本課程理論教學以課堂講授為主，以啟發式、討論式教學，促進學生積極思考，開發學生的潛能，培養學生思考問題、分析問題和解決問題的能力；教學方法與手段：多媒體、黑板、三維模型、學習通教學視頻等相結合。本課程實驗教學著重講授如何用科學的手段來完成理論的驗證；采用教師講授和學生上機編程的方法；在實驗前學生應復習和掌握與本實驗有關的教學內容；每完成一項實驗，要認真完成一份實驗報告。2.課程目標及對畢業要求的支撐序號課程目標畢業要求1目標1：使學生掌握主要農業機械的基本理論、知識和技能。12目標2：使學生能夠大致解讀現有農業機械結構并利用好現有農業機械。23目標3：使學生能掌握分析常見農業機械工作原理的方法。3四、理論教學內容及學時分配（26學時）緒論學時數：2教學目標：了解農業機械現代設計方法概述，發展狀況。教學重點和難點：明確本課程的基本內容和性質，掌握學習本課程的基本要求。主要教學內容及要求：1.了解農業機械現代設計方法概述，發展狀況。2.理解本課程的基本內容和性質，掌握學習本課程的基本要求。教學組織與實施：根據學生認知規律和接受特點，觀看相關視頻從大方向了解本門課程的開設目的和意義，并以此為介質，學生進行分組討論學習本門課程的意義包括什么、“現代設計方法”如何理解等內容。從而提高學生的主觀能動性，提高教學效果。第一章計算機輔助分析基礎學時數：2教學目標：通過本章的學習，熟練掌握計算方法中的方程求根、數值積分、常微分方程數值解法、解決機械系統動力學問題的第二類拉格朗日方程、解析形式剛體復合運動微分方程、計算機繪制特性圖的方法和知識、算法語言和程序框圖圖知識以及矩陣在機構學中的應用。教學重點和難點：常微分方程的數值解法、第二類拉格朗日方程。主要教學內容及要求：1.方程求根。2.數值積分。3.常微分方程的數值解法。4.第二類拉格朗日方程。5.剛體相對運動微分方程及其應用規則。6.矩陣法在機構學中的應用。7.力的坐標變換。教學組織與實施：根據學生認知規律和接受特點，教師講授計算方法中的方程求根、數值積分、常微分方程數值解法等理論知識點，及其在機構學中的應用。學生通過堂課討論與練習更深一步學習理論知識，并思考如何將其應用在實際解決問題中。第二章農業機械創新和研究方法學時數：2教學目標：通過本章的學習，掌握農業機械創新和研究的特殊性，了解農業機械創新和研究與其他學科的不同，在農業機械新裝備的探索上少走彎路。掌握農業機械的創新方法及建設研究平臺的必要性和內容。教學重點和難點：農業機械創新。主要教學內容及要求：1.農業機械創新和研究的特殊性。2.農業機械創新。3.農業機械研究平臺。教學組織與實施：根據學生認知規律和接受特點，教師講授農業機械創新和研究與其他學科的不同，讓學生掌握農業機械的創新方法及建設研究平臺的必要性和內容。學生通過堂課討論幾種農業機械創新的研究方法，并思考如何將其應用在實際解決問題中。第三章農業機械建立模型的方法學時數：2教學目標：通過本章的學習，掌握建立模型的三種方式：理論推導、理論和試驗結合、試驗回歸；學會使用能量的方法解決機械系統動力學問題；學會將微分思想運用在建立農業機械理論模型中；掌握使用包絡線法設計工作曲線；掌握電路模擬和邏輯對應關系。教學重點和難點：建立模型的方法、能量的方法解決機械系統動力學問題、電路模擬。主要教學內容及要求：1.建立模型的方法。2.能量的方法解決機械系統動力學問題。3.微分的方法。4.包絡線法。5.電路模擬。教學組織與實施：根據學生認知規律和接受特點，教師講授建立模型的三種方式，包括理論推導、理論和試驗結合、試驗回歸等，讓學生學會將微分思想運用在建立農業機械理論模型中。學生熟練掌握基礎后進行深化理解，掌握通過建立模型方法解決機械系統動力學問題和電路模擬等。學生通過堂課討論加深對此次內容的理解。第四章農業機械學幾個理論問題的探討學時數：4教學目標：通過本章的學習，熟練掌握農業機械的輪子分析；掌握對旋耕刀片形狀的分析方法、往復式切割器參數的分析方法；了解切割機構的慣性力平衡；了解鍵式逐稿器上脫出物拋離和后移條件；掌握脫粒滾筒運轉的特性及物料在篩面上的運動分析。教學重點和難點：旋耕刀片形狀的分析、鍵式逐稿器上脫出物拋離和后移條件、物料在振動篩(或輸送板)上的運動分析。主要教學內容及要求：1.概述。2.農業機械的輪子分析。3.瞬心對耕寬穩定性的影響。4.旋耕刀片形狀的分析。5.往復式切割器的參數分析。6.切割機構的慣性力平衡。7.鍵式逐稿器上脫出物拋離和后移條件。8.脫粒滾筒運轉穩定性。9.犁機組的受力分析方法。10.物料在振動篩(或輸送板)上的運動分析。教學組織與實施：根據學生認知規律和接受特點，教師講授農業機械的輪子分析；對旋耕刀片形狀的分析方法、鍵式逐稿器上脫出物拋離和后移條件、物料在振動篩(或輸送板)上的運動分析、往復式切割器參數的分析方法等理論基礎分析。學生分組討論交流農業機械學幾個理論問題的分析過程與思路，并思考如何將其應用在實際農業機械優化設計中。第五章農業機械有關的物料運動學和動力學分析學時數：2教學目標：通過本章的學習，熟練掌握物料在曲線滑道上的運動分析；了解物料在振動板上的理論分析；掌握物料平面運動學和動力學分析方法；了解缽苗在空間和導苗裝置上的動力學分析和脫出物在傾斜氣流作用下的理論分析；掌握物料空間運動學和動力學分析。教學重點和難點：物料的定軌跡運動學和動力學分析、物料平面運動學和動力學分析。主要教學內容及要求：1.概述。2.物料的定軌跡運動學和動力學分析。3.物料平面運動學和動力學分析。4.物料空間運動學和動力學分析。教學組織與實施：根據學生認知規律和接受特點，教師講授物料在曲線滑道上的運動分析、物料在振動板上的理論分析、物料平面運動學和動力學分析方法以及了解缽苗在空間和導苗裝置上的動力學分析和脫出物在傾斜氣流作用下的理論分析，而后學生通過觀看視頻和堂課分組練習再次掌握本節課重難點等，并思考如何將其應用在實際解決問題中。第六章機構計算機分析規則和方法學時數：2教學目標：通過本章的學習，熟悉機構計算機分析的若干規則和方法，應用和遵循它們，使整個工作過程規范化、有章可循，使復雜的問題得以簡化，同時避免出現各種錯誤；掌握運動學分析的一般步驟和方法；掌握動力學分析的驅動力求解、摩擦力矩計算和確定方向等。教學重點和難點：計算機機構分析的規定、運動學分析的一般步驟和方法。主要教學內容及要求：1.概述。2.計算機機構分析的規定。3.運動學分析的一般步驟和方法。4.動力學分析的一般步驟和方法。教學組織與實施：根據學生認知規律和接受特點，教師講授計算機機構分析的規定、運動學分析的一般步驟和方法，而后學生通過觀看機構運動視頻和堂課分組練習再次掌握本節課重難點等，并思考如何將其應用在實際解決問題中。第七章基本平面連桿機構運動學和動力學分析學時數：6教學目標：通過本章的學習，掌握基本的連桿機構分析方法；掌握曲柄搖桿機構的運動學分析和動力學分析；掌握曲柄滑塊機構的運動學分析和動力學分析；了解曲柄導桿機構；掌握曲柄滑道機構的運動學分析和動力學分析；了解導桿滑塊機構。教學重點和難點：曲柄搖桿機構、曲柄滑塊機構、曲柄滑道機構。主要教學內容及要求：1.概述。2.曲柄搖桿機構。3.曲柄滑塊機構。4.曲柄導桿機構。5.曲柄滑道機構。6.導桿滑塊機構。教學組織與實施：根據學生認知規律和接受特點，教師講授曲柄搖桿機構、曲柄滑塊機構、曲柄滑道機構的運動學和動力學分析，學生通過堂課練習進一步掌握典型機構運動學和動力學分析的過程與方法，并思考如何應用在農業機械優化設計問題中。第八章變速傳動機構的運動學和動力學分析學時數：2教學目標：通過本章的學習，掌握偏心齒輪、橢圓齒輪和偏心鏈輪三種變速傳動機構的特點；掌握偏心齒輪的傳動性質并學會對其傳動比進行分析計算；掌握橢圓齒輪的嚙合特性和受力分析方法；掌握偏心鏈輪的運動學分析和動力學分析。教學重點和難點：偏心齒輪傳動分析、橢圓齒輪傳動分析。主要教學內容及要求：1.偏心齒輪傳動分析。2.橢圓齒輪傳動分析。3.偏心鏈輪傳動分析。教學組織與實施：根據學生認知規律和接受特點，教師講授偏心齒輪傳動機構、橢圓齒輪傳動機構的運動學和動力學分析，學生通過堂課練習進一步掌握典型機構運動學和動力學分析的過程與方法，并思考如何應用在農業機械優化設計問題中。第九章農業機械平面機構實例分析學時數：2教學目標：通過本章的學習，掌握小型收割機切割機構的運動學模型分析；掌握幾種插秧機分插機構的結構特點；掌握曲柄搖桿式分插機構、旋轉后插式分插機構和旋轉前插式分插機構的結構特點和工作原理；掌握曲柄搖桿式分插機構的運動學分析和動力學分析；了解一種后插旋轉式分插機構的理論分析（橢圓齒輪后插式分插機構運動學和動力學分析）；了解干草壓縮機構的理論分析。教學重點和難點：小型收割機切割機構的理論分析、插秧機分插機構的理論分析。主要教學內容及要求：1.小型收割機切割機構的理論分析。2.插秧機分插機構的理論分析。3.干草壓縮機構的理論分析。教學組織與實施：根據學生認知規律和接受特點，教師講授小型收割機切割機構的理論分析、插秧機分插機構的理論分析。學生通過堂課練習進一步掌握典型機械機構理論分析的過程與方法，并思考如何應用在農業機械優化設計問題中。五、實驗教學內容及學時分配（6學時）（一）實驗課程簡介《農業機械現代設計方法》是農機、農裝的主要專業課程。它是研究田間和場上作業機械結構設計與分析為主的一門科學，它應用農學和機械設計基礎的理論知識來解決農業機械的設計和使用問題。在課堂理論教學的同時，結合課程內容讓學生自己動手親自操作和使用農業機械，并對其性能參數進行實驗論證，使學生更進一步掌握農業機械的基本結構和理論、知識和技能，結合生物學、電工電子學、機電一體化等專業知識，為用好現有的農業機械，改進現有農業機械以及對新的農業機械的性能設計打下良好的基礎。（二）實驗教學目的和基本要求1）了解農業機械建立模型的方法，學會使用計算機輔助分析；2）了解其他主要工作部件與所加工農作物對象之間的關系，掌握設計和調整參數對工作質量的影響；3）掌握常見典型的田間和場上作業機械及其主要工作部件的功能、類型、工作原理、構造、性能、調整及受力分析；4）掌握基本平面連桿機構設計與分析；5）掌握計算機運動學和動力學分析的一般步驟和方法；（三）實驗安全操作規范1）進行實驗前，實驗人員應認真預習，弄清本次實驗目的；2）實驗的操作過程及原理，理清思路，保持清醒頭腦，避免違規操作，預估潛在的危險，在實驗過程中注意防范；3）使用機械設備前，應在實驗實訓指導教師的指導下，嚴格按照操作步驟進行操作，嚴禁私自動用設備；4）實訓實驗時的設備、器材、量具應布局合理，擺放整齊，便于操作、觀察及記錄；5）嚴禁不帶手套，不穿工作服進行機械設備的操作，操作時必須戴安全工作帽；6）使用前必須進行空載運轉，確保無故障后方可加載使用，或經實驗室指導教師檢查試機后方可操作運行；7）機械設備要注意日常維護及保養，對有故障隱患的設備不得使用，并掛出明顯標示，待排除故障后方可進行運行操作。8）使用結束后，必須檢查是否斷電，是否清理現場，實驗室指導教師檢查無誤后方可離開（四）實驗項目名稱與學時分配序號實驗名稱學時類型實驗要求每組人數04021186＋01秸稈圓捆機圓草捆打捆實驗2基礎性必做1004021186＋02經濟作物智能化移栽實驗2基礎性必做1004021186＋03收獲機械的構造與使用調整2基礎性必做10（五）實驗方式及基本要求《農業機械現代設計方法》的實驗課程重點放在田間作業機械方面，在生產中的使用與調整，實驗內容重點放在了《農業機械生產實習》中去，實驗室的實驗課內容重點以基本結構、調整方法及性能參數的實驗論證與性能設計為主。因此要求學生在了解農業機械的基本結構、基本工作原理的基礎上，對機組的工作性能參數進行調整，通過使用操作、運行農業機械，從而獲得農業機械的不同的性能實驗結果（數據），來評價農業機械的性能，得出科學的結論，探索農業機械的改進方法與措施。（六）實驗內容安排【實驗一】秸稈圓捆機圓草捆打捆實驗1.實驗學時：2學時2.實驗目的：1）熟悉打捆機的構造，各部分的結構及作用，以及工作原理。3.實驗內容：圓捆機的構造及工作原理。4.實驗要求：記錄圓捆機的結構組成和工作原理，并按照實驗指導書的要求撰寫實驗報告。5.實驗設備及器材：秸稈、圓捆機、試驗臺架。【實驗二】經濟作物智能化移栽實驗1.實驗學時：2學時2.實驗目的：1）熟悉一種基于智能檢測缺苗系統的全自動缽苗移栽試驗臺的構造，各部分的結構及作用，以及工作原理。3.實驗內容：一種基于智能檢測缺苗系統的全自動缽苗移栽試驗臺的構造及工作原理。4.實驗要求：記錄圓捆機的結構組成和工作原理，并按照實驗指導書的要求撰寫實驗報告。5.實驗設備及器材：缽苗、移栽試驗臺架。【實驗三】收獲機械的構造與使用調整1.實驗學時：2學時2.實驗目的：1）了解中原2號聯合收割機的總體結構，工作過程及使用調整辦法；2）了解玉米摘穗剝皮機的總體結構，工作過程及使用調整辦法。3.實驗內容：1）觀察中原2號聯合收割機的總體結構、傳動路線、工作過程，了解收割臺、播禾輪、滾筒、清糧裝置的調整方法；2）觀察玉米摘穗剝皮機的總體結構、傳動路線、工作過程，了解摘穗臺、剝皮機、卸糧裝置的調整操作方法；3）觀察中原2號聯合收割機的總體構造，弄清脫粒喂入、脫粒、分離、清糧機其它輔助部件的結構與特點。4.實驗要求：觀察了解聯合收獲機與玉米摘穗剝皮機整體結構、傳動路線、作物收獲工藝流程路線，弄清調整項目部位，并按照實驗指導