《精密仪器设计1》课程教学大纲

课程名称：精密仪器设计1

课程代码：

学 分 / 学 时：4/64

适用专业：电气信息类测控技术与仪器专业

先修课程：现代图学

后续课程：无

开课单位：电子信息与电气工程学院

一、课程性质和教学目标

课程性质：此课程是针对电气信息类测控技术与仪器专业的本科专业必修课程。

教学目标要求：

1、学生初步掌握常用机构的结构分析、运动分析、动力分析及其设计方法；

2、掌握常用零、部件的工作原理、特点、选型及其计算方法，培养学习能运用所学基础理论知识，解决精密机械零、部件的设计问题；

3、培养学生具有设计精密机械传动和仪器机械结构的能力某些典型零、部件的精度分析、并提出改进措施；

4、了解常用机构和零、部件的实验方法；初步具有某些零、部件的性能测试和结构分析能力；

5、掌握材料与热处理、公差与配合方面的基本知识，并能在工程设计中如何正确选用；

6、初步掌握计算机辅助设计、优化设计、AutoCAD在机械工程设计中的运用；以及某些典型机构及零、部件的程序设计方法。

本课程各教学环节对人才培养目标的贡献见下表。

知识能力素质要求		各教学环节的贡献度
		课堂讲授	课堂小测验	自学	作业	实验	课堂整体贡献度
知识	知识体系	本门课程涉及知识面广、专业性强，要求能够综合运用“现代图学”、“理论力学”、“材料力学”等相关课程知识，注重理论与实践相结合。					√√√
能力	清晰思考和用语言文字准确表达的能力	√	√√	√	√√√	√√	√√
	发现、分析和解决问题的能力	√√	√√	√√	√√√	√√√	√√
	批判性思考和创造性工作的能力	√√	√√√	√√	√√√	√√	√√
	与不同类型的人合作共事的能力		√		√√√		√√
	至少一种外语的应用能力	√√	√√	√√	√√√	√√√	√√√
	终生学习的能力			√√	√√		√√
	组织管理能力				√√		√
	获取整理信息的能力*	√		√√	√√√	√√	√√
素质	志存高远、意志坚强	√	√		√		√
	刻苦务实、精勤进取	√√	√√	√√	√√	√√	√√
	身心和谐、视野开阔	√	√		√√		√√
	思维敏捷、乐于创新	√√	√√	√	√√√	√	√√

注：“√”的数量从１－３，代表贡献的大小。

二、课程教学内容及学时分配

教学内容	学时	课堂教学	讨论	作业及要求	自学及要求	团组大作业及要求
绪论	0.5学时	0.5学时	课堂教学中融入课堂小测验、提问及小组讨论	每章课后均有作业进行强化练习。	/	讲授《精密机械设计》课程体系结构、主要内容、学习方法及注意事项。
第一章 精密机械设计的基础知识	2学时	2学时			2学时，自学精密机械设计的基础知识。	重点掌握零件的工作能力及其计算(强度包含载荷和应力、零件的整体强度、零件的表面接触强度，刚度)，了解振动稳定性，掌握误差估算及分类，了解工艺性、标准化、系列化和通用化概念，重点掌握零件设计方法中的零件的可靠性设计。
第二章 工程材料和热处理	4学时	4学时			4学时，初步了解金属材料的力学性能指标、钢的分类，了解钢的热处理类型。	了解金属材料的力学性能表征指标，重点掌握表征金属材料力学性能指标：应力极限、弹性模量、硬度；了解常用的工程材料，重点掌握黑色金属材料：常用钢分类、优质碳素结构钢、合金结构钢(合金渗碳钢、调质钢)，重点掌握有色金属材料：铜及铜合金(黄铜、锡青铜、铝青铜、铍青铜)、铝及铝合金(硬铝合金)，重点掌握钢的热处理：退火、正火、淬火、回火、表面淬火、渗碳、氮化、电镀、化学处理、涂漆；了解材料的选用原则。
第三章 零件的几何精度	8学时	8学时			8学时，初步了解尺寸公差、形位公差及表面粗粮度的表征。	了解零件加工误差分类，掌握互换性定义；掌握极限与配合的基本术语：轴与孔、尺寸、尺寸偏差和尺寸公差、配合、极限制与配合制；重点掌握光滑圆柱件的极限与配合及其选择：标准公差系列、基本偏差系列、极限与配合的选择；掌握形状与位置公差的定义与标注，重点掌握公差原则中的独立原则与相关要求；掌握表面粗糙度及其选择。
第四章 平面机构的结构分析	8学时	8学时			8学时，了解运动副、平面机构运动简图的绘制、平面机构自由度计算、结构分析及组成原理。	了解运动副及其分类，重点掌握平面运动副的高副和低副；掌握平面机构的运动简图的绘制；重点掌握平面机构自由度及其计算；掌握平面机构的组成原理和结构分析，重点掌握平面机构的高副低代。
第五章 平面连杆机构	7.5学时	7.5学时			8学时，初步掌握铰链四杆机构基本型式及演化形式、曲柄存在条件和平面四杆机构的参数。	掌握铰链四杆机构的基本型式(曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构、曲柄滑块机构、导杆机构、含有两个移动副的四杆机构)，重点掌握平面四杆机构曲柄存在的条件，掌握平面四杆机构的压力角和传动角，行程速度变化系数、死点位置概念；了解平面四杆机构的设计。
第六章 凸轮机构	4学时	4学时			4学时，初步掌握凸轮机构从动件常用运动规律及凸轮机构基本尺寸确定。	了解凸轮机构的分类，重点掌握从动件常用运动规律，掌握图解法设计平面凸轮轮廓，掌握解析法设计平面凸轮轮廓；了解凸轮机构基本尺寸的确定。
第七章 摩擦轮传动和带传动	4学时	4学时			4学时，初步掌握摩擦轮传动、带传动的工作原理，了解V带传动和同步带传动设计。	掌握摩擦轮传动的工作原理(弹性滑动及打滑)、传动比计算、法向力及作用在轴上的载荷，了解摩擦无级变速器，重点掌握V带传动的设计，掌握同步带传动，了解其它带传动(齿孔带、拖运式带传动)。
第八章 齿轮传动	24学时	24学时			24学时，初步掌握齿廓啮合基本定律、渐开线形成、性质、方程式，初步了解渐开线齿廓啮合过程、正确啮合条件，掌握正确安装和可分性、连续传动条件、掌握渐开线齿廓的切制原理、根切和最小齿数、变位齿轮传动类型、几何尺寸计算，初步了解斜齿圆柱齿轮传动、轮系传动比计算，初步了解圆锥齿轮传动、蜗杆蜗轮传动，初步了解齿轮传动的设计。	重点掌握齿廓啮合的基本定律，重点掌握渐开线齿廓的形成、性质、渐开线方程式，掌握渐开线齿廓满足啮合基本定律的证明，掌握渐开线齿廓各部分的名称、符号和几何尺寸的计算，重点掌握渐开线直齿圆柱齿轮传动：啮合过程、正确啮合条件、正确安装和可分性、连续传动条件，掌握渐开线齿廓的切制原理、根切和最小齿数，了解变位齿轮：采用变位齿轮的原因、变位齿轮及其特点、最小变位系数、变位齿轮传动几何尺寸的计算、变位齿轮传动的类型，掌握斜齿圆柱齿轮传动，掌握齿轮传动的形式和材料，重点掌握圆柱齿轮传动的强度计算，了解圆锥齿轮传动，了解蜗杆传动，重点掌握轮系，了解齿轮传动精度，了解齿轮传动的空回，了解齿轮传动链的设计。
实验教学	6学时	6学时			/	了解常见的精密机械零部件、掌握机构运动简图绘制

三、教学方法

本课程是一门实践性强的课程，以课堂教学为主，结合实验、自学和课后作业。

在教学过程中，需要进行理论与实践相结合的讲授方法，充分利用图片、教具、挂图等教学辅助手段，增强授课生动性，同时还安排有习题课、教学参观课及课程设计的实践性环节。课堂教学主要讲解常见精密仪器的典型机构基本原理，尽可能融入日常生活常见的精密机械结构，增强同学对精密机械的兴趣，提高学习效率。

四、考核及成绩评定方式

最终成绩由平时作业、出勤成绩和课堂测验、实验成绩、期终考试成绩组合而成。各部分所占比例如下：

平时作业：8%，主要考核对每章知识点掌握情况；

课程测验和出勤成绩：7%，主要考核平时出勤及课堂接受知识的效率。

实验成绩：5%，考核实验动手能力。

期终考试：80%，综合考核对所有知识点的掌握程度，考察利用已掌握知识解决实际问题的能力。

五、教材及参考书目

教材：

精密机械设计(Precision Machine Design) 庞振基、黄其圣等主编 出版社：机械工业出版社 出版时间：2001年7月

参考数目：

1． 理论力学(Theoretical Mechanics)，王崇斌，高等教育出版社，2988

2． 材料力学(Material Mechanics),沈煜，高等教育出版社，1988

3． 机械制图(Mechanical Graphing),清华大学工程图学及计算机辅助设计编，清华大学出版社，1993

4． 互换性与测量技术基础(Elementary Technlogy of Exchageability Measurement)，高延新，哈尔滨工业大学出版社，1992

5． 机械原理(Machanical Principle)，何雪涛，高等教育出版社，1998

6． 机械零件(Mechanical Elements)，郑志祥，高等教育出版社，1987

7． 金属材料及热处理(Metal Materials and Heat Treatment), 史美堂，上海科学出版社，1983

8． 电子精密机械设计(Electric Precision Machine Design)，第三版，徐祥和，东南大学出版社，1986