《机械精度设计与检测》教学大纲

1、机械精度设计与检测教学大纲一、课程基本情况英文名称：Mechanical Precision Design and Measurement课程编号：F071730007048总 学 时：48 讲课学时：38 实践学时：10总 学 分：3课程性质：必修考核方式：考试适用对象：机械设计制造及其自动化专业先修课程：画法几何及机械制图、工程材料与成型工艺、机械原理参考文献：1 赵丽娟.机械几何量精度设计与检测M.北京：清华大学出版社，20152 何卫东.互换性与测量技术基础M.北京：北京理工大学出版社，20143 韩进宏.互换性与技术测量（第2版）M.北京：机械工业出版社，2017二、课程简介与目标机

2、械精度设计与检测课程是高等工科院校机械类专业必修的一门专业技术基础课。主要研究机械精度设计和检测方面所必须的基础知识和技能。其主要目的是掌握互换性、标准化与测量技术的基本知识和基本技能，能够分析和解决工程实际问题，具备应用有关技术资料和技术标准对机械产品进行精度设计和检测的能力。结合课程实验教学环节，掌握机械工程技术人员所需的技术测量基本技能，为进一步学习有关专业课程和日后从事机械设计及制造工作奠定良好的基础。具有诚实守信的职业素养和精益求精的工匠精神。通过本课程的学习，达到如下目标：目标1：理解标准化、互换性基本概念，掌握几何量精度设计及检测相关标准，掌握机械产品有关尺寸极限与配合、几何公差

3、、表面粗糙度等概念和精度设计原则有关的工程知识，具有将设计结果用标准符号在技术图样和技术文件中表达精度设计要求的能力，具有分析和设计机械工程领域有关零部件精度要求的能力，并获得有效结论。目标2：掌握滚动轴承、键和花键、螺纹、圆柱齿轮等公差和配合方面的知识，能够利用相关技术标准，对典型零件的精度参数进行选择，并理解不同国家对典型零件精度要求的差异性。目标3：能应用机械精度设计与检测的基本知识，设计检测方案，选择使用计量器具，实施零件精度检测的相关实验，获得准确的实验数据；能够对实验数据进行正确处理，得出对应结论。三、课程教学目标与毕业要求关系矩阵 课程目标毕业要求目标1目标2目标3指标点2-3

4、能够运用机械工程原理、技术和方法，认识到解决复杂机械工程问题有多种方案，能借助文献研究寻找可替代的解决方案，并能分析工程问题的影响因素，获得有效结论。指标点4-3能够根据实验方案，构建实验系统，安全地开展实验，正确的采集实验数据。指标点6-1 了解机械行业的特点和发展现状，以及相关的技术标准、知识产权、产业政策和法律法规，理解不同社会文化对工程活动的影响。四、教学内容、教学方法和手段、学时分配（一）教学内容知识单元1：互换性与精度设计概述（支撑课程目标1）（建议2学时）教与学要求：能解释精度设计和互换性的定义；能说明精度设计的原则和途径、互换性种类及应用。能解释标准和标准化的定义；能说明标准的

5、分类及代号。能解释优先数和优先数系的定义；能分析优先数系的特点及应用。教学内容：1-1课程内容、性质和任务介绍。1-2互换性与公差的概念和作用、互换性的种类。1-3标准化和优先数系。1-4几何量检测的重要性及发展状况。重点：互换性的含义，互换性的分类及作用，标准及标准化，优先数与优先数系。难点：优先数与优先数系。知识单元2：测量技术基础（支撑课程目标3）（建议2学时）教与学要求：能识别量块的基本知识；能解释测量的基本概念。能识别计量器具的分类；能分析计量器具的技术性能指标和测量方法。能解释误差的含义及其产生原因；能解决测量误差及数据处理问题。教学内容：2-1概述。2-2长度、角度量值的传递。2

6、-3计量器具的分类、计量器具的基本技术性能指标、测量方法的分类。2-4测量误差的基本概念、测量误差的来源、测量误差的分类、测量精度的分类。2-5各类测量误差的处理方法。重点：计量器具和测量方法的分类，测量误差的基本知识。难点：测量误差的基本知识。知识单元3：尺寸精度设计（支撑课程目标1）（建议12学时）教与学要求：解释有关尺寸、公差与偏差、配合、配合制的术语及定义，应用公差与配合图解，解决极限间隙或极限过盈的计算问题。解释轴的基本偏差的制定和孔的基本偏差换算规则；解释一般、常用和优先使用的公差带与配合的标准化；应用标准公差的制订原则。应用基孔制与基轴制的选用、公差等级的选用及配合选用的方法。教

7、学内容：3-1基本术语及其定义。3-2常用尺寸孔、轴极限与配合国家标准的构成、未注公差线性尺寸的一般公差。3-3常用尺寸孔、轴公差与配合的选择。3-4轴、孔测量实验。3-4-1轴、孔测量实验中准确实验数据的获得。3-4-2轴、孔测量实验中计量器具的选择与使用。重点：极限与配合的基本术语及定义，极限与配合的标准。难点：极限与配合的选用。知识单元4：几何精度设计（支撑课程目标1）（建议10学时）教与学要求：能解释几何公差理想要素、实际要素、被测要素、基准要素、单一要素和关联要素等基本概念；能辨析几何公差的分类项目及符号含义。能辨析各项几何公差带的定义、几何公差项目的框格标注及应用；能分析基准的建立

8、及基准要素的体现方法。能解释形状公差、方向公差、位置公差、跳动公差之间的数值与包容关系；能举例说明各项几何公差带的定义及其应用。能解释关于作用尺寸、理想边界的术语和定义；能分析独立原则、包容原则、最大实体原则的定义、公差要求及其主要应用场合。能解释确定几何公差值的方法及总原则；能阐述用类比法确定几何公差值所必须考虑的因素。教学内容：4-1零件几何要素和几何公差的特征项目。4-2几何公差、几何公差带、几何公差在图样上的标注。4-3公差原则。4-4几何公差的选择。4-5几何误差评定和检测原则。4-6几何精度测量实验。4-6-1几何精度检测实验中导轨直线度准确实验数据的获得。4-6-2几何精度检测实

9、验中计量器具的选择与使用。重点：几何公差、几何公差带、几何公差在图样上的标注，几何公差的选用。难点：几何公差在图样上的标注及几何公差的合理选用。知识单元5：表面精度设计（支撑课程目标1）（建议3学时）教与学要求：能解释表面粗糙度的概念。能说明表面粗糙度附加评定参数；能分析评定表面粗糙度的基本术语、主要评定参数。能应用表面粗糙度参数值（高度参数）的一般选择原则。能应用表面粗糙度的基本符号的意义及表面粗糙度的标注。教学内容：5-1表面粗糙度轮廓的基本概念。5-2表面粗糙度对零件使用性能的影响、表面粗糙轮廓的评定。5-3表面粗糙度轮廓技术要求的一般选用原则。5-4表面粗糙度轮廓的技术要求在零件图样上

10、标注的方法。5-5表面粗糙度轮廓的检测。5-6表面粗糙度测量实验。5-6-1表面粗糙度检测实验中准确实验数据的获得。5-6-2表面粗糙度检测实验中计量器具的选择与使用。重点：表面粗糙度参数值（高度参数）的一般选择原则及标注。难点：表面粗糙度的符号及其在图样上的标注。知识单元6：光滑工件尺寸的检测（支撑课程目标1）（建议4学时）教与学要求：能解决用通用测量器具测量光滑工件尺寸的问题。能应用光滑极限量规设计方法。教学内容：6-1用通用测量器具测量。6-2光滑极限量规。重点：通用测量器具的测量方法，光滑极限量规的测量方法。难点：光滑极限量规的设计方法。知识单元7：滚动轴承精度设计（支撑课程目标2）（

11、建议2学时）教与学要求：能解释滚动轴承的互换性要求；能分析滚动轴承的结构和类型。能说明滚动轴承精度等级的分级方法及适用范围。能解释滚动轴承内径与外径的公差带及其特点。能说明与滚动轴承内、外径相配合的轴和壳体孔的尺寸公差带、几何公差、表面粗糙度及配合选用的基本原则。教学内容：7-1滚动轴承的互换性，滚动轴承的公差等级及应用，滚动轴承内、外径及其相配轴颈、外壳孔的公差带。7-2选择滚动轴承与轴颈、外壳孔配合时应考虑的主要因素。7-3与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的精度设计。重点：滚动轴承与孔、轴结合的配合选择。难点：滚动轴承与孔、轴结合的配合选择。知识单元8：键联结精度设计（支撑课程目标2）（建议2

12、学时）教与学要求：能解释平键联结的公差与配合概念，能应用选用配合种类及代号方法、标注规范。能解释矩形花键联结的公差与配合概念，能应用选用配合种类及代号方法、标注规范。教学内容：8-1普通平键联结的精度设计。8-2普通平键键槽的检测。8-3矩形花键联结的精度设计。8-4矩形花键的检测。重点：平键联结的公差、配合标准及选用。知识单元9：螺纹结合的精度设计（支撑课程目标2）（建议3学时）教与学要求：能识记螺纹的基本概念。能领会螺纹几何参数误差对螺纹互换性的影响。能运用普通螺纹的公差与配合解决实际工程问题。能领会梯形螺纹公差。教学内容：9-1螺纹的种类及使用要求、普通螺纹的基本牙型和主要几何参数。9-

13、2普通螺纹几何参数误差对互换性的影响。9-3螺纹结合的精度设计。9-4普通螺纹的检测。9-5螺纹测量实验。9-5-1螺纹精度检测实验中准确实验数据的获得。9-5-2螺纹精度检测实验中计量器具的选择与使用。重点：普通螺纹的公差。知识单元10：齿轮精度设计（支撑课程目标2）（建议8学时）教与学要求：能解释工程上对圆柱齿轮的四点要求和圆柱齿轮加工误差产生的原因。能说明各项评定参数的含义；能应用必检项目。能说明各项评定参数的含义；能应用必检项目。能应用国标10095-2008渐开线圆柱齿轮精度标准、精度等级确定原则、各检验参数的标注规范。教学内容：10-1齿轮传动的使用要求。10-2影响齿轮使用要求的

14、主要因素。10-3齿轮的强制性检测精度指标和侧隙指标、齿轮的非强制性检测精度指标。10-4齿轮的强制性检测精度指标和侧隙指标的检测、非强制性检测精度指标的检测。10-5圆柱齿轮精度设计。10-6齿轮误差测量。10-6-1齿轮误差测量实验中准确实验数据的获得。10-6-2齿轮误差测量实验中计量器具的选择与使用。重点：渐开线标准圆柱齿轮的精度等级、齿侧间隙、公差组、检验组及齿坯公差要求；影响圆柱齿轮及齿轮副传动质量的因素及检验参数；齿轮在图样上的标注方法。难点：圆柱齿轮及齿轮副传动质量的影响因素、检验参数及标注。综合训练项目综合训练项目1：轴类零件精度设计（支撑课程目标1）目的：通过本综合训练，深

15、入理解尺寸精度、几何精度、表面粗糙度有关基本概念和术语，掌握类比法设计轴类零件几何量精度的原则和方法，熟练运用国家标准中各类相关表格，提高绘制图纸、精度要求的分析与设计能力。要求：根据轴类零件的使用要求和工作条件，确定主要配合尺寸的尺寸公差、主要配合面的几何公差项目和公差值、各表面的表面粗糙度值，并进行设计结果正确标注在图样上。成果形式：设计说明书1份，零件图1张。综合训练项目2：齿轮精度设计（支撑课程目标2）目的：通过本综合训练，深入理解齿轮的使用要求、齿轮精度检测指标等理论知识，掌握齿轮精度设计的原则和方法，提高综合运用尺寸精度、几何精度、表面粗糙度的能力，熟练掌握齿轮工作图的绘制和要求，

16、并了解不同国家对齿轮精度要求的差异性。要求：根据给定的使用要求，利用计算法确定齿轮的齿厚偏差，利用类比法选择齿轮的检验项目及其允许值，标注相应的几何公差及表面粗糙度；确定花键孔的尺寸公差、几何公差和表面粗糙度，并进行正确标注。成果形式：设计说明书1份，齿轮零件图1张。（二）学时分配教学内容学时课堂教学学时教与学方式、方法讲授实验上机作业训练知识单元122案例式教学、多媒体课件知识单元222讲授、多媒体课件知识单元3-13311讲授、多媒体课件、作业（网络平台学习）知识单元3-24411讲授、多媒体课件、作业（网络平台学习）知识单元3-333514案例式教学、多媒体课件、综合训练、作业（网络平台

17、学习）知识单元3-422讲授、实验操作知识单元4-111讲授、多媒体课件知识单元4-22222案例式教学、多媒体课件、作业（网络平台学习）知识单元4-32211案例式教学、多媒体课件、作业（网络平台学习）知识单元4-411案例式教学、多媒体课件知识单元4-52244讲授、多媒体课件、综合训练知识单元4-622讲授、实验操作知识单元532122案例式教学、多媒体课件、综合训练知识单元6-111讲授、多媒体课件知识单元6-23354案例式教学、多媒体课件、综合训练知识单元722案例式教学、多媒体课件知识单元822案例式教学、多媒体课件知识单元9321案例式教学、多媒体课件、实验操作知识单元1084

18、41010案例式教学、多媒体课件、实验操作、综合训练学时合计48381030624五、实践教学环节实验目的：能应用机械精度设计与检测的基本知识，实施零件精度检测的相关实验，具备选择使用计量器具，进行一般技术测量的能力；同时具有正确处理实验数据、分析和综合实验结果以及撰写实验报告的能力。实验内容与要求见下表：（建议10学时）序号实验项目名称实验目的主要内容实验学时实验类型开出要求支撑课程目标1轴的检测掌握不同测量工具的选用方法及零件合格性评定原则。根据被测轴的公差确定验收极限，设计检测方法，给出合格性结论。2设计必做32表面粗糙度的测量掌握被测件表面质量评定参数的技术方法和仪器操作用表面粗糙度显

19、微镜测量样块表面粗糙度参数RZ值，给出合格性结论。1验证必做33导轨直线度的误差测量掌握直线度概念、仪器操作方法和数据处理过程用平面度检查仪、框式水平仪测量导轨直线度误差，给出合格性结论。2验证必做34螺纹的测量掌握圆度概念、仪器操作方法和数据处理过程用万能工具显微镜测量螺纹参数，给出合格性结论。1验证必做35零件几何精度综合性检测掌握齿轮的参数的测量、几何误差测量根据图纸确定被测件的检验项目，得出综合实验结论。4综合必做3六、成绩构成和评价方法（一）考核方式说明1.以试卷、综合训练、作业（网络平台学习）、实验等形式考核。2.采用闭卷考试，试卷成绩占总成绩50%，综合训练占20%，作业（网络平

20、台学习）占10%，课内实验（含报告）占20%。（二）考核权重分配 考核方式及权重教学内容考试综合训练作业（网络平台学习）实验备注50%20%10%20%知识单元1知识单元2知识单元3知识单元4知识单元5知识单元6知识单元7知识单元8知识单元9知识单元10七、成绩评价标准1.平时成绩评价标准（1）作业成绩评价标准基本要求评价标准完成情况得分课程目标1：理解标准化、互换性基本概念，掌握几何量精度设计及检测相关标准，掌握机械产品有关尺寸极限与配合、几何公差、表面粗糙度等概念和精度设计原则有关的工程知识，具有将设计结果用标准符号在技术图样和技术文件中表达精度设计要求的能力，具有分析和设计机械工程领域有

21、关零部件精度要求的能力，并获得有效结论。毕业要求指标点2-3能准确运用机械精度设计与检测的基础知识解答相关的问题，公式准确；计算步骤完整，结果正确，标注合理规范；准时上交；作业整洁、书写工整。90100能较准确运用机械精度设计与检测的基础知识解答相关的问题，公式准确；计算步骤较完整，结果正确，标注较合理规范；按时上交、作业书写较工整。8089能较准确运用机械精度设计与检测的基础知识解答相关的问题，公式准确；计算步骤较完整，结果较正确，标准较规范；按时上交、作业书写一般。7079所表述的知识、公式基本正确，个别有误；计算步骤较完整，结果基本正确，标注基本规范；按时上交、作业书写潦草。6069所表

22、述的知识、公式错误较多；结果不正确；未准时上交、书写潦草。059（2）综合训练成绩评价标准要求：根据轴类零件的使用要求和工作条件，确定主要配合尺寸的尺寸公差、主要配合面的几何公差项目和公差值、各表面的表面粗糙度值，并进行设计结果正确标注在图样上。基本要求评价标准完成情况得分综合训练1课程目标1：理解标准化、互换性基本概念，掌握几何量精度设计及检测相关标准，掌握机械产品有关尺寸极限与配合、几何公差、表面粗糙度等概念和精度设计原则有关的工程知识，具有将设计结果用标准符号在技术图样和技术文件中表达精度设计要求的能力，具有分析和设计机械工程领域有关零部件精度要求的能力，并获得有效结论。毕业要求指标点2

23、-3能充分且正确分析轴类零件的使用要求和工作条件，能分析出全部配合尺寸，并根据相关国家标准和原则确定尺寸公差、几何公差及表面粗糙度，结果全部合理，能将全部公差要求按照规范正确标注在图样上，按时上交、书写规范。90100能正确分析轴类零件的使用要求和工作条件，能分析出全部配合尺寸，并根据相关国家标准和原则确定尺寸公差、几何公差及表面粗糙度，结果较合理，能将全部公差要求按照规范较正确标注在图样上，按时上交、书写规范。8089能分析轴类零件的使用要求和工作条件，能分析出部分配合尺寸，并根据相关国家标准和原则确定尺寸公差、几何公差及表面粗糙度，结果较合理，能将全部公差要求按照规范较正确标注在图样上，按

24、时上交、书写较规范。7079能分析轴类零件的使用要求和工作条件，能分析出部分配合尺寸，并根据相关国家标准和原则确定尺寸公差、几何公差及表面粗糙度，结果基本合理，能将部分公差要求按照规范标注在图样上，按时上交、书写基本规范。6069能分析轴类零件的使用要求和工作条件，但不合理，只能分析出部分配合尺寸，并根据相关国家标准和原则确定尺寸公差、几何公差及表面粗糙度，结果不合理，公差要求标注不规范，未按时上交、书写不规范。059综合训练2课程目标2：掌握滚动轴承、键和花键、螺纹、圆柱齿轮等公差和配合方面的知识，能够利用相关技术标准，对典型零件的精度参数进行选择，并理解不同国家对典型零件精度要求的差异性。

25、毕业要求指标点6-1能充分且正确分析齿轮零件的使用要求和工作条件，能分析出全部配合尺寸，并根据相关国家标准和原则确定尺寸公差、几何公差、表面粗糙度及齿轮检测指标，结果全部合理，能将全部公差要求按照规范正确标注在图样上，按时上交、书写规范。90100能正确分析齿轮零件的使用要求和工作条件，能分析出全部配合尺寸，并根据相关国家标准和原则确定尺寸公差、几何公差、表面粗糙度及齿轮检测指标，结果较合理，能将全部公差要求按照规范较正确标注在图样上，按时上交、书写规范。8089能分析齿轮零件的使用要求和工作条件，能分析出部分配合尺寸，并根据相关国家标准和原则确定尺寸公差、几何公差、表面粗糙度及齿轮检测指标，

26、结果较合理，能将全部公差要求按照规范较正确标注在图样上，按时上交、书写较规范。7079能分析齿轮零件的使用要求和工作条件，能分析出部分配合尺寸，并根据相关国家标准和原则确定尺寸公差、几何公差、表面粗糙度及齿轮检测指标，结果基本合理，能将部分公差要求按照规范标注在图样上，按时上交、书写基本规范。6069能分析齿轮零件的使用要求和工作条件，但不合理，只能分析出部分配合尺寸，并根据相关国家标准和原则确定尺寸公差、几何公差、表面粗糙度及齿轮检测指标，结果不合理，公差要求标注不规范，未按时上交、书写不规范。059（3）实验成绩评价标准（具体评价标准见机械精度设计与检测实验报告）实验成绩占总成绩20%。基

27、本要求评价标准实际完成情况得分实验报告课程目标3：能应用机械精度设计与检测的基本知识，设计检测方案，选择使用计量器具，实施零件精度检测的相关实验，获得准确的实验数据；能够对实验数据进行正确处理，得出对应结论。毕业要求指标点4-3能够正确运用零件精度检测理论分析零件图纸，确定实验方案正确；能够独立完成实验过程，实验仪器操作规范，采集数据正确。能够根据实际测得数据进行正确的数据处理，能够根据处理结果得出正确结论，数据处理结果和结论一致。90100能够正确运用零件精度检测理论分析零件图纸，确定实验方案较正确；基本能够独立完成实验，实验仪器操作较规范，采集数据基本正确。能够根据实际测得数据进行数据处理

28、，处理结果基本正确，能够根据处理结果得出对应结论，数据处理结果和结论基本一致。8089能够较正确运用零件精度检测理论分析零件图纸，确定实验方案较正确；小部分实验需要指导教师协助完成；实验操作较规范、采集数据基本正确。能够根据实际测得数据进行数据处理，处理结果存在少量错误，数据处理结果与结论基本对应，数据处理结果和所得结论基本一致。7079能够较正确运用零件精度检测理论分析零件图纸，确定实验方案个别有误，部分实验需要指导教师协助完成；实验操作基本规范、采集数据基本正确。能够根据实际测得数据进行数据处理，处理结果有部分错误，数据处理结果与结论存在偏差。6069不会运用零件精度检测理论分析零件图纸，

29、需要指导教师全程指导；实验操作不规范、采集数据不正确。不能够根据实际测得数据进行数据处理，处理结果错误，数据处理结果与所得结论不一致。0592.期末考试评价与评分标准期末考试试卷的评分标准和评价标准的制定见下表，其中评价标准决定评分标准，依据评价标准制定的详细评分标准见考试试卷“标准答案及评分标准”。基本要求评价标准知识掌握情况得分课程目标1：理解标准化、互换性基本概念，掌握几何量精度设计及检测相关标准，掌握机械产品有关尺寸极限与配合、几何公差、表面粗糙度等概念和精度设计原则有关的工程知识，具有将设计结果用标准符号在技术图样和技术文件中表达精度设计要求的能力，具有分析和设计机械工程领域有关零部件精度要求的能力，并获得有效结论。毕业要求指标点2-3对所学的机械精度设计与检测的概念、理论、公式等基本知识认知清晰，理解正确；计算步骤完整，计算结果正确。90100对所学的机械精度设计与检测的概念、理论、公式等基本知识认知较清晰，理解较正确；计算步骤较完整，计算结果正确。8089对所学的机械精度设计与检测的概念、理论、公式等基本知识认知较清晰，理解较正确；计算步骤较完整，计算结果较正确。7079对所学的机械精度设计与检测的概念、理论、公式等基本知识认知基本清晰，计算步骤不完整，计算结果不正确。6069不能理解和记忆所学机械精度设计与检测的概念、理论