天大精密机械设计基础教学大纲

一、课程性质、任务及目的

本课程是为仪器仪表类及相近专业的本科学生开设的学科基础课，学时为96学时。作为专业骨干课程，本课程是在具备机械制图、工程力学知识的基础上展开的。它融合机械原理，机械零件，工程材料与热处理，零件的精度设计于一门课程，对精密机械及仪器仪表中常用机构和零部件的工作原理，适用范围，结构设计，理论计算方法，工程材料以及零件几何精度的基础知识等诸方面进行阐述，是该专业本科学习期间的一门综合性机械类课程。

在课程知识体系上，充分考虑仪器仪表类专业精密机械设计的特点，缩减了对仪器仪表专业应用性不强的知识点，贯彻“少而精，学到手”的教育理念，注重培养学生的结构设计能力，工程化和标准化设计能力。依托先进设计手段，加强实践环节，突出精密机械设计特点，强调设计方法和设计者素质的培养。

本课程所在专业是全国高等院校仪器仪表类专业教学指导委员会主任单位。伴随着我国仪器仪表专业的历史，本课程组几代教授一直扮演着引领本专业同类课程的角色，经过呕心沥血的锤炼和长期不懈努力，形成了深厚的学术积淀。本课程多年积累的教学经验一直是国内同类专业的示范。本课程组所编写的教材《精密机械设计》，已被全国120余所院校采用。

通过本课程的学习：

1）使学生基本掌握精密仪器仪表中通用机构的结构分析、运动分析、动力分析及其设计方法；

2）使学生掌握通用零、部件的工作原理、特点、选型及其计算方法，培养学生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，以及对某些典型零、部件的精度分析，并提出改进措施；

4）使学生了解常用机构和零、部件的试验方法；初步具有某些零、部件的性能测试和结构分析能力；

5）使学生了解零件的材料与热处理方法、精度设计和互换性方面的基本知识，并能在工程设计中如何正确选用。二、课程基本要求

本门课是一门实践性很强的技术基础课。主要由课堂教学，实验教学和集中课程设计。在课堂教学中主要通过教师讲授与应用多媒体课件结合，采用启发式，问答式等方法进行教学。实验教学为学生提供实验指导书，由院实验中心组织任课老师和实验员负责实验的准备和实施，任课教师根据课程教学计划，将一部分与实验内容和实验环境密切相关的内容，放在实验室讲授，讲完学生就动手，形式生动，效果较好。课程设计为集中实践环节，2周期间课程组教师全部上岗指导学生，课程设计引入Pro/E,AutoCAD计算机辅助设计手段，同时强调精密机械设计的规范、材料选择，精度设计和图纸的规范标注。三、教学内容及学时分配

本课程开设于本科第四、第五学，由80学时课堂讲授，16学时实验课。另有为期2周的集中课程设计。

有两套授课菜单。菜单一主要是针对“测控技术及仪器”专业设计，该专业已先修过工程力学课程，菜单二包含工程力学基础知识，主要是针对“信息工程”，“光电子技术科学”等专业设计，此类专业没有先修过工程力学。（一）菜单一的知识模块为：

A、知识准备模块（19学时）

1）绪论（1小时），介绍本课程的内容，特点

2）精密机械设计的基础知识（2学时）

3）机械工程常用材料及钢的热处理（4学时）

4）零件的精度设计与互换性（12学时）

B.机构与传动设计（37学时）

5）机构的结构分析（4学时）

6）平面连杆机构（7学时）

7）凸轮机构（4学时）

8）齿轮传动（14学时）

9）摩擦轮传动与带传动（4课时）

10）螺旋传动（4学时）

C.通用零部件设计（24学时）

11）轴的设计和联轴器（4学时）

12）支承（8学时）

13）导轨（4学时）

14）弹性元件（4学时）

15）零件的联（4学时）

说明：其中内容3）、4）采用独立介绍与溶入相关章节介绍相结合的方式讲授。（二）菜单二知识模块为：

A.工程力学模块（18课时）

1）结构设计中静力学平衡（6学时）

2）材料的力学性能，常用的工程材料与热处理（4学时）

3）直杆拉伸与压缩，剪切，圆轴扭转（2学时）

4）梁的平面弯曲（4学时）

5）复杂变形的强度计算（2学时）

B.精度设计模块（12课时）

6）极限与配合的基本术语和定义（4学时）

7）光滑极限圆柱件的极限与配合及其选择（2学时）

8）形状、位置公差及其选择（4学时）

9）表面粗糙度及其选择（2学时）

C.机构与传动设计（34学时）

10）机构的结构分析（4学时）

11）平面连杆机构（6学时）

12）凸轮机构（4学时）

13）齿轮传动（12学时）

14）摩擦轮传动与带传动（4学时）

15）螺旋传动（4学时）

D.通用零部件设计（16学时）

16）轴的设计和联轴器（4学时）

17）支承（4学时）

18）导轨（4学时）

19）弹性元件（4学时）四、实验内容及学时分配序号实验项目名称内容提要实验学时实验要求实验类型每组人数实验者类别所在实验室1精密圆柱尺寸测量1、了解、掌握齿轮杠杆比较仪的工作原理和使用方法；2、根据测量结果，判断被测工件的合格性；3、掌握量块的尺寸组合及研配方法；4、熟悉公差表格的查阅。1必做验证2～3本科生高职生测控及精密机械实验室2孔径测量1、熟悉测量孔径的方法；2、学会使用内径百分表测量孔径；3、

掌握相对测量测量结果的计算，掌握用验收极限来判断工件的合格性；4、练习圆柱尺寸公差表格的查阅。1必做验证2～3本科生高职生测控及精密机械实验室3位置误差测量1、了解有关位置公差的定义；2、

掌握应用普通测量器具对箱体位置误差测量的方法；3、

掌握位置误差测量的误差计算方法。1必做验证2～3本科生高职生测控及精密机械实验室4形状误差测量1、了解有关位置公差的定义；2、理解和掌握平面度误差的评定准则；3、学习使用百分表直接测量平面度的方法；4、熟悉平面度误差的数据处理。1必做验证2～3本科生高职生测控及精密机械实验室5表面粗糙度测量1、加深对表面粗糙度参数的理解，特别是对微观不平度十点高度和单峰平均间距定义的理解；2、掌握使用光切显微镜测量表面粗糙度的测量原理和测量方法；3、正确判断工件表面粗糙度的合格性。2必做验证2～3本科生高职生测控及精密机械实验室6弹性元件实物教学1、了解弹性元件的分类及其典型应用；2、熟悉常用弹性元件的结构形状及固定方法；3、了解各种弹性元件的常用材料；4、分析典型测量仪表的基本组成部分。2必做演示2～3本科生高职生测控及精密机械实验室7螺旋弹簧特性实验1、了解弹性元件的基本特性；2、了解弹簧实验机的工作原理，熟悉实验机的使用方法；3、测量弹簧的几何参数；4、根据实验数据，用最小二乘法拟合螺旋弹簧的特性曲线。2必做验证2～3本科生高职生测控及精密机械实验室8传动实物教学1、熟悉精密机械中常用的传动装置；2、了解常见的传动机构的传动形式、构造和用途；3、掌握谐波传动和滚动螺旋传动的简单工作原理。2必做演示2～3本科生高职生测控及精密机械实验室9齿轮范成原理实验1、了解范成法加工渐开线齿轮的基本原理；2、了解渐开线齿轮产生根切的原因，避免产生根切的方法；3、按切削原理描画标准齿轮和移距修正齿轮齿形；4、分析比较标准齿轮和移距修正齿轮的异同点。2必做验证2～3本科生高职生测控及精密机械实验室10支承和导轨实物教学1、熟悉各种轴、联轴器、离合器、支承、导轨的典型结构及应用特点；2、了解圆柱面支承和导轨的常用材料；3、观察分析各种零、部件及其设备。2必做演示2～3本科生高职生测控及精密机械实验室11百分表结构分析实验1、学习结构分析方法，培养结构分析习惯；2、了解百分表的结构工艺及工作原理；3、熟悉各种零件部件在百分表中的具体应用及其结构形式，增强感性认识；4、掌握拆装