青大精密机械设计教学大纲.doc

精密机械设计教学大纲 学分4 学时：（60+8）一、     课程性质和目标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68 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。 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，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，通过形式生动的实验教学，培养学生的感性认识。课程设计为集中实践环节，3 周的课程设计期间学生在教师的指导下，分组独立的完成课程设计，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、      教学内容基本要求 1、知识准备模块（7学时） 1）绪论（1学时），介绍本课程的内容，特点     目的和要求明确本课程的研究对象、内容、性质、任务及其在教学计划中的地位；了解精密机械设计的基本要求、设计程序、及本课程的特点和学习方法     课程内容本课程的内容、性质和任务；精密机械设计的侧重点、基本要求、目标和一般过程； 2）精密机械设计的基础知识（1学时）     目的和要求 掌握精密机械设计的力学基础知识     课程内容 刚体的概念，平面力系的简化，零件的受力分析方法及平面力系的平衡，摩擦，强度、刚度基本知识 3）机械工程常用材料及钢的热处理（2学时）     目的和要求了解常用材料的类型、特点及应用，掌握精密仪器材料的选用原则，能够在精密机械设计中适当选材     课程内容 金属材料的力学性能，常用工程材料简介，钢的热处理，表面精饰，精密机 械设计的选材原则 4）零件的精度设计与互换性（4学时）     目的和要求了解精度设计与互换性的概念，掌握尺寸精度设计与形状和位置精度设计的内容和方法，熟悉零部件典型结构的公差与配合的标准     课程内容 金属材料的力学性能，常用工程材料简介，钢的热处理，表面精饰，精密机 械设计的选材原则 2.机构与传动设计（27学时） 5）机构的结构分析（2学时）     目的和要求了解机构的运动可能性和确定性，熟悉构件及其自由度、运动副及其约束以及运动副的分类和代表符号；明确平面机构具有确定运动的条件和计算机构自由度的意义；基本掌握简单机构运动简图的绘制方法，熟练掌握平面机构自由度的计算方法；     课程内容平面运动副；平面机构运动简图；平面机构自由度的计算，组成原理及结构分析 6）平面连杆机构（4学时）     目的和要求熟悉铰链四杆机构的三种基本形式的特点，明确曲柄存在的条件，了解机构形式与尺寸之间的关系；掌握用图解法和解析法设计平面四杆机构的方法；了解铰链四杆机构的主要演化形式及其特点；     课程内容铰链四杆机构的基本形式和特性；曲柄存在条件；铰链四杆机构的演化；四杆机构的近似线性设计； 7）凸轮机构（4学时）     目的和要求熟悉凸轮机构基本形式的特点，机构形式与尺寸、运动规律之间的关系；掌握用图解法和解析法设计凸轮机构；     课程内容凸轮机构的应用和类型、从动件常用的运动规律、凸轮机构的压力角、 图解法设计凸轮轮廓， 解析法设计凸轮轮廓，凸轮机构基本尺寸的确定 8）齿轮传动（10学时）      目的和要求了解齿轮机构的特点、类型、齿轮各部分的名称，渐开线标准齿轮的切齿原理、根切现象及变位齿轮的概念；明确齿廓啮合基本定律、渐开线及其性质、齿轮传动正确啮合条件、可分性、重合度；掌握渐开线圆柱齿轮的啮合原理及几何尺寸的计算；了解平行轴斜齿轮机构齿廓曲面的形成、当量齿数的概念、螺旋角的选取范围；明确直齿圆锥齿轮传动的特点。 了解齿轮传动的常用精度等级，明确轮齿的失效形式及设计准则、齿轮材料 及热处理工艺；掌握齿轮传动的受力分析及强度计算；明确轮系的分类和应用；掌握轮系传动比的计算方法     课程内容齿轮机构的特点和类型；齿廓啮合基本定律；渐开线齿廓；齿轮各部分的名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸；渐开线标准齿轮的啮合；渐开线齿轮的切齿原理；根切现象、最少齿数及变位齿轮；平行轴斜齿轮机构；圆锥齿轮机构轮齿的失效形式及设计准则；齿轮材料及热处理；齿轮传动的精度；齿轮传动的计算载荷；齿轮传动的受力分析；齿轮传动齿面接触强度和齿根弯曲强度的计算；轮系的类型和应用；定轴轮系、周转轮系及复合轮系的传动比的计算； 9）带传动（4课时）     目的和要求了解带传动的工作原理，带的型号、规格及失效形式，打滑及弹性滑动的概念；明确带传动的工作情况及应力状态；熟悉梯形齿同步带型号的设计计算方法；     课程内容带传动的类型和应用；带传动的受力分析及应力分析；带传动的弹性滑动和传动比；梯形齿同步带型号的设计计算方法 10）螺旋传动（3学时）     目的和要求了解螺旋传动的工作原理及特点掌握滑动螺旋的特点，型式、应用及种类，设计方法，熟悉滚动螺旋的特点，结构形式与类型     课程内容螺旋传动概述，滑动螺旋的特点，型式、应用及种类，设计方法，精度提高的方法，滚动螺旋的特点，结构形式与类型 3.通用零部件设计（ 26学时） 11）轴、联轴器、离合器（4学时）     目的和要求了解轴、联轴器和离合器的类型和用途；熟悉联轴器和离合器的工作原理和选型方法，掌握轴的结构设计和强度计算的一般方法和步骤，并能解决一级圆柱齿轮减速器中轴的设计问题      课程内容轴的功用和类型；轴的材料；轴的结构设计；轴的强度计算联轴器和离合器的类型和应用；刚性和弹性联轴器的主要类型、结构、标准和选用；离合器的主要类型与结构 12）支承（10学时）  目的和要求了解支承的类型，特点及应用，能正确熟练的在精密机械设计中选用、设计支承结构，熟悉常见的精密轴系    课程内容 滑动摩擦支承的特点应用，设计方法 滚动摩擦支承的特点，应用，失效形式及计算方法，结构设计 弹性摩擦支承的类型及特点 流体摩擦支承的类型及应用 常见的几种精密轴系 13）直线运动导轨（3学时）  目的和要求了解直线运动导轨的原理，分类及基本要求，熟悉滑动摩擦导轨、滚动摩擦导轨及其他类型导轨的结构特点、应用场合、精度设计驱动力计算等    课程内容直线运动导轨概述，滑动摩擦导轨、滚动摩擦导轨及其他类型导轨的结构特点、应用场合、精度设计驱动力计算，润滑设计 14）弹性元件（4学时）  目的和要求了解弹性元件在精密机械设计中的作用，熟悉常见的弹性元件的结构形式和应用场合，掌握螺旋弹簧，游丝、片簧、热双金属弹簧的特点应用和选用方法，了解弹簧管等其他弹性元件    课程内容 弹性元件概述及基本特性 螺旋弹簧的结构性能参数及设计计算 游丝的种类、结构、特性及设计方法 片簧的类型及结构、种类 其他弹性元件简介 15）零件的联接（5学时）     目的和要求了解机械零件联接的一般形式和应用；熟悉键联接的用途、平键尺寸的选择及强度校核，螺纹牙型标准、主要几何参数、防松装置；能进行螺栓联接的受力分析、强度计算，按国标正确选择螺纹标准；熟悉常见的不可拆连接及光学零件的连接方法课程内容螺纹参数；螺旋副的受力分析、效率及自锁；机械制造常用的螺纹；螺纹联接的基本类型和螺纹紧固件；螺纹连接的预紧和防松；螺纹连接的强度计算；螺栓联接的材料和许用应力；提高螺纹联接强度的措施；键联接和花键联接不可拆连接的类型和种类，特点及应用场合光学零件的常见连接方法 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。四、     实践性环节基本要求实验教学：（共8学时）     目的和要求验证、巩固课堂教学中所学的有关内容的理论知识；熟悉各类仪器设备的用途，掌握一定的实验手段、方法和技能。要求每个学生按精密机械设计基础实验指导书中各个实验的要求，完成相应的实验报告1份     实验内容机构运动简图测绘实验（2学时）机械原理展示实验（2学时）机械零件展示实验（2学时）减速器拆装实验（2学时）五、     课程考核要求机械设计基础课程:本课程的考核实行教考分离，采用百分制。考核内容1、  大纲要求的重点（核心）内容占（6065）%2、大纲要求的一般内容占（2530）%3、大纲要求的难点内容占（1015）%六、     建议教材及主要参考书教材： 裘祖荣 精密机械设计基础 北京：机械工业出版社，2007主要参考书：1 孙桓，机械原理（第五版），北京：人民教育出版社，19962 濮良贵，机械设计（第六版），北京：高等教育出版社，19963 许贤泽，精密机械设计基础，电子工业出版社，20074 刘俊龙，廖仁文主编，机械设计课程设计，北京：机械工业出版社，19965 龚 义，机械零件课程设计图册（第三版），北京：高等教育出版社，19896 徐 灏，机械设计手册，北京：机械工业出版社，1989