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机电系统结构设计课程教学大纲 课程代码：010141054 课程英文名称：Structure Designing of Electromechanical System 课程总学时：40 讲课：40 实验：0 上机：0 适用专业：机械设计制造及自动化专业 大纲编写（修订）时间：2010.7 一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标 本课程是机械设计制造及自动化专业的一门主要专业课程。它为学生在校期间掌握机械制造装备现代设计理论与方法，提高多学科综合判断能力、应用能力打下基础。为今后的新产品设计、开发提供更多的实践知识和经验。本课程以数控机床设计为重点内容，通过生产实习、电化教学等手段，对其它机床和装备进行扩展。通过本课程的学习，初步掌握机械制造装备的设计方法。了解先进制造技术装备的组成和特点。（二）知识、能力及技能方面的基本要求 1.基本知识：掌握机械制造装备的设计方法和评价标准、具备其总体设计和主要部件结构设计的能力。2.基本理论和方法：掌握机械制造装备的设计方法和金属切削机床设计的基本理论，掌握数控机床无级变速主传动系统的设计方法，数控机床伺服进给系统设计方法，机床主要零部件的结构特点和设计方法。3.基本技能:掌握运动参数、动力参数的设计计算方法、结构设计技能等。（三）实施说明 1教学方法：课堂上要重点讲授基本概念、基本方法；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；注意培养学生使用各类手册等技术资料的能力。讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。2教学手段：本课程属于专业基础课，在教学中采用CAI 课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。（四）对先修课的要求 本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。本课程主要的先修课程有机械制图、材料力学、机械设计基础、互换性原理及技术测量、工程材料及金属热处理、电工学等基础课和技术基础课。本课程将为机电系统综合课程设计以及毕业设计的学习打下良好基础。（五）对习题课、实验环节的要求 1对重点、难点章节（如：分级变速和无级变速主传动系转速图设计、传动件计算转速的确定、主轴部件分析等）应安排习题课，例题的选择以培养学生消化和巩固所学知识，用以解决实际问题为目的。2课后作业要少而精，内容要多样化，作业题内容必须包括基本概念、基本理论及设计计算方面的内容，作业要能起到巩固理论，掌握计算方法和技巧，提高分析问题、解决问题能力作用，对作业中的重点、难点，课堂上应做必要的提示，并适当安排课内讲评作业。学生必须独立、按时完成课外习题和作业，作业的完成情况应作为评定课程成绩的一部分。3本课程的课程设计单独设课，单独考核，具体要求参见相应的课程设计教学大纲。（六）课程考核方式 1考核方式：考试 2考核目标：在考核学生对机械制造装备设计基本知识、基本原理和方法的基础上，重点考核学生的分析问题能力、结构设计分析能力及解决实际问题的能力。3成绩构成：本课程的总成绩主要由两部分组成：平时成绩（包括作业情况、出勤情况等）占20%，期末考试成绩占80%。平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出。（七）参考书目 机械制造装备设计，第3 版，关慧贞、冯辛安主编，机械工业出版社，2011.01 机械制造装备设计，王启义主编，冶金工业出版社，2001.8 数控机床结构及应用，王爱玲主编，机械工业出版社，2006.3 二、中文摘要 本课程是机械设计制造及自动化专业学生必修的一门实践性很强的主干专业课程。课程通过对机械制造装备设计内容的讲授，使学生掌握机械制造装备设计的基本知识、金属切削机床设计、典型部件设计、机械加工生产线总体设计基本原理和基本方法，并具有设计机床传动系统、伺服进给系统的能力。课程主要内容包括机械制造装备设计方法及评价标准、金属切削机床设计、机床典型部件设计等。二、课程学时分配表 序号 教学内容 学时 讲课 实验 上机 1 机械制造及装备设计方法 6 6 1.1 概述、机械制造装备应具备的主要功能及分类 2 1.2 机械制造装备设计方法及设计的评价 4 2 金属切削机床设计 20 20 2.1 概述 1 2.2 金属切削机床设计的基本理论 3 2.3 金属切削机床总体设计 2 2.4 主传动系设计 10 2.5 进给传动系设计 4 2.6 机床控制系统设计（自学）0 3 典型部件设计 14 14 3.1 主轴部件设计 6 3.2 支承件设计 2 3.3 导轨设计 2 3.4 机床刀架及自动换刀装置设计 4 合计 40 40 四、教学内容及基本要求 第 1 部分 机械制造及装备设计方法 总学时（单位：学时）：6 讲课：6 实验：0 上机：0 第 1.1 部分 概述、机械制造装备应具备的主要功能及机械制造装备分类（讲课2 学时）具体内容：介绍机械制造生产模式的演变，制造业的作用及现状，机械制造装备的发展趋势，机械制造装备应具备的主要功能，机械制造装备的分类。重 点：机械制造装备的分类 第 1.2 部分 机械制造装备设计设计方法及设计的评价（讲课4 学时）具体内容：讲授机械制造装备设计的设计方法，系列化、模块化设计的概念和特点。讲授技术经济评价、可靠性评价、人机工程学评价、结构工艺性评价、产品造型评价、标准化评价的概念。重 点：机械制造装备的设计方法及设计的评价标准 第 2 部分 金属切削机床设计 总学时（单位：学时）20 讲课：20 实验：0 上机：0 第 2.1 部分 概述（讲课1 学时）具体内容：机床设计应满足的基本要求，机床总体方案的创新设计方法，机床模块化设计方法的概念，机床的设计步骤。第 2.2 部分 金属切削机床设计的基本理论（讲课3 学时）具体内容：机床的运动学原理，精度、刚度、振动、热变形、噪声、低速运动平稳性的概念。重 点：机床的成形运动及机床运动功能的描述方法。第 2.3 部分 金属切削机床总体设计（讲课2 学时）具体内容：机床系列型谱的制订，机床运动功能设置，机床总体方案设计，机床主要技术参数的设计，主轴转速数列及公比，标准公比的确定和选择。重 点：机床主要技术参数的设计。第 2.4 部分 主传动系设计（讲课10 学时）具体内容：主传动系设计应满足的基本要求，主传动系分类和传动方式，分级变速主传动系设计（转速图、结构式、级比规律，主变速传动系的几种特殊设计、扩大传动系变速范围的方法、计算转速和齿轮齿数确定、变速箱内传动件的空间布置与计算）；无级变速主传动系设计；数控机床主传动系设计。重 点：分级变速主传动系设计，数控机床主传动系设计。难 点：分级变速主传动系设计，数控机床主传动系设计。第 2.5 部分 进给传动系设计（讲课4 学时）具体内容：进给传动系设计应满足的基本要求，机械进给传动系统设计特点，电气伺服进给传动系统设计（电气伺服进给传动系统的分类、电气伺服进给传动系统的驱动部件、电气伺服进给传动系统中的机械传动部件）。重 点：电气伺服进给传动系统设计。难 点：电气伺服进给传动系统设计。习题内容：机床主传动系设计:结构式设计,转速图拟定,齿轮齿数确定,计算转速的确定。第 3 部分 机床典型部件设计 总学时（单位：学时）：14 讲课：14 实验：0 上机：0 第 3.1 部分 主轴部件设计（讲课6 学时）具体内容：主轴部件应满足的基本要求，主轴的传动方式、主轴部件结构设计，主轴滚动支承，典型主轴部件轴承预紧及轴向力传递，主轴滑动支承。重 点：主轴部件结构设计，主轴滚动支承，典型主轴部件轴承预紧及轴向力传递。难 点：典型主轴部件轴承预紧及轴向力传递。第 3.2 部分 机床支承件设计（讲课2 学时）具体内容：支承件的功能和应满足的基本要求、支承件结构设计和截面形状选择，支承件材料及提高支承件结构性能的措施。重 点：支承件结构设计和截面形状选择。第 3.3 部分 机床导轨设计（讲课2 学时）具体内容：导轨的功用、分类和应满足的基本要求，滑动导轨的截面形状选择和导轨间隙调整，导轨的结构类型和特点。重 点：滑动导轨的截面形状选择和导轨间隙调整。第 3.4 部分 机床刀架及自动换刀装置设计（讲课4 学时）具体内容：机床刀架及自动换刀装置的功能、类型和要求，机床上的几种典型刀架，机床刀架的转位机构和定位机构设计，带有刀库的自动换刀装置结构、工作原理。重 点：机床上的几种典型刀架，带有刀库的自动换刀装置结构、工作原理。习题内容：机床主轴部件的结构分析和设计。编写人:许立福 审核人:王磊 批准人:丁茹
