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1、精密机械设计基础(Fundamentals of Precision Machinery Design)课程编号:03410034学 分:3.5学 时:56 (其中:讲课学时:50实验学时:6上机学时:0)先修课程:工程图学、工程力学适用专业:测控技术与仪器,光信息科学与工程等专业教 材:精密机械设计,庞振基,机械工业出版社,2004年3月第1版一、课程性质与课程目标(-)课程性质精密机械设计基础主要讲授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、设计计算方法,以及工程材料、零件几何精度的基础知识等。具 体内容包括精密机械设计的基础知识,工程材料和热处理,零件的几何精度,
2、平面机构 的结构分析,平面连杆机构,凸轮机构、摩擦轮和带轮传动,齿轮传动,轴、联轴器、 离合器,支承。本课程强调工程观点、定量运算、实验技能和设计能力的训练,强调理 论与实际的结合,提高分析问题、解决问题的能力。止匕外,由于本课程是一门理论与实 践密切结合的设计性课程,在教学过程中,除进行理论讲课外,还安排有习题课、实验 课及课程设计等实践性教学环节。为培养复合型人才奠定了工程基础。(-)课程目标.能正确描述机械和精密机械的基本概念,及零件的设计方法;1 .根据材料的分类,能正确划分常用工程材料;根据各种热处理方法的不同,在实际应 用中能正确选用合适的热处理手段;2 .能正确计算孔和轴配合的各
3、种尺寸;能在图纸上正确标注形位公差和粗糙度等;.能正确绘制出给定实际机构的运动简图;能对给定的高副机构进行低代处理;能利用 机构的组成原理正确进行结构分析;3 .根据钱链四杆机构中曲柄存在的条件,由已知条件能求出未知杆长范围;能运用常见 钱链四杆机构的设计方法,进行合理设计;.根据凸轮机构从动件常用运动规律,由给定的条件能用图解法设计常见的凸轮机构;4 .能正确进行带传动中带的受力分析,能根据给定的工作条件正确选择合适的带传动;.能合理地设计直齿圆柱齿轮传动,并能正确进行校核;能利用适当的方法,正确计算 各种轮系的传动比。5 .能对机构中的不同轴进行合理设计并校核,能正确选用联轴器和离合器;.
4、能正确选择适当的轴承;正确进行轴承寿命计算,对选用的轴承进行寿命估算,以 判断其工作的可靠性。(三)课程目标与专业毕业要求指标点的对应支撑关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求1、毕业要求3和毕业要求4:1 .毕业要求1-2:具有解决测控系统与仪器工程问题的机械、电路、计算机与控制 等工程基础知识及应用能力,占该指标点达成度的20%;2 .毕业要求3-1:能够理解和评价工程实践对社会、健康、安全、法律、文化以及 环境等问题的影响,遵守仪器仪表行业相关技术标准规范,占该指标点达成度的30%;3 .毕业要求4-3:具备应用机电测控系统基础知识实施工程测试实验,并对实验结 果进行分析与评价的能力,占该
5、指标点达成度的30%;毕业要求 指标点课程目标目标1目标2目标 3目标4目标5目标6目标7目标 8目标9目标10毕业要求1-2Vqqqqqqqqq毕业要求3-1毕业要求4-3二课程内容与教学要求第一章精密机械设计的基础知识1.教学内容(1)概述(2)基本概念A、机械B、精密机械(3)零件的设计方法2 .知识、能力与素质等方面的基本要求(1) 了解本课程的性质、研究对象与方法、任务;(2)掌握机械和精密机械的基本概念,及零件的设计方法。3 .重难点(1)重点掌握本节基本概念;(2)无难点。第二章工程材料和热处理1 .教学内容(1)常用的工程材料的分类A、金属材料B、非金属材料(2)常见的热处理方
6、法A、普通热处理B、表面热处理C、形变热处理2 .知识、能力与素质等方面的基本要求(1)了解材料的分类,能正确划分常用工程材料;(2)掌握热处理方法,在实际应用中能正确选用各种热处理手段。3 .重难点(1)重点是热处理的方法;(2)难点是各种热处理方法的工艺过程区分。第三章零件的几何精度4 .教学内容(1)孔和轴的极限与配合(2)形位公差及标注(3)表面粗糙度及标注5 .知识、能力与素质等方面的基本要求(1)掌握孔和轴配合的各种尺寸计算;(2) 了解形位公差和粗糙度的标注,能正确在图纸上表示各种标注。3 .重难点(1)重点是极限尺寸的计算和公差带图;(2)难点是图纸上公差和粗糙度的标注规范。第
7、四章 平面机构的结构分析4 .教学内容(1)运动副及分类A、平面运动副B、空间运动副(2)机构的运动简图及测绘(3)高副低代(4)机构的组成原理(5)机构的结构分析5 .知识、能力与素质等方面的基本要求(1)了解运动副的分类,掌握各自的特点;(2)掌握机构运动简图的测绘,能正确绘制出给定实际机构的运动简图;(3)掌握高副低代,能对给定的高副机构进行低代处理;(4) 了解机构的组成原理和结构分析。6 .重难点(1)重点是机构的运动简图的测绘;(2)难点是高副低代和结构分析。第五章平面连杆机构7 .教学内容(1)钱链四杆机构基本形式A、双曲柄机构B、曲柄摇杆机构C、双摇杆机构(2)曲柄存在的条件(
8、3)几种常见四杆机构的设计8 .知识、能力与素质等方面的基本要求(1)掌握三种基本形式;(2)理解曲柄存在的条件,能根据条件求出未知杆长范围;(3)掌握常见四杆机构的设计,能根据给定的条件进行合理设计。9 .重难点(1)重点是四杆机构的设计;(2)难点是曲柄存在的条件及机构判断。第六章凸轮机构10 教学内容(1)从动件常用运动规律(2)图解法设计凸轮(直动尖底/滚子/平底从动件偏心/对心凸轮机构)(3)确定凸轮机构的基本尺寸11 知识、能力与素质等方面的基本要求(1)掌握从动件常用运动规律;(2)掌握图解法设计凸轮机构,能根据给定的条件设计常用的凸轮机构;(3) 了解凸轮中的基本尺寸。3 .重
9、难点(1)重点是设计凸轮机构;(2)难点是确定凸轮中的一些基本尺寸。第七章摩擦轮传动和带传动4 .教学内容(1)摩擦轮传动原理(2)带的分类(3)带传动中的受力分析5 .知识、能力与素质等方面的基本要求(1) 了解摩擦轮传动和带的分类;(2)掌握带传动的受力分析,能根据给定的工作条件正确选择合适的带传动。6 .重难点(1)重点是带传动的受力分析;(2)难点是分析各种应力并画出应力分布图。第八章齿轮传动1 .教学内容(1)(1)(2)(3)(4)齿轮传动的分类渐开线直齿圆柱齿轮传动直齿圆柱齿轮传动的强度校核轮系2 .知识、能力与素质等方面的基本要求(1) 了解各种齿轮传动;(2)掌握直齿圆柱齿轮
10、传动的啮合和校核,能合理地设计齿轮传动;(3)掌握轮系的传动比计算,能正确计算各种轮系的传动比。3 .重难点(1)重点是直齿的啮合分析;(2)难点是轮系传动比计算。第九章轴、联轴器、离合器1 .教学内容(1)轴的设计及校核(2)联轴器和离合器的选用2 .知识、能力与素质等方面的基本要求(1)掌握轴的设计及校核,能合理地设计轴的机构;3 2) 了解联轴器和离合器的工作原理。4 .重难点(1)重点是轴的设计和校核;(2)难点是轴的设计。第十章支承5 .教学内容(1)几个概念A、滑动摩擦支承的概念B、滚动摩擦支承的概念(2)滚动轴承的寿命计算和结构设计6 .知识、能力与素质等方面的基本要求(1) 了
11、解基本概念,能正确选择合理的轴承;(2)掌握轴承的寿命计算,能对选用的轴承进行寿命估算,以判断其工作的可靠性。7 .重难点(1)重点是轴承的寿命计算;(2)难点是轴承的选用。三、本课程开设的实验项目编号实验项目名称学时类型要求支撑的课程目标1机构简图的测绘2验证性必做课程目标42带传动的滑动与效率测试2验证性必做课程目标73齿轮范成原理实验2验证性必做课程目标8实验1:机构简图的测绘运用机构简图的绘制步骤,通过手动操作或观察各种实际机构的运动,正确绘制出实验室实际 机构的运动简图。实验2:带传动的滑动与效率测试观察带传动机构的运动,弄清弹性滑动与打滑的本质区别,测试带传动的效率。实验3:齿轮范
12、成原理实验掌握齿轮啮合的基本定律,一对渐开线齿廓正确啮合的条件,运用齿轮范成原理绘制齿轮。四、学时分配及教学方法章节教学形式及学时分配主栗教学方法支撑课程目标课堂教学实验上机第一章2讲授法目标1第二章2讲授法目标2第三章4讲授法,做习题目标3第四章62讲授法,实脸法目标4第五章6讲授法,案例分析目标5第六章6讲授法,做习题目标6第七章62讲授法,实脸法目标7第八章122讲授法,实验法目标8第九章4讲授法目标9第十章2讲授法目标10合计506五、课程考核方式1 .课程考核方式包括期末考试、平时及作业情况考核(其中包括笔记、大作业等) 和实验情况考核。期末考试采用闭卷笔试。2 .课程成绩=平时成绩
13、xlO%+考勤成绩xlO%+实验成绩xlO%+期末考试成绩x70%。成绩的具体构成如下:考核形式考核要求考核权重支撑的课程 目标平时作业每章课后作业,需要学生独立认真完成,大概40题左右。 另外每章课后会有12个思考题供学生思考,计算全部作 业的平均成绩再按10%计入总成绩。平时成绩10%所有课程目标点名考勤每次课点名,最后按10%计入课程总成绩。考勤成绩10%所有课程目标课程实验完成4个实验,主要考核学生操作实验过程并对实验结果 进行分析的能力,最后按10%计入课程总成绩。实验成绩10%课程目标4,7,8期末考试卷 面成绩试卷题型包括判断题、选择题、填空题、简答题和综合分 析应用题等,以卷面
14、成绩的70%计入课程总成绩。其中第 三到第七章考核知识型题目各占10%,第八章齿轮部分大 约占30%,轴和轴承部分占15%,其余基本概念占大约 5%o期末考试70%所有课程目标六、课程目标达成度评价课程目标达成度计算表如下:课程目标对应考核形式实际评测结果(学生达到的平均水平)对应总分达成度课程目标1平时成绩、考勤(平时成绩xl0%+考勤成绩xl0%+ 期末考试成绩x70%) /10所有学生(平时成绩xl0%+考勤成 绩xl0%+期末考试成绩达成度=实际 测评结果/对成绩、期末考试 成绩的平均分x70%) /10应总分课程目标2平时成绩、考勤 成绩、期末考试 成绩(平时成绩xl0%+考勤成绩x
15、l0%+ 期末考试成绩x70%) /10所有学生 的平均分(平时成绩x 10%+考勤成 绩xl0%+期末考试成绩x70%) /10达成度二实际 测评结果/对 应总分课程目标3平时成绩、考勤 成绩、期末考试 成绩(平时成绩xl0%+考勤成绩xl0%+ 期末考试成绩x70%) /I0所有学生 的平均分(平时成绩x 10%+考勤成 绩xl0%+期末考试成绩x70%) /10达成度二实际 测评结果/对 应总分课程目标4实验1实验1平均分X10%10/3达成度二实际 测评结果/对 应总分课程目标5平时成绩、考勤 成绩、期末考试 成绩(平时成绩xl0%+考勤成绩xl0%+ 期末考试成绩x70%) /I0所
16、有学生 的平均分(平时成绩x 10%+考勤成 绩xl0%+期末考试成绩x70%) /I0达成度二实际 测评结果/对 应总分课程目标6平时成绩、考勤 成绩、期末考试 成绩(平时成绩xl0%+考勤成绩xl0%+ 期末考试成绩x70%) /I0所有学生 的平均分(平时成绩x 10%+考勤成 绩xl0%+期末考试成绩x70%) /10达成度二实际 测评结果/对 应总分课程目标7实险2实险2平均分xlO%10/3达成度=实际 测评结果/对 应总分课程目标8实验3实险3平均分xlO%10/3达成度二实际 测评结果/对 应总分课程目标9平时成绩、考勤 成绩、期末考试 成绩(平时成绩xl0%+考勤成绩xl0%
17、+ 期末考试成绩x70%) /10所有学生 的平均分(平时成绩xl0%+考勤成 绩xl0%+期末考试成绩 x70%) /10达成度=实际 测1平结果/对 应总分课程目标10平时成绩、考勤 成绩、期末考试 成绩(平时成绩xl0%+考勤成绩xl0%+ 期末考试成绩x70%) /10所有学生 的平均分(平时成绩x 10%+考勤成 绩xl0%+期末考试成绩 x70%) /10达成度=实际 测评结果/对 应总分七 参考书目及学习资料(书名,主编,出版社,出版时间及版次)1 .精密机械设计,李蕾主编,化学工业出版社,2005年3月第1版。2 .精密机械设计,田明等主编,北京大学出版社,2010年3月第1版。3 .机械原理,郭卫东主编,科学出版社,2013年1月第2版。4 .机械设计,杨恩霞等主编,哈尔滨工程大学出版社,2012年第2版。八 大纲说明1 .本课程的课程设计见精密机械课程设计教学大纲,本课程有6学时的实验, 本课程的实验与机械大类的基础实验相一致。2 .采用多媒体教学。3 .每章课后作业,需要学生独立认真完成,大概40题左右。另外每章课后会有1-2 个思考题供学生思考。4 .总评成绩的评定比例有可能根据实际情况(学生的总体素质,水平,班级学风等) 会略有变动。2017年09月28日
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