《精密仪器设计（1）》课程教学大纲一、课程基本信息1、课程代码：MI3102、课程名称（中/英文）：精密机械设计 Precision Machine Design3、学时/学分：72学时，4学分4、开课院（系）、教研室：电子信息及电气工程学院仪器系5、先修课程：《互换性技术与测量》、《工程制图》、《理论力学》、《材料力学》6、面向对象：测控技术及仪器专业本科三年级学生7、教材、教学参考书：教材名称：《精密机械设计》庞振基、黄其圣等主编出版社：机械工业出版社出版时间：2001年7月教学参考书：《电子精密机械设计(第3版)》徐祥和主编东南大学出版社1986年《金属材料与热处理》何雪涛主编高等教育出版社1998年《机械原理》郑文纬主编高等教育出版社1997年《互换性与测量技术基础》高延新主编哈尔滨工业大学出版社1992年《机械零件》郑志祥主编高等教育出版社1987年《理论力学》王崇斌编写高等教育出版社1988年《材料力学》沈煜高等教育出版社1988年《机械设计课程设计》西北工业大学机械学教研组编著西北工业大学出版社1994年《机械零件学习指南与课程设计》张绍甫徐锦康魏传儒编写机械工业出版社1996年《机械设计课程设计》巩云鹏田万禄张祖立黄秋波编写东北大学出版社2000年《机械设计课程设计》席伟光杨光李波编写高等教育出版社2003年二、课程性质和任务《精密机械设计》是仪器科学与工程专业本科学生学习的与机械类有关的最后一门专业课，同时也是一门与仪器仪表相关的专业基础课。
这门课程综合了《机械原理》、《金属材料及热处理》、《互换性与技术测量》及《机械零件》等课程的知识，因此本门课程涉及知识面广、专业性强、授课难度大。
《精密机械设计》主要研究精密机械中常用机构和常用的零件和部件。
是从机构分析、工作能力、精度和结构等诸方面来研究这些机构和零、部件，并介绍其工作原理、特点、应用范围、选型、材料、精度以及设计计算的一般原则和方法。
本门课程涵盖的内容有常用工程材料和热处理方法、零件几何精度、平面机构的结构分析、平面连杆机构、凸轮机构、摩擦轮传动和带传动、齿轮传动、螺旋传动、轴、联轴器和离合器、支承、直线运动导轨、弹性元件、联接、仪器常用装置和机械的计算机辅助设计等教学内容。
这些教学内容涵盖了有关精密仪器设计所有的基础知识，可以为以后进一步的精密仪器设计打下坚实的基础，本课程教学目的：1、使用学生初步掌握常用机构的结构分析、运动分析、动力分析及其设计方法；2、使常用掌握常用零、部件的工作原理、特点、选型及其计算方法，培养学习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、部件的实验方法；初步具有某些零、部件的性能测试和结构分析能力；5、使学生了解材料与热处理、公差与配合方面的基本知识，并能在工程设计中如何正确选用；6、使学生初步掌握计算机辅助设计、优化设计、AutoCAD在机械工程设计中的运用；以及某些典型机构及零、部件的程序设计方法。
本门课程是一门实践性极强的课程，在教学过程中，在进行授课时，需要进行理论与实践相结合的讲授方法，充分利用图片、教具、挂图等教学辅助手段，增强授课生动性，同时还安排有习题课、教学参观课及课程设计的实践性环节，目标在于全面培养学生的分析问题和解决问题的能力，提高学生的工程设计能力。
本门课程的课程设计是一门综合实践课，运用所有的有关工程方面的先修课程解决实际问题，学生必须学会如何分析问题、解决问题，如何利用AutoCAD、ProE、UG等计算机辅助软件进行机械图的绘制，在绘制过程中，必须学会利用工程力学方面的知识进行强度、寿命验算，学会查表，使用相关设计工具，如何撰写科学技术论文报告，最后还需要进行正式答辩，是一次非常系统的培养学生的培养过程。
三、教学内容和基本要求教学内容及供参考的学时要求。
本课程的教学任务分为两学期进行，本学期需要完成的教学任务是讲授绪论至第十章的知识。
绪论(0.5学时)讲授《精密机械设计》课程体系结构、主要内容、学习方法及注意事项。
第一章精密机械设计的基础知识(4学时)1．概述2．零件的工作能力及其计算3．零件与机构的误差估算和精度4．工艺性5．标准化、系列化、通用化6．零件的设计方法及其发展要求：重点掌握零件的工作能力及其计算(强度包含载荷和应力、零件的整体强度、零件的表面接触强度，刚度)，了解振动稳定性，掌握误差的估算及分类，了解工艺性、标准化、系列化和通用化概念，重点掌握零件设计方法中的零件的可靠性设计。
第二章工程材料和热处理(6学时)1．概述2．金属材料的力学性能3．常用的工程材料4．钢的热处理5．表面精饰要求：了解金属材料的力学性能表征指标，重点掌握表征金属材料力学性能指标：应力极限、弹性模量、硬度；了解常用的工程材料，重点掌握黑色金属材料：常用钢分类、优质碳素结构钢、合金结构钢(合金渗碳钢、调质钢)，重点掌握有色金属材料：铜及铜合金(黄铜、锡青铜、铝青铜、铍青铜)、铝及铝合金(硬铝合金)，重点掌握钢的热处理：退火、正火、淬火、回火、表面淬火、渗碳、氮化、电镀、化学处理、涂漆；了解材料的选用原则。
第三章零件的几何精度(8学时)1．概述2．极限与配合的基本术语和定义3．光滑圆柱件的极限与配合及其选择4．形状与位置公差及其选择5．表面粗糙度及其选择要求：了解零件加工误差分类，掌握互换性定义；掌握极限与配合的基本术语：轴与孔、尺寸、尺寸偏差和尺寸公差、配合、极限制与配合制；重点掌握光滑圆柱件的极限与配合及其选择：标准公差系列、基本偏差系列、极限与配合的选择；掌握形状与位置公差的定义与标注，重点掌握公差原则中的独立原则与相关要求；掌握表面粗糙度及其选择。
第四章平面机构的结构分析(8学时)1．概述 2．运动副及其分类 3．平面机构的运动简图 4．平面机构的自由度 5．平面机构的组成原则和结构分析要求：了解运动副及其分类，重点掌握平面运动副的高副和低副；掌握平面机构的运动简图的绘制；重点掌握平面机构自由度及其计算；掌握平面机构的组成原理和结构分析，重点掌握平面机构的高副低代。
第五章平面连杆机构(8学时)1．概述 2.铰链四杆机构的基本型式及其演化 3.平面四杆机构存在的条件和几个基本概念 4．平面四杆机构的设计。
要求：掌握铰链四杆机构的基本型式(曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构、曲柄滑块机构、导杆机构、含有两个移动副的四杆机构)，重点掌握平面四杆机构曲柄存在的条件，掌握平面四杆机构的压力角和传动角，行程速度变化系数、死点位置概念；了解平面四杆机构的设计。
第六章凸轮机构(4学时)1．概述 2．从动件常用运动规律3．图解法设计平面凸轮轮廓4．解析法设计平面凸轮轮廓5．凸轮机构基本尺寸的确定要求：了解凸轮机构的分类，重点掌握从动件常用运动规律，掌握图解法设计平面凸轮轮廓，掌握解析法设计平面凸轮轮廓；了解凸轮机构基本尺寸的确定。
第七章摩擦轮传动和带传动(4学时)1．概述2．摩擦轮传动3．摩擦无级变速器4．带传动5．其他带传动方式要求：掌握摩擦轮传动的工作原理(弹性滑动及打滑)、传动比计算、法向力及作用在轴上的载荷，了解摩擦无级变速器，重点掌握V带传动的设计，掌握同步带传动，了解其它带传动(齿孔带、拖运式带传动)。
第八章齿轮传动(24学时)1．概述 2．齿廓啮合基本定律3．渐开线齿廓曲线4．渐开线齿轮各部分的名称、符号和几何尺寸的计算5．渐开线直齿圆柱齿轮传动6．渐开线齿廓的切制原理、根切和最小齿数7．变位齿轮8．斜齿圆柱齿轮传动9．齿轮传动的失效形式和材料10．圆柱齿轮传动的强度计算11．圆锥齿轮传动12．蜗杆传动13．轮系(重点) 14．齿轮传动精度15．齿轮传动的空回16．齿轮传动链的设计要求：重点掌握齿廓啮合的基本定律，重点掌握渐开线齿廓的形成、性质、渐开线方程式，掌握渐开线齿廓满足啮合基本定律的证明，掌握渐开线齿廓各部分的名称、符号和几何尺寸的计算，重点掌握渐开线直齿圆柱齿轮传动：啮合过程、正确啮合条件、正确安装和可分性、连续传动条件，掌握渐开线齿廓的切制原理、根切和最小齿数，了解变位齿轮：采用变位齿轮的原因、变位齿轮及其特点、最小变位系数、变位齿轮传动几何尺寸的计算、变位齿轮传动的类型，掌握斜齿圆柱齿轮传动，掌握齿轮传动的形式和材料，重点掌握圆柱齿轮传动的强度计算，了解圆锥齿轮传动，了解蜗杆传动，重点掌握轮系，了解齿轮传动精度，了解齿轮传动的空回，了解齿轮传动链的设计。
第九章螺旋传动(3.5学时)1．概述 2．滑动螺旋传动3．滚珠螺旋传动4．静压螺旋传动要求：掌握滑动螺旋传动：滑动螺旋传动的型式及应用、滑动螺旋传动的计算、滑动螺旋传动的设计原则，了解影响螺旋传动精度的因素及提高传动精度的措施，了解消除传动的空回的方法，掌握滚珠螺旋传动的结构型式与类型，了解静压螺旋传动。
考试前答疑(2学时)四、实验（上机）内容和基本要求本课程的实验主要是课程设计，该课程设计的主要内容是利用有关机械的先修课程来实现常用的精密机械设计，通过这次设计学生必须学会使用常用的绘图软件如AutoCAD，学会利用理论知识来解决工程实际问题，撰写科研报告，根据设计要求查阅相关资料，在正式场合下进行正规的答辩等基本技能。
本学期的实验安排2学时的参观实验和“机构运动简图测绘”实验，参观实验主要是机械中常用的零部件，如连杆机构(平面连杆机构和空间连杆机构)、带传动部件、凸轮部件、齿轮部件、螺旋传动件、弹簧等；“机构运动简图测绘”实验目的是训练测绘机构运动简图的基本技能，了解机构组成方法、机构自由度的意义及如何计算自由度，了解自动机中各招待机构运动协调配合的意义和重要性。
五、对学生能力培养的要求本课程是一门实践性极强的课程，要求学生在学习过程中需要多动脑，建立常见机械零件和结构的三维空间结构，能够运用常用的计算机辅助软件如AutoCAD/UG等绘制机械零件的平面工程图和立体图，加深和巩固理论知识。
同时应能将教材中常见的机械零件和机械结构应用于实际生活中，在生活中多观察、勤动脑，针对生活中常见的机械结构能够分析其运动原理，验证教材理论知识，收集和积累具典型意义的机械结构图，这对于提高本课程的学习能力具有非常大的帮助。
六、其它说明本课程的考试属于开圈考试，成绩评定按优秀、良好、中等、及格和不及格评定，成绩内容包括考试成绩和平时作业成绩，考试成绩占80%，平时作业成绩占20%。
撰写人：刘华院（系）公章：院（系）教学主管签字（盖章）：×××时间：。