精密机械设计基础教学大纲
一、课程名称：精密机械设计基础
二、课程代码：12000535
三、课程英文名称： Design of precision instrument Syllabus
四、课程负责人：刘京诚、陈小强
五、学时与学分：56学时，3.5学分
六、课程性质：必修课程
七、适用专业：工科本科测控仪器,光电信息工程等专业
八、选课对象：理、工、文各专业
九、预修课程：工程制图
十、课程教材：裘祖荣主编.精密机械设计.北京：机械工业出版社，2008.十
一、参考书目：
朱家诚.机械设计基础.合肥:合肥工业大学出版社，2003.黄锡恺.机械原理.北京:人民教育出版社，1981.十
二、开课单位：光电工程学院 十
三、课程的性质、目的和任务：
精密机械设计是仪器仪表类专业的学科基础课,主要研究精密机械中常用机构和常用的零、部件。从机构分析、功能、精度和性能等方面来研究这些机构和零、部件的工作原理、特点、应用范围、选型、材料、精度以及一般设计计算的原则和方法。
本课程的主要任务：
1.使学生初步掌握常用的机械的结构分析、运动分析、动力分析及其设计方法。
2.教会学生掌握通用零、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典型零、部件的精度分析的能力。
4.了解常用机构和零、部件的实验研究方法；初步掌握某些零、部件的测试和结构分析能力。 5.了解材料与热处理、公差与配合方面的基本知识在工程设计中如何正确使用。 十
四、课程基本要求： 1.绪论
了解精密机械设计课程的地位和作用以及本课程的性质、任务和内容。
知道设计精密机械时应满足的基本要求，精密机械设计的一般步骤，零件的主要失效形式和计算准则以及载荷和应力的分类、静压力下零件的强度、交变压力下零件的强度、许用应力和安全系数、疲劳强度、零件的刚度、零件特性的精度分析和误差的估算的要点。
2.平面机构的结构分析 研究机构结构的目的。
机构的组成：构件、运动副、运动链、机构。 机构运行简图。
平面机构的组成原理和结构分析。
3.平面连杆机构
平面连杆机构的应用及其设计的基本问题。
铰链四杆机构的基本型式及其演化。
平面四杆机构有曲柄的条件和几个基本概念(压力角和传动角、行程速度变化系数、死点)。 图解法设计四杆机构。
解析法设计四杆机构：曲柄滑动机构、正弦、正切机构的传动特性及其设计。
4.凸轮机构
凸轮机构的应用和分类。 从动件常用运动规律。 用作图法设计平面凸轮轮廓。 用解析法设计平面凸轮轮廓。 凸轮机构基本尺寸的确定。
5.带传动
带传动的工作原理、特点和主要类型。
带传动的几何关系、受力分析、应力分析和弹性打滑与滑动率。 同步齿形传动的特点和应用、构造和规格，同步齿形带传动的设计。 其它带传动的简介。
6.齿轮传动
齿轮传动的应用和分类。 齿廓啮合的基本定律。 渐开线及其性质。
齿轮各部分的名称、符号以及标准直齿轮几何尺寸的计算。 渐开线直齿圆柱齿轮传动的啮合过程和正确啮合条件。 渐开线直齿圆柱齿轮传动的重叠系数。
渐工线齿廓的切制原理、根切现象和最少齿数。 变位齿轮传动。
齿轮传动的失效形式和计算准则。 齿轮的材料和热处理。
直齿圆柱齿轮传动的计算：受力分析、计算载荷和强度计算简介。
斜齿圆柱齿轮传动、直齿圆锥齿轮传动和蜗杆传动的特点、正确啮合条件、受力分析和计
算要点。
齿轮传动链的设计：传动型式的选择、轮系传动比计算和分配原则、齿数和模数的确定、齿轮传动的精度、齿轮传动的空回和齿轮传动的结构设计。
7.螺旋传动
螺旋传动的工作原理和主要类型。
滑动螺旋传动的计算：耐磨性计算；刚度计算；稳定性计算；驱动力矩；效率和自锁。 滑动螺旋传动的设计：传动型式的选择；螺纹类型和主要参数的确定；影响传动精度的因素及提高传动精度的方法；影响空回的因素及消除空回的方法；螺旋副零件与移动件联接方法。
滚珠螺旋传动的特点。
滚珠螺旋副的予紧。
滚珠螺旋的精度、代号和标记方法。 静压螺旋传动简介。
8.轴、联轴器、离合器
轴的应用和主要类型。 轴的材料及其选择。 轴的结构设计。
轴的强度计算：按扭转强度计算；按弯扭复合强度计算。 轴的刚度计算：扭转刚度计算；弯曲刚度计算。 联轴器、离合器的主要类型和应用。
固定式联轴器；刚性可移式联轴器；弹怀联轴器的结构特点；离合器的结构特点。
9.支承
支承的组成和主要类型。
圆柱面滑动摩擦支承的结构、材料和润滑。
圆柱面滑动摩擦支承的计算：压强[p]和[pv]值的验算；摩擦力矩的计算。 其它型式滑动摩擦支承(顶尖、轴尖、球支承)简介。 标准滚动轴承的基本类型，结构特点，精度和代号。
滚动轴承滚动元件上的载荷分布；滚动轴承的失效形式和计算准则。 滚动轴承额定动载荷计算；寿命和可靠性；额定动载荷；当量动载荷。 滚动轴承额定静载荷计算：额定静载荷；当量静载荷。 滚动轴承摩擦力矩的计算。
滚动轴承组合结构设计：轴承的固定、配合和予紧；轴承的润滑和密封。 填入式滚动轴承的结构特点与应用，设计与计算要点。
精密轴系(圆柱形、圆锥形、滚珠填入式)的典型结构和影响其旋转精度的主要因素。 弹性摩擦支承，流体摩擦支承的工作原理和结构特点简介。
10.导轨
导轨的类型及设计时应满足的基本要求。
滑动摩擦导轨的基本型式、结构特点以及导轨间隙调整的方法。 推力方向和作用点以及温度的变化对导轨工作的影响。 提高导轨耐磨性的方法。
导轨的材料和热处理，提高导轨耐磨性的方法。 滚动摩擦导轨的类型和结构特点。滚动导轨的予紧。 滚动摩擦导轨结构尺寸的确定。
弹性摩擦导轨、静压导轨的工作原理和结构特点简介。
11.弹性元件
弹性元件的应用和分类。
弹性元件的基本特性。影响基本特性的主要因素：几何尺寸、弹性模量、弹性滞后和后效。 弹性元件的刚度和柔度的概念。 弹性元件的材料和热处理。
螺旋弹簧的类型和应用，材料和许用应力。
圆柱形拉、压螺旋弹簧的结构、基本参数和特性线。 圆柱形拉、压螺旋弹簧的设计与计算。 圆柱形扭转螺旋弹簧的结构和计算要点。 游丝的应用和材料，游丝的结构和设计方法。 片簧的主要类型、用途和结构。
热双金属弹簧工作原理、材料、用途和基本特性。 压力弹簧管、波纹管、膜片等弹性元件简介。
12.联接
联接的应用与分类。
设计联接时应满足的基本要求。
机械零件联接的形式：可拆联接和永久联接。
可拆联接的主要类型(螺钉联接和螺纹联接、销钉联接、键联接)及其应用。 永久联接的主要类型(铆接、焊接、胶接、压合、铸合)及其应用。 机械零件与光学零件联接的特点和应满足的基本要求。 圆形光学零件的固紧方法和结构特点。 非圆形光学零件的固紧方法和结构特点。
13.仪器常用装置
微动装置。 限动器。 减震器。
指针标尺示数装置。 14.实验
百分表拆装技能实践。
减速器拆装。
教学机器人机电系统分析。 1mm高精度测长机观察研究。 十
五、课程描述： 1.绪论
了解精密机械设计课程的地位和作用以及本课程的性质、任务和内容。知道设计精密机械时应满足的基本要求，精密机械设计的一般步骤，零件的主要失效形式和计算准则以及载荷和应力的分类、静压力下零件的强度、交变压力下零件的强度、零件特性的精度分析和误差的估算等要点。
2.平面机构的结构分析
机构、运动副、平面机构运动简图、平面机构自由度及其计算、机构组成原理与结构分析。 3.平面连杆机构
什么是平面四杆机构及其分类、平面四杆机构曲柄存在的条件和几个基本概念(压力角和传动角、行程速度变化系数、死点)、图解法设计四杆机构、解析法设计四杆机构：曲柄滑动机构、正弦、正切机构的传动特性及其设计。 4.凸轮机构
凸轮机构及其应用和分类、从动件常用运动规律、用作图法设计平面凸轮轮廓、用解析法设计平面凸轮轮廓、凸轮机构基本尺寸的确定。 5.带传动
什么是带传动及其工作原理，带传动的计算基础，同步齿形传动的特点和应用、构造和规格，同步齿形带传动的设计其它带传动的简介。
6.齿轮传动
什么是齿轮传动及其应用和分类、齿廓啮合的基本定律、渐开线及其性质、渐开线直齿圆柱齿轮传动的啮合过程和正确啮合条件、渐开线直齿圆柱齿轮连续传动条件、根切现象和最少齿数、变位齿轮传动、齿轮传动的失效形式和计算准则、受力分析；斜齿圆柱齿轮传动、直齿圆锥齿轮传动和蜗杆传动的特点、受力分析和计算要点；齿轮传动链的设计；齿轮传动的空回和齿轮传动的结构设计。 7.螺旋传动
什么是螺旋传动及其工作原理和分类，滑动螺旋传动以及耐磨性、刚度、稳定性、驱动力矩、效率和自锁的计算、滑动螺旋传动设计，影响传动精度的因素及提高传动精度的方法，影响空回的因素及消除空回的方法；什么是滚珠螺旋传动及其特点、滚珠螺旋的精度、代号和标记方法。 8.轴、联轴器、离合器
什么是轴及其应用和分类、轴的结构设计、轴的强度计算、轴的刚度计算；什么是联轴器、什么是离合器，原理、分类、特点。 9.支承
什么是支承，支承的主要类型，圆柱面滑动摩擦支承，其它型式滑动摩擦支承；滚动轴承的基本类型，结构特点，精度和代号，滚动轴承滚动元件上的载荷分布，滚动轴承的失效形式和计算，滚动轴承组合结构设计；精密轴系的典型结构和影响其旋转精度的主要因素；弹性摩擦支承，流体摩擦支承。 10.导轨
什么是导轨及其分类型，导轨精度，滑动摩擦导轨，牵引力作用点与温度变化对导轨工作 的影响；滚动摩擦导轨、弹性摩擦导轨、静压导轨。 11.弹性元件
什么是弹性元件及其的应用和分类，弹性元件的基本特性，弹性元件的刚度和柔度、弹性滞后、弹性后效，螺旋弹簧的设计；游丝、片簧、热双金属弹簧、压力弹簧管、波纹管、膜片等弹性元件。 12.联接
什么是联接、可拆联接和永久联接，螺钉联接和螺纹联接、销钉联接、键联接；机械零件与光学零件联接，圆形光学零件的固紧方法，非圆形光学零件的固紧方法。 13.常用仪器装置
微动装置、限动器、减震器、指针标尺示数装置。 14.实验
a.百分表拆装技能学习
b.通过减速器拆装，观察研究减速器、轴结构设计特点以及力传递、预紧、调整等设计；测量齿轮参数。
c.从运动分析出发观察研究 “教学机器人”模型，初步感性认识机电系统的构成、设计规律和步骤；分析机器人所采用的机构、传动、结构、传感器以及电力驱动。
d.观察研究1 mm高精度测长机,初步认识在满足“阿贝原则”基础上测长机结构设计的要点。
十六、学时分配：
1.绪论及精密机械设计的基础知识 2学时 2.平面机构的结构分析 3.平面连杆机构 5学时 4.凸轮机构 4学时 5.带传动 4学时
6.齿轮传动 12学时 7.螺旋传动 5学时 8.轴、联轴器、离合器 9.支承 6学时
10.导轨 3学时 11.弹性元件 3学时 12.联接
3学时
4学时 4学时
精密机械设计基础考试大纲
一、课程名称：精密机械设计基础
二、课程代码：12000535
三、课程性质：必修课程
四、考核内容：
1）绪论及精密机械设计的基础知识 2）机械原理
a:平面机构的结构分析：机构、运动副、平面机构运动简图、平面机构自由度及其计算、机构组成原理与结构分析 b:平面连杆机构
铰链四杆机构的基本型式及其演化，平面四杆机构有曲柄的条件和几个基本概念(压力角和传动角、行程速度变化系数、死点)，图解法设计四杆机构 c: 凸轮机构
凸轮机构及其分类、从动件常用运动规律、凸轮机构基本尺寸的确定、用作图法设计平面直动（摆动）凸轮机构凸轮轮廓。 d: 带传动
带传动的工作原理、特点和主要类型，欧拉公式、受力分析和应力分析；同步齿形传动的特点和应用、构造和规格。 e: 齿轮传动
分类、啮合的基本定律、渐开线性质、标准直齿轮几何尺寸的计算、啮合过程和正确啮合条件、重叠系数、连续传动条件、根切现象、最少齿数、变位齿轮传动、齿轮传动的失效形式和计算准则、直齿圆柱齿轮传动的受力分析、计算载荷和强度计算，斜齿圆柱齿轮传动、直齿圆锥齿轮传动和蜗杆传动的特点、正确啮合条件、受力分析和计算，轮系、复合轮系传动计算，齿轮传动链设计原则、空回。 f：.螺旋传动
螺旋传动的工作原理、传动型式（差动螺旋），滑动螺旋传动的耐磨性、刚度、稳定性、驱动力矩、效率和自锁的计算，影响传动精度的因素及螺旋传动位移误差校正方法；滚珠螺旋传动原理及其结构特点。 3）机械零件
a: 轴、联轴器、离合器
轴及其分类、轴的结构设计、轴的强度计算、轴的刚度计算，联轴器、离合器的作用特点与区别。
b: 支承
支承定义及其分类、圆柱面滑动摩擦支承；滚动轴承的基本类型、结构特点、精度和代号，滚动轴承的失效形式和计算准则，滚动轴承额定动载荷计算；寿命和可靠性；额定动载荷；当量动载荷，滚动轴承额定静载荷计算：额定静载荷；当量静载荷，滚动轴承组合结构设计，精密轴系的典型结构和影响其旋转精度的主要因素 c: 导轨
导轨及其分类，导轨精度，滑动摩擦导轨，牵引力作用点与温度变化对导轨工作的影响。 d: 弹性元件
弹性元件及其分类，弹性元件的基本特性，弹性元件的刚度和柔度、弹性滞后、弹性后效；游丝、片簧、热双金属弹簧、压力弹簧管、波纹管、膜片的特点。 e: 联接
什么是联接、什么是可拆联接和永久联接,螺钉联接、螺纹联接、销钉联接、键联接；机械零件与光学零件联接，圆形光学零件的固紧方法，非圆形光学零件的固紧方法。 e: 联接常用仪器装置
微动装置、限动器、减震器、指针标尺示数装置的结构特点。
五、试卷结构 a）满分：100分 b）题型结构
a:填空及判断题（25%） b:计算题（25%） c :分析题（15%） d:实验题（10%） e:问答题（10%） f:改错题（15%）
六、成绩评定
总成绩=考试成绩×70%+平时成绩×30%
七、参考书目
朱家诚.机械设计基础.合肥:合肥工业大学出版社，2003.黄锡恺.机械原理.北京:人民教育出版社，1981.
考试大纲制订者：刘京诚、陈小强 考试大纲审定者：高潮
