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华侨大学本科课程教学大纲
 

《精密机械与仪器设计》教学大纲

适用专业 测控技术与仪器(学分:4 学时:80)

一、课程的性质和任务

    本课程是一门技术基础课。该课程是以精密机械中常用机构和零、部件为研究对象,讲述精密机械中常用机构和通用零、部件的工作原理、特点、应用范围,以及应具备的基础理论知识和设计计算方法。

本课程的主要任务:

1 使学生初步掌握常用机构的结构、运动特性及其设计方法。

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。

3 培养学生能够运用所学基础理论知识,解决精密机械零、部件的设计问题。

4 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。

5 使学生了解常用机构和零、部件的实验方法;初步掌握某些零、部件的性能测试和结构分析能力。

6 使学生初步掌握计算机辅助设计、优化技术、计算机绘图在机械设计中的运用。

7 培养学生初步了解有关工业技术政策,学会运用手册、标准、规范等资料。

二、课程的教学内容

绪论

精密机械对发展国民经济的作用。

本课程的性质、任务和主要内容。

本课程与其他课程的关系;对学习本课程的基本要求和学习方法。

(一) 精密机械设计的基础知识

设计精密机械零件时应满足的基本要求。

零件设计的一般步骤;精密机械零件的主要失效形式。

精密机械零件的计算准则:强度、刚度、振动稳定性等。

零件特性的精度分析与误差的估算。

零件的工艺性与材料的选择;公差配合与表面粗糙度的选用;零件设计中的标准化、通用化、系列化。

零件的设计方法及其新发展。

(二) 平面机构的结构分析

运动副及其分类;平面机构的运动简图;平面机构的自由度。

平面机构的组成原理和结构分析。

(三) 平面连杆机构

铰链四杆机构的基本型式及其演化。

平面四杆机构设计中的几个问题。

平面四杆机构的设计。

(四) 凸轮机构

凸轮机构的构成和基本类型。

从动件常用的运动规律;图解法设计盘形凸轮轮廓。

凸轮机构基本尺寸的确定。

(五) 摩擦轮传动和带传动

摩擦轮传动与带传动的异同点。

摩擦轮传动;摩擦轮传动的工作原理、特点和应用;弹性滑动和打滑。

摩擦轮传动的设计和计算;摩擦无级变速器。

带传动的类型、工作原理、特点和应用范围。

带传动的张紧装置。

带传动的计算基础:受力分析、应力分析。

V带传动的设计。

同步齿形带传动。

(六) 齿轮传动

齿轮传动的特点、类型和应用范围。

齿廓啮合基本定律;渐开线齿廓及其性质;渐开线齿轮各部分的名称和几何尺寸计算。

渐开线直齿园柱齿轮传动的正确啮合条件、可分离性和重合度。

渐开线齿廓的切制原理、根切和最少齿数;变位齿轮简介。

斜齿园柱齿轮传动的特点;斜齿园柱齿轮的基本参数与几何尺寸计算。

齿轮传动的失效形式和齿轮材料;园柱齿轮传动的强度计算。

园锥齿轮传动的正确啮合条件、主要参数和几何尺寸计算;直齿园锥齿轮传动的受力分析与

强度计算。

蜗杆传动的特点和类型;蜗杆蜗轮的正确啮合条件;蜗杆传动的主要参数与几何尺寸计算。

蜗杆传动的失效形式与材料选择;蜗杆传动的强度计算。

齿轮传动精度、转角误差估算和提高齿轮传动精度的方法;齿轮传动的空回和消除或减小空

回的方法。

齿轮传动链的设计。

(七) 螺旋传动

螺旋传动的特点、形式与应用。

滑动螺旋传动特点、类型及应用;滑动螺旋传动的计算;滑动螺旋传动的设计原则;滑动螺

旋传动的空回及消除空回的方法。

滚珠螺旋传动的特点、结构和主要形式。

(八) 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

强度计算与刚度计算。联轴器的类型结构特点,离合器的类型和结构特点。

(九) 支承

支承的组成和主要类型。

园柱面滑动摩擦支承的结构、材料和润滑;园柱面摩擦支承的设计和计算。

顶针支承、轴尖支承和球支承的结构特点。

滚动轴承的结构、类型与选择、代号与精度;滚动轴承的载荷分布、失效形式和计算准则。

滚动轴承的寿命计算;滚动轴承的静强度计算;滚动轴承部件的结构设计。

填入式滚球支承、滚珠支承的结构特点。

弹性摩擦支承、流体摩擦支承的工作原理和结构特点。

精密轴系的典型结构及影响其旋转精度的主要因素。

(十) 直线运动导轨

导轨的组成与作用;导轨的基本类型和主要性能要求。

滑动摩擦导轨的类型和结构特点;导轨间隙及调整方法;驱动力方向和作用点以及温度对导

轨工作的影响;提高导轨耐磨性的措施;导轨主要尺寸的确定。

滚动摩擦导轨的类型和结构特点;滚动导轨的预紧;滚动导轨主要参数的确定;镶装式导轨

结构。

弹性摩擦导轨的结构特点。

(十一) 弹性元件

弹性元件的类型和基本特性;影响基本特性的主要因素。

螺旋弹簧的类型、应用和材料。

园柱螺旋压缩弹簧的特性和强度与刚度计算;压缩弹簧的失稳和稳定性计算。

园柱螺旋拉伸弹簧的特性、结构和设计计算。

园柱螺旋扭转弹簧的结构和设计计算。

游丝的种类、要求和材料;游丝的特性、结构和设计计算。

片簧的用途和分类;直片簧的结构和种类。

热双金属弹簧的工作原理、特性与计算。

弹簧管的工作原理、结构和材料。

波纹管的工作原理和材料;膜片、膜盒的结构、工作原理和材料。

(十二) 联接

联接的应用和分类;设计联接时应满足的要求。

机械零件联接的形式;可拆联接的主要类型;螺钉和螺纹联接的类型及联接螺纹的主要形式



螺钉联接零件的类型和螺钉联接的结构设计。

销钉联接的类型和应用;销钉联接的结构设计。

键联接的类型、特点和应用;键联的设计和计算;花键联接。

焊接、铆接、压合、铸合和胶接的类型、结构特点与应用。

机械零件与光学零件联接的特点和应满足的基本要求;园形光学零件的固紧方法与结构特点;非园形光学零件的固紧方法和结构特点。

(十三) 仪器常用装置

仪器的主要常用装置及其应用特点。

微动装置的类型、工作原理、结构特点和应满足的要求。

锁紧装置的类型、工作原理、结构特点和应满足的要求。

示数装置的用途、类型和应满足的要求。

指针标尺示数装置;标尺类型,基本参数及其选择,标尺材料及其精饰方法,指针结构。

指针标尺示数装置的误差和减小误差的方法。

带有隔振器系统的运动特性及其设计;隔振器的类型、选用及其布置。

(十四) 机械的计算辅助设计

计算机辅助设计的用途和特点。

计算机辅助设计系统的原理与构成;表格和线图的处理。

机械优化设计的基本术语、数学模型和设计过程;优化方法和应用;设计举例。

三、课程的教学要求

《精密机械设计》是仪器仪表类专业教学计划中的主干课程,是该类型专业机械方面的最后

一门技术基础课程。将综合运用先修课程所学知识,来解决有关精密机械方面的设计问题,

为学习有关专业课程准备必要的条件。本课程以学生应具备的基础理论、基本技能和基本方

法等方面组织教学内容,通过教学实践,全面培养学生工程设计能力和创造性,更好适应市

场经济和新技术发展的需要。在教学过程中,除理论讲授外,应安排适当的作业、实验及课

程设计等实践性环节,全面培养学生的分析问题和解决问题的能力,以及工程设计能力。

四、课程的重点和难点

(一) 精密机械设计的基础知识

本章主要讲授零件设计的基本要求、失效形式、计算准则。

(二) 平面机构的结构分析

重点 运动副和自由度问题。难点 自由度分析与计算。

(三) 平面连杆机构

重点 铰链四杆机构的形式和特性。

(四) 凸轮机构

重点 图解法设计凸轮轮廓。

(五) 摩擦轮传动和带传动

重点 摩擦轮传动和带传动的工作原理、特点和应用,弹性滑动问题;作用力和应力分析

及V带传动的设计计算。

(六) 齿轮传动

重点 齿轮传动的特点、类型和应用范围,齿轮的正确啮合条件、可分离性和重合度,

渐开线齿廓的切制原理、根切和最少齿数;斜齿园柱齿轮传动的特点,斜齿园柱齿轮的基本

参数与几何尺寸计算;园柱齿轮传动的强度计算;园锥齿轮传动的正确啮合条件、主要参数和

几何尺寸计算;直齿园锥齿轮传动的受力分析与强度计算;蜗杆传动的特点和类型;蜗杆蜗

轮的正确啮合条件;蜗杆传动的主要参数与几何尺寸计算;齿轮传动精度、转角误差估算和

提高齿轮传动精度的方法;齿轮传动的空回和消除或减小空回的方法;齿轮传动链的设计。

(七) 螺旋传动

重点 螺旋传动的特点、形式与应用;滑动螺旋传动特点、类型及应用;滑动螺旋传动

的计算;滑动螺旋传动的设计原则;滑动螺旋传动的空回及消除空回的方法。

(八) 轴、联轴器、离合器

重点 阶梯轴的结构设计;轴的强度设计;介绍一般常用的联轴器和离合器。

(九) 支承

重点 园柱面摩擦支承的设计和计算;滚动轴承的结构、类型与选择、代号与精度;滚动轴承的载荷分布、失效形式和计算准则;精密轴系的典型结构及影响其旋转精度的主要因素。

(十) 直线运动导轨

重点 滑动摩擦导轨的类型和结构特点;驱动力方向和作用点以及温度对导轨工作的影响;滚动摩擦导轨的类型和结构特点。

(十一)弹性元件

重点 园柱形拉、压螺旋弹簧的结构、工作原理、特性线以及设计和计算方法;不变刚度直片簧的设计和计算;平卷簧的设计方法。

(十二) 联接

重点 联接的应用和分类,设计联接时应满足的要求;螺钉和螺纹联接、键联接、销联

接的类型、结构及主要形式。机械零件与光学零件联接的特点和应满足的基本要求;园形和

非园形光学零件的固紧方法与结构特点。

(十三) 仪器常用装置

重点 微动装置的类型、工作原理、结构特点和应满足的要求;指针标尺示数装置的标尺类型,基本参数及其选择,误差和减小误差的方法;带有隔振器系统的运动特性及其设计;隔振器的类型、选用及其布置。

(十四) 机械的计算机辅助设计

重点 计算机辅助设计的用途和特点;计算机辅助设计系统的原理与构成;优化方法和应用;设计举例。

五、课外习题和实验课

课外习题的份量共安排十四次,习题内容以设计计算为主,可以有思考和分析题。

课程实验安排4-5次,内容为简单仪表的结构分析、传动原理、精密传动精度等。

六、课程设计

课程设计课题以简单的精密机械传动装置、简单的仪器或仪表、减速器等为主。

每个学生应完成装配图一张,零件工作图1-2张,设计说明书一份。

七、课程的学时分配

1 教学环节时数分配

讲课:74学时;实验:6-8学时;课程设计:2周

2 课内学时分配

       略

八、教材和主要参考书

1 教材:《精密机械设计》 庞振基 黄其圣主编 机械工业出版社 20007 普通高等教育机电类规划教材 ISBN7-111-07901-9

2 主要参考书:

(1) 庞振基、付雄刚主编 《精密机械零件》 机械工业出版社 1989

(2) 邱宣怀主编 《机械设计》(第四版) 高等教育出版社 1997

(3) 庞振基、张弼光主编 《仪表零件及机构》 天津大学出版社 1991

(4) 杨可桢、程光蕴主编 《机械设计基础》 高等教育出版社 1995

(5) 孙桓、陈作模主编 《机械原理》 (第五版) 高等教育出版社 1996

(6) 初允绵主编 《仪表结构设计基础》 机械工业出版社 1990

(7) 庞振基主编 《精密机械及仪表零件手册》 机械工业出版社 1993

(8) 孟宪源主编 《现代机构手册》 机械工业出版社 1994

(9) 黄瑞清、王世佐编著 《计算机辅助机械零件设计》 上海交通大学出版社 1991

(10) 齿轮手册编委会编 《齿轮手册》 机械工业出版社 1990

九、几点说明

1 大纲所列内容应注意各教学环节 的相互配合,其内容顺序不限定做为实际授课时的顺序。在教学中,允许作适当的调整。

2 教学时数少于上述学时,课程内容可视专业需要和教学时数等情况,部分章节可以不讲或少讲,有些内容可让学生自学。

3 为培养学生理论联系实际,对各个实践性教学环节应给予足够重视。

4 在保证基本要求的前提下,允许根据具体情况,对教学内容的处理、教学环节的安排、学时数的分配,作适当的变动。


 

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