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32《机械制造装备设计》（含实验内容）教学大纲课程编码：08241047课程名称：机械制造装备设计英文名称：DesignofMechanicalManufacturingMachining开课学期：7学时/学分：36+4/2（其中实验学时：4）课程类型：专业方向课开课专业：机械工程及其自动化专业选用教材：冯辛安主编，《机械制造装备设计》.机械工业出版社.1999主要参考书：戴曙主编，《金属切削机床》.机械工业出版社.2003.1杜君文主编，《机械制造技术装备及设计》.天津大学出版社.许晓旸主编，《专用机床设备设计》.重庆大学出版社.2003.7执笔人：林跃一、课程性质、目的与任务机械制造装备设计课程，在高等理工科院校机械工程及其自动化专业的教学计划中，是一门重要的专业方向课。机械制造装备设计课程是一门用以培养学生在毕业后从事机械制造工艺、工装及专用机床设计工作的专业课，本课程从机床设计所要求的知识点出发，主要介绍了机床总体设计、传动设计、主要部件设计的基本理论和基本方法。为培养学生使用通用零部件设计专用机床的能力，还讲述了组合机床的总体设计及多轴箱的设计方法。通过该课程的学习，学生应当全面地了解和认识我国装备制造业的现状和发展前景，正确地理解和运用机械制造装备设计的基本原理及方法，系统地掌握和具备一定的机械制造装备总体设计和结构设计能力，为我国机械制造工业的现代化建设以及成为工业生产所需的高等工程技术人才打下坚实的基础。二、教学基本要求1.了解机械制造装备的现状和发展趋势；2.熟悉现代机械制造技术装备应满足的基本要求和应具备的基本性能；3.掌握机械制造装备设计的基本原理及方法；4.具备一定的机械制造装备总体设计和结构设计能力。三、各章节内容及学时分配第一章绪论（2学时）教学目的与要求通过介绍机械制造装备的发展过程、我国机床工业的现状，要求学生了解机械制造装备的发展趋势及其在国民经济中的重要作用，理解机械制造装备所应具备的主要功能，掌握机械制造装备的主要类型及应用场合，明确本课程的内容、性质和任务。33教学内容第一节机械制造装备及其在国民经济中的重要作用第二节机械制造装备应具备的主要功能第三节机械制造装备的分类一、加工装备二、工艺装备三、仓储输送装备四、辅助装备考核要求了解：机械制造装备的发展趋势及其在国民经济中的重要作用理解：机械制造装备具备的主要功能掌握：机械制造装备的主要类型及应用。第二章机械制造装备设计方法（2学时）教学目的与要求本章主要介绍机械制造装备的设计方法，使学生了解创新设计、变型设计和组合设计的特点，以及机械制造装备设计评价的主要内容。理解和掌握机械制造装备设计的典型步骤，重点掌握创新设计中的功能分解法。教学内容第一节机械制造装备设计的类型第二节机械制造装备设计的方法一、机械制造装备设计的典型步骤二、系列化设计三、模块化设计第三节机械制造装备设计的评价考核要求了解：机械制造装备设计的主要类型；对机械制造装备设计方案进行评价的主要原理及方法。理解：机械制造装备设计的主要方法及其典型步骤。掌握：创新设计中的功能分解法。第三章金属切削机床设计（28学时）34教学目的与要求本章为本课程的重点章节。通过本章内容的学习，学生应了解机床设计应满足的基本要求，理解机床设计的基本理论，掌握金属切削机床总体设计的典型步骤，重点掌握分级变速主传动系统设计的内容和步骤，对无级变速主传动系与数控机床主传动系的设计特点也应有所了解和掌握。第一节概述（1学时）教学目的与要求使学生了解机床设计应满足的基本要求，根据不同类型的机床可以采用相应的设计方法；理解和掌握一般机床设计的主要内容和步骤。教学内容第一节概述一、机床设计应满足的基本要求二、机床设计方法三、机床设计步骤考核要求了解：了解机床设计应满足的基本要求理解：一般机床设计的主要内容和步骤第二节金属切削机床设计的基本理论（1学时）教学目的与要求使学生了解金属切削机床设计中在有关精度、刚度、抗振性、热变形、噪声及低速运动平稳性方面的基础理论概念，理解和掌握在设计机床的低速运动部件时，应如何避免或消除产生爬行现象。教学内容第二节金属切削机床设计的基本理论一、精度二、刚度三、抗振性四、热变形五、噪声六、低速运动平稳性考核要求35了解：机床设计中有关精度、刚度、抗振性、热变形、噪声及低速运动平稳性方面的基本理论。理解：机床运动部件产生爬行现象的机理及度量方法掌握：消除爬行现象的措施第三节金属切削机床总体设计（4学时）教学目的与要求机床总体设计是机床设计中的关键环节，通过对本届内容的学习，应使学生了解机床的系列和型谱，理解和掌握机床的运动功能设计及总体结构方案设计，学会合理地设计和确定机床的主要参数。教学内容第三节金属切削机床总体设计一、机床系列型谱的制定二、机床的运动功能设计三、机床总体结构方案设计四、机床主要参数的设计考核要求了解：机床系列型谱的制定方法理解：机床运动功能设计的原理、方案设计，以及机床总体结构方案的设计方法掌握：机床主要参数（主参数、尺寸参数、运动参数及动力参数）设计的基本原则第四节主传动系统设计（10学时）教学目的与要求本节是该课程的重点章节。通过对本节内容的学习，应使学生了解主传动系统设计应满足的基本要求，主传动系统的分类和主要传动方式，无级变速主传动系统的设计原则。要重点掌握分级变速主传动系统设计的基本内容、步骤及一般原则，包括拟定结构式、结构网、转速图，合理分配各变速组中各传动副的传动比，确定齿轮齿数和带轮直径，绘制主变速传动系统图等。应正确理解机床的功率扭矩特性，变速传动系统中主轴及传动件计算转速的确定，变速箱内传动件的空间布置与计算，以及数控机床主传动系统的设计特点等。教学内容36第四节主传动系统设计一、主传动系设计应满足的基本要求二、主传动系分类和传动方式三、分级变速主传动系（一）拟定转速图和结构式（二）各变速组的变速范围及极限传动比（三）主变速传动系设计的一般原则（四）主变速传动系的几种特殊设计（五）扩大传动系变速范围的方法（六）齿轮齿数的确定（七）计算转速（八）变速箱内传动件的空间布置与计算四、无级变速主传动系五、数控机床主传动系设计特点考核要求了解：主传动系统设计应满足的基本要求，无级变速主传动系统的设计原则理解：机床的功率扭矩特性，变速传动系统中主轴及传动件计算转速的确定掌握：分级变速主传动系统设计的基本内容、步骤及一般原则第五节进给传动系统设计（2学时）教学目的与要求使学生了解进给传动系统设计应满足的基本要求及设计特点，电气伺服进给系统的分类、常用驱动部件的类型、特点及适用场合，理解和掌握电伺服进给系统中常用机械传动部件的设计特点及相关计算。教学内容第五节进给传动系统设计一、进给传动系设计应满足的基本要求二、机械进给传动系的设计特点三、电气伺服进给系统（一）电气伺服进给系统的分类（二）电气伺服进给系统驱动元件（三）电伺服进给传动系中的机械传动部件考核要求37了解：进给传动系统设计应满足的基本要求，电气伺服进给系统的分类，驱动部件的类型及特点理解：机械进给传动系统的设计特点掌握：电气伺服进给系统中常用机械传动部件的设计特点及相关计算第六节主轴部件设计（4学时）教学目的与要求主轴部件是机床重要部件之一，是机床的执行件。通过对本节内容的学习，应使学生了解主轴部件设计应满足的基本要求和主要传动方式。理解主轴部件结构的设计要点，包括主轴部件支承数目的确定，推力轴承位置配置型式的确定，主轴传动件位置的合理布置，主轴的材料、热处理、主要技术要求及主要结构参数的确定等。掌握主轴常用滚动轴承的主要类型、配置型式及精度等级选择的一般原则；了解滚动轴承的常用预紧方法，以及滚动轴承的润滑和密封。了解主轴滑动轴承的主要类型、工作原理及应用场合。教学内容第六节主轴部件设计一、主轴部件应满足的基本要求二、主轴部件的传动方式三、主轴部件结构设计四、主轴滚动轴承五、主轴滑动轴承考核要求了解：主轴部件设计应满足的基本要求和主要传动方式，滚动轴承的常用预紧方法，以及滚动轴承的润滑和密封，主轴滑动轴承的主要类型、工作原理及应用场合理解：主轴部件结构的设计要点掌握：主轴常用滚动轴承的主要类型、配置型式及精度等级选择的一般原则第七节支承件设计（2学时）教学目的与要求了解支承件的功能和应满足的基本要求，可根据机床的类型和布局形式合理地选择支承件的形状，理解支承件结构的设计特点，掌握支承件截面形状选择的一般原则，支承件肋板和肋条的合理布置，支承件材料及壁厚的合理选择，以及提高支承件结构性能的合理措施等。教学内容38第七节支承件设计一、支承件的功能和应满足的基本要求二、支承件的结构设计三、支承件的材料四、提高支承件结构性能的措施考核要求了解：支承件的功能和应满足的基本要求理解：支承件结构的设计特点掌握：支承件截面形状选择的一般原则，以及提高支承件结构性能的合理措施第八节导轨设计（2学时）教学目的与要求了解导轨的功用、分类和应满足的基本要求，学会合理选择导轨截面形状、调整导轨间隙及滑动导轨设计的基本方法，了解机床导轨的主要结构类型、工作原理及应用场合，理解合理选择导轨材料及热处理的方法，以及掌握提高导轨精度、刚度和耐磨性的措施。教学内容第八节导轨设计一、导轨的功用和应满足的基本要求二、导轨的截面形状选择和导轨间隙的调整三、导轨的结构类型及特点四、提高导轨精度、刚度和耐磨性的措施考核要求了解：导轨的功用和应满足的基本要求，导轨的主要结构类型、工作原理及应用场合理解：合理选择导轨截面形状、材料及热处理和调整导轨间隙的基本方法掌握：调整导轨间隙的基本方法，以及提高导轨精度、刚度和耐磨性的措施第九节机床刀架和自动换刀装置设计（2学时）教学目的与要求了解机床刀架和自动换刀装置的功能、主要类型和应满足的基本要求。理解机床刀架及转位机构、定位机构的设计要点，掌握自动换刀装置的工作原理及典型结构中链式刀库的主要组成部分及结构特点等。39教学内容第九节机床刀架和自动换刀装置设计一、机床刀架和自动换刀装置的功用和应满足的基本要求二、机床刀架及转位、定位机构的设计三、自动换刀装置的工作原理和构成四、识刀装置考核要求了解：机床刀架和自动换刀装置的功能、主要类型和应满足的基本要求理解：机床刀架及转位、定位机构的设计要点掌握：自动换刀装置的工作原理及典型结构第四章工业机器人设计（注：本学期有该门专业选修课，可另学）第五章机床夹具设计（注：该内容已在《机械制造技术基础》课中学过）第六章物流系统设计（自学）第七章机械加工生产线总体设计（4学时）教学目的与要求通过对机械加工生产线总体设计的学习，了解机械加工生产线的基本类型及组成；了解机械加工生产线设计的基本内容、步骤及一般原则；了解机械加工生产线总体布局的设计特点。理解机械加工生产线工艺方案的制定原则、内容及步骤。重点掌握机械加工生产线专用机床总体设计的基本内容、基本方法与步骤。教学内容第一节概述第二节生产线工艺方案设计第三节生产线专用机床的总体设计第四节生产线的总体布局设计考核要求40了解：机械加工生产线的基本类型及组成；机械加工生产线设计的基本内容、步骤及一般原则；机械加工生产线总体布局的设计特点。理解：机械加工生产线工艺方案的制定原则、内容及步骤。掌握：机械加工生产线专用机床总体设计的基本内容、基本方法与步骤。四、实验：a)实验目的与任务《机械制造装备设计》课程，在高等理工科院校机械工程及其自动化专业的教学计划中，是一门重要的专业方向课。其主要任务是使学生获得机械制造装备设计及制造技术方面的基础知识、测量技能及手段。实验课是完成本课程教学的重要环节。其目的是使学生系统地掌握机械制造装备知识和相关设计方法，接受机械制造装备设计的基本训练，培养学生独立处理问题和解决问题的能力。b)实验教学基本要求1.认识机床空载功率消耗与传动系统和设计结构的关系，学习如何更合理地设计机床传动系统。2.掌握机床精度的部分项目的检验方法和精度标准，分析精度影响因素及提高措施。c)实验教材或指导书《机械制造装备设计实验指导书》（自编）d)实验项目一览表序号实验项目内容提要实验类型学时分配主要