湖北省高等教育自学考试大纲
课程名称：精密机械设计基础课程代码：6026
第一部分课程性质与目标
课程性质与特点
精密机械设计基础是机电一体化、测控技术与仪器、检测技术应用等专业的一门技术基础课。该课程主要介绍机械的组成、机械中的常用机构和通用零部件的工作原理、结构特点、基本设计理论和计算方法或选用原则。该课程的主要特点是涉及的知识面较广且偏重于应用。
课程目标与基本要求
本课程的目标是培养学生具有一定的机械设计能力，即通过理论学习和基本技能的训练，掌握一些分析和解决问题的方法，并能够应用所学知识解决具体的机构和一般简单机械及其零部件的设计问题。
通过本课程的学习，应达到的基本要求有：
掌握机构的结构原理、运动特性和机械运动学的基本知识，初步具有分析和设计基本机构的能力，并了解确定机械运动方案的基本过程和方法。
掌握通用机械零件的工作原理、特点、选用和设计计算的基本知识，并初步具有设计一般简单机械和常用机械传动装置的能力。
具有应用相关标准、规范、手册、图册等技术资料的能力。
为机械的创新和技术革新提供必要的基础知识。
与本专业其他课程的关系
本课程是介于基础课和专业课之间的一门设计性的技术基础课。它起着承上启下的桥梁作用。
先修课程有机械制图、工程力学等，同时又为精密机械制造基础、精密仪器设计及毕业设计打下良好的基础。
第二部分考核内容与考核目标
第0章机械设计概论
一、学习目的与要求
这一章主要介绍一些基本要求、基本原则和少量的基本概念。学生通过本章的学习要了解课程的内容和要求，了解机械设计的基本要求和程序，了解机械零件的计算准则和材料的选用原则，并在后续章节的学习过程中加以应用。
二、考核知识点和考核目标
识记载荷和应力的概念
第一章机械系统的运动简图设计
一、学习目的与要求
1、弄清运动副、约束和自由度等基本概念。
2、学会正确绘制平面机构运动简图的方法。
3、掌握机构自由度计算的方法，并能判断机构运动的确定性。
二、考核知识点和考核目标
（一）机构具有确定运动的条件、平面机构自由度的计算（重点）
识记：运动副、约束、自由度
理解：机构具有确定运动的条件
应用：机构自由度的计算，尤其要注意具有复合铰链、局部自由度和虚约束的机构的自由度的计算。
（二）平面机构的运动简图设计（次重点）
识记：常用机构运动简图的图示符号、原动件、从动件
应用：平面机构的运动简图设计
第二章平面连杆机构设计
一、学习目的与要求
1、掌握铰链四杆机构的基本型式及其转换以及铰链四杆机构的演变。
2、掌握急回运动、压力角、传动角及死点等概念。
3、学会用图解法设计四杆机构。
二、考核知识点和考核目标
（一）铰链四杆机构的基本型式及其特性、图解法设计四杆机构(重点)
识记：曲柄连杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构、急回运动、传动角、死点
理解：曲柄存在的条件及以不同的构件为机架时机构类型的判断，行程速比系数公式，传动角对机构运动性能的影响及最小传动角出现的位置。
应用：图解法设计四杆机构。
1、按照给定三个(或两个)连杆位置设计四杆机构。
2、按照给定的行程速比系数设计四杆机构。
（二）铰链四杆机构的演变（一般）
一般了解曲柄滑块机构及其演变、了解偏心轮机构
第三章凸轮机构设计
一、学习目的和要求
1、了解凸轮机构从动件常用运动规律及从动件运动与凸轮转角之间的对应关系曲线。
2、弄清凸轮机构设计中机构压力角与自锁的关系、压力角与基圆半径的关系以及滚子半径与凸轮轮廓曲线形状的关系。
3、掌握反转法设计凸轮轮廓的原理、步骤和方法。
二、考核知识点和考核目标
（一）盘状凸轮轮廓的设计（重点）
识记：理论轮廓、实际轮廓
理解：反转法
应用：对心直动从动件盘状凸轮轮廓的设计
（二）凸轮机构设计中应注意的问题（次重点）
识记：凸轮机构压力角、自锁、基圆半径
理解：压力角与自锁的关系、压力角与基圆半径的关系以及滚子半径与凸轮轮廓曲线形状的关系。
（三）凸轮机构的类型和特点、从动件的常用运动规律（一般）
识记：凸轮的类型、刚性冲击、柔性冲击
第五章齿轮传动设计
一、学习目的与要求
1、了解齿轮传动的特点、应用范围、齿廓啮合基本定律、渐开线的形成和性质。
2、掌握直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮的几何尺寸计算。
3、掌握不同工况下齿轮传动的失效形式和设计准则。
4、掌握直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮的受力分析和直齿圆柱齿轮强度计算（包括材料及其热处理方式的选择及参数的选择与计算）。
二、考核知识点和考核目标
（一）渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动、齿轮传动的正确啮合条件、圆柱齿轮（包括直齿和斜齿）的受力分析、直齿圆柱齿轮的强度计算（重点）
识记：齿轮的材料及其热处理的选择
理解：齿轮传动的正确啮合条件和连续传动的条件、齿轮传动的主要失效形式（包括各种失效产生的原因及防止失效应采取的措施）和计算准则（弄清闭式软齿面、闭式硬齿面、开式齿轮传动的主要失效形式及其设计时应选用的设计公式和校核公式）。
应用：直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮的受力分析（要掌握不同视图平面上各个分力的表达）、直齿圆柱齿轮强度计算（一般了解各强度公式的导出过程，重点了解轮齿弯曲强度公式和齿面接触强度公式中各参数的意义及它们是如何影响齿轮的强度的，并且能在实际设计中正确选择相关参数）。
（二）标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算、齿廓啮合的基本定律、渐开线齿轮的切齿原理和齿轮的变位原理（次重点）
识记：直齿圆柱齿轮各部分的名称、代号及其尺寸计算（注意区分分度圆与节圆、压力角与啮合角）、渐开线及其性质、重合度、齿轮传动的无侧隙啮合条件、轮齿的根切及最少齿数。
理解：齿轮的模数、压力角、齿廓啮合的基本定律、齿轮的变位及其作用
（三）齿轮传动的类型和特点、斜齿圆柱齿轮传动的设计特点
识记：齿轮传动的类型、斜齿轮齿廓曲面的形成过程、当量齿轮和当量齿数
理解：斜齿圆柱齿轮的螺旋角及其对传动的影响、端面参数与法面参数的关系、斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件。
第六章蜗杆传动设计
一、学习目的与要求
1、掌握普通圆柱蜗杆传动的啮合特点、运动关系和几何参数的关系。
2、掌握蜗杆传动的受力分析、强度计算和热平衡计算。
二、考核知识点和考核目标
（一）普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择、蜗杆传动的正确啮合条件
（二）蜗杆传动的强度计算及热平衡计算
轮系设计
一、学习目的与要求
熟练掌握定轴轮系、周转轮系及简单复合轮系的传动比计算。
二、考核知识点和考核目标
（一）定轴轮系及其传动比的计算、周转轮系及其传动比的计算、复合轮系传动比的计算（重点）
识记：定轴轮系、周转轮系（差动轮系、行星轮系）的定义及其传动比的计算公式。
理解：复合轮系的分解
应用：定轴轮系、周转轮系及简单复合轮系的传动比计算
（二）轮系的功能(一般)
识记：一般了解轮系的功能
第八章挠性传动设计
一、学习目的与要求
1、掌握带传动的受力分析、应力分析和运动分析。
2、学会分析带传动的主要参数对传动性能的影响及其合理选择。
3、掌握普通V带传动的设计方法。
4、掌握滚子链传动的设计计算和主要参数的合理选择。
二、考核知识点和考核目标
（一）带传动的受力分析、应力分析和运动分析，普通V带传动的设计方法（重点）
识记：松边和紧边，包角，带传动的有效拉力及其与所传递的功率、带的速度之间的关系，带传动的各种应力，弹性滑动、打滑，带传动的主要失效形式及设计准则。
理解：欧拉公式，弹性滑动与打滑的联系和本质的区别，主要参数(如小带轮直径d1、小带轮包角α1、带速v、传动比i、中心距a、工作拉力F等)对带传动的承载能力和结构尺寸的影响及其合理的选择。
应用：普通V带传动的设计步骤和方法。
（二）滚子链传动的设计计算和主要参数的合理选择（一般）
识记：链的节距、链节数、瞬时传动比、多边形效应
理解：链的节距、链轮齿数、链的速度、传动比、中心矩、链的排数等参数对链传动的传动性能的影响及其这些参数的合理选择。
第九章螺纹联接设计
一、学习目的与要求
1、了解螺纹、螺纹连接及其零件的结构和类型。
2、掌握螺纹连接的受力分析和强度计算。
3、了解螺纹连接的常用预紧和防松方法。
二、考核知识点和考核目标
（一）螺旋副的受力，螺栓连接的强度计算（重点）
识记：螺旋副的效率、自锁，普通螺栓连接，铰制孔螺栓连接
理解：
1、提高螺旋副效率的措施，螺旋副自锁的条件。
2、受轴向载荷的松螺栓连接的强度计算公式和只受预紧力作用的紧螺栓连接的强度计算公式。
3、受横向载荷的螺栓连接的强度计算公式。
应用：不同类型（普通螺栓、铰制孔螺栓）的螺栓连接受不同载荷作用时螺栓直径的计算、选择或螺栓强度的校核。
（二）螺纹的类型及其特点，螺纹连接的基本类型，螺纹连接的预紧和防松（一般）
识记：螺距、导程、升角、牙型角，螺纹连接的预紧，螺纹连接的防松
理解：不同牙型的螺纹（三角形螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹等）的特点及其适用场合。
螺纹连接的四种基本类型（螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接和紧定螺钉联接）。
螺纹连接的预紧和防松的作用及其常用方法。
应用：螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接和紧定螺钉连接的正确选用，并能正确地画出它们的结构图。
第十章键联接和销联接设计
一、学习目的与要求
掌握键联接和花键联接的类型、结构、特点及应用
二、考核知识点和考核目标
一般了解键联接、花键联接的特点和强度计算方法。
识记：平键联接、楔键联接、花键联接
理解：不同键联接的结构特点和适用场合及其它们的强度计算。
第十二章轴的设计
一、学习目的与要求
1、了解转轴、传动轴和心轴的区别。
2、掌握不同类型的轴强度计算的方法。
3、重点掌握轴的结构设计的方法。
二、考核知识点和考核目标
（一）轴的结构设计（重点）
识记：轴的结构设计的目的，轴上零件轴向固定的方法，轴上零件周向固定的方法。
理解：轴上零件不同固定方法的特点，轴的结构工艺性
应用：设计合理的轴的结构，包括确定轴的合理的外形和全部尺寸结构。
（二）轴的类型及不同类型轴的强度计算（次重点）
识记：转轴、传动轴、心轴
应用：按扭转强度初步估算轴径；应用工程力学中的第三强度理论对轴的强度进行验算。
第十三章滑动轴承设计
一、学习目的与要求
1、了解滑动轴承的基本类型。
2、掌握非液体摩擦滑动轴承的设计计算方法。
二、考核知识点和考核目标
一般掌握滑动轴承的类型及非液体摩擦滑动轴承的设计计算方法。
识记：液体摩擦滑动轴承、非液体摩擦滑动轴承、径向滑动轴承、止推滑动轴承
理解：非液体摩擦滑动轴承的主要失效形式
应用：非液体摩擦滑动轴承的设计（弄清楚校核压强、校核压强速度值及校核速度的目的）
第十四章滚动轴承设计
一、学习目的与要求
了解滚动轴承的基本结构、类型和特点。
了解滚动轴承的主要失效形式和设计准则。
掌握滚动轴承寿命计算的方法。
掌握滚动轴承组合结构设计的方法。
二、考核知识点和考核目标
（一）滚动轴承寿命计算、滚动轴承组合结构设计（重点）
识记：轴承寿命、基本额定寿命、基本额定动载荷、当量载荷
理解：滚动轴承的主要失效形式和设计准则、寿命计算公式中各参数的含义
应用：
滚动轴承的寿命计算。这一部分的难点是：角接触球轴承及圆锥滚子轴承轴向载荷的计算，要重点掌握。
滚动轴承组合结构设计。这一部分要充分考虑轴承的轴向固定、调整、配合、装拆、润滑和密封等问题，对轴承部件进行组合设计。同时要求学生有较好的读图能力和分析能力。（这一部分最好能结合轴的结构设计一并考虑）
（二）轴承的类型选择（次重点）
识记：滚动轴承的基本结构、滚动轴承的主要类型及其特点、滚动轴承的基本代号
应用：根据不同类型轴承的特点，结合实际中载荷的大小和性质、速度的高低、空间位置的限制、调心性能及其它要求，合理的选择滚动轴承的类型。
第三部分有关说明与实施要求
一、考核的能力层次表述
本大纲在考核目标中，按照“识记”、“理解”、“应用”三个能力层次规定其应达到的能力层次要求。各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义是：
识记：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求。
理解：在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别和联系，是较高层次的要求。
应用：在理解的基础上。能应用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题，是最高层次的要求。
二、教材
指定教材：黄华梁、彭文生主编《机械设计基础》（第三版），高等教育出版社
三、自学方法指导
1、在开始阅读指定教材某一章之前，先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标，以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。
2、阅读教材时，要逐段细读，逐句推敲，集中精力，吃透每一个知识点，对基本概念必须彻底弄清，对基本方法必须牢固掌握。
3、在自学过程中，既要思考问题，也要做好阅读笔记，把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理，这可从中加深对问题的认识、理解和记忆，以利于突出重点，并涵盖整个内容，可以不断提高自学能力。
4、完成书后作业和适当的辅导练习是了理解、消化和巩固所学知识，培养分析问题、解决问题及提高能力的重要环节，在做练习之前，应认真阅读教材，按考核目标所要求的不同层次，掌握教材内容，在练习过程中对所学知识进行合理的回顾与发挥，注重理论联系实际和具体问题具体分析，解题时应注意培养逻辑性，针对问题围绕相关知识点进行层次（步骤）分明的论述或推导，明确各层次（步骤）间的逻辑关系。
对社会助学的要求
1、应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。
2、应掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解各知识点的考核目标。
3、辅导时，应以考试大纲为依据，指定的教材为基础，不要随意增删内容，以免与大纲脱节。
4、辅导时，应对学习方法进行指导，宜提倡“认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动争取帮助，依靠自己学通”的方法。
5、辅导时，要注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。
6、注意对应考者能力的培养，特别是自学能力的培养，要引导学生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题，分析问题，做出判断，解决问题。
7、要使考生了解试题的难易与能力层次的高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中会存在着不同难度的试题。
8、助学学时：本课程共5学分，建议总学时72学时，其中助学课时分配如下：
章次 内容 学时 第0章 机械设计概论 4 第一章 机械系统的运动简图设计 6 第二章 平面连杆机构设计 6 第三章 凸轮机构设计 4 第五章 齿轮传动设计 14 第六章 蜗杆传动设计 4 第七章 轮系设计 6 第八章 挠性传动设计 6 第九章 螺纹连接设计 6 第十章 键联接 2 第十二章 轴的设计 4 第十三章 滑动轴承设计 2 第十四章 滚动轴承及装置设计 8 合计 72 注明：以上是理论学时的分配，不含试验学时。
关于命题考试的若干规定
1、本大纲各章节所提到的内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章，适当突出重点。
2、试卷中对不同能力层次的试题比例大致是：“识记”为15%、“理解”为35%、“应用”为50%
3、试题难易程度合理：易、较易、较难、难比例为2：3：3：2。
4、每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占65％，次重点占25％，一般占10％。
5、试题类型一般分为：单项选择题、多项选择题、填空题、简答题、综合题（含受力分析题、计算题、设计题、结构分析题等）
6、考试采用笔试，考试时间150分钟，采用百分制评分，60分合格。
题型示例
、单项选择题
受轴向载荷的紧螺栓连接，为保证被连接件间不出现缝隙，应使。
A、剩余预紧力F"小于零B、剩余预紧力F"大于零
C、预紧力F′大于零D、剩余预紧力F"等于零
（二）、多项选择题
例：非液体磨擦滑动轴承的主要失效形式有。
A胶合B点蚀C轴瓦破裂D磨损E朔性变形
（三）、填空题
齿轮轮齿的加工方法按切齿原理可分为和范成法。
（四）、简答题
提高圆柱齿轮的齿弯曲强度的措施有哪些？
（五）、受力分析题
图示为带式输送机的二级齿轮减速装置，已知输送带的运动方向如图所示。
1）确定Ⅰ、Ⅱ轴的转动方向nⅠ、nⅡ；
2）为了使Ⅱ轴上的轴向力能够部分抵消，试确定齿轮1、2的螺旋线方向。
3）在图中画出各齿轮啮合处所受各分力（圆周力Ft、径向力Fr、轴向力Fa）的方向。
（六）、计算题
1、计算下列机构的自由度。若有复合铰链、局部自由度、虚约束要明确指出来。
2、图示为标准直齿圆柱齿轮组成的轮系。已知各轮的齿数分别为：Z1=Z2=20，Z3，=26，Z4=30，Z4，=21，Z5=35，齿轮1、3同轴，试求：
齿轮3的齿数Z3；（6分）
2）轮系的传动比i1H。（10分）
（七）、设计题
图示牵引钩用两螺钉固定。已知：牵引力FRΣ=2000N，螺钉材料的许用应力[σ]=200Mpa，接合面之间的摩擦系数f=0.15，可靠性系数Kf=1.2，试确定螺钉的公称直径d。
牵引力FRΣ
公称直
径d 一系列 6 8 10 12 二系列 14
螺距p
粗牙 细牙 粗牙 细牙 粗牙 细牙 粗牙 细牙 粗牙 细牙 1 0.75 1.25 1.0 1.5 1.25 1.75 1.5 2.0 1.5 中径d2 5.315 5.513 7.188 7.350 9.026 9.188 10.863 11.026 12.701 13.026 小径d1 4.917 5.188 6.647 6.917 8.376 8.647 10.106 10.376 11.835 12.376
（八）、结构分析题
例：指出图示轴系结构设计中的明显错误，在错误之处标出数字作记号，并分别按数字记号一一说明其错误原因。（例如：1—轴端伸出过长且无倒角）
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