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目  录

一、课程性质与设置目的

二、考试内容与考核目标

第一章  绪论

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

第二章  机械制造装备设计方法

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

第三节  机械制造装备设计的评价

第三章  金属切削机床设计

第一节  概述

第二节  金属切削机床设计的基本理论

第三节  金属切削机床总体设计

第四节  主传动系设计

第五节  进给传动系设计

第六节  主轴部件设计

第七节  支承件设计

第八节  导轨设计

第九节  机床刀架和自动换刀装置设计

第四章  工业机器人设计

第一节  概述

第二节  工业机器人运动功能设计

第三节  工业机器人传动系统设计

第四节  工业机器人的机械结构系统设计

第五节  工业机器人的控制

第六节  工业机器人在机械制造系统中的应用

第五章  机床夹具设计

第一节  机床夹具的功能和应满足的要求

第二节  机床夹具的类型和组成

第三节  机床夹具定位机构的设计

第四节  机床夹具夹紧机构的设计

第五节  机床夹具的其它装置

第六节  可调整夹具的设计

第七节  机床夹具设计步骤

第八节  典型机床夹具的设计要求

第六章  物流系统设计

第一节  概述

第二节      机床上下料装置设计

第三节      机床间工件传送装置设计

第四节      自动化仓库设计

第五节      工厂物流系统的总体设计

第七章  机械加工生产线总体设计

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

第五节  柔性制造系统

三、关于大纲的说明与考核实施要求

【附录】题型举例

一、课程性质与设置目的

（一）课程性质与特点

《机械制造装备设计》是机械制造及自动化专业的主要专业课程。通过学习，获得装备设计的基本理论、基本知识和方法；通过学习和课程设计，初步具备设计一般机械制造装备总体设计和部件设计的能力。

（二）课程的基本要求

1.获得机械制造装备设计的基本知识和理论，包括机械制造装备的构成、基本要求，传统设计的基础理论和设计方法，先进的设计原理和现代设计方法。

2.初步具备机械制造装备设计（总体和部件设计）的能力。

3.了解机械制造装备的技术现状和发展趋势。

（三）本课程与相关课程的联系

本课程的先修课程为：工程力学、机械设计、机械工程材料、机械制造技术；后续课程为：其它专业课程、课程设计、毕业设计。

本课程的重点章有：金属切削机床设计，机床夹具设计；次重点章有：工业机器人设计，机械加工生产线总体设计；一般章有：绪论，机械制造装备设计方法；第六章不作考核要求。

二、课程内容与考核目标

第一章  绪论 

（一）学习目的与要求

通过本章的学习，了解机械制造装备及其在国民经济中的重要作用,掌握机械制造装备应具备的主要功能,机械制造装备的定义,分类。

本章的重点是机械制造装备的功能、定义和分类。

（二）课程内容

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

    一般功能要求，柔性化，精密化，自动化，机电一体化，节材

第三节 机械制造装备的分类

    加工装备，工艺装备，仓储传送装备，辅助装备

（三）考核知识点

1.机械制造装备的作用。

2.机械制造装备应具备的主要功能和分类。

（四）考核要求

1.识记：全新的生产制造模式的主要特征；制造装备的功能和分类。

2.领会：理解机械制造装备应满足的一般要求和柔性化、精密化、自动化、机电一体化、节材、绿色工程等要求。

第二章  机械制造装备设计方法

（一）学习目的与要求

通过本章的学习，了解机械制造装备设计的方法、机械制造装备设计的评价,了解机械制造装备设计的类型。

本章的重点是机械制造装备设计的典型步骤，难点是技术经济性评价，结构工艺性评价。

（二）课程内容

第一节 机械制造装备设计的类型

    创新设计，变型设计，模块化设计

第二节 机械制造装备设计的方法

    机械制造装备设计的典型步骤，系列化设计，模块化设计，合理化工程

第三节 机械制造装备设计的评价

    技术经济评价，可靠性评价，人机工程学评价，结构工艺性评价，产品造型评价，标准化评价，

（三）考核知识点

1.机械制造装备设计的类型

创新设计、变形设计和模块化设计及应用场合

2.机械制造装备设计的方法

系列化设计、模块化设计的概念、优缺点和作用；技术经济评价和可靠性评价的实质及其特点；产品造型、结构工艺性、标准化等评价的概念、内容和作用。

（四）考核要求

1.识记：装备设计的类型，实质及其区别；设计的各种方法及特点；设计评价的项目、实质及适用场合。

2.领会：装备设计方法评价的实质及特点和设计方法的基本知识。

第三章  金属切削机床设计  

（一）学习目的与要求

通过本章的学习，掌握机床的主传动系统设计、进给运动设计，主轴部件设计，了解支持件设计，导轨设计、机床刀架和自动换刀装置设计。

本章的重点是主传动系设计，主轴部件设计，进给传动系设计。

（二）课程内容

第一节 概述

    机床设计的基本要求，设计方法，设计步骤

第二节 金属切削机床设计的基本理论

    机床的运动学原理，精度，刚度，振动，热变形，噪声，低速运动平稳性

第三节 金属切削机床总体设计

    机床系列型谱的制定，机床运动功能装置，机床的总体结构方案设计，机床主要参数的设计

第四节 主传动系设计

    主传动系列设计应满足的基本要求，主传动系分类和传动方式，分级变速主传动系的设计，无级变速主传动系，数控机床主传动系设计特点

第五节 进给传动系设计

    进给传动系设计应满足的基本要求，机械进给传东西的设计特点，电气伺服进给系统

第六节 主轴部件设计

    主轴部件应满足的基本条件，主轴部件的传动方式，主轴部件结构设计，主轴滚动轴承，主轴滑动轴承

第七节 支承件设计

    支承件的功能和应满足的基本要件，支承件的结构设计，支承件的材料，提高支承件结构性能的措施

第八节 导轨设计

    导轨的功用和应满足的基本要求，导轨的截面形状选择和导轨间隙的调整，导轨的结构类型及特点，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

    机床刀架和自动换刀装置的功能、类型和应满足的要求，机床刀架及其转位、定位结构设计，自动换刀装置的工作原理和构成

（三）考核知识点

1.机床设计应满足的基本要求和设计方法

2.机床设计的基本理论

机床的运动学原理、精度、刚度、振动、热变形、噪声、低速运动平稳性。

3.机床总体设计

机床系列型谱的概念，机床运动功能设置和总体方案设计的联系，机床主要技术参数设计与传动设计、部件设计的联系。

4.传动设计

（1）主传动设计

主传动系分类和传动方式，分级变速主传动系的设计无级变速主传动系。

（2）进给传动系设计

进给传动系设计的基本要求，机械进给传动系的设计特点，电器伺服进给系统。

5.主轴部件设计

主轴部件的基本要求和传动方式，主轴部件设计，主轴轴承。

6.支承件设计

支承件的功能和基本要求，支承件的结构设计，支承件的材料，提高支承件结构性能的措施。

7.导轨设计

导轨的功能和基本要求，导轨截面形状选择和导轨间隙的调整，导轨的结构类型和特点，提高导轨精度、刚度和耐磨性的措施。

8.机床刀架和自动换刀装置设计

机床刀架和自动换刀装置的功能、类型和应满足的要求，机床刀架及其转位、定位机构设计，自动换刀装置的工作原理和构成。

（四）考核要求

1.识记：机床设计应满足的基本要求，如对工艺范围、柔性、刚度、精度、噪声、生产率和自动化、成本、可靠性等要求的理解；机床设计的基本理论及其在设计中的应用；总体设计与传动设计、部件设计的主要内容、原理和方法。

2.领会：

理解机床设计应满足的基本要求和基本理论及其在总体设计、传动设计、部件设计中的指导意义；机床总体设计与传动设计、部件设计的关系；提高机床部件工作性能（如主轴部件的旋转精度、刚度，支承件的刚度，导轨的导向精度及精度保持性、低速运动平稳性等）的措施；部件结构实例的剖析；数控机床、加工中心机床部件设计要求、特点及应用。

第四章  工业机器人设计 

（一）学习目的与要求

掌握工业机器人的定义、构成及分类，了解工业机器人机械结构系统设计。

本章的重点是工业机器人的构成及分类，难点是工业机器人机械结构系统设计和控制。

（二）课程内容

第一节 概述

    工业机器人的定义及工作原理，构成及分类，主要特性表示方法，工业机器人的设计方法。

第二节 工业机器人运动功能设计

    工业机器人的位姿描述，工业机器人的运动方程，运动功能设计，工作空间解析，轨迹解析。

第三节 工业机器人传动系统设计

    工业机器人的速度和加速度分析，静力分析，动力分析，传动系统设计，驱动方式选择。

第四节 工业机器人的机械结构系统设计

    工业机器人的手臂和机座，手腕，末端执行器。

第五节 工业机器人的控制

    工业机器人控制系统的构成，位置伺服控制，其他控制方式，机器人智能技术。

第六节 工业机器人在机械制造系统中的应用

单机形式应用，机械制造系统中的应用，工业机器人在极限作业中的应用。

（三）考核知识点

1.工业机器人的基本概念

机器人的定义及工作原理，构成和分类。

2.工业机器人运动功能设计

机器人位姿的描述，运动功能设计。

3.工业机器人传动系统设计

工业机器人传动系统设计，驱动方式的选择。

4.工业机器人的机械结构系统设计

手臂和基座的设计，手腕的设计，末端执行器的设计。

5.工业机器人的控制

控制系统的构成，位置控制方式的特点。

（四）考核要求

1.识记：工业机器人的基本知识，运动、传动、结构设计的基本原理、方法。

2.领会：工业机器人与数控机床的异同，工业机器人的设计特点、典型结构和应用。

第五章  机床夹具设计  

（一）学习目的与要求

通过本章的学习，了解机床夹具的定义、构成及分类，掌握机床夹具机械结构设计。

本章的重点是机床夹具的装置与设计，难点是夹具的设计要求。

（二）课程内容

第一节 机床夹具的功能和应满足的要求

    机床夹具的功能，应满足的要求。

第二节 机床夹具的类型和组成

    机床夹具的类型，基本组成。

第三节 机床夹具定位机构的设计

    工件的定位，典型的定位方式、定位元件及装置。

第四节 机床夹具夹紧机构的设计

    夹紧机构设计应满足的要求，夹紧力的确定，常用夹紧机构，其他夹紧机构，夹紧机构的动力装置。

第五节 机床夹具的其它装置

孔加工刀具的导向装置，对刀装置，分度装置，对定装置。

第六节 可调整夹具的设计

    可调整夹具的特点，调整方式，可调整夹具的设计，成组夹具的设计。

第七节 机床夹具设计步骤

    机床专用夹具的设计步骤，夹具精度的验算，夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件，高精度机床夹具的设计。

第八节 典型机床夹具的设计要求

    钻床夹具，镗床夹具，铣床夹具，车床夹具

（三）考核知识点

1.机床夹具功用、组成、类型和基本要求

2.机床夹具定位机构的设计

六点定位原理，定位方式及定位元件，定位误差。

3.机床夹紧机构的设计

夹紧机构设计应满足的要求，夹紧力的三要素及确定，常用夹紧机构的特点。

4.机床夹具的其它装置

导向装置、对刀装置、分度装置、对定装置的特点及应用。

5.可调整夹具的设计原理

6.典型机床夹具结构分析

（四）考核要求

1.识记：夹具设计应满足的基本要求；定位原理，定位方式、定位元件及装置；夹紧机构的要求、夹紧力三要素的选择，掌握常用夹紧机构的结构特点、夹紧力、自锁条件等的设计计算方法；工件在夹具中的安装误差（定位误差和夹紧误差）、夹具在机床上的对定误差及其它误差；导向装置、对刀装置、对定、分度装置及其作用；可调整夹具的设计特点；典型夹具的设计特点和结构分析。

2.领会：六点定位原理，正确区分不完全定位与欠定位，正确处理过定位问题，各种定位元件的特点、应用及能限制的自由度，限制工件自由度与加工要求的关系，理解定位与夹紧的区别；夹具的误差产生的原因，定位误差的分析与计算方法；可调支承与辅助支承的区别；夹具装配图尺寸标注及其作用。

3.应用：根据工件加工工序（在制定工艺方案的基础上）的特点和要求，综合考虑定位（限制自由度的方案、定位元件的选择）、夹紧（力的方向、大小和作用点等因素）要求，设计合理的定位、夹紧方案。

第六章  物流系统设计

（一）学习目的与要求

通过本章的学习，了解物流系统总体设计、机床间工件传送装置、自动化仓库设计。

本章的重点是机床上料装置设计和机床间工件传送装置设计，难点是自动化仓库设计。

（二）课程内容

第一节 概述

     现代物流系统的特点、基本构成及功能，设计应满足的要求。

第二节  机床上下料装置设计

    机床上下料装置的设计原则，料仓式上料装置，料斗式上料装置，上下料机械手。

第三节  机床间工件传送装置设计

    托盘及托盘交换器，随行夹具，传送装备，有轨运输小车，无轨运输小车，

第四节 自动化仓库设计

自动化仓库的类型，构成，运行原理

第五节  工厂物流系统的总体设计

    资料的收集和分析阶段，工厂总体布局设计，物流拌匀装备的选择

（三）考核知识点

1.物流的概念

2.物流系统的设计要求

3.物流系统设计的主要任务

4.料仓式上料装置功用和组成  

（四）考核要求

1.识记：物流系统的基本知识，物流系统设计的内容和评价方法，料仓式上料装置的功能及作用。

2.领会：物流系统设计的主要任务，料仓式上料装置的作用和特点。

第七章  机械加工生产线总体设计  

（一）学习目的与要求

通过本章的学习，了解生产线工艺方案设计、柔性制造生产线，掌握生产线专用机床的总体设计。

本章的重点是生产线专用机床的总体设计，难点是生产线的总体布局设计和柔性制造生产线的总体规划。

（二）课程内容

第一节 概述

    机械加工生产线基本组成、类型，机械加工生产线总体设计应考虑的主要因素，内容及步骤。

第二节 生产线工艺方案设计

    生产线工艺方案的设计，生产节拍的平衡和生产线的分段，机床设备的选型，生产线的技术经济性能评价。

第三节 生产线专用机床的总体设计

    被加工零件工序图，加工示意图，动力部件的选择，机床总联系尺寸图，生产率计算卡的编制。

第四节 生产线的总体布局设计

    生产线的工件传送装备，生产线总体布局形式，联系尺寸图，机械加工生产线其他装备的选择与配置。

第五节 柔性制造系统

    FMS的概念，组成，柔性制造系统的规划，FMS的总体规划。

（三）考核知识点

1.机械加工生产线及其组成、类型和设计应遵循的原则

2.生产线工艺方案的设计

3.生产线专用机床的总体设计

4.生产线的总体布局设计

5.柔性制造系统的设计特点

（四）考核要求

1.识记：机械加工生产线和柔性制造生产线的基本知识，成产线工艺方案的内容和评价方法，生产线专用机床“三图一卡”的内容及作用。

2.领会：柔性制造生产线与机械加工生产线的异同及特点，“三图一卡”在专用机床设计中的作用和特点，工艺方案与“三图一卡”的关系。

三、关于大纲的说明与考核实施要求

（一）自学考试大纲的目的和作用

为使本大纲的规定在个人自学、社会助学和考试试题中得到贯彻和落实，并进而提出实施要求。

为使自学考试要求标准化和考试内容具体化，在本大纲中列出考试内容的基础上，对各章规定了考核目标，使自学者进一步明确考试内容和要求，更有目的地系统、全面地自学并逐步理解教材；使社会助学者容易把握考试内容和要求及尺度，更有针对性地分层次进行辅导；使考试命题更加明确试题范围，准确、合理安排试题的知识能力层次和难易程度。

（二）课程自学考试大纲与教材的关系

本课程教材所涵盖的内容量大、面宽，而且偏深，全书由机床设计、夹具设计、工业机器人设计，工业自动化等合为一门专业类设计课程体系，自学时有一定难度。根据自学考试的特点，考试的重点为第三章、第五章，第六章不作考核要求，其余各章考核的要点为基本知识和基本概念。

（三）关于自学教材与主要参考书

指定使用教材：《机械制造装备设计》（第2版），冯辛安主编，机械工业出版社，2011年1月第2版。

（四）关于自学要求和自学方法的指导

1.自学要求：在全面系统学习的基础上，注重基本知识、基本概念、基本方法的掌握和运用。由于本课程及教材的内容多、知识范围广，全书作为一个整体，各章节既有相对的独立性，又相互联系。应考者首先要系统地学习各章节的基本内容，并注意各章节之间的有机联系；在此基础上，有目的地研究并掌握重点章节的内容。切忌在没有了解全貌的情况下，孤立地只抓重点，或猜题押题，注意正确处理好重点和一般内容的关系，既保证重点内容，又兼顾一般内容。然后，结合每章末的习题和思考题，作一定的练习，以求得到进一步的理解、巩固和深化，从而提高应试能力和应试效果。

2.自学方法的指导：装备设计时机械工程类的一门应用型学科。应考者在学习中切忌死记硬背，应把书本上的知识与生产实践联系起来，并深入生产现场观察和分析，以增强感性认识，更能深刻理解教材的内容。在自学中注重业务水平、综合素质和能力的提高。

（五）对社会助学的要求

1.应熟知考试大纲对本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，并深刻理解对知识点的考核要求。

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。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”方法。

5.注意对应考者能力的培养，特别是对自学能力的培养，要引导考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，提高解决问题的能力。

6.要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中存在不同程度的试题。

助学学时：建议总课时为54学时，其中助学学时分配如下：

（六）对考核内容和考核目标的说明

本大纲在考试目标中，按照识记、领会和应用三个层次来规定其应该达到的能力层次要求。各能力层次的含义是:

识记：能正确认识和表述科学事实、原理、术语和规律，知道该课程的基础知识，并能进行正确的选择和判断。

领会：能将所学知识加以解释、归纳，能领悟某一概念或原理与其他概念或原理之间的联系，理解其引申意义，并能做出正确的表述和解释。

简单应用：能用所学的概念、原理、方法正确分析和解决较简单问题，具有分析和解决了解问题的能力。

综合应用：能灵活运用所学过的知识，分析和解决比较复杂的问题，具有一定解决实际问题的能力。

（七）关于考试命题的若干规定

1.本课程的命题是根据本大纲所规定的考试内容和考试目标来确定考试要求的，以课程的基本要求进行实施，不任意扩大或缩小考试范围，提过或降低考核要求。考试命题覆盖到规定的各章，并能体现出重点内容和一般内容。

2.试卷中对不同能力层次的试题比例大致是：“识记”为20％，“领会”为30％，“简单应用”为 30％，“综合应用”为20%。

    3.试题难易程度分为：易、较易、较难和难四个等级，其比例大致为：2：3：3：2。

    4.本课程的考试题型：一般采用单向选择、判断对错题、简答题、计算题、论述题。

5.本课程考试方法采用闭卷、笔试，考试时间150分钟；采用百分制，60分为及格线。

【附录】

题型举例

一、单项选择题

1.CA6140卧式车床能车削米制螺纹、英制螺纹、模数螺纹和（   ）常用的四种标准螺纹。

（A）较精密螺纹   （B）径节螺纹  

（C）非标准螺纹   （D）锯管螺纹

二、判断对错题

1.机电一体化是仅指：机械技术 、传感测量（ ）。

三、简答题

1：试述变速箱内传动轴的轴向固定方法及特点？

四、计算题（或编程题）

1.某数控机床工作台驱动系统及参数如图2所示，求转换到电机轴上的等效转动惯量JL 。

五、论述分析题

1.根据图3所示Z3040摇臂钻床主传动系统转速图，回答下列问题？

(1)写出其结构式：

(2)写出Ⅴ-Ⅵ轴间变速组的变速范围公式及其大小

(3)写出Ⅵ轴变速范围公式及其大小

(4)找出轴III~Ⅵ的计算转速

(5)找出Ⅴ轴上齿轮的计算转速

                                  图3  Z3040摇臂钻床主传动系统转速图