(高纲1562)江苏省高等教育自学考试大纲
02209 机械制造装备设计
扬州大学编
江苏省高等教育自学考试委员会办公室
Ⅰ 课程性质与课程目标
一、课程性质和特点
《机械制造装备设计》是机械设计制造及其自动化专业的主要专业课程。通过学习，获得机械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。为将来从事机械装备的设计和制造奠定基础。
二、课程目标
课程目标是，通过对本课程的学习，使学生：
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、与相关课程的联系与区别
本课程应具备的知识基础以及与其它课程的区别。
1.先修课程：工程制图、工程力学、机械设计、工程材料及热处理，控制工程基础、现代设计方法、液压与气动传动、测试技术、数控技术、机械制造技术等。
学习本课程的过程中，需要运用上述各门课程中的基本知识和理论、方法等。
2.后续(或平行)课程：机械CAD/CAM、现代设计方法、精密加工与特种加工、机电一体化系统设计，课程设计和毕业设计。与本课程平行的课程，如机电传动控制、机电一体化系统设计、机械CAD/CAM等，在学习时都会有相互联系和起到互补作用。
Ⅱ 考核目标
本大纲在考核目标中，按照识记、了解和应用三个层次规定其应达到的能力层次要求。各能力层次的含义是：
识记(Ⅰ)：要求考生能够识别和记忆本课程中有关概念、方法及规律的主要内容，并能够根据考核的不同要求，做正确的表述、选择和判断。
了解(Ⅱ)：要求考生能够了解对象的方法和特点，建立起整体的概念。
应用(Ⅲ)：要求考生能够根据已知的知识条件，对问题进行分析、判断、计算和综合。
Ⅲ 课程内容与考核要求
第一章 机械制造及装备设计方法
一、学习目的与要求
通过本章的学习，掌握机械制造装备的总体基本，了解装备设计的基本方法。
二、课程内容
第一节 概述
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
第四节 机械制造装备设计的类型和设计方法
第五节 机械制造装备设计的评价
三、考核知识点与考核要求
1.机械制造的背景
了解：机械制造生产模式的演变;制造业的作业及现状;机械制造装备的发展趋势。
2.机械制造装备应具备的主要功能
识记：机械制造装备的一般功能要求;柔性化、精密化、自动化、机电一体化和绿色工程的基本概念和定义。
3.机械制造装备的分类
识记：机械制造装备的分类;金属切削机床的概念;通用机床、专用机床和专门化机床的概念;锻压机床的概念;工艺装备的组成;仓储装备的概念;辅助装备的组成。
了解：电加工机床、超声波加工机床、激光加工机床、电子束、离子束和水射流加工机床的概念。
4.机械制造装备设计的类型和设计方法
识记：机械制造装备设计的分类;创新设计、变型设计和模块化设计的概念。系列化设计的基本概念、特点和步骤;模块化设计的基本概念、特点和步骤
了解：机械制造装备设计的典型步骤;
5.机械制造装备设计的评价
识记：经济评价的定义;可靠性评价的指标。
四、本章重点、难点
重点：机械制造装备的主要功能、分类。
难点：系列化设计和模块化设计。
第二章 金属切削机床设计
一、学习目的与要求
通过本章的学习，掌握金属切削机床设计的基本理论、总体设计方法、主传动和进给传动系统的设计;了解机床控制系统的设计。
二、课程内容
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 主传动系统设计
第五节 进给传动系统设计
三、考核知识点与考核要求
1.机床设计概述
识记：机床设计应满足的基本要求。
2.金属切削机床设计的基本理论
识记：机床工作原理;工件表面的形成方法及机床运动;机床运动的分类;机床的成形运动;机床精度、刚度、振动、热变形和低速运动平稳性的概念及其相关基本理论。
3.金属切削机床总体设计
识记：主参数的概念;相对转速损失的概念;标准公比的概念、选用。
4.主传动系设计
识记：主传动系的传动方式、特点及应用;拟定转速图和结构式;级比和级比指数的概念;变速组的变速范围和极限传动比;主变速传动系统设计的一般原则;齿轮齿数的确定;计算转速的概念;传动轴的估算和验算。
了解：主传动系的分类及其特点;具有交换齿轮的变速传动系;采用公用齿轮的变速传动系;变速箱内传动件的空间布置与计算，无极变速主传动系统。
5.进给传动系设计
识记：机械进给传动系的设计特点;电气伺服进给系统的分类;电伺服进给传动系中的机械传动部件。
了解：进给传动系的组成;进给传动系设计应满足的基本要求;
四、本章重点、难点
重点：金属切削机床设计的基本理论;主传动系设计。
难点: 机床的成形运动;主传动系设计。
第三章 典型部件设计
一、学习目的与要求
通过本章的学习，掌握金属切削机床几种典型部件的分析和设计方法。
二、课程内容
第一节 主轴部件设计
第二节 支承件设计
第三节 导轨设计
第四节 机床刀架和自动换刀装置设计
三、考核知识点与考核要求
1.主轴部件设计
识记：主轴部件应满足的基本要求;主轴的传动方式;主轴部件结构设计;主轴滚动轴承。
了解：主轴滑动轴承
应用：主轴部件结构和功能分析。
2.支承件设计
识记：支承件的功能和应满足的基本要求;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。
3.导轨设计
识记：导轨的功能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。
领会：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。
四、本章重点、难点
重点：主轴部件设计。
难点：主轴部件设计。
第四章 工业机器人设计
一、学习目的与要求
通过本章的学习，掌握工业机器人的基本概念和机械结构系统设计的基本要求和方法，了解工业机器人的运动学建模方法。
二、课程内容
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
三、考核知识点与考核要求
1.概述
识记：工业机器人的定义及其工作原理;工业机器人的构成及分类;工业机器人的主要特性表示方法。
了解：工业机器人的设计方法。
2.工业机器人运动功能设计
识记：工业机器人的位姿描述;工业机器人运动方程。
3.工业机器人传动系统设计
识记：工业机器人的传动系统设计。
了解：驱动方式选择。
4.工业机器人的机械结构系统设计
识记：工业机器人的手臂和基座、手腕和末端执行器
四、本章重点、难点
重点：工业机器人的概念和传动系统。
难点: 工业机器人运动功能设计。
第五章 机床夹具设计
一、学习目的与要求
通过本章的学习，掌握机床夹具的基本概念、机床夹具定位机构的设计、机床夹具夹紧机构的设计和机床夹具的设计步骤。能够独立进行普通机床夹具的误差分析和初步设计。
二、课程内容
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 机床夹具的其他装置
第七节 机床夹具设计步骤
三、考核知识点与考核要求
1.机床夹具的功能和应满足的要求
识记：机床夹具的功能;机床夹具应满足的要求。
2.机床夹具的类型和组成
识记：机床夹具的类型、基本组成。。
3.机床夹具定位机构的设计
识记：工件的定位;典型的定位方式、定位元件及装置;定位误差的分析与计算。
应用：机床夹具的定位误差分析计算。
4.机床夹具夹紧机构的设计
识记：夹紧机构设计应满足的要求;夹紧力的确定;常用夹紧机构。
5.机床夹具的其他装置
识记：孔加工刀具的导向装置;对刀装置;分度装置。
6.机床夹具设计步骤
了解：机床专用夹具的设计步骤。
四、本章重点、难点
重点：机床夹具定位机构设计。
难点: 机床夹具定位机构设计。
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，了解机械加工生产线的基本概念;生产线工艺方案的设计;生产线专用机床的总体设计;柔性制造系统。
二、课程内容
第一节 概述
第二节 生产线工艺方案的设计
第三节 生产线专用机床的总体设计
第五节 柔性制造系统
三、考核知识点与考核要求
1.概述
识记：机械加工生产线及其基本组成;机械加工生产线的类型。
2.生产线工艺方案的设计
了解：生产线工艺方案的制订;生产节拍的平衡和生产阶段的分段。
3.生产线专用机床的总体设计
识记：组合机床的组成、特点及配置形式;组合机床总体设计。
4.柔性制造系统
识记：FMS的组成
四、本章重点、难点
重点：生产线工艺方案的设计;生产线专用机床的总体设计。
Ⅳ 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
课程自学考试大纲是根据专业自学考试计划的要求，结合自学考试的特点而确定。其目的是对个人自学、社会助学和课程考试命题进行指导和规定。
课程自学考试大纲明确了课程学习的内容以及深广度，规定了课程自学考试的范围和标准。因此，它是编写自学考试教材和辅导书的依据，是社会助学组织进行自学辅导的依据，是自学者学习教材、掌握课程内容知识范围和程度的依据，也是进行自学考试命题的依据。
二、课程自学考试大纲与教材的关系
课程自学考试大纲是进行学习和考核的依据，教材是学习掌握课程知识的基本内容与范围，教材的内容是大纲所规定的课程知识和内容的扩展与发挥。
大纲与教材所体现的课程内容应基本一致;大纲里面的课程内容和考核知识点，教材里一般也要有。反过来教材里有的内容，大纲里就不一定体现。
三、关于自学教材
《机械制造装备设计》第三版，关慧贞主编，机械工业出版社，2014年版。
四、关于自学要求和自学方法的指导
本大纲的课程基本要求是依据专业考试计划和专业培养目标而确定的。课程基本要求还明确了课程的基本内容，以及对基本内容掌握的程度。基本要求中的知识点构成了课程内容的主体部分。因此，课程基本内容掌握程度、课程考核知识点是高等教育自学考试考核的主要内容。
为有效地指导个人自学和社会助学，本大纲已指明了课程的重点和难点，在章节的基本要求中一般也指明了章节内容的重点和难点。
本课程共5+2学分(理论部分5学分，实践部分2学分)。
五、应考指导
1. 如何学习
很好的计划和组织是你学习成功的法宝。如果你正在接受培训学习，一定要跟紧课程并完成作业。为了在考试中作出满意的回答，你必须对所学课程内容有很好的理解。使用“行动计划表”来监控你的学习进展。你阅读课本时可以做读书笔记。如有需要重点注意的内容，可以用彩笔来标注。如：红色代表重点;绿色代表需要深入研究的领域;黄色代表可以运用在工作之中。可以在空白处记录相关网站，文章。
2. 如何考试
卷面整洁非常重要。书写工整，段落与间距合理，卷面赏心悦目有助于教师评分，教师只能为他能看懂的内容打分。回答所提出的问题。要回答所问的问题，而不是回答你自己乐意回答的问题!避免超过问题的范围
3. 如何处理紧张情绪
正确处理对失败的惧怕，要正面思考。如果可能，请教已经通过该科目考试的人，问他们一些问题。做深呼吸放松，这有助于使头脑清醒，缓解紧张情绪。考试前合理膳食，保持旺盛精力，保持冷静。
4. 如何克服心理障碍
这是一个普遍问题!如果你在考试中出现这种情况，试试下列方法：使用“线索”纸条。进入考场之前，将记忆“线索”记在纸条上，但你不能将纸条带进考场，因此当你阅读考卷时，一旦有了思路就快速记下。按自己的步调进行答卷。为每个考题或部分分配合理时间，并按此时间安排进行。
六、对考核内容的说明
1. 本课程要求考生学习和掌握的知识点内容都作为考核的内容。课程中各章的内容均由若干知识点组成，在自学考试中成为考核知识点。因此，课程自学考试大纲中所规定的考试内容是以分解为考核知识点的方式给出的。由于各知识点在课程中的地位、作用以及知识自身的特点不同，自学考试将对各知识点分别按三个或四个认知(或叫能力)层次确定其考核要求。
2. 课程分为四部分，分别金属切削机床设计及其典型部件、工业机器人设计、机床夹具设计和其他，考试试卷中所占的比例大约分别为：60%、10%、25%，5%。
七、关于考试命题的若干规定
1.指出考试的方法，考试时间的长度。对本课程考试要携带必要的工具等，应做出明确具体的规定。
2.本大纲各章所规定的基本要求、知识点及知识点下的知识细目，都属于考核的内容。考试命题既要覆盖到章，又要避免面面俱到。要注意突出课程的重点、章节重点，加大重点内容的覆盖度。
3.命题不应有超出大纲中考核知识点范围的题目，考核目标不得高于大纲中所规定的相应的最高能力层次要求。命题应着重考核自学者对基本概念、基本知识和基本理论是否了解或掌握，对基本方法是否会用或熟练。不应出与基本要求不符的偏题或怪题。
4.本课程在试卷中对不同能力层次要求的分数比例大致为：识记占50%，了解占15%，应用占35%。
5.要合理安排试题的难易程度，试题的难度可分为：易、较易、较难和难四个等级。每份试卷中不同难度试题的分数比例一般为：2:3:3:2。
必须注意试题的难易程度与能力层次有一定的联系，但二者不是等同的概念。在各个能力层次中对于不同的考生都存在着不同的难度。在大纲中要特别强调这个问题，应告诫考生切勿混淆。
6.课程考试命题的主要题型一般有单项选择题、多项选择题、填空题、名词解释题、简答题、计算题、应用题、论述题、案例分析等题型(一般不使用判断题)。请作者确定好本课程所适用的题型，并注意留有余地。
在命题工作中必须按照本课程大纲中所规定的题型命制，考试试卷使用的题型可以略少，但不能超出本课程对题型规定。
附录 题型举例
一、选择题
如：PUMA机器人是六自由度 机器人。 (C)
A.球坐标型 B.圆柱坐标型 C.关节型 D. 直角坐标型
二、填空题
如：钻床夹具中钻头的导向采用 。(钻套)
三、名词解释
如：表面成形运动
答：完成一个表面的加工所必须的最基本的运动。
四、简答题
如：简述滚动轴承运动时进行润滑的作用。
答：滚动轴承在运转过程中，滚动体和轴承滚道间会产生滚动摩擦和滑动摩擦，产生热量而使轴承温度升高，因热变形改变了轴承的间隙，引起振动和噪声。润滑的作用是利用润滑剂在摩擦面之间形成润滑油膜，减小摩擦习俗和发热量，并带走一部分热量，以降低轴承的温升。
五、计算题
有一批套类零件，定位如图所示。欲在其上铣一键槽，试分析计算下列定位方案中尺寸H1的定位误差。
答：
由于工序基准不在定位基面上，故定位误差为：
六、分析题
1.该主轴部件由于跨距较长，故设计为 支承结构。其中， 支承为主要支承。推力轴承配置型式为 配置方式。其优点是：
;缺点是：
。
2.图示主轴部件中，采用圆锥滚子轴承 组配。其预紧方式为：
。
3.后轴承深沟球轴承为 支承，其外径与座孔之间保留 ，使该轴承处于游动状态，目的是 。深沟球轴承的作用是 。
答：1.该主轴部件由于跨距较长，故设计为三支承结构。其中，前、中支承为主要支承。推力轴承配置型式为两端定位配置方式。其优点是：前后支承分受轴向载荷较均匀，前支承发热较小;缺点是：两推力轴承之间的主轴段受热后会产生弯曲，既影响轴承间隙，又使轴承产生角位移，影响机床精度。
2.图示主轴部件中，采用圆锥滚子轴承背靠背组配。其预紧方式为：用螺母调整其预紧。
3.后轴承深沟球轴承为辅助支承，其外径与座孔之间保留游隙，使该轴承处于游动状态，目的是消除三个支承座孔不同心的影响。深沟球轴承的作用是当载荷较大时该才参与工作，提高主轴的刚度。
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