《互换性与技术测量》课程教学大纲

《互换性与技术测量》教学大纲课程编号010140课程性质专业基础课/必修适合层次本科先修课程机械制图、机械原理后继课程机械设计、机械制造技术基础、毕业设计学分2.0总学时32理论26实验6上机0课外0适用专业机械、车辆工程、材料、测控等一、课程教学目标与任务《互换性与技术测量》是机械类各专业的重要专业基础课，本课程的任务在于使学生获得机械工程师所必须具备的几何量公差与测量方面的基本知识和技能。本课程教学目标如下：课程目标1：掌握标准化和互换性的有关基本术语和定义，掌握几何量公差标准的主要内容、特点和应用原则，能针对复杂工程问题提出解决方案，具备初步设计几何量精度的能力。课程目标2：掌握技术测量基本理论及各种典型几何量的检测方法，初步学会使用常用计量器具，能对测量误差与测量结果进行分析研究，具备数据处理的能力。课程目标3：能够查用公差表格及相关公差国家标准，能读懂图并正确标注图样。课程目标4：能根据机器和零件的功能要求，选用几何量公差与配合，并合理分析、评价精度设计对社会、安全的影响，理解应承担的责任。本课程的教学目标对毕业要求的支撑如下表1所示：表1课程教学目标对专业毕业要求的支撑课程目标支撑的毕业要求（一级指标）支撑强度1毕业要求3：设计/开发解决方案能够设计针对复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。中2毕业要求4：研究能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。中3毕业要求5：使用现代工具能够针对复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。中4毕业要求6：工程与社会能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。中二、课程目标达成途径设计及学时分配为促成各项教学目标的顺利达成，对理论教学环节、过程训练环节、实践教学环节等达成途径进行具体规定，包括课内、课外学时分配，如表2所示。表2课程目标达成途径设计及学时分配课程目标达成途径理论教学环节过程训练环节实践教学环节1讲授10学时；讨论、互动交流/答疑1学时；作业1，10学时​2讲授4学时；讨论、互动交流/答疑1学时；撰写实验报告，4学时(1)光滑孔、轴直径的测量1学时；(2)形状和位置误差的测量2学时；(3)表面粗糙度参数的测量1学时；(4)圆柱渐开线齿轮几何参数的测量2学时。3讲授4学时；讨论、互动交流/答疑1学时；作业2，4学时​4讲授4学时；讨论、互动交流/答疑1学时；作业3，4学时​合计26学时（理论）22学时（课外）6学时（实验）三、理论教学要求表3理论教学内容及学时分配知识单元/章节知识点教学要求学时支撑的课程目标第一章绪论1、互换性与公差2、标准化与优先数系3、几何量检测概述4、本课程的任务1、了解互换性生产的意义、特征、分类及优越性，在生产和发展及在国民经济发展中的作用；明确互换性与产品设计、制造、使用以及生产组织管理等方面的关系。优先数与优先数系的基本内容和特点；明确数值标准化的意义以及优先数系在标准化中的作用，明确互换性与标准化的关系。（支撑课程目标1）2、了解本课程学习目的、任务、要求及考核方法。（支撑课程目标1、2、3、4）21、2、3、4第二章几何量测量基础1、概述2、长度量值的传递与长度量块3、计量器具和测量方法4、测量误差及其分类5、测量误差数据处理6、等精度测量列的数据处理1、了解测量技术在机械（仪器）制造中的作用、现状与发展。了解测量误差产生的原因，尺寸误差的形成和特点。了解测量器具与测量方法类别，明确各类测量器具与测量方法的特征及其选用原则。长度法定计量单位、长度基准及其传递系统。（支撑课程目标2）2、掌握测量技术的有关基本术语及其定义。量块的特性与作用，并掌握其使用方法。会使用常用计量器具，理解测量误差的分类及其特征，测量结果的处理和表达方法，评价工程中质量问题的影响因素，理解其对互换性的影响。（支撑课程目标2）22第三章孔、轴公差与配合1、基本术语及其定义2、孔轴公差与配合国家标准的构成3、常用尺寸孔轴公差与配合的选择4、大尺寸孔轴公差与配合5、未标注公差线性尺寸的一般公差1、理解尺寸公差有关的基本术语及其定义，明确尺寸公差带的特点。（支撑课程目标1）2、掌握选用尺寸公差等级及数值的原则和方法，合理选用尺寸公差与配合，能解决工程实践问题（支撑课程目标4）；学会尺寸公差在图样上的正确表达方法，有效指导工程实践。（支撑课程目标3）61、3、4第四章几何公差与几何误差检测1、零件几何要素和形位公差项目2、几何公差在图样上的标注方法3、几何公差带4、公差原则5、形位公差的选择6、几何误差及其检测1、了解零件几何要素形状、位置误差的形成和特点，形位公差、公差原则标准的基本内容。（支撑课程目标1）2、理解零件几何要素的形位误差对互换性的影响；理解形位误差与公差的基本术语及其定义（支撑课程目标1）。掌握形位公差及其公差带特点，独立原则和相关要求的特点（支撑课程目标1）；能根据工程实践中机器和零件的功能要求，合理选用“公差原则”，解决较复杂工程问题，学会在图样上正确合理表达形位公差项目及公差数值，理解形位误差的评定准则。（支撑课程目标3、4）61、3、4第五章表面粗糙度轮廓及其检测1、表面粗糙度的基本概念2、表面粗糙度的评定3、表面粗糙度的评定参数及其数值的选择4、表面粗糙度符号和代号及其注法5、表面粗糙度的检测1、了解零件表面微观几何形状误差的形成和特点，理解表面粗糙度的基本术语及定义；表面粗糙度评定参数及其数值标准的原则。（支撑课程目标1）2、理解零件表面微观几何形状误差对互换性的影响，能根据使用要求在图样上标注表面粗糙度参数；掌握表面粗糙度的检测方法。（支撑课程目标2、3）1.51、2、3第六章滚动轴承的公差与配合1、滚动轴承的互换性和公差等级2、滚动轴承内、外径及相配轴颈、外壳孔的公差带3、选择滚动轴承与轴颈、外壳孔配合时应考虑的主要因素4、与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔精度的确定1、了解滚动轴承典型零件的配合公差使用要求，以及影响其互换性的主要几何参数误差。（支撑课程目标1）2、掌握滚动轴承公差等级，理解其公差带的特点（支撑课程目标1），掌握其公差与配合的选用原则和方法，根据工程实践中机器和零件的功能要求，能够对滚动轴承的精度进行合理设计，掌握在图样上的表达方法，有效指导工程实践。（支撑课程目标1、3）1.51、3第七章孔、轴检测与量规设计基础1、孔、轴实际尺寸的验收2、光滑极限量规1、了解孔轴的检测原则，工件误收、误废的定义，工件的验收方式。（支撑课程目标1）2、了解光滑极限量规等量规的种类、用途及其结构特点。（支撑课程目标1）3、了解光滑极限量规公差带相对于工件公差带的布置，掌握计算光滑极限量规工作尺寸方法（支撑课程目标1），能够正确使用光滑极限量规对工件进行检测。（支撑课程目标2）11、2第十章圆柱齿轮公差与检测1、齿轮传动的使用要求2、影响齿轮使用要求的主要误差3、齿轮的强制性检测精度指标、侧隙指标及其检测4、齿轮的非强制性检测精度指标、侧隙指标及其检测5、齿轮精度指标的公差、精度等级与齿轮坯公差6、齿轮副中心距极限偏差和轴线平行度公差7、齿轮侧隙指标的极限偏差8、圆柱齿轮精度设计1、了解齿轮传动的使用要求及互换性特点。圆柱渐开线齿轮主要几何参数误差的来源。理解圆柱渐开线齿轮主要几何参数误差与公差的含义。（支撑课程目标1）2、掌握圆柱渐开线齿轮精度等级、公差项目、检验组的选用原则和方法（支撑课程目标1），并掌握各项目的检测方法（支撑课程目标2），学会圆柱渐开线齿轮公差要求在图样上的表达方法（支撑课程目标3）。3、能根据工程实践中机器的要求，对齿轮进行精度设计，并进行合理分析、评价。（支撑课程目标1、4）61、2、3、4四、过程训练环节要求表4过程训练环节训练项目内容及要求课外学时支撑课程目标作业1问答及分析题：重点为几何公差标准的基本术语定义、主要内容、特点和应用原则相关的精度设计的课后习题（为多次作业）10学时1实验报告对检测结果数据的分析，测量误差的处理4学时2作业2标注题：公差表格的查取，几何精度在图样的标注（为多次作业）4学时3作业3计算及分析题：合理选用几何公差与配合，进行精度分析相关的课后习题（为多次作业）4学时4五、实践教学要求表5实验项目的设置及学时分配序号实验项目名称实验性质学时分配实验类型实验内容及要求支撑课程目标1光滑孔、轴直径的测量必修1基础性内容：使用内径百分表测量工件孔、机械式比较仪测量轴。要求：掌握实际尺寸的测量方法和特点，体会“局部实际尺寸（实际误差）”概念，学会基本的测量误差处理方法。22形状和位置误差的测量必修2基础性内容：偏摆检查仪测量圆跳动、箱体平行度测量。要求：学会测量跳动误差的方法，加深对公共基准的认识；巩固平行度公差带的概念，学会基本测量方法。23表面粗糙度参数的测量必修1基础性内容：用电动轮廓仪测量表面粗糙度。要求：学会使用电动轮廓仪测量Ra值的方法，注意观察该测量方法与测量Rz有何不同。24圆柱渐开线齿轮几何参数的测量必修2设计性内容：齿轮齿圈径向跳动测量、齿厚测量、齿轮公法线长度偏差测量。要求：理解齿轮径向跳动的实质，掌握基本测量方法；理解齿厚意义，学会测量方法；理解公法线长度偏差意义，掌握测量基本方法，比较与齿厚测量的区别。2每组实验学生人数1-2人为宜，学生应在教师指导下根据所学内容按小组编写实验提纲。实验报告应能体现实验标准和实验方法的学习、数据处理方法掌握以及数据分析和结果分析能力的训练，在结果分析上应具有一定专业性和深度。六、课程考核评价方式和教学目标达成度评价（一）课程考核评价方式总评成绩100分=开卷考试成绩70%+过程考核成绩30%1）开卷考试70%：根据课程教学目标，重点考核学生对基本知识、重难点知识的理解和应用情况，能反映学生的分析问题、自主学习等能力；考核内容与类型应能支撑课程目标的达成。2）过程考核30%：包括实验成绩15%、作业15%。课程实验主要考核学生实验的预习、过程、数据处理、实验报告撰写的完成质量，并综合出勤和态度由实验指导老师给出该项成绩。过程考核还应强调独立完成作业的重要性，培养学生计算分析能力和独立解决问题的能力。同时鼓励学生课堂上积极参与讨论、交流，勇于表现自我，任课教师应充分利用现代化技术方法和手段提高课堂活跃度。表6课程考核评价方式考核项目考核要求总比例支撑课程目标期末考试对基本知识及概念的掌握情况、计算能力、综合分析能力及应用能力、自主学习能力等进行考核70%1、3、4实验对实验标准理解、实验手段和方法的掌握情况、数据处理与分析能力、实验报告撰写等进行考核15%2作业1/2/3对计算分析能力、独立解决问题的能力、创新能力等进行考核。（作业1/2/3各占5%，多次作业可综合取平均分）15%1、3、4表7作业评分标准课程名称互换性与技术测量课程目标评价标准课程目标1：掌握标准化和互换性的有关基本术语和定义，掌握几何量公差标准的主要内容、特点和应用原则，能针对复杂工程问题提出解决方案，具备初步设计几何量精度的能力。优秀5分良4分合格3分差2-0分作业中对互换性有关基本术语及几何公差标准的主要内容、特点和应用原则理解清楚，能初步分析设计几何量精度问题；独立完成作业、按时上交作业，作业完整、作业态度端正、字迹工整、格式规范、答案正确。作业中对互换性有关基本术语及几何公差标准的主要内容、特点和应用原则理解比较清楚，能初步分析设计几何量精度问题；独立完成作业、按时上交作业，作业完整、作业态度端正，作业中有字迹模糊、格式不规范、答案少数错误等情形之一。作业中对互换性有关基本术语及几何公差标准的主要内容、特点和应用原则理解比较清楚，基本能初步分析设计几何量精度问题；独立完成作业、按时上交作业，作业中有不完整、字迹模糊、格式不规范、答案少数错误等情形两项以上。作业中对互换性有关基本术语及几何公差标准的主要内容、特点和应用原则理解不清楚，不能能初步分析设计几何量精度问题；存在抄袭作业现象、作业态度差，不完整、字迹模糊、格式不规范、答案错误多所有情形都存在。课程目标3：能够查用公差表格及相关公差国家标准，能读懂图并正确标注图样。优秀5分良4分合格3分差2-0分作业中会查用公差表格并正确标注工程图样；独立完成作业、按时上交作业，作业完整、作业态度端正、字迹工整、格式规范、答案正确。作业中会查用公差表格并正确标注工程图样；独立完成作业、按时上交作业，作业完整、作业态度端正，作业中有字迹模糊、格式不规范、答案少数错误等情形之一。作业中基本会查用公差表格并正确标注工程图样；独立完成作业、按时上交作业，作业中有不完整、字迹模糊、格式不规范、答案少数错误等情形两项以上。作业中不会查用公差表格不能正确标注工程图样；存在抄袭作业现象、作业态度差，不完整、字迹模糊、格式不规范、答案错误多所有情形都存在。课程目标4：能根据机器和零件的功能要求，选用几何量公差与配合，并合理分析、评价精度设计对社会、安全的影响，理解应承担的责任。优秀5分良4分合格3分差2-0分作业中能对工程问题进行分析，能合理选用几何量公差与配合，能合理分析、评价零件精度设计对社会、安全的影响；独立完成作业、按时上交作业，作业完整、作业态度端正、字迹工整、格式规范、答案正确。作业中能对工程问题进行分析，能合理选用几何量公差与配合，能合理分析、评价零件精度设计对社会、安全的影响；独立完成作业、按时上交作业，作业完整、作业态度端正，作业中有字迹模糊、格式不规范、答案少数错误等情形之一。作业中能对工程问题进行分析，基本能选用几何量公差与配合，基本能合理分析、评价零件精度设计对社会、安全的影响；独立完成作业、按时上交作业，作业中有不完整、字迹模糊、格式不规范、答案少数错误等情形两项以上。作业中不能对工程问题进行分析，不会选用几何量公差与配合，不能合理分析、评价零件精度设计对社会、安全的影响；存在抄袭作业现象、作业态度差，不完整、字迹模糊、格式不规范、答案错误多所有情形都存在。​​​​​​表8实验评分标准课程名称互换性与技术测量课程目标评价标准课程目标2：掌握技术测量基本理论及各种典型几何量的检测方法，初步学会使用常用计量器具，能对测量误差与测量结果进行分析研究，具备数据处理的能力。优15-14分良13-12分合格11-9分差8-0分会使用常用计量器具测量各种典型几何量，能够分析判别零、部件的合格性；实验操作规范，很好地掌握典型几何量的检测方法；实验报告独立撰写，实验数据的分析处理正确。会使用常用计量器具测量各种典型几何量，能够分析判别零、部件的合格性；实验操作比较规范，较好地掌握典型几何量的检测方法；实验报告独立撰写，实验数据的分析处理正确。会使用常用计量器具测量各种典型几何量，基本能分析判别零、部件的合格性；实验操作基本规范，基本掌握典型几何量的检测方法；实验报告独立撰写，实验数据的分析处理正确。不会使用常用计量器具测量各种典型几何量，不能分析判别零、部件的合格性；实验操作不规范，没有掌握典型几何量检测方法；实验报告撰写存在抄袭现象，实验数据的分析处理不正确。​​​​​​（二）课程目标达成度评价方法本门课程学生总评成绩=卷面成绩总分A（满分100分）*70%+作业分数B（满分15分）+实验分数C（满分15分）表7课程考核内容及课程目标达成度评价方法课程目标考核内容目标值平均值达成度计算公式课程目标1卷面成绩（基本概念与知识点、简答分析）55A1作业15B1课程目标2实验15C课程目标3卷面成绩（标注题）10A2作业25B2课程目标4卷面成绩（计算分析题）35A3作业35B3注：1）试卷考核题目100%支撑课程目标；2）平均值根据学生实际得到的卷面考试和其它各项成绩进行统计获得。七、课程有关说明1、以上教学内容及基本要求是以32学时为基础制订的，适合于机械设计制造及其自动化、车辆工程、材料科学与工程、测控、工业工程专业。为保证本课程教学基本要求，总学时不应少于32学时。实验课的学时，约占总学时的1/5。课内、外学时的比例宜取1/1.2。2、选用公差配合和进行精度设计计算，是从事机电产品设计制造的工程技术人员应具备的基本专业能力，也是本课程的重点和难点。本课程要求为培养学生具备这方面的专业能力打下坚实的理论基础，并进行初步训练。但这种能力的培养，不仅需要后续有关专业课程的理论教学和相关课程设计、毕业设计的实践教学来加以巩固和加深，还