《精度设计与质量控制基础》课程教学大纲 课程编号：012003 课程名称（中/英文）：精度设计与质量控制基础/Tolerance Design and Quality Control Basis 课程类型：模块课（平台课、模块课、课程群） 总学时：40 讲课学时：32 实验学时：8 学分：2.5 适用对象：机械工程及相关专业 先修课程：概率论、机械制图，机械设计，机械原理 后续课程：机械制造工艺学、误差理论及数据处理 开课单位：机械与动力工程学院 一、课程的性质和教学目标 《精度设计与质量控制基础》课程涉及几何量公差与技术测量两个范畴，是机械类各专业的 门极其重要的专业技术基础课程。它在机械类整个教学计划中起到承上启下的作用，它是联系机械 设计课程与机械制造课程的纽带，是从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁。 本课程的教学目标为： 课程目标1：能够掌握用于解决机械工程领域复杂工程问题所需要的几何精度（尺寸、形状和 位置、表面结构)规范和设计规则等，具备分析和解决工程实践问题的创新意识和创新设计能力。 课程目标2：能够理解几何精度项目的内通及其与零件功能要求的本质联系，能够根据特定的 功能要求选择、设计相应的几何精度项目，并能将设计结果正确地标注在图样上。 课程目标3：能够掌握机械产品基本几何精度参数的测量及检验方法，掌握产品合格性判断规 则，具有正确采集、处理实验数据以及对实验结果进行分析和解释的能力。 课程目标4：掌握用普通计量器具对产品进行检验时验收极限方式的确定与选择，具有选择和 应用机械产品几何精度测量工具的能力。理解量规公差带相对与工件公差的布置与工件误收、误废， 工件制造难易、经济效益的关系，具有光滑极限量规的设计能力。 本课程的教学目标与毕业要求的对应关系为： 序号 毕业要求指 毕业要求指标点具体内容 本课程的教学目标与 标点 毕业要求的对应关系 毕业要求4.3能够正确采集、处理实验数据，对实验结果进 课程目标3、课程目标 4. 行分析和解释，并通过信总综合，得出有效结论。 毕业婴求6.2了解机械工程领域的设计规范和技术标准，能 课程目标1、课程目标 6. 够对复杂机械工程问题的解决方案进行合理性分 析
1 《精度设计与质量控制基础》课程教学大纲 课程编号: 012003 课程名称（中／英文）：精度设计与质量控制基础/Tolerance Design and Quality Control Basis 课程类型: 模块课 （平台课、模块课、课程群） 总 学 时： 40 讲课学时：32 实验学时：8 学 分：2.5 适用对象: 机械工程及相关专业 先修课程：概率论、机械制图，机械设计，机械原理 后续课程：机械制造工艺学、误差理论及数据处理 开课单位：机械与动力工程学院 一、课程的性质和教学目标 《精度设计与质量控制基础》课程涉及几何量公差与技术测量两个范畴，是机械类各专业的一 门极其重要的专业技术基础课程。它在机械类整个教学计划中起到承上启下的作用，它是联系机械 设计课程与机械制造课程的纽带，是从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁。 本课程的教学目标为： 课程目标 1：能够掌握用于解决机械工程领域复杂工程问题所需要的几何精度（尺寸、形状和 位置、表面结构）规范和设计规则等，具备分析和解决工程实践问题的创新意识和创新设计能力。 课程目标 2：能够理解几何精度项目的内涵及其与零件功能要求的本质联系，能够根据特定的 功能要求选择、设计相应的几何精度项目，并能将设计结果正确地标注在图样上。 课程目标 3：能够掌握机械产品基本几何精度参数的测量及检验方法，掌握产品合格性判断规 则，具有正确采集、处理实验数据以及对实验结果进行分析和解释的能力。 课程目标 4：掌握用普通计量器具对产品进行检验时验收极限方式的确定与选择，具有选择和 应用机械产品几何精度测量工具的能力。理解量规公差带相对与工件公差的布置与工件误收、误废， 工件制造难易、经济效益的关系，具有光滑极限量规的设计能力。 本课程的教学目标与毕业要求的对应关系为： 序号 毕业要求指 标点 毕业要求指标点具体内容 本课程的教学目标与 毕业要求的对应关系 1 毕 业 要 求 4.3 4.3 能够正确采集、处理实验数据，对实验结果进 行分析和解释，并通过信息综合，得出有效结论。 课程目标 3、课程目标 4 2 毕 业 要 求 6.2 6.2 了解机械工程领域的设计规范和技术标准，能 够对复杂机械工程问题的解决方案进行合理性分 析。 课程目标 1、课程目标 2
二、教学的基本要求 本课程教学的基本要求是：使学生建立互换性、标准化、计量学及质量工程的基本概念，掌握 基本几何精度（尺寸、形状和位置、表面结构）设计的基本原则与方法，掌握产品几何参数测量的 基本原理、基本方法和数据评定方法，掌握产品几何参数的测量四要素构成和测量误差的处理方法： 了解互换性与测量技术学科的现状和发展，具有继续自学并结合工作实践应用、扩展的能力。 各课程目标的培养环节为： 培兼环节 敦学目标 混合式教学(M00C) 平时作业 课程项目 课程实验 课程目标1 课程目标2 课程目标3 课程目标4 三、课堂教学内容及目标 本课程采用模块化教学，教学内容共有八个模块。 模块一：机械精度基础2学时 目标： (1)了解互换性生产的含义、特征、分类、优越性及其基本原理，理解互换性与产品设计制 造维修以及生产管理等方面的关系： (2)了解标准化的意义与基本原理，理解互换性与标准化的关系： (3)理解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。 棋块二：尺寸精度及孔轴结合的互换性7学时 目标 (1)掌握极限与配合有关的基本术语及其定义 (2)掌握极限与配合GB的构成规律： (3)掌握尺寸精度设计的原则和方法，并学会进行计算机辅助尺寸精度设计： (4)熟练掌掘尺寸公差在图样上的表达方法。 模块三：形状和位置精度及互换性7学时 目标： (1)掌握形状和位置公差的基本术语及其定义： (2)理解形位公差带的特点及标注要点：理解形状和位置误差的评定原则 应用典型形位误差的测量方法和数据评定方法： (4)理解独立原则、包容要求、最大实体要求、最小实体要求、可逆要求等的特点及选用原 则：
2 二、教学的基本要求 本课程教学的基本要求是：使学生建立互换性、标准化、计量学及质量工程的基本概念，掌握 基本几何精度（尺寸、形状和位置、表面结构）设计的基本原则与方法，掌握产品几何参数测量的 基本原理、基本方法和数据评定方法，掌握产品几何参数的测量四要素构成和测量误差的处理方法； 了解互换性与测量技术学科的现状和发展，具有继续自学并结合工作实践应用、扩展的能力。 各课程目标的培养环节为： 教学目标 培养环节 混合式教学(MOOC) 平时作业 课程项目 课程实验 课程目标 1 √ √ √ 课程目标 2 √ √ √ 课程目标 3 √ √ √ 课程目标 4 √ √ √ 三、课堂教学内容及目标 本课程采用模块化教学，教学内容共有八个模块。 模块一：机械精度基础 2 学时 目标： （1）了解互换性生产的含义、特征、分类、优越性及其基本原理，理解互换性与产品设计制 造维修以及生产管理等方面的关系； （2）了解标准化的意义与基本原理，理解互换性与标准化的关系； （3）理解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。 模块二：尺寸精度及孔轴结合的互换性 7 学时 目标： （1）掌握极限与配合有关的基本术语及其定义； （2）掌握极限与配合 GB 的构成规律； （3）掌握尺寸精度设计的原则和方法，并学会进行计算机辅助尺寸精度设计； （4）熟练掌握尺寸公差在图样上的表达方法。 模块三：形状和位置精度及互换性 7 学时 目标： （1）掌握形状和位置公差的基本术语及其定义； （2）理解形位公差带的特点及标注要点；理解形状和位置误差的评定原则 应用典型形位误差的测量方法和数据评定方法； （4）理解独立原则、包容要求、最大实体要求、最小实体要求、可逆要求等的特点及选用原 则；
(5)掌据形位精度设计的原则和方法，并学会进行计算机铺助形位精度设计。 模块四：表面结构3学时 目标： (1)了解零件表面微观几何形状误差的形成和特点及其对互换性的影响： (2)理解表面结构的基本术语及其定义： (3)掌握表面粗糙度的评定参数及其标注的基本内容和特点，学会表面结构的图样表达方法： (4)掌握评定参数及其数值的选用原则，并学会进行计算机辅助表面结构设计： (5)熟悉表面结构参数的测量方法。 棋块五：测量技术及数据处理基础3学时 目标： (1)了解测量技术在机械（仪表）制造中的作用、基本原则、现状与发展： (2)了解测量器具与测量方法的分类；明确各类测量器具与测量方法的特征及其选用原则： (3)了解长度（尺寸，角度）的法定计量单位，长度基准及其传递系统： (4)懂得量块的基本特征与作用，并正确掌握其使用方法： (5)掌握测量误差产生的原因，理解测量误差的分类及其特征，掌握直接测量和间接测量的测 量结果处理和表达方法。 模块六：光滑工件尺寸的检验2学时 目标： (1)掌握用普通计量器具进行检验时验收极限方式的确定与选择，根据被检工件的公差能够 选择适当的计量器具，并对验收质量进行评价： (2)了解光滑极限量规的种类，用途及其结构特点： (3)理解量规公差带相对与工件公差的布置与工件误收、误废，工件制造难易、经济效益的 关系： (4)掌握光滑极限量规公差带的布置方案，学会设计光滑极限量规的方法。 棋块七：典型零（部）件精度及互换性6学时 目标 (1)了解滚动轴承、平键、花键、普通螺纹等典型结合的使用要求，影响其互换性的主要几 何参数误差： (2)了解典型零（部）件结合互换性标准的特点，掌握各典型结合公差与配合的选用原则和 方法 (3)学会各典型零（部）件公差与配合在图样上的表达方法： (4)理解齿轮传动的使用要求及其互换性的特点： (⑤)了解渐开线圆柱齿轮主要几何参数误差的来源，理解它们对齿轮传动互换性的影响： (6)了解渐开线圆柱齿轮精度标准的基本内容，理解渐开线圆柱齿轮主要几何参数误差与公 差的含义： 3
3 （5）掌握形位精度设计的原则和方法，并学会进行计算机辅助形位精度设计。 模块四：表面结构 3 学时 目标： （1）了解零件表面微观几何形状误差的形成和特点及其对互换性的影响； （2）理解表面结构的基本术语及其定义； （3）掌握表面粗糙度的评定参数及其标注的基本内容和特点，学会表面结构的图样表达方法； （4）掌握评定参数及其数值的选用原则，并学会进行计算机辅助表面结构设计； （5）熟悉表面结构参数的测量方法。 模块五：测量技术及数据处理基础 3 学时 目标： （1）了解测量技术在机械(仪表)制造中的作用、基本原则、现状与发展； （2）了解测量器具与测量方法的分类；明确各类测量器具与测量方法的特征及其选用原则； （3）了解长度(尺寸,角度)的法定计量单位,长度基准及其传递系统； （4）懂得量块的基本特征与作用,并正确掌握其使用方法； （5）掌握测量误差产生的原因,理解测量误差的分类及其特征,掌握直接测量和间接测量的测 量结果处理和表达方法。 模块六：光滑工件尺寸的检验 2 学时 目标： （1）掌握用普通计量器具进行检验时验收极限方式的确定与选择，根据被检工件的公差能够 选择适当的计量器具，并对验收质量进行评价； （2）了解光滑极限量规的种类，用途及其结构特点； （3）理解量规公差带相对与工件公差的布置与工件误收、误废，工件制造难易、经济效益的 关系； （4）掌握光滑极限量规公差带的布置方案，学会设计光滑极限量规的方法。 模块七：典型零（部）件精度及互换性 6 学时 目标： （1）了解滚动轴承、平键、花键、普通螺纹等典型结合的使用要求，影响其互换性的主要几 何参数误差； （2）了解典型零（部）件结合互换性标准的特点，掌握各典型结合公差与配合的选用原则和 方法； （3）学会各典型零（部）件公差与配合在图样上的表达方法； （4）理解齿轮传动的使用要求及其互换性的特点； （5）了解渐开线圆柱齿轮主要几何参数误差的来源，理解它们对齿轮传动互换性的影响； （6）了解渐开线圆柱齿轮精度标准的基本内容，理解渐开线圆柱齿轮主要几何参数误差与公 差的含义；
(7)掌握渐开线圆柱齿轮精度等级、公差项目、检验组的选用原则和方法，以及齿轮间隙的 计算的方法： (8)了解渐开线圆柱齿轮主要几何参数误差的测量方法。 模块八：新一代GPS标准体系2学时 目标： (1)了解IS0/TC213GPS标准体系的形成与发展历程： (2)理解新一代GPS标准体系的构成规律： (3)理解并掌握新一代GS标准体系中的操作及算子技术、不确定度理论及应用技术、恒定 度和恒定类、表面模型等概念。 四、实验教学内容及要求 实验教学分为“基础性实验一综合性实验一研究型实验”三个模块。 棋块一：基础性实验， 1.光滑孔、轴直径的测量1学时 ()理解测量尺寸的常用仪器量具等的用途及使用方法， (2)具备用立式光学计测量轴径和用内径百分表或卧式测长仪测量轴套内径的能力。 2.表面粗糙度参数的测量1学时 (1)理解表面粗糙度参数（生要是高度参数）几种基本测量方法的原理： (2)掌握测量表面粗糙度的基本方法，并具有处理和表达测量结果的能力。 3.形状和位置误差的测量2学时 (1)掌握直线度、平面度、对称度等形位误差的检测原理和基准体现方法，熟悉14项形位误 差的测量器具。 (2)掌握形位误差的评定方法，并具有对测量结果进行数据处理和判定的能力。 4螺纹测量2学时 ()了解螺纹参数的常用测量方法，熟悉工具显微镜的测量原理及结构特点。 (2)学会用大型（或小型）工具显微镜测量外螺纹主要参数的方法。逐步具有选择、应用先 进测试工具解决工程实际问题的能力。 模块二：综合性实验 1.轴类零件的综合测量1学时 (1)了解常用轴类零件的检测项目，会根据要求选用相应的测量仪器和测量方法： (2)了解轴类零件常用测量形位误差的仪器设备原理、使用方法及数据处理方法： (3)掌握常用表面粗糙度的检测方法及主要仪器的结构、工作原理和测量方法。 2.齿轮综合检测2学时 (1)了解汽车、机床常用齿轮精度的检测项目和测量方法：熟悉测量齿圈径向跳动误差的方法。 (2)掌握齿轮齿圈径向跳动、齿轮公法线长度变动与公法线平均长度偏差、基节偏差、齿距偏 差与齿距累积误差的测量方法
4 （7）掌握渐开线圆柱齿轮精度等级、公差项目、检验组的选用原则和方法，以及齿轮间隙的 计算的方法； （8）了解渐开线圆柱齿轮主要几何参数误差的测量方法。 模块八： 新一代 GPS 标准体系 2 学时 目标： （1）了解 ISO/TC213 GPS 标准体系的形成与发展历程； （2）理解新一代 GPS 标准体系的构成规律； （3）理解并掌握新一代 GPS 标准体系中的操作及算子技术、不确定度理论及应用技术、恒定 度和恒定类、表面模型等概念。 四、实验教学内容及要求 实验教学分为“基础性实验—综合性实验—研究型实验”三个模块。 模块一：基础性实验， 1.光滑孔、轴直径的测量 1 学时 （1）理解测量尺寸的常用仪器量具等的用途及使用方法； （2）具备用立式光学计测量轴径和用内径百分表或卧式测长仪测量轴套内径的能力。 2.表面粗糙度参数的测量 1 学时 （1）理解表面粗糙度参数(主要是高度参数)几种基本测量方法的原理； （2）掌握测量表面粗糙度的基本方法,并具有处理和表达测量结果的能力。 3.形状和位置误差的测量 2 学时 （1）掌握直线度、平面度、对称度等形位误差的检测原理和基准体现方法，熟悉 14 项形位误 差的测量器具。 （2）掌握形位误差的评定方法,并具有对测量结果进行数据处理和判定的能力。 4.螺纹测量 2 学时 （1）了解螺纹参数的常用测量方法，熟悉工具显微镜的测量原理及结构特点。 （2）学会用大型（或小型）工具显微镜测量外螺纹主要参数的方法。逐步具有选择、应用先 进测试工具解决工程实际问题的能力。 模块二：综合性实验 1.轴类零件的综合测量 1 学时 （1）了解常用轴类零件的检测项目，会根据要求选用相应的测量仪器和测量方法； （2）了解轴类零件常用测量形位误差的仪器设备原理、使用方法及数据处理方法； （3）掌握常用表面粗糙度的检测方法及主要仪器的结构、工作原理和测量方法。 2.齿轮综合检测 2 学时 （1）了解汽车、机床常用齿轮精度的检测项目和测量方法；熟悉测量齿圈径向跳动误差的方法。 （2）掌握齿轮齿圈径向跳动、齿轮公法线长度变动与公法线平均长度偏差、基节偏差、齿距偏 差与齿距累积误差的测量方法
(3)加深理解齿轮各误差的定义及对齿轮传动的影响。 模块三：研究型实验（课外实验，卓越班选作） 以减速箱中传动轴为例进行“计算机辅助公差设计”和“产品误差数字化计量认证”。 (1)学会根据使用要求设计零件的精度（包括尺寸精度、形位精度及表面粗糙度）： (2)学会根据零件的功能及精度要求设计测量方案（包括安全域度的计算、测量仪器的选择、 测量方案的制定等)： (3)学会正确应用测量仪器对零件进行精度测量 (4)学会处理测量数据和正确评价零件合格性。 五、课程教学思想、教学方法、教学手段 本课程是河南省精品资源共享课程，经过了多年的课程建设与改革 1,采用启发式教学，以激发学生主动学习的兴趣，并培养学生独立思考、分析问题和解决问题 的能力，最终引导学生主动通过实践和自学环节掌握本门课程相关知识。 2.在教学内容上，系统讲授尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、典型结合及传动件桔度设计 机器精度设计、机械精度测试、光滑极限量规设计等基本理论、基本知识和基本方法，使学生能够 系统掌掘用于解决机械类专业相关复杂工程问题的专业基础知识。 3.在教学过程中，采用多媒体教学与传统板书相结合的方式，提高课堂教学信息量、增强教学 的直观性。 4.将课堂理论教学与实验教学相结合，引导学生应用数学、自然科学和工程科学的基本原理， 采用现代分析测试方法和手段，进行几何量误差的测试和评定，培养其识别、表达和解决机械类专 业相关工程问恩的思维方法和实践能力。 5。课内讨论和课外答疑相结合，学生可随时进行答疑， 六、各教学环节学时分配 教学内容 混合式教学 实验（学时） 课程项目 模块一：机械精度的基础 2 模块二：尺寸持度及孔轴结合的互拉 7 性 模块三：形状和位置精度及互换性 几何误差测量，2学时 模块四：表面结构 3 表面粗度参数测量，1学时 模块五：测量技术及数据处理基刑 3 光滑孔、轴直径的测量，1学时 普通螺纹几何参数的检测，2学 模块六：光滑工件尺寸的检 2 时 模块七：典型零（部)件精度及互换 6 齿轮误差各参数测量，2学时
5 （3）加深理解齿轮各误差的定义及对齿轮传动的影响。 模块三：研究型实验（课外实验，卓越班选作) 以减速箱中传动轴为例进行“计算机辅助公差设计”和“产品误差数字化计量认证” 。 （1）学会根据使用要求设计零件的精度（包括尺寸精度、形位精度及表面粗糙度）； （2）学会根据零件的功能及精度要求设计测量方案（包括安全域度的计算、测量仪器的选择、 测量方案的制定等）； （3）学会正确应用测量仪器对零件进行精度测量； （4） 学会处理测量数据和正确评价零件合格性。 五、课程教学思想、教学方法、教学手段 本课程是河南省精品资源共享课程，经过了多年的课程建设与改革。 1．采用启发式教学，以激发学生主动学习的兴趣，并培养学生独立思考、分析问题和解决问题 的能力，最终引导学生主动通过实践和自学环节掌握本门课程相关知识。 2．在教学内容上，系统讲授尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、典型结合及传动件精度设计、 机器精度设计、机械精度测试、光滑极限量规设计等基本理论、基本知识和基本方法，使学生能够 系统掌握用于解决机械类专业相关复杂工程问题的专业基础知识。 3．在教学过程中，采用多媒体教学与传统板书相结合的方式，提高课堂教学信息量、增强教学 的直观性。 4．将课堂理论教学与实验教学相结合，引导学生应用数学、自然科学和工程科学的基本原理， 采用现代分析测试方法和手段，进行几何量误差的测试和评定，培养其识别、表达和解决机械类专 业相关工程问题的思维方法和实践能力。 5. 课内讨论和课外答疑相结合，学生可随时进行答疑。 六、各教学环节学时分配 教学内容 混合式教学 实验（学时） 课程项目 模块一：机械精度的基础 2 模块二：尺寸精度及孔轴结合的互换 性 7 模块三：形状和位置精度及互换性 7 几何误差测量，2 学时 模块四：表面结构 3 表面粗糙度参数测量，1 学时 模块五：测量技术及数据处理基础 3 光滑孔、轴直径的测量，1 学时 模块六：光滑工件尺寸的检验 2 普通螺纹几何参数的检测，2 学 时 模块七：典型零（部）件精度及互换 6 齿轮误差各参数测量，2 学时