光学机械设计范文10篇

摘要：低温光学就是要解决光学系统在低温情况下的一系列问题，如材料特性、光学元件单元及系统整体性能变化、光学元件变形、低温污染等等。为适应航天某光学系统研究的需要，研制了一套低温真空实验装置。该低温真空光学实验装置包括低温真空腔体、真空抽气系统、ZYGO干涉仪和防振平台以及监控测温系统。其中的低温真空腔体是针对小型光学元件实验设计的，它主要用于测量光学元件的温度场和低温变形，并且把电机产生的局部热量尽可能的导出系统外部。本文还对真空低温腔的关键部件光学窗口和梯形支撑的设计进行了详细分析。

关键词：低温真空低温光学实验装置有限元ZYGO干涉仪梯形支撑

1引言

随着空间技术和军事技术的发展需要，探测仪器的分辨率要求越来越高。在深冷的条件下，当需要探测的目标信号十分虚弱时，探测仪器的背景辐射主要来自仪器本身的光学系统和支撑结构，探测仪器灵敏度严重受到系统本身辐射的影响，为减少这一热噪声，冷却光学系统是必需采用的方法。只有把光学系统冷却及其相关部件冷却到一定程度，才能有效地减少背景光子的通量，发挥背景极限探测器的作用，大大提高探测器灵敏度。在低温状态下工作的光学系统需要解决一系列问题，这些问题涉及材料特性、光学元件单元及系统整体性能变化、光学元件变形、低温污染等等，这就形成了一门新兴学科——低温光学。

自上世纪七十年代开始，美国首先对低温光学技术进行研究，最初主要用于各种观察、测量系统，例如低温红外望远镜、空载干涉仪器等。从机载、球载到星载，大多数系统都成功有效地完成了对外空的各种探测任务。欧洲一些国家也对低温光学系统的观察仪器进行了研究。国内起步于上世纪八十年代末，由于国内航天及其国防事业的发展要求有高灵敏度的探测器，而这些仪器将不可避免地用到低温光学系统。

我国的未来光学遥感系统采用了十几个光学元件，这些系统要求冷却到150K，并且对光学元件的控温范围要求非常严格，因此就需要研制一套低温真空实验装置对相关的光学元件进行低温实验。

摘要摘要：低温光学就是要解决光学系统在低温情况下的一系列新问题，如材料特性、光学元件单元及系统整体性能变化、光学元件变形、低温污染等等。为适应航天某光学系统探究的需要，研制了一套低温真空实验装置。该低温真空光学实验装置包括低温真空腔体、真空抽气系统、ZYGO干涉仪和防振平台以及监控测温系统。其中的低温真空腔体是针对小型光学元件实验设计的，它主要用于测量光学元件的温度场和低温变形，并且把电机产生的局部热量尽可能的导出系统外部。本文还对真空低温腔的关键部件光学窗口和梯形支撑的设计进行了具体分析。

摘要：低温真空低温光学实验装置有限元ZYGO干涉仪梯形支撑

1引言

随着空间技术和军事技术的发展需要，探测仪器的分辨率要求越来越高。在深冷的条件下，当需要探测的目标信号十分虚弱时，探测仪器的背景辐射主要来自仪器本身的光学系统和支撑结构，探测仪器灵敏度严重受到系统本身辐射的影响，为减少这一热噪声，冷却光学系统是必需采用的方法。只有把光学系统冷却及其相关部件冷却到一定程度，才能有效地减少背景光子的通量，发挥背景极限探测器的功能，大大提高探测器灵敏度。在低温状态下工作的光学系统需要解决一系列新问题，这些新问题涉及材料特性、光学元件单元及系统整体性能变化、光学元件变形、低温污染等等，这就形成了一门新兴学科——低温光学。

自上世纪七十年代开始，美国首先对低温光学技术进行探究，最初主要用于各种观察、测量系统，例如低温红外望远镜、空载干涉仪器等。从机载、球载到星载，大多数系统都成功有效地完成了对外空的各种探测任务。欧洲一些国家也对低温光学系统的观察仪器进行了探究。国内起步于上世纪八十年代末，由于国内航天及其国防事业的发展要求有高灵敏度的探测器，而这些仪器将不可避免地用到低温光学系统。

我国的未来光学遥感系统采用了十几个光学元件，这些系统要求冷却到150K，并且对光学元件的控温范围要求非常严格，因此就需要研制一套低温真空实验装置对相关的光学元件进行低温实验。

摘要：现代化机械设计制造工艺都是以自动化技术、智能化技术为主，其在当今机械制造领域中的应用愈加广泛，同时还有很大的发展空间。现代化机械设计制造工艺可以有效提高机械生产效率和质量，对推动我国机械化工业发展有着重要意义。基于此，文章首先提出现代化机械设计制造工艺发展现状，进而提出自动化机械设计制造工艺的应用效果，最后探究当代一些精密加工技术。

关键词：机械设计制造工艺；精密加工技术；自动化；效果

科学技术是第一生产力。在科技时代下，机械制造更多是采用现代化工艺，生产模式也逐渐朝向自动化、智能化方向发展，不仅提高了机械设计制造质量，同时还可以提高生产效能。由此可见，在机械设计制造领域中，合理的应用现代化机械设计制造工艺可以实现机械产业升级，这也是实现现代化机械生产的重要渠道。想要有效强化机械制造水平，需要充分利用现代化技术，并在实践当中不断加强新技术研发，推出性能更强的设备，提高机械生产企业的经济效益。

1现代化机械设计制造工艺的应用现状

采用现代化技术可以加强机械设计制造水平，实现自动化生产的再次升级，提高机械生产产品效益，创造出更具价值的机械产品，实现机械产品的多元化，满足市场多变的需求，更加精准的掌握市场需求，针对机械设计制造市场发展变化及时作出反应。此外，无论是在机械设计还是机械制造方面，现代化技术都已经实现了全自动化模式，为了能够保障最终产品符合设计预期，需要不断加强现代化机械设计制造工艺的研究，设计人员也要树立现代化生产理念，整合现有的资源，提高信息利用率，根据产品实际需求，采用更具创新的设计方案，满足市场客户个性化要求。

2现代化机械设计制造工艺及其应用效果

摘要：本文基于微光夜视仪的使用特点，对比多种常用材料，提出对所有的机械零件选择使用同一种材料的大胆设想，为保证微光夜视仪光学系统的更好的工作。

关键词：微光夜视仪；结构设计；材料选择

微光夜视仪是一种应用于军事作战中的精密光学仪器，其中光学系统中光学元件的安装定位精度、杂光的干扰等，会直接影响光学系统的成像质量。机械系统是微光夜视仪的重要组成部分，由于该夜视仪是军事作战中用于头盔上的微光夜视成像系统，对重量、体积指标要求非常严格，所以在进行机械结构设计时，要在保证夜视仪性能的前提下，应尽力使其整个结构简单，重量轻。为提高我军作战能力，所以有必要对微光夜视仪做结构优化。因此，微光夜视仪结构设计的任务是按照光学系统设计的轴向要求、光学元件的间隔以及同心度要求，使微光夜视仪光学系统各部分组成一个稳定的整体，并保证光学系统的性能指标要求。同时镜筒结构设计应满足：不影响光学系统性能、光学元件的安装无应力、镜筒与光学元件的接口、消杂光、重量和体积等总体要求。但是由于质量和体积的限制，野战中严酷的高低温环境影响，使用传统的机械设计理念很难满足系统的要求。

本文对所有的机械零件选择使用同一种材料，以保证恶劣环境下机械零件均匀地膨胀和收缩，避免不同的膨胀会造成卡环松脱，并且保证微光夜视仪光学系统的正常工作。结构设计的最直接目标就是选择使用一种热膨胀系数近似于零的材料进行构架。微光夜视仪镜座和镜筒是保证微光夜视仪光学系统性能的关键部件，所以镜座及镜筒的材料选择、镜座的结构形式以及镜筒的设计对光学系统成像质量起着关键的作用；在满足微光夜视仪结构力学性能要求的前提下，还要尽量降低系统结构的质量，并且能适用于野战中严酷的高低温环境，所以镜座及镜筒材料的选择必须保证机械系统的精度及稳定性。（1）机械性能稳定性。一方面为了减轻结构质量，应该选择低密度的材料；另一方面，为了提高结构的刚性，应该采用高弹性模量的材料。所以，高比刚度是选择微光夜视仪结构材料的关键指标。并且为了在加工后能保证高精度，所选材料的尺寸稳定性应该良好。（2）热性能稳定性。应该选用低热膨胀系数的材料作结构材料，并考虑结构之间的热补偿，以使光学系统在野战恶劣的高低温环境下仍能保证良好的性能。另一方面，热导率高还可以使结构中的温度梯度较小，并使结构内部热平衡容易在短时间内达到。基于以上分析，本文微光夜视仪结构零件选择使用机械性能和强度可以和金属材料相媲美的复合材料。复合材料通过组元材料的协调作用，可以在很大程度上改善和提高单一常规材料的机械性能、物理性能和化学性能。非金属复合材料具有可设计性及密度小的显著特点，因此使用非金属复合材料不仅可以满足夜视仪机械性能和强度要求，而且可以减轻整个夜视仪的重量。几种典型复合材料和常用材料性能对比如表1。碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的比强度。碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7～9倍，抗拉弹性模量为23000～43000Mpa亦高于钢。碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。碳纤维是20世纪50年代初应火箭、宇航及航空等尖端科学技术的需要而产生的，现在还广泛应用于体育器械、纺织、化工机械及医学领域。随着尖端技术对新材料技术性能的要求日益苛刻，促使科技工作者不断努力提高。20世纪80年代初期，高性能及超高性能的碳纤维相继出现，这在技术上是又一次飞跃，同时也标志着碳纤维的研究和生产已进入一个高级阶段。由碳纤维和环氧树脂结合而成的复合材料，由于其比重小、刚性好和强度高而成为一种先进的航空航天材料。因为航天飞行器的重量每减少1公斤，就可使运载火箭减轻500公斤。所以，在航空航天工业中争相采用先进复合材料。有一种垂直起落战斗机，它所用的碳纤维复合材料已占全机重量的1/4，占机翼重量的1/3。

据报道，美国航天飞机上3只火箭推进器的关键部件以及先进的MX导弹发射管等，都是用先进的碳纤维复合材料制成的。碳纤维增强的复合材料这样的优异性能可以满足光学精密仪器高尺寸稳定性以及高结构精度的要求。采用碳纤维复合材料制造微光夜视仪可实现自身减重的目的。该复合材料已经在航空航天和战略武器等方面得到广泛应用，是不可取代的高级复合材料。几种材料的比刚度和热稳定性比较如图1所示。由表1和图1可知，碳纤维增强环氧树脂基复合材料具有如下特点:（1）密度小。碳纤维环氧树脂基复合材料的密度不及钢密度的五分之一，仅是钛合金密度的0.47倍，所以可知，尺寸相同的的结构件用碳纤维环氧树脂基复合材料制作，要比用钢制作轻80％，比用钛合金制作轻53％。（2）比刚度高。碳纤维环氧树脂基复合材料的比刚度约为钛合金材料的2倍，所以可知，在相同质量的前提下，碳纤维复合材料结构刚度要比钛合金的结构刚度提高一倍，因此适用于结构轻量化设计。（3）线膨胀系数小。碳纤维环氧树脂基复合材料的线膨胀系数比钛合金的线膨胀系数小一个数量级甚至更多。在微光夜视仪结构中，要求在严酷高低温环境下变形极小，所以只有采用碳纤维复合材料才能满足。并且其与透镜材料的线膨胀系数相近，这样就可以避免在温度升高或降低时，结构内部产生较大的温度梯度。从微光夜视仪的设计要求出发，考虑其特殊的军事作战环境，提出并详细地总结了微光夜视仪的结构设计中材料的选择，为以后的总体结构设计做了准备。

作者:张博 单位:黑龙江东方学院

摘要：机械制造在工业发展中占据十分重要的位置，同时对于国家经济的发展也具有重要意义。新形势下，机械制造不但在工业发展中起到决定性作用，并且与高新技术及农业发展具有较为密切的关联，尤其是自动化技术的应用，更是将机械制造推向了一个新的发展高度。基于此，笔者分析了自动化技术在机械设计制造中的作用，研究了该技术在机械设计制造中的应用及发展趋势，仅供参考。

关键词：新形势；机械设计制造；自动化技术

当前，计算机技术得到了比较普遍的应用，计算机技术的应用改变了人们的生活、学习与工作方式，极大地促进了社会经济的发展。尤其是在机械设计制造领域，自动化技术应用程度的高低俨然成为机械生产加工企业自身竞争力强弱的重要象征。在机械设计制造中，应用自动化技术不仅可以缩减企业的生产成本，同时可以提高企业产品生产质量，给企业创造更多经济效益。所以，当前众多科研人员致力于该领域的研究，确保机械设计制造和自动化技术有效融合，充分发挥机械设计制造的作用，并使之更好地服务于社会。

1机械设计制造中自动化技术的作用

1.1缩减生产成本

传统的机械设计制造技术应用尽管十分广泛，但是会导致部分生产加工材料的浪费，加大机械制造成本的投入，对于企业的长远发展十分不利[1]。在机械设计制造中，应用自动化技术，能够确保机械设计制造各道工序更加符合精细化的发展要求，例如，针对机械制造加工中出现的废料，可以予以合理应用，这样可以缩减制造加工成本，提升企业的经济收益。另外，合理应用自动化技术，能够改善机械设计制造中的一些不合理环节，保证机械原材料有更加良好的适应性，有效减少原材料产生的废弃物。因此，自动化技术不仅可以有效减轻工作人员的劳动强度，而且还可以有效节约能源。

摘要：随着社会经济的发展，现代化机械设计制造对工艺技术提出了更高的要求。现代化机械设计制造工艺应用推动了机械制造加工效果的提升。机械制造业是衡量国家科技力量的标准之一，工业革命后，各国对机械制造中的工艺技术要求不断提高。机械制造业发展需要精准先进的技术，以往技术漏洞多，精密加工技术应运而生，对机械制造业发展具有重要意义。本文从精密加工技术含义及其特点等方面进行探讨，推动了现代化技术发展。

关键词：精密加工技术；机械设计制造；应用

随着光电子学等技术的发展，高精密的光电子系统不断涌现，对精密加工技术提出了更高的要求。超精密加工精度随着加工技术进步不断提升，现代社会中超精密加工技术是先进制造技术的重要部分，提高加工精度动因是提高产品质量稳定性，促进产品小型化，提高装配生产效率。在激光器件及大规模集成电路等领域，功能晶体材料广泛应用，在材料科学领域中占有重要地位。激光系统的应用中，对晶体表面完整性提出了严格的要求，要求较低表面粗糙度，无破坏层的超光滑表面。要满足现代电子器件精度要求，必须应用精密加工技术。目前强光源研发成为世界性趋势，由于在光信息存储、光显示照明等方面具有广泛应用前景，对非线性光学晶体需求加强。我国晶体超精密加工方面落后，研究精密加工技术应用具有重要意义。

1精密加工技术的发展

精密加工技术属于先进制造技术领域，精密工程是现代制造技术的前沿，超精密加工技术是新兴综合加工技术，使目前加工精度达到了纳米级。精密加工技术是先进制造技术的重要部分，是衡量国家工业水平的重要标志。超精密加工手段有超光滑表面抛光等，超光滑表面是表面粗糙度均方根值小于1nm的表面，具有亚表面无破坏良好特征，加工对象多为玻璃陶瓷等硬脆性材料。超精密加工技术向更高精度、微型化方向发展。超精密加工技术发展促进机械、半导体及材料科学的发展。工业发达国家工厂可稳定掌握加工精度为1μm，通常将加工精度在0.1～1μm的加工方法称为精密加工。加工表面粗糙度小于Ra0.01μm的加工方法称为超精密加工。现代机械工业致力于提高加工精度原因是可提高产品性能，促进产品小型化，促进自动化装配。精密加工技术在现代化武器制造中占有重要地位，如命中精度对导弹具有决定意义，命中精度由惯性仪表精度决定。美国民兵III型洲际导弹系统陀螺仪精度为0.03～0.05°/h，MX战略导弹制导系统陀螺仪比民兵III型导弹高级，保证命中精度圆概率误差为50m。大规模集成电路发展依赖于微细工程发展，集成电路发展要求电路元器件微型化，形成功能复杂的电路，提高精密加工水平成为提高电路继承度的技术关键。21世纪初，普通机械加工与精密加工精度达到1μm，0.1μm,精密工程向原子级精度加工逼近，各工业发达国家努力冲刺，基本ERATO计划中将纳米技术作为优先技术，在工业界联合开发，分析材料纳米力学性能，基本测试系统正在研制。美国海军研究室资助学校精密工程研究项目。在工业界有小组扫描隧道工程方面进行研究工作。英国国家纳米技术计划实行，建立纳米技术战略委员会，1990年出版《纳米技术》学术期刊。过去精密加工技术应用范围较小，随着科技的提升，精密加工进入国民经济各领域，走向批量产品生产。机械制造行业改变过去精密基床放在后方车间的陈规，工业发达国家将精密基床搬到前方车间。精密加工走向量产使得人们正视以往忽视的成本效率问题。精密加工要求达到极高的加工精度，应保证成本低，对精密加工提出了更严格的要求。

2精密加工技术特点

1望远镜镜筒的结构设计

1.1镜筒的总体结构设计

镜筒是一架望远镜的关键零件，其功能是装载光学零件，并保证赤纬轴转动时光轴的稳定程度。望远镜镜筒的机械结构设计的主要目的是支撑和固定主镜、非球面改正板、焦面机构等装置，要求其在不同姿态时能够保证主、非球面改正板的面形改变最小，遮挡最少，镜筒的结构尽量的轻量化，具有较强的刚度，并在各个姿态的刚度保证一致。在南极极低温条件下，为了防止主镜内部结霜，需要对镜筒进行密封处理。由于该望远镜在国内装调，温度在（-10~40）℃之间，而使用的南极冰穹A处最低温度为-80℃，最高和最低温度有110℃的温差，为防止装调和使用时镜筒尺寸变化过大导致光学部件的位置相差过大，采用了极低热膨胀系数的殷钢的桁架杆连接主镜和副镜，并且有一套低温补偿机构防止主副镜的位置由于温度的变化而发生变化，当温度发生变化而导致材料收缩时，通过弹性元件的变形可以弥补材料的收缩量。

1.2主镜系统的结构设计

南极巡天望远镜主镜的支撑通过胶接在主镜背面的因钢垫和主镜相连，要承担主镜沿光轴方向上的重力分量，主镜支撑结构。主镜支撑应具备以下功能：

（1）位置精确，提供准确、恒定的支撑力；

摘要：随着科技的日益发展，我国工业领域进入了高速发展阶段，机械自动化在国民经济中发挥着至关重要的作用，能够改进工业生产流程，优化工业生产工艺，显著提高生产效率，进而降低产品生产成本，有效推动我国工业的迅速发展。在机械自动化的发展过程中，现代物理提供了强有力的支撑，正是有了现代物理的带动，机械自动化的未来发展前景无比广阔，不断促进我国国民经济增长。文章首先对现代物理进行简要概述，然后指出现代物理在机械自动化发展中发挥的重要作用，最后对现代物理和机械自动化的具体融合途径进行分析，以供参考。

关键词：现代物理；机械自动化；融合途径

目前人类已逐步进入第四次工业革命时期，我国工业行业也获得了很大的发展，提出了智能制造2025，从而更好地推动我国机械行业的蓬勃发展。通过实现机械自动化，可有效保障机械产品的制造质量与精度，为企业带来更大化的经济效益。然而我国机械自动化方面与国外发达国家相比，依然存在一些差距，特别是高精尖技术方面。这就需要我国研究人员注重对现代物理的研究，深入分析现代物理和机械自动化的融合，以此来不断强化机械自动化水平，更好地缩小与国外之间的差距，推动我国机械行业的长远发展。

1现代物理概述

通常来说，现代物理主要指20世纪初开始发展起来的物理学，涉及相对论、原子与原子核物理学、量子力学、粒子物理学等，属于物理学中必不可少的一部分。现代物理彻底改变了人类之前的时空观，对这个世界产生了新的认识，并在极大程度上改变了大众的生活方式。如今，现代物理得到迅速发展，但依然是整个自然科学的基础，其发展依然是促进整个自然科学不断进步的最为关键的动力之一，也推动着机械领域的发展。在19世纪末20世纪初，经典物理学的发展得到不断完善，逐渐建立了热力学、统计学、麦克斯韦电磁理论，让经典物理学达到了顶峰。基于经典物理学，很多科学家也发现了诸多经典物理学不能解释的事实，包括电子、X射线与放射性现象、“以太漂移”的“零结果”、黑体辐射的“紫外灾难”等，这些现象引起了物理学的一场巨大革命。在这一背景下，科学家创立了相对论、量子力学，就此现代物理诞生了。根据研究的物质运动形态与实际研究对象，可将物理学分成力学、光学、热学、电磁学、原子物理学等。当前，人们更加深入地认识了物理现象，部分物理学的分支学科逐步发展成独立的学科，包括力学、气象学等。同时，现代物理通过先进的实验技术，更加深入地研究了物质结构与特性，获得了普遍规律与结论，为其他基础学科的发展提供了有力的支持，也分化出了诸多尖端科学技术，包括激光、半导体及超导体等，还在很大程度上推动着信息科学、材料科学等科学技术的发展。

2机械自动化发展中现代物理发挥的重要作用

摘要：机电一体化是现代科学发展的必然趋势。简要介绍机电一体化发展前途和基本要领，以及国内市场机电一体化技术的应用。

关键词：机电一体化；现状；数控机床；发展趋势

随着科学技术的蓬勃发展，工业科技成了当今重要的组成部分,机电一体化科技是必不可少的。机电一体化综合运用多个系统技术，主要包括机械、微电子、自动控制、计算机、信息、电力电子、软件编程等技术。机电一体化根据系统技术的优化组合合理配置，使整个工程技术能够达到多功能、高质量、高效率、低能耗。

1机电一体化概述

随着我国科学技术的发展，机电一体化作为一门自身体系的新学科，已经进入了各个高校专业设置。机电一体化由多个系统化技术组成，根据各系统的功能目标合理组织配置与分布，在多功能高效益、低耗能的情况下来显示出它的特点及利用价值，通过优化组织结构系统，使整个功能系统成为机电一体化系统而转变为机电一体化的产品。我们要先分清楚机电一体化的真正含义，绝对不能与机械电气化相混淆，机电一体化主要包括机电一体化技术和机电一体化产品：机电一体化技术是上述综合技术的融合，并不是简单的一些技术组合；而机械电气化则是属于机械技术发展到机械电气的一种转变趋势，机械电气的主要功能是它可以代替传统的机械来进行作业。但是如果说想要发展到机电一体化这一地步，其功能属性就不相同了，装入电子装置，或电子软件，就取代了这些机械零部件，还能产生一些新的功能，解决不少人工操作程序和机械自身的维护和诊断。机电一体化产品的诞生，它既解决了人体感官问题也解放了人手脚劳累的问题，它是智能化的表现，也是机械电气化本质上的区别。

2机电一体化的发展状况

新工科建设是新科技革命和产业变革形势下推动高校工程教育改革，培养创新型、复合型工程科技人才，支撑我国高等教育强国目标的必然要求。新工科教育的要求体现在新理念、新结构、新模式、新质量和新体系五个方面[1]。这些要求不仅涵盖对传统工科专业进行改革后的新模式建设，也包括全新工科专业的开设。新工科同时也提倡开展多学科的交叉与融合，培养综合性“双创”人才[2]。开展新工科教育，需要从多方面深入地推进教学改革来提升教学效果和学习效率，已成为高等工科教育内涵发展的核心任务。精密机械与仪器设计是面向测控技术与仪器专业开设的专业基础课，主要内容包含工程材料、精密机械设计、误差理论、仪器设计原则和方法等。课程教学目标包括：（1）掌握常见机构的基本特性和设计方法，具有精密仪器机构设计的基本理论知识，培养分析和解决问题的能力；（2）运用所学的设计方法和理论解决精密机械与仪器设计的实际应用问题，制订技术路线和实施方案，培养不同应用领域中检测设备、测试技术和仪器的研发能力；（3）加强科学知识与工程实践结合，提高对精密机械与仪器设计中所涉及的工程问题进行识别和研究的能力，培养工程意识和创新能力。通过课堂讲授、实验、课程设计等环节，让学生学习常见机构的特点和设计方法、零部件的设计计算以及仪器精度设计过程，具备测控仪器结构设计能力，并注重理论知识的应用和解决问题能力的培养。然而学生反馈和教学数据分析表明，现行的教学工作已不能实现课程目标的预期达成度，更无法适应新工科背景下的培养需求，教学改革势在必行。虽有采取网络技术的MOOC翻转课堂和线上线下混合教学模式探索和尝试，但仍需要对课程教学活动作进一步的分析和总结[3-4]。本文对精密机械与仪器设计课程教学中存在的问题进行梳理，分析新工科教育背景下测控仪器专业教学的目标和新要求，探讨新培养模式下专业课程教学改革的新方法和新举措。

一、课程教学存在的问题

精密机械与仪器设计课程是在讲述精密机构和仪器精度理论的基础上，培养学生的工程意识和创新设计能力。在课程教学和实践环节上仍存在许多问题和不足，如课程内容散乱、缺乏知识主线、教学授课多、实践操作少、考核方式单一，等等，已不能适应新工科教育的要求，亟需进行梳理和整合。

（一）课程内容广、散、乱

本课程是在整合多门课程内容后形成的专业基础课，包括了工程材料、机械原理、机械设计、误差理论、仪器设计原理以及典型仪器结构等，各部分内容相互联系却又自成体系，成为一个个相对孤立的知识点。由此可见，课程所涉及的知识范围广、知识点散、缺乏有效的关联主线，没有形成一个完整的知识体系。相对松散的知识结构同时对教学过程和教学效果都带来不利影响，不便于系统性地组织和开展教学活动，教学效果更无法有效的保障。学生不能通过关联性的知识推导来加强对理论知识的理解，只能采取被动式跟随学习，缺少主动参与的体验，最终导致学习效果不佳。多次课程考试成绩分析显示，课程目标达成度都低于预期的目标。

（二）讲授多、实践少