大科学装置机械设计
课程编码：180092085501M3006H
英文名称：Mechanical Design of Big Science Device
课时：40
学分：2.00
课程属性：专业课
主讲教师：王海静等
教学目的要求
本课程高能同步辐射光源、江门中微子实验装置、散裂中子源等大科学装置中的机械设计问题为主要内容。通过本课程学习，让学生了解和掌握其机械设计所需的基础知识及理论、基本方法及技能、主要技术要求等，以及具备涉及光、机、电、传热、真空等多学科交叉的机械设计能力。此外，通过具体大科学装置建设案例尤其是艰苦条件下技术攻关实例对学生进行爱国主义教育和科学家精神传播。
预修课程
机械原理、机械设计、机械制图、金属材料与热处理、工程力学、有限元分析、电工学等
大纲内容
第一章 概述 2学时 王海静
第1节 工程力学基础
第2节 机械运动学基础
第3节 结构动力学基础
第4节 热力学基础
第二章 加速器精密机械支撑系统设计 6学时 王海静
第1节 概述
第2节 支撑系统的机械设计方法
第3节 运动学设计
第4节 动力学设计
第5节 磁铁支撑系统设计实例
第三章 加速器设备热力学设计方法及应用 5学时 王海静
第1节 概述
第2节 真空机械常见设计方法
第3节 同步光热载及相关热力学设计
第4节 束流沉积功率及相关热力学设计
第5节 低温设备的机械设计
第四章 准直技术 2学时 王海静
第1节 测量定位方法
第2节 准直控制网
第3节 平差计算
第4节 典型设备准直
第五章 先进光源光束线站机械设计概述 2学时 汤善治
第1节 前端区机械
第2节 光学机械
第3节 通用机械
第4节 实验站机械
第5节 其他
第六章 典型光机设备及机械设计基础 4学时 汤善治
第1节 X射线反射镜箱系统
第2节 X射线透镜系统（Transfocator等）
第3节 单色器
第4节 其他光学设备及仪器
第七章 纳米级光学机械设计方法 6学时 汤善治
第1节 光学元件机械夹持变形控制
第2节 光学元件热变形及冷却流致振动控制
第3节 高刚度、高模态、多自由度调姿机构设计
第4节 纳米位移柔顺机构设计
第5节 高稳定基座与地面的界面工艺
第6节 压弯镜/自适应镜机构设计
第八章 光机系统设计及集成 2学时 汤善治
第1节 真空机械设计及真空获得
第2节 传感器单元
第3节 系统集成及调试
第4节 光束线站设备标定、安装
第九章 光电测试技术与机械性能评价 2学时 汤善治
第1节 光学元件面形典型检测技术
第2节 机械运动性能及激光干涉测试技术
第3节 振动稳定性测试技术
第4节 其他精密测试技术
第十章 中微子探测器引论 2学时 钱小辉
第1节 中微子物理
第2节 中微子探测器
第十一章 探测器结构设计 3学时 钱小辉
第1节 江门中微子探测器要求
第2节 材料测试技术
第3节 探测器结构设计
第4节 探测器中的传感器原理及应用
第十二章 探测器模型实验设计和验证 2学时 钱小辉
第1节 模型设计
第2节 模型实验设计、检测和数据分析
第十三章 探测器建造 2学时 钱小辉
第1节 施工过程分析
第2节 准直和调校技术、传感器监测
参考书
1、
机械原理（第九版）
孙恒、葛文杰
2021.5
高等教育出版社
2、
机械设计（第十版）
濮良贵
2019.7
高等教育出版社
3、
机械制图（第7版）
何铭新、钱可强、徐祖茂
2016.2
高等教育出版社
4、
工程材料及机械制造基础（I）—工程材料（第三版）
戴枝荣、张远明
2014.12
机械工业出版社
5、
工程力学
滕英元
2014.8
高等教育出版社
6、
电工学（第八版）上册
哈尔滨工业大学电工学教研室
2023.8
高等教育出版社
课程教师信息
王海静，中科院高能所副研究员，主要研究方向为加速器机械设计；汤善治，中科院高能所特聘青年研究员，现为高能同步辐射光源HEPS光学机械系统负责人，主要负责X射线反射镜箱、单色器、以及实验站精密仪器等设计研发；钱小辉，中科院高能所副研究员，主要研究方向为粒子物理探测器设计，含结构设计、有限元分析等。