机械原理课程教学大纲

1、机械原理课程教学大纲一、课程简介课程名称：机械原理英文名称：The Principle of Machinery课程代码：0110933课程类别：学科基础课学 分：4总学时数：58+6先修课程：画法几何与机械制图、计算机辅助设计、理论力学、材料力学课程概要：机械原理是研究机械的基本理论 有关机构学和机械动力学等问题的一门主干技术基础课。它的任务是使学生掌握机构学和动力学的基本理论，基本知识和基本技能，并初步具有确定机械运动方案，分析和设计机构的能力。它在培养机械类高级工技术人才的过程中， 具有增强学生对机械技术工作的适应性，培养其开发创新的作用。二、教学目的及要求1、要求掌握的基本知识：机构结

2、构的基本知识，常用机构的工作原理和运动特点，机构的运动分析和动力分析。2、要求掌握的基本理论和方法：平面机构的自由度计算，平面机构简图测绘及机构组成原理。平面机构的运动分析和力分析。常用机构的类型、特点、应用及其设计。熟悉常用机构的结构，特点和应用。轮系的分类和应用。计算轮系的传动比，了解轮系设计的基本问题。了解机构组合的基本知识。机械系统设计的一般过程和创新设计的基本知识。机械系统动力学：单自由度机械系统等效力学模型。 机械运动方程式。周期性与非周期 性速度波动的调节原理。 飞轮转动惯量的近似计算方法。 刚性转子静平衡，动平衡的原理和 方法。了解平面机构振动力的平衡原理。3、要求掌握的基本技

3、能：对机构进行运动学、动力学分析，具有综合简单机械传动方案的能力。三、教学内容及学时分配第一章绪论（1学时）机械原理研究的对象和内容。机械原理在教学计划中的地位、作用和任务。如何进行本课程的学习。本章的重点：是介绍本课程研究的对象及内容。第二章机构的结构分析（5学时）运动副，平面运动副的类型。运动链。机构运动简图。平面机构的结构公式， 计算平面机构自由度的注意事项，机构具有确定运动的条件。机构的组成原理。*机构的结构分类。本章的重点：运动副和运动链的概念、机构运动简图的绘制、机构具有确定运动的条件及机构自由度的计算。本章的难点：机构自由度计算中有关虚约束的识别及处理问题。第三章平面机构的运动分

4、析（2学时）理解速度瞬心的概念并能运用“三心定理”确定一般平面机构各瞬心的位置；用瞬心法对简单高、低副机构进行运动分析。本章的重点：速度瞬心的概念和“三心定理”的应用 。本章的难点：机构的速度及加速度分析。第四章平面机构的力分析（2学时）了解机构中作用的各种力及机构力分析的目的；能对一般的机构进行动态静力分析，确定各运动副的反力及所需加于机械上的平衡力。本章的重点：掌握机构力分析的方法，确定所需加于机械上的平衡力。本章的难点：对一般的机构进行正确的动态静力分析。第五章机械的效率和自锁（3学时）移动副、转动副（轴颈）中摩擦力计算。考虑摩擦时，简单高、低副机构的静力分析。机械的效率。机械的自锁。本

5、章的重点：机械的机械效率、自锁现象及自锁条件和考虑摩擦时各种运动副中的力分 析。本章的难点：机械效率的概念及机械的自锁和自锁条件；摩擦圆的概念及转动副中总反力作用线的确定。第六章机械的平衡 （3学时）刚性转子静平衡和动平衡的原理和计算。平面连杆机构的平衡。本章的重点：刚性转子静、动平衡的原理和方法。本章的难点：刚性转子动平衡概念的建立。第七章 机械的运转及其速度波动的调节（3学时）了解建立单自由度机械系统等效动力学模型：等效力和等效力矩、 等效质量和等效转动惯量的计算。了解飞轮调速原理和飞轮转动惯量的近似计算方法。简介非周期性速度波动的调节。本章的重点：等效力（力矩）、等效质量（转动惯量）、等

6、效构件和等效动力学模型的概 念；飞轮转动惯量的计算。本章的难点：飞轮转动惯量的计算方法。第八章平面连杆机构及其设计（8学时）皎链四杆机构的基本形式、演化和应用举例。四杆机构曲柄存在的条件，压力角、传动角、死点和行程速比系数。四杆机构的设计：按连杆给定位置、按连架杆给定对应位置、按行程速比系数设计四杆 机构。简介四杆机构设计的实验法。本章的重点：平面皎链四杆机构的演化；曲柄存在条件、传动角、死点、急回运动、行程速比系数、运动连续性、平面四杆机构综合的一些基本知识；本章的难点：曲柄存在条件的杆长关系式的全面分析、平面多杆机构的传动角和平面四杆机构最小传动角的确定。第九章凸轮机构及其设计 （6学时）

7、凸轮机构的应用和分类。从动件的常用运动规律：等速运动、等加速等减速运动、简谐运动、正弦加速度运动。用图解法或解析法设计凸轮的轮廓曲线。凸轮机构的压力角，基圆半径和滚子半径的确定。本章的重点：推杆常用运动规律的特点及其选择原则；盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计；凸轮基圆半径与压力角及自锁的关系。本章的难点：凸轮廓线设计中所应用的“反转法”原理和压力角的概念。第十章 齿轮机构及其设计（12学时）齿轮机构的应用和分类。齿廓啮合基本定律。渐开线的形成、特性及其参数方程。渐开线齿廓的啮合传动：能保证定传动比，传动特点。渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分的名称、基本参数和几何尺寸。渐开线圆柱齿轮任意圆上的齿厚。公

8、法线长度。一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件及连续传动的条件。渐开线齿廓的展成原理。渐开线齿廓的根切现象。用标准齿条型刀具切制标准齿轮而不发生根切的最少齿数。变位齿轮传动：最小变位系数，变位齿轮的几何尺寸，无侧隙啮合方程。*变位齿轮的传动类型和设计步骤。斜齿圆柱齿轮传动：齿廓曲线的形成，啮合特点，标准斜齿圆柱齿轮的几何尺寸。圆锥齿轮传动：传动特点，齿面的形成， 背锥与当量齿轮，标准直齿圆锥齿轮的几何计 算。蜗轮蜗杆传动：蜗轮蜗杆的形成，基本参数，几何尺寸，计算特点。本章的重点：渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动的基本理论和设计计算。本章的难点：共轴齿廓的确定；一对轮齿的啮合过程；变位齿轮传动；斜齿

9、轮和锥齿轮的当量齿轮和当量齿数。第十一章轮系及其设计（3学时）轮系的分类和应用。定轴轮系传动比的计算。周转轮系，混合轮系传动比的计算。*行星轮系的效率。*行星轮系设计的基本知识：行星轮系类型的选择，确定行星轮系中各轮齿数应满足的 条件。本章的重点：周转轮系及复合轮系传动比的计算，轮系的功用及行星轮系设计中齿轮齿数的确定问题。本章的难点：如何将复合轮系正确划分为各基本轮系。第十二章其它常用机构（4学时）万向连轴节。螺旋机构。棘轮机构。不完全齿轮机构。槽轮机构。本章的重点：各种常用机构的运动特点和适用场合。第十四章机械系统的方案设计（2学时）机构选型的基本知识。运动循环图和机构组合应用。机械系统传

10、动方案的拟定。 注：*为选讲内容习题课及总复习：（4学时）章节学时备注第一章绪论1学时第二章机构的结构分析5学时教学视频资料1第三章平面机构的运动分析2学时第四章平面机构的力分析2学时第五章 机械的效率和自锁3学时g章机械的平衡3学时教学视频资料1第七章机械的运转及其速度波动的3学时调节第八章平面连杆机构及其设计8学时教学视频资料2第九章凸轮机构及其设计6学时教学视频资料1第十章齿轮机构及其设计12学时教学视频资料4第十一章轮系及其设计3学时教学视频资料1第十二章其它常用机构4学时教学视频资料2第十四章机械系统传动方案的拟定2学时教学视频资料1习题课及总复习：4学时四、课程教学的基本要求教学方

11、法：采用启发式教学，举例注意典型性，重视作业练习，培养自学能力。教学手段：教学要充分利用投影仪、CAI课件等先进的手段。习题课主要帮助学生消化和巩固所学的知识，培养学生的分析问题和解决问题的能力，提高他们的空间逻辑思维和形象思维能力，形式可以多样。根据课堂实际，教师可以利用辅导课积极引导学生按照正确的 思维方法与解题步骤完成习题和作业。在培养空间逻辑思维和形象思维能力、指导自学、查阅手册、资料，尤其是对于基本技能、认真负责的工作态度、严谨细致的工作作风的培养和训练以及教书育人方面，辅导课尤为重要。加强这一环节可以显著提高学时效率。五、考核办法闭卷考试，笔答，成绩按平时成绩占30% （包括出勤和作业 15%玫验15%、考试成绩占70%答核，百分制。六、教材及参考书教材：1 孙桓、陈作模、葛文杰主编，机械原理，高等教育出版社，2010年12月第