机械原理A课程教学大纲-样例

机械原理A课程教学大纲英文名称：TheprincipleofmachineryA课程编码：01110190学时：64学分：4.0课程性质：专业必选课课程类别：理论课先修课程：高等数学、普通物理、机械制图、理论力学开课学期：第4学期适用专业：机械设计、冶金机械、机械电子工程、机电控制工程、工程机械、机械制造及自动化一'课程教学目标1、使学生掌握平面机构学和机械动力学的基本理论、基本知识和基本技能，并能利用这些知识对复杂工程问题进行描述和解释；使学生掌握组成机器的典型机构如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构及常用的间歇机构的运动，工作特性以及相应的运动分析、力分析方法，并对典型平面连杆机构、齿轮机构、凸轮机构进行分析：2、使学生初步具备实验数据分析和解释的能力，并具有制图、计算、测试等基本技能3、使学生初步具有拟定机械传动系统方案的能力，掌握并使用各种技术、技能和现代化工程工具的能力，培养学生机械系统方案创新设计的思维方式和方法及自主学习的能力二、课程教学目标与毕业要求的对应关系毕业要求指标点课程教学目标1、工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题。1-21-2掌握机械工程领域必备的工程基础和专业知识，并综合应用数学、自然科学知识对机械工程问题进行建模和求解。教学目标12、问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论。2-22-2能够应用机械工程基础知识和专业知识对机械领域复杂工程问题进行分析、判断并获得结论。教学目标23、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，并能够在设计坏书中体现创新意识,考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。3-13/能够针对具备不同特点的复杂机械工程问题设计解决方案。教学目标3三、课程的基本内容3.1理论教学1、绪论(支撑教学目标)教学目标：使学生了解课程的研究对象、内容、在机械类高级工程技术人才全局中的地位、作用和任务，机械的基本概念、机械原理学科的新发展等。本单元主要内容：(1)课程概况(2)课程的研究对象和内容(3)机械的基本概念(4)课程的地位、作用和学习方法2、平面机构的结构分析(支撑教学目标)教学目标：使学生掌握机构运动简图的绘制方法，能够将实际机构或机构的结构图绘制成机构运动简图，能看懂各种复杂机构的机构运动简图，能用机构运动简图表达自己的设计构思；知道运动链成为机构的条件；熟练掌握机构自由度的计算方法，能自如地运用平面机构自由度计算公式计算机构自由度，能准确识别出机构中存在的复合较链、局部自由度和虚约束，并作出正确处理；了解机构的组成原理和结构分析的方法。本单元主要内容：(1)机构的组成要素(2)机构的运动简图(3)机构的自由度计算及其具有确定运动的条件(4)机构的组成原理3、平面机构的运动分析和力分析(支撑教学目标)教学目标：使学生理解速度瞬心的概念，平面机构速度瞬心的数目及确定方法，学会用速度瞬心法对现有机构进行速度分析；掌握用相对运动图解法对机构进行运动分析的方法；熟悉机构运动分析的复数矢量法，了解矩阵法；掌握平面机构力分析中的动态静力分析法，能够对给出机构用解析法建模并进行机构运动分析和力分析。本单元主要内容：(1)用瞬心法进行机构速度分析(2)用相对运动图解法进行机构运动分析(3)用解析法进行机构运动分析(4)平面机构的力分析4、机械中的摩擦和机械效率(支撑教学目标)教学目标：使学生能够对移动副、转动副和螺旋副中的摩擦进行分析，并正确作出移动副、转动副中总反力的作用线；对当量摩擦系数和当量摩擦角的含义和用途有深刻理解；熟练掌握连杆机构和凸轮机构计及摩擦时的图解法受力分析；理解机械效率的意义和机械效率的表达式；理解机械自锁现象的本质和发生自锁的条件；能确定简单机械的机械效率及自锁条件。本单元主要内容：(1)移动副中的摩擦(2)螺旋副中的摩擦(3)转动副中的摩擦(4)考虑摩擦时机构的受力分析(5)机械的效率及自锁5、平面连杆机构(支撑教学目标)教学目标：使学生了解平面连杆机构的传动特点及其主要优缺点；了解较链四杆机构的基本型式及平面四杆机构演化型式；理解和重点掌握平面四杆机构一些基本知识(如有曲柄的条件，行程速比系数及急回运动、传动角及死点等；能熟练用图解法设计平面四杆机构；了解平面四杆机构的解析法。本单元主要内容：(1)平面四杆机构的类型及应用(2)平面四杆机构的基本知识(3)平面四杆机构设计的图解法(4)平面四杆机构设计的解析法6、凸轮机构(支撑教学目标)教学目标：使学生了解凸轮机构的类型和应用；掌握从动件常用运动规律的特点和适用场合，学会根据工作要求选择或设计从动件运动规律；按给定从动件位移线图，应用反转法绘制各种凸轮的轮廓曲线；掌握压力角与自锁的关系、基圆半径对压力角的影响及滚子半径选择的原则，能合理确定凸轮机构的基本尺寸；了解凸轮轮廓设计的解析法，学会对凸轮机构进行计算机辅助设计。本单元主要内容：(1)凸轮机构的应用和分类(2)从动件的运动规律(3)凸轮轮廓设计的图解法(4)凸轮轮廓设计的解析法(5)凸轮机构基本参数的确定7、齿轮机构(支撑教学目标)教学目标：使学生了解齿轮机构的类型及功用；掌握齿廓啮合基本定律；了解渐开线的形成过程，掌握渐开线的性质、渐开线方程及渐开线齿廓的啮合特性；深入理解和掌握渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动需要满足的条件；了解范成法切齿的基本原理和根切现象产生的原因，掌握不发生根切的条件；了解渐开线直齿圆柱齿轮机构的传动类型及特点。学会根据工作要求和已知条件，正确选择传动类型，进行直齿圆柱齿轮机构的传动设计；了解平行轴斜齿圆柱齿轮、阿基米德蜗杆蜗轮、直齿圆锥齿轮机构的特点及基本参数计算。本单元主要内容：(1)齿轮机构的应用和分类(2)齿轮的共轮齿廓曲线(3)渐开线及其齿廓啮合特性(4)渐开线标准齿轮的参数和尺寸(5)渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动(6)渐开线齿廓的切削加工(7)渐开线变位齿轮(8)变位齿轮传动及其设计(9)斜齿圆柱齿轮机构(10)蜗轮蜗杆机构(11)圆锥齿轮机构8、轮系(支撑教学目标)教学目标：使学生了解各类轮系的组成和运动特点，学会判断一个已知轮系属于何种轮系；熟练掌握各种轮系传动比的计算方法，会确定主、从动轮的转向关系，•了解各类轮系的功能，学会根据工作要求选择轮系的类型；了解行星轮系的齿数条件。本单元主要内容：(1)轮系及其分类(2)定轴轮系传动比的计算(3)周转轮系传动比的计算(4)混合轮系传动比的计算(5)轮系的功用及行星轮系的齿数条件9、间歇机构与其他机构(支撑教学目标)教学目标：使学生了解棘轮机构、槽轮机构、凸轮式间歇运动机构、万向较链机构、不完全齿轮机构和非圆齿轮机构的工作原理、运动特点、功能和适用场合；简单了解组合机构的几种形式。本单元主要内容：(1)棘轮机构(2)槽轮机构(3)其他机构10、机械动力学(支撑教学目标)教学目标：使学生了解机械运转过程的三个阶段中，机械系统的功、能量和原动件运动速度的特点；掌握建立单自由度机械系统等效动力学模型的基本思路和建立运动方程式的方法；掌握等效力(力矩)、等效质量(转动惯量)、等效构件和等效动力学模型等基本概念和相应计算方法；了解机器运动方程式的两种表达形式(动能形式、力或力矩形式)和简单情况下的求解；掌握飞轮调速的原理和飞轮设计的基本方法，能求解等效力矩是机构位置函数时的飞轮转动惯量；了解机械非周期性速度波动的特点和调解方法。本单元主要内容：(1)机械运动过程及其作用力(2)机械系统的等效力学模型(3)机械系统的运动方程式(4)机械系统速度波动及其调节方法11、机械的平衡(支撑教学目标)教学目标：使学生了解刚性转子静、动平衡的原理和计算方法；平衡试验方法及平面四杆机构的平衡原理。本单元主要内容：(1)机械平衡的目的和内容(2)刚性转子的平衡(3)刚性转子的平衡试验(4)平面机构的平衡简介3.2课内实验内容1、课内实验（支撑教学目标）教学目标：使学生加强对机械与机器的认识，了解生产中实际使用的机器的用途、工作原理、运动传递过程、机构组成情况和机构的结构分类，初步掌握根据实际使用的机器进行机构运动简图测绘的基本方法、步骤和注意事项；掌握用范成法切制渐开线齿轮的基本原理，了解工厂中实际加工渐开线齿轮的生产过程；熟悉渐开线齿轮各参数的计算公式以及不同参数对齿形的影响，了解渐开线齿轮产生根切现象的原因和避免根切的方法；分析标准齿轮与变位齿轮的异同点，可以自主设计齿轮参数，利用“齿轮范成原理计算机模拟系统”软件，验证自己结论的正确性；掌握应用游标卡尺测定渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的方法；巩固并熟悉齿轮的各部分尺寸及参数之间的关系和渐开线的性质；加深理解和巩固所学过的转子动平衡理论知识；掌握和熟悉动平衡机的使用方法和利用动平衡机对刚性转子进行动平衡的基本方法。通过课程实验使学生具有设计并实施验证实验，采集数据，并对数据进行分析以得出结论,独立撰写科学实验报告的能力，熟悉相关实验测试设备及其使用方法，了解实验室各项管理规定。主要内容：机械原理课程包含4个实验，内容分别为：a）针对机构组成原理，机构结构分析基础的“综合机构运动简图测绘分析”实验；b）基于齿轮基本尺寸及加工原理的“齿轮范成原理的计算机的模拟和齿轮参数测定”实验；c）初步了解动力学知识的“动平衡”实验；d）直观地、全面地了解机器与机构的“机构示教板演示”实验（选做）。2、课内实验（支撑教学目标）教学目标：使学生加强对机械与机器的认识，了解生产中实际使用的机器的用途、工作原理、运动传递过程、机构组成情况和机构的结构分类，初步掌握根据实际使用的机器进行机构运动简图测绘的基本方法、步骤和注意事项；掌握用范成法切制渐开线齿轮的基本原理，了解工厂中实际加工渐开线齿轮的生产过程；熟悉渐开线齿轮各参数的计算公式以及不同参数对齿形的影响，了解渐开线齿轮产生根切现象的原因和避免根切的方法；分析标准齿轮与变位齿轮的异同点，可以自主设计齿轮参数，利用“齿轮范成原理计算机模拟系统”软件，验证自己结论的正确性；掌握应用游标卡尺测定渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的方法；巩固并熟悉齿轮的各部分尺寸及参数之间的关系和渐开线的性质；加深理解和巩固所学过的转子动平衡理论知识；掌握和熟悉动平衡机的使用方法和利用动平衡机对刚性转子进行动平衡的基本方法。通过课程实验使学生具有设计并实施验证实验，采集数据，并对数据进行分析以得出结论,独立撰写科学实验报告的能力，熟悉相关实验测试设备及其使用方法，了解实验室各项管理规定。主要内容:机械原理课程包含4个实验，内容分别为：a)针对机构组成原理，机构结构分析基础的“综合机构运动简图测绘分析”实验；b)基于齿轮基本尺寸及加工原理的“齿轮范成原理的计算机的模拟和齿轮参数测定”实验；c)初步了解动力学知识的“动平衡”实验；d)直观地、全面地了解机器与机构的“机构示教板演示”实验(选做)。3.3讨论课内容1、讨论课(支撑教学目标)讨论课目标：讨论课是对机械原理课程内容的灵活运用，是对原理创新型人才的初期训练，因为机械原理课程的目标是培养学生利用所学机械原理知识解决实际问题的能力，学生可根据自己的兴趣爱好，自由地选取研究项目并进行方案构思，最终将方案和构思过程中的相关问题融于讨论，以学生上台讲演和讨论为教学形式来引导学生积极思考，主动发现工程实际中存在的机械原理问题，并利用所学的知识解决实际问题，提高学生的创新能力。通过讨论课使学生加深对机械原理的基础知识的理解、扩宽知识面、初步具备查阅文献、阅读相关技术资料和调查研究的能力，提高学生综合运用本课程知识，分析、理解和解决本专业及相关行业的理论和实践问题的能力，并引导学生积极思考、主动学习，锻炼和提高学生的交流、沟通和表达能力以及团队合作能力，培养学生的责任感和职业道德。讨论课内容：讨论课的题目在课程开始前下发，也可由学生根据兴趣自行选题。讨论课主要包括以下内容：(1)提出设计目标，以解决实际的机械问题；(2)给出工作原理、原始数据及设计要求；(3)根据工艺动作要求拟定运动循环图；(4)进行各部分传动机构的选型；(5)提出2-3种机械传动方案(每种方案中至少必须包含五杆机构及一种其它基本机构)。讨论课的实施：讨论课的要求与成绩评定：三级项目内容无课程其他内容四、教学安排本课程由课堂教学、讨论课及实验三部分组成。课堂教学以机构的运动设计、机械的动力设计和机械系统方案设计的基本知识为载体，综合运用探究式、启发式和互动式的教学方法，并辅助大量的实物及现场图片、影像资料等进行授课。讨论课1次，设置在课程理论教学授课结束后进行。围绕机械原理课程设计学生所设计的传动方案进行探讨，分析其原理的可行性和合理性。实验3次，分别针对机构测绘、齿轮加工、转子动平衡等的基本原理和规律进行综合性实验,对本课程的基本概念和理论进行实验验证。建议学时分配如下表:讲课内容学时讲课实验(践)上机1绪论12平面机构结构分析523平面机构运动及力分析64运动副磨擦及机械效率65平面连杆机构及其设计66凸轮机构及其设计67齿轮机构及其设计1228轮系及其设计49间歇机构与其他机构210机械运动及其速度波动的调节411机械的平衡2212讨论课4合计64五、教学方法1、讲授基本原理，理论联系实际；2、采用多媒体课件和传统教学相结合进行教学，将多种教学手段有机融合，采用启发式、互动式的授课方法；3、着重研究一般机械的共性问题，即机构的分析与综合的基本理论和基本方法，强调对机械的共性问题的认识，并能将之应用于机械传动方案设计；4、理论教学、讨论课及实验训练相结合，强化学生的工程意识和机械传动方案的设计能力；5、加强课后的辅导(通过面对面答疑和网络平台)，创建全方位的辅导答疑模式。六、教学目标达成度评价(1)教学目标1、2的达成度通过作业、实验和闭卷笔试考评;(2)教学目标3的达成度通过作业、讨论课和闭卷笔试考评。七'成绩评定课程成绩包括5个部分，分别为平时表现、作业、讨论课、实验和结课考试。具体要求及成绩评定方法如下。1、平时表现本门课程的所有环节均要求学生参与并签到，不得缺勤。每缺勤一次扣1分。无故缺勤5次者，取消