《机械原理》课程教学大纲（机械设计制造及其自动化专业）

《机械原理》课程教学大纲一、课程简介课程中文名机械原理课程英文名theoryofmachinesandmechanisms双语授课□是否课程代码24112008课程学分3总学时数48（含实践4，含劳动教育1）课程类别□通识教育课程□公共基础课程专业教育课程□综合实践课程□教师教育课程课程性质必修□选修□其他课程形态□线上线下□线上线下混合式□社会实践□虚拟仿真实验教学考核方式闭卷□开卷□课程论文□课程作品□汇报展示报告课堂表现□阶段性测试平时作业□其他（可多选）开课学院机器人工程学院开课系(教研室)机械制造工程系面向专业机械设计制造及其自动化开课学期第4学期先修课程机械制图及CAD、理论力学、工程材料与成型技术基础、机械精度设计后续课程机械设计、机械制造技术、液压传动与控制、机电传动控制选用教材纪莲清，朱贤华.机械原理（第2版）[M].武汉：华中科技大学出版社,2023年.参考书目1.申永胜.机械原理教程(第3版）[M].北京:清华大学出版社,2017年.2.孙桓主编.机械原理(第八版)[M].北京:高等教育出版社,2019年.3.于靖军.机械原理[M].北京:机械工业出版社,2013年.课程资源中国大学MOOC等智慧网络教学平台/course/BIT-47016?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg_课程简介机械原理是机械类专业的一门专业主干课程，依托专业教育开展劳动教育的课程，它是研究机械共性问题的课程。主要学习机构学和机械动力学的基本理论、基本知识和基本技能;机构的组成原理、结构分析方法;常用机构的工作原理、运动特性及设计。培养学生初步具有拟定机械运动方案、分析和设计机构的能力。在培养高级工程技术人才的全局中，具有增强学生对机械技术工作的适应能力和开发创造能力的作用。二、课程目标表1课程目标序号具体课程目标课程目标1习得机械原理有关基础知识，熟悉机械结构分析、速度分析和力学分析的方法，具备解决一些简单的工程实际问题的能力。具有精益求精的大国工匠精神。课程目标2在遵守国家标准前提下，通过文献研究、工具书查阅，结合课程理论知识，能对复杂机械工程问题进行分析，培养学生实际与理论结合的能力。课程目标3针对机械工程领域的机械原理的相关问题，能通过运用所学知识进行实验研究分析，并得出结论以解决实际问题。具有刻苦钻研的科学家精神。表2课程目标与毕业要求对应关系毕业要求指标点课程目标毕业要求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机械工程及相关领域的复杂工程问题。【H】指标点1.3：掌握解决机械工程问题所需的专业基础知识，并能够应用。课程目标1毕业要求2：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机械工程领域的复杂工程问题，以获得有效结论。【M】指标点2.2：能够应用工程科学的基本原理正确识别、表达复杂机械工程问题，以获得有效结论。课程目标2毕业要求4：研究：能够基于科学原理并采用科学方法对机械工程及相关领域复杂工程问题进行研究，包括设计实验、建模、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。【L】指标点4.2：能够基于科学原理并采用科学方法对复杂机械工程问题制定实验方案并实施。课程目标3三、课程学习内容与方法（一）理论学习内容及要求表3-1课程目标、学习内容和教学方法对应关系序号课程模块学习内容学习任务课程目标学习重点难点教学方法学时1机械发展史1.机械发展的历史及成就1.拓展阅读：机械工业发展史；2.线上学习：观影《大国工匠》。课程目标3重点：1.机器、机构、零件、构件的基本概念和异同点；2.认识机械原理的重要性，明确责任感、使命感，激发爱国热情和学习热情；难点：1.机械原理的学习方法。1.演示讲授法：促进学生加深对机械原理的了解。22.机械原理学科的发展趋势3.机械原理的研究对象及内容4.机械原理的学习方法2机构的组成和结构1.机构的组成1.课程预习：教材及相关资料；2.个人作业：平面连杆机构自由度计算；3.课后思考：机构组成原理和结构分析方法。课程目标1课程目标2重点：1.机构运动简图绘制；2.机构自由度的计算方法；难点：1.机构组成原理及结构分析。1.案例教学法：能够引导学生掌握自由度计算和简图绘制方法；2.演示讲授法：促进学生了解机构。8（含劳动教育0.4）2.机构运动简图3.机构自由度分析4.机构组成原理和结构分析3平面机构的运动分析1.速度瞬心的概念和查找方法1.课程预习：教材及相关资料；2.个人作业：用矢量方程图解法作机构速度和加速度分析；3.课后思考：速度瞬心的查找方法。课程目标1课程目标2重点：1.速度瞬心法作机构速度分析；2.矢量方程图解法作机构速度和加速度分析；难点：1.矢量方程图解法作机构速度和加速度分析。1.演示讲授法：促进学生掌握平面机构分析的方法。42.用速度瞬心法机构的作速度分析3.掌握矢量方程图解法4平面连杆机构1.平面连杆机构基本形式及其演化1.课程预习：教材及相关资料；2.个人作业：判断机构的类型；3.课后思考：四杆机构的工作特性。课程目标1课程目标2重点：1.平面四杆机构的工作特性。2.平面连杆机构的类型及应用；3.瞬心法对机构进行运动学分析；难点：1.平面连杆机构设计。1.案例教学法：能够引导学生了解连杆机构特性；2.演示讲授法：促进学生了解连杆机构演化。8（含劳动教育0.2）2.平面连杆机构的工作特性3.平面连杆机构设计5凸轮机构1.凸轮机构的组成、类型、特点和功能1.课程预习：教材及相关资料；2.个人作业：凸轮轮廓曲线作图设计3.课后思考：不同从动件运动规律特性课程目标1课程目标2重点：1.凸轮机构的应用和类型；2.从动件运动规律设计；难点：1.凸轮轮廓曲线作图设计；2.凸轮机构基本尺寸确定。1.案例教学法：能够引导学生掌握凸轮机构设计方法；2.演示讲授法：促进学生了解凸轮机构运动规律。62.从动件运动规律设计3.凸轮轮廓曲线作图设计4.凸轮机构基本参数设计6齿轮机构1.齿轮机构的应用与分类1.课程预习：教材及相关资料；2.个人作业：平行轴直齿/斜齿圆柱齿轮参数计算3.课后思考：不同类型齿轮机构传动特点课程目标1课程目标2重点：1.渐开线的形成及其特性；2.渐开线齿廓啮合特点；3.渐开线标准直齿圆柱齿轮参数计算；4.蜗轮蜗杆机构传动特点及尺寸计算；5.斜齿轮机构啮合特点、参数计算；；6.圆锥齿轮啮合特点及参数计算；7.渐开线齿廓的切制原理及根切现象；难点：1.渐开线变位齿轮参数计算；2.渐开线直齿圆柱齿轮传动啮合过程；3.渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件；4.渐开线直齿圆柱齿轮连续传动条件。1.案例教学法：能够引导学生掌握齿轮机构的参数计算、齿轮轮系运动分析方法；2.演示讲授法：促进学生了解齿轮类机构运动特性。10（含劳动教育0.2）2.渐开线齿廓及其啮合特性3.渐开线标准直齿圆柱齿轮4.渐开线标准直齿圆柱齿轮啮合传动5.渐开线齿廓的根切及其变位6.平行轴斜齿圆柱齿轮传动特点及几何尺寸计算7.蜗杆蜗轮机构传动特性8.圆锥齿轮机构传动特性7轮系1.轮系的类型1.课程预习：教材及相关资料；2.个人作业：轮系传动比计算3.课后思考：定轴轮系、周转轮系和混合轮系的优缺点课程目标1课程目标2重点：1.定轴轮系、周转轮系传动比计算难点：1.混合轮系传动比计算及转向判定1.案例教学法：能够引导学生了解轮系的特性；2.演示讲授法：促进学生掌握轮系计算和运动方向判定方法。6（劳动教育0.2）2.轮系的传动比计算1.演示讲授法：通过教师在课堂展示实物模型、图片、多媒体课件等直观教具或通过示范性操作指导学生获得机械原理有关基本原理知识，有效地培养学生机械工程机构分析能力。2.案例教学法：整合工程项目实践、企业生产设计实际。以实际的机构、机器的机构分析为案例引导教学，让学生真正做到理论与实践相结合，提高学生应用能力。实验学习内容及要求表3课程目标、学习内容和教学方法对应关系（含1学时劳动教育）序号项目名称项目来源教学目标（观测点、重难点）学时数项目类型要求每组人数教学方法课程目标1实验1：平面机构运动简图绘制与分析实验资料1.确定组成机构的构件数（重点）2设计研究选做5课堂讲授、实验指导12.确定运动副的类型、运动尺寸（重点）3.绘制机构运动简图（难点）4.计算机构自由度并进行机构分析（难点）2实验2：齿轮展成实验实验资料1.用展成法加工渐开线齿轮的原理（重点）2验证性必做5课堂讲授、实验指导12.3.齿轮基本几何尺寸的计算（劳动教育）（难点）4.比较标准齿轮和变位齿轮的异同（难点）3实验3：平面机构组合拼接设计实验实验资料1.设计一个机构运动方案（重点）2设计研究选做5课堂讲授、实验指导12.初步拟定机构运动学尺寸（重点）3.对机构进行杆组的拆分（难点）4.对设计运动方案进行拼接验证（难点）4实验4：机构运动方案创新设计实验资料1.熟悉机构构型创新设计方法（重点）2设计研究选做5课堂讲授、实验指导12.初步拟定机构系统运动方案（重点）3.对机构运动方案进行创新设计（难点）4.灵活运用机构构型创造性的设计机构运动系统（难点）四、课程考核（一）考核内容与考核方式表4-1课程目标、考核内容与考核方式对应关系课程目标考核内容所属学习模块/项目考核占比考核方式课程目标11.构件、零件的基本概念、机器、机构的基本特征绪论46%课堂表现平时作业期末测试实验报告2.机构自由度分析计算机构的组成和结构3.机构组成原理及机构结构分析4.机械的效率和自锁机械动力设计5.运动副受力分析及自锁的条件机械动力设计6.机构运动简图绘制与分析平面机构运动简图测绘与分析课程目标21.连杆机构的基本类型、演化及工作特性连杆机构37.2%课堂表现平时作业期末测试实验报告2.凸轮机构的基本类型、特点和功能凸轮机构3.从动件运动规律的设计分析凸轮机构4.齿轮机构的基本类型和应用齿轮机构5.渐开线齿廓及其啮合特性齿轮机构6.渐开线直齿轮、斜齿轮、锥齿轮及蜗杆蜗轮啮合传动齿轮机构7.轮系的应用和基本类型轮系8.棘轮、槽轮等间歇运动机构的类型及应用其他常用机构9.用展成法加工渐开线齿轮的原理及根切产生的原因齿轮展成实验课程目标31.平面连杆机构的设计连杆机构16.8%课堂表现平时作业期末测试2.凸轮机构轮廓曲线的设计凸轮机构3.齿轮机构传动参数设计齿轮机构4.定轴、周转和复合轮系传动比计算轮系表4-2课程目标与考核方式矩阵关系课程目标考核方式考核占比期末考试成绩比例60%实验成绩比例10%课堂表现成绩比例12%课程作业成绩比例18%课程目标140%40%60%60%46%课程目标240%60%30%20%37.2%课程目标320%0%10%20%16.8%（二）成绩评定1.平时成绩评定1.平时成绩评定平时成绩总分共计100分，主要由课堂表现和课后作业完成情况两部分构成。其中课堂表现占40%，作业完成情况占60%。平时成绩按比例计入总成绩。（1）课堂表现（100分）：根据学生的出勤情况和在课堂上的表现情况、发言与提问情况，来评价学生相关的能力。课堂表现成绩按比例计入平时成绩。（2）作业完成情况（100分）：主要考核学生对每章节知识点的复习、理解和掌握程度。每次作业根据完成质量分成A、B、C、D四个等级，每个等级对应95分，85分，75分和65分。取各次成绩的平均值作为作业完成情况的成绩。作业完成成绩按比例计入平时成绩。2.实验成绩评定通过实验过程和实验报告来考察学生对所学知识的掌握和运用能力，强化学生的实践能力。每次实践报告根据完成质量分成A、B、C、D四个等级，每个等级对应95分，85分，75分和65分。取各次成绩的平均值作为实践成绩。实践成绩按比例计入总成绩。3.期末成绩评定机械原理课程重点考核连杆机构的运动特性和设计、凸轮机构的基本概念和特征、齿轮机构的基本参数设计、轮系传动比计算等。方式为闭卷考试，卷面总分100分。期末成绩按比例计入总成绩。4.总成绩评定总成绩由平时考核成绩和期末考核成绩构成，总成绩（100%）=平时成绩（30%）+实践成绩（10%）+期末成绩（60%）（三）评分标准机械原理课程闭卷考试评分标准详细内容见试卷答案，机械原理非试卷考核项目以下表5为准。表5评分标准（非试卷考核项目）考核项目评分标准优秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)课堂表现能够积极发言、回答问题，互动效果良好，问题回答正确。能够积极发言、回答问题，互动效果良好，问题回答较为正确。课堂发言、回答问题不够积极，互动效果较好，问题回答基本正确。课堂发言、回答问题不够积极，互动效果一般，问题回答不正确。课堂没有发言，从不参与课堂互动。课程作业（1）能够按要求认真完成作业安排，书写规范，过程正确；（2）作业步骤正确，思路清晰，整体完成优秀。（1）能够按要求认真完成作业安排，书写较为规范，过程较正确；（2）作业步骤正确，思路较清晰，整体完成良好。（1）能够基本按要求认真完成作业安排，书写规范，过程基本正确；（2）作业步骤基本正确，思路不清晰，整体满足要求。（1）能够按要求完成作业安排，书写不够规范，过程有误；（2）作业步骤有误，思路模糊，整体完成一般。未能按要求完成课程作业课程实