机械原理课程教学大纲.docx
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机械原理课程教学大纲
《机械原理》课程教学大纲
一、课程基本情况与说明
（一）课程代码：
（二）课程英文名称：
MachineandMechanismTheory
（三）课程中文名称：
机械原理
（四）授课对象：
机械工程及其自动化等机械类相关专业本科学生
（五）开课单位：
工学院
（六）教材：
《机械原理》（第七版），孙桓主编，高等教育出版社，2007年。
（七）参考书目
[1]《机械原理教程》（第二版），申永胜主编，清华大学出版社，2005年。
[2]《机械原理辅导与习题》（第二版），申永胜主编，清华大学出版社，2006年。
[3]《机械原理学习指南》（第四版），陈作模主编，高等教育出版社，2006年。
[4]《机械原理》，朱理主编，高等教育出版社，2004年。
[5]《机械原理》，秦荣荣主编，高等教育出版社，2006年。
（八）课程性质
本课程是本科机械类各专业教学计划中的一门主干技术基础课，是机械类专业学生的必修课。
本课程主要研究各种机械的一般共性问题，即研究机构的组成原理、机构运动学及机器动力学等；研究各种机器中常用机构的运动及动力性能分析与设计方法和机械传动系统方案设计的问题。
该课程的先修课程为：
工程制图，理论力学，计算机应用基础等。
（九）教学目的
通过本课程的学习，使学生掌握机构学和机器动力学的基本理论、基本知识和基本技能，并初步具有拟订机械运动方案、分析和设计机构的能力。
它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
（十）教学基本要求
本课程是理论性和应用性均较强的课程，教学环节包括课堂讲授，学生自学，实验，
作业，答疑，期中考试，期末考试。
教师在课堂上应对机构的基本概念、机构的结构、运动和力分析、常用机构的设计方法进行必要的讲授，并详细讲授每章的重点、难点内容；讲授中应注意理论联系实际，加深学生对相关内容的理解。
（十一）教学时数
教学时数：
79学时
学分数：
4学分
教学时数具体分配：
序号
内容
讲课
实验
合计
1
绪论
2
2
2
机构的结构分析
6
2
8
3
平囿机构的运动分析
6
4
10
4
平囿机构的力分析
6
6
5
机械的效率和自锁
4
4
6
机械的平衡
4
2
6
7
机械的运转及其速度波动的调节
4
4
8
平面连杆机构及其设计
8
8
9
凸轮机构及其设计
6
6
10
齿轮机构及其设计
8
8
16
11
齿轮系及其设计
4
4
12
其他常用机构
2
2
13
机械传动系统的方案设计
3
3
合计
63
16
79
（十二）教学方式
课堂教学以多媒体教学手段为主要形式。
（十三）考核方式和成绩记载说明
考核方式为考试。
严格考核学生出勤情况，达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格。
期末考试采用闭卷方式进行，考试范围应涵盖所有讲授内容，考试内容应能客观反映出学生对本课程的掌握程度及综合应用能力。
考试题型应尽量多样化。
总评成绩：
平时作业与平时实验成绩25%,期中成绩15%,期末成绩60%。
期中考试、实验主要考查学生实践能力，期末考试主要考查学生理论知识的掌握情况。
二、讲授大纲
1、绪论（2学时）
基本要求：
明确本课程的研究对象和内容以及它的地位、任务和作用，对机械设计及理论学科的发展状况和趋势有所了解。
主要内容：
1.机械原理研究的对象和内容。
2.学习机械原理的目的及如何学习本课程。
3.对机械设计及理论学科的发展状况和趋势有所了解。
重点：
机械原理研究的对象和内容。
2、机构的结构分析（6学时）
基本要求：
搞清构件、运动副、约束、自由度及运动链等重要概念；能绘制比较简单的机械的机构运动简图；能正确计算平面机构的自由度并能判判断其是否具有确定的运动；对虚约束对机构工作性能的影响及机构结构合理设计问题的重要性有所认识；对平面机构的组成原理有所了解。
主要内容：
1.机构结构分析的内容及目的。
2.机构的组成（构件、运动副、运动链和机构）。
3.机构运动简图。
4.机构具有确定运动的条件。
5.平面机构的自由度计算。
6.计算平面机构自由度时应注意的事项。
7.平面机构的组成原理、结构分类及结构分析。
重点：
构件、运动副、运动链等的概念，机构运动生产力简图的绘制，机构具有确定运动的条件及机构自由度的计算。
难点：
机构中虚约束的判定问题。
8、平面机构的运动分析（6学时）
基本要求：
正确理解速度瞬心的概念；并能用瞬心法对简单机构进行速度分析；能用图解法
和解析法对n级机构进行运动分析。
主要内容：
1.机构运动分析的目的和方法。
2.利用速度瞬心对平面机构进行速度分析。
3.平面机构运动分析的图解法。
4.平面机构的位移、速度和加速度方程的建立及求解。
重点：
对n级机构进行运动分析。
难点：
对机构的加速度分析。
4、平面机构的力分析（6学时）
基本要求：
了解作用在机械中的力的分类，掌握运动副中摩擦力的计算方法和总反力方向的确
定。
主要内容：
1.机构力分析的目的和方法。
2.构件惯性力的确定。
3.质量代换法。
4
;螺旋副中的摩擦;
.运动副中的摩擦：
移动副中的摩擦（斜平面摩擦、槽面摩擦）
转动副中的摩擦（轴颈摩擦、摩擦圆、轴端摩擦）。
5.不考虑摩擦时机构的力分析。
重点：
1.几种常见运动副中摩擦力及总反力的确定。
2.用用图解法和解析法对平面机构作动态静力分析。
难点：
转动副中总反力作用线的确定。
3、机械中的效率和自锁（4学时）基本要求：
明确机械效率和自锁的概念，能确定机构的瞬时机械效率和机构的自锁条件。
主要内容：
1.机械效率。
2.机械的自锁。
重点：
机械效率的计算，机械的自锁现象和自锁条件的确定。
难点：
某些机械自锁条件的确定。
6、机械的平衡（4学时）
基本要求：
明确机械平衡的目的，掌握刚性转子的静平衡和动平衡的条件、平衡原理和方法,了解平面四杆机构的平衡原理。
主要内容：
1.机械平衡的目的。
2.刚性转子的静平衡和动平衡。
3.平面四杆机构平衡的基本概念。
重点:
刚性转子静平衡和动平衡的原理及计算方法。
难点:
刚性转子静平衡和动平衡的计算方法。
7、机械的运转及其速度波动的调节（4学时）
基本要求：
掌握建立单自由度机械系统的等效动力学模型及运动方程式的方法，会求解力为函数时的运动方程式；了解飞轮的调速原理和特点，掌握飞轮转动惯量的简易计算方法；了解非周期性速度波动调节的基本概念。
主要内容：
1.研究机械运转及其速度波动调节的目的。
2.单自由度机械系统的等效动力学模型及运动方程。
3.周期性和非周期性的速度波动及其调节方法。
4.飞轮转动惯量的确定。
重点：
1.单自由度机械系统的等效动力学模型的建立。
2.机械运转产生周期性和非周期性的速度波动的根本原因及其调节方法的基本原理。
难点：
最大盈亏功的确定及机械运动方程的求解。
3、平面连杆机构及其设计（8学时）
基本要求：
了解平面四杆机构的基本型式及其演化，对曲柄存在条件、急回运动（极位和极位夹角）和行程速比系数、压力角、传动角、死点及运动连续性，有明确的概念，掌握四杆机构的设计方法。
主要内容：
1.连杆机构的传动特点及其应用。
2.平面四杆机构的基本型式及其演化。
3.有关平面四杆机构的基本知识（有曲柄的条件、急回运动及行程速比系数、传动角和压力角、死点和传动的连续性等）。
4.平面四杆机构的设计（图解法含按已知连杆三位置、两连架杆三对应位置、行程速比系数，解析法和实验法）。
重点：
平面四杆机构的基本型式及其演化、有关平面四杆机构的基本知识及平面四杆机构的一些基本设计方法。
难点：
平面四杆机构的设计方法。
5、凸轮机构及其设计（6学时）
基本要求：
了解凸轮机构的类型和应用，对推杆的运动规律，凸轮机构的压力角及自锁有明确的概念，能确定盘形凸轮机构的基本尺寸；掌握盘形凸轮廓线的设计方法。
主要内容：
6.凸轮机构的应用和分类。
7.推杆常用的运动规律及其选择原则。
8用作图法设计平面凸轮的轮廓曲线。
9用解析法设计平面凸轮的轮廓曲线。
10平面凸轮的压力角、自锁及其基本尺寸的合理选择。
11高速凸轮机构简介。
重点：
推杆常用的运动规律，凸轮机构的压力角与机构的受力情况。
难点：
盘形凸轮轮廓曲线的设计。
10、齿轮机构及其设计（8学时）
基本要求：
了解齿轮机构的类型和应用；掌握齿廓啮合基本定律，深入了解渐开线直齿圆柱轮传动的啮合特性；掌握标准直齿圆柱齿轮传动的基本参数和几何尺寸的计算方法；了解渐开线齿轮的展成原理和根切、最少齿数、变位、变位齿轮传动等概念；了解平行轴斜齿圆柱齿轮传动的啮合特点，掌握标准斜齿轮传动几何尺寸的计算方法；了解标准直齿轮圆锥齿轮的传动特点及几何尺寸的计算方法；对蜗轮蜗杆的传动特点有所了解。
主要内容：
1.齿轮机构的应用及其分类。
2.齿廓啮合基本定律。
3.渐开线的形成及其性质。
4.渐开线齿廓的啮合传动（定传动比传动、可分性、正压力方向不变性等）。
5.渐开线齿轮各部分的名称及尺寸。
6.渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动（正确啮合条件、中心距、连续传动条件等）
7.渐开线齿轮的切制原理。
8.渐开线标准齿轮无根切现象的最少齿数。
9.渐开线齿轮的变位修正。
10.变位齿轮传动简介。
11.斜齿圆柱齿轮传动（齿廓的形成、端面、法面）和人字齿轮传动的正确啮合条件、基本尺寸、当量齿数、重合度、主要优缺点。
12.蜗杆传动。
13.直齿圆锥齿轮传动：
齿廓的形成、背锥、当量齿数、基本尺寸。
重点：
渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动的基本理论和设计计算。
难点：
齿轮的变位修正和变位齿轮传动。
11、齿轮系及其设计（4学时）
基本要求：
了解轮系的分类和应用；掌握定轴轮系、周转轮系和复合轮系传动比的计算方法；
了解行星轮系的选型、效率和齿轮数的选取等基本知识。
主要内容：
1.齿轮系的应用及其类型。
2.定轴轮系传动比。
3,周转轮系传动比。
4.行星轮系的效率、选型及设计的基本知识。
重点：
轮系传动比的计算。
难点：
复合轮系如何正确划分为各个基本轮系。
12、其他常用机构（2学时）
基本要求：
了解四至六种其他常用机构的工作原理，运动特点及其应用，了解组合机构的概念、
类型及运动特点。
主要内容：
1.棘轮机构
2,槽轮机构
3.凸轮间歇运动机构
4.不完全齿轮机构
5,非圆齿轮机构
6.螺旋机构
7.万向联轴节
8.组合机构
重点：
了解其它常用机构的工作原理、运动特点及应用。
难点：
其它常用机构的工作原理、运动特点。
13、机械传动系统的方案设计（3学时，可在课程设计中完成）
基本要求：
掌握机构选型的基本知识，了解机构的组合和变异，了解运动循环图的基本概念。
主要内容：
1,各种常用机构的适用场合及性能比较。
2.机构选型及组合应用的一般原则。
3.机构运动循环图。
4.机械传动系统运动简图设计举例。
重点：
机械传动系统运动简图设计。
难点：
机构运动循环图。
三、实验大纲
（一）课程名称：
机械原理
（二）所属实验室名称：
机械原理实验室
（三）实验内容和目的：
实验是机械设计课程的重要实践教学环节，其目的是让学生增强对机构的感性认识，加深对其理论知识的理解，掌握机械原理实验的基本技能和基本方法，培养学生设计机构的能力及独立实验操作的能力。
实验内容及要求
大纲基本内容包括5个必做的实验，在规定的16个学时内完成。
实验一机构现场认识实验（演示性实验，2学时）
（1）了解四种基本机构的结构特点及主要类型；
（2）了解四种基本机构和空间连杆机构的运动传递情况；
（3）初步了解组合机构的几种典型的组合方式。
实验二机构运动简图测绘实验（综合性实验，4学时）
（1）通过对一些实际机构的测绘，掌握机构运动简图的绘制方法；
（2）熟练掌握机构自由度的计算；
（3）验证机构具有确定运动的条件。
实验三齿轮的范成实验（验证性实验，4学时）
（1）掌握用范成法加工渐开线齿轮齿廓的基本原理；
（2）了解渐开线齿轮产生根切现象的原因和避免根切的方法；
（3）分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。
实验四插齿原理演示实验（演示性实验，2学时）
（1）通过观察插齿加工齿轮的全过程，加深对范成法加工齿轮的理解。
（2）了解各种传动的结构特点和用途。
实验五渐开线直齿圆柱齿轮参数测定实验（综合性实验，4学时）
（1）通过对渐开线齿轮的测定，了解齿轮参数的测定方法，并确定齿轮的模数、压力
角、齿顶高系数和顶隙系数等。
（2）培养学生初步掌握用实验方法对简单零件进行测定的能力。
（四）考核方式：
成绩评定标准：
学生成绩以15%的比例计入《机械原理》这门课程。
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