《机械原理理论》课程教学大纲

1、PAGE 机械原理课程教学大纲课程中文名称：机械原理课程英文名称：Machine Theory and mechanisms课程编号：ZJ16107课程类型：（专业基础课）学 时：总学时50（理论课学时44、实验课学时6）学 分：2适用对象：机电技术教育先修课程：高等数学、机械制图、理论力学课程简介：机械原理是机械类专业中研究机械共性问题的一门主干专业基础课。它的任务是使学生掌握机构学和机械动力学的基本理论、基本知识和基本技能，并初步具有拟定机械运动方案、分析和设计机构的能力。对于培养应用型人才的全局中，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。本课程的主要内容包括两部分。第一

2、部分为机构的结构分析。主要包括机构的结构分析、常用机构的工作原理、运动特性及其设计。第二部分为机构和机器的动力学，包括机构的力分析和惯性力的平衡问题、机械效率和速度波动调节等。一、教学目标及任务机械原理课程是机电技术教育专业的一门重要的专业基础课，本课程具有承上启下的桥梁作用，为学生学习后续课程和掌握专业知识以及新的科学技术打下基础。通过该课程的学习，可以使学生掌握机构学和机械动力学的基本理论、基本知识和基本技能，并初步具有拟定机械运动方案、分析和设计机构的能力。二、学时分配章 节理论教学内容理论学时实验项目实验学时第一章平面机构的结构分析8机构运动简图绘制2第二章平面连杆机构及其设计6第三章

3、凸轮机构及其设计4第四章齿轮机构及其设计10齿轮参数测定实验/齿轮范成实验2/2第五章轮系及其设计4第六章其他常用机构2第七章平面机构的力分析2第八章平面机构的平衡2第九章机器的机械效率2第十章机器的运转及其速度波动的调节4合 计44合计6三、教学内容及教学要求第一章 平面机构的结构分析（8学时）教学重点： 机构运动简图的绘制；自由度的计算；复合铰链、局部自由度和虚约束的判断方法。高副低代方法，机构的结构分析。教学难点：机构运动简图的绘制；自由度的计算；机构的结构分析。教学要求：了解课程研究的对象、内容；理解运动副、运动链、约束和自由度等基本概念；掌握机构运动简图的绘制方法；掌握平面机构自由度

4、的计算方法；理解高副低代的方法，掌握机构的结构分析。第一节 绪论1机械原理课程的研究对象、地位和作用2机械原理学科的发展趋势第二节 运动副、运动链和机构1运动副2运动链和机构第三节 平面机构运动简图1机构运动简图的定义2机构运动简图的绘制第四节 平面机构的自由度1平面机构自由度的定义2机构具有确定运动的条件3复合铰链、局部自由度和虚约束第五节 平面机构的组成原理和结构分析1平面机构的高副低代2平面机构的组成原理3平面机构的结构分析本章习题要点：1机构运动简图的绘制（习题1-1、1-3）2机构自由度的计算（习题1-5、1-6、1-14）3高副低代和杆组分析（习题1-7、1-8、1-9）实验和实践

5、环节的主要内容：机构运动简图的绘制实验。第二章 平面连杆机构及其设计（6学时）教学重点： 曲柄存在的条件，平面四杆机构的主要工作特性；图解法设计平面四杆机构。教学难点：平面连杆机构的演化；曲柄存在的条件；机构的图解法设计方法。教学要求：了解平面连杆机构的特点，理解平面连杆机构的基本型式及其演化和应用；掌握曲柄存在条件、急回运动、行程速比系数、压力角、传动角、死点等基本概念和计算方法。掌握图解法设计平面四杆机构的方法。第一节 平面连杆机构的特点及其设计的基本问题第二节 平面四杆机构的基本型式及其演化1铰链四杆机构2含有移动副的机构3偏心轮机构第三节平面四杆机构的主要工作特性1曲柄存在条件2急回特

6、性和行程速比系数3压力角和传动角4死点位置第四节 用图解法设计平面四杆机构1按给定从动件行程和行程速度变化系数设计四杆机构2按给定连杆位置设计四杆机构本章习题要点：1曲柄存在的条件（习题3-1、3-3）2四杆机构的设计（习题3-6、3-7、3-8、3-9）第三章 凸轮机构及其设计（4学时）教学重点：凸轮轮廓曲线的图解法设计；凸轮基本尺寸的选择原则。教学难点：反转法原理；凸轮机构的图解法设计；压力角和基圆半径的定量关系式。教学要求：了解凸轮机构的分类及应用，理解凸轮机构有关术语的基本概念，理解推杆常用的运动规律及冲击类型；理解反转法原理，掌握图解法设计凸轮轮廓曲线的方法；掌握凸轮机构的基本尺寸的

7、选择原则，包括基圆半径和凸轮机构压力角之间的关系，运动失真的产生原因和避免方法，滚子半径和平底尺寸的选择原则等。 第一节 凸轮机构的应用和分类1凸轮机构的应用场合2凸轮机构的分类第二节 从动件的运动规律1从动件常用运动规律2运动规律的选择和冲击类型第三节 图解法设计凸轮轮廓曲线1反转法原理2直动对心盘形凸轮机构的设计3直动偏心盘形凸轮机构的设计第四节 凸轮机构基本尺寸的确定1凸轮机构的压力角和自锁2基圆半径、滚子半径和平底尺寸的选择原则本章习题要点：1凸轮轮廓曲线的设计（习题4-1、4-2）2综合运用各种概念和原理（习题4-9）第四章 齿轮机构及其设计（10学时）教学重点：凸轮轮廓曲线的图解法

8、设计；凸轮基本尺寸的选择原则。教学难点：反转法原理；凸轮机构的图解法设计；压力角和基圆半径的定量关系式。教学要求：了解齿轮机构的类型和应用；理解平面齿轮机构的齿廓啮合基本定律；掌握渐开线的性质；掌握渐开线齿轮各部分的名称、基本参数及各部分几何尺寸的计算；掌握渐开线直齿圆柱齿轮的啮合特性及渐开线齿轮传动的正确啮合条件和连续传动条件；了解渐开线齿廓的展成切齿原理及根切现象；了解斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成、啮合特点，理解标准斜齿圆柱齿轮的几何尺寸的计算；了解标准直齿圆锥齿轮的传动特点及其基本尺寸的计算；了解蜗轮蜗杆的传动特点。第一节 齿轮机构的应用和分类1平面齿轮机构2空间齿轮机构第二节 齿廓啮合基

9、本定律第三节 渐开线及渐开线齿廓1渐开线及其性质2渐开线齿廓的特点第四节 渐开线齿轮的各部分名称和尺寸计算1齿轮各部分名称2标准齿轮的基本参数3标准齿轮的几何尺寸计算第五节 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动1啮合过程和正确啮合条件2连续传动条件3平面机构的结构分析第六节 渐开线齿廓的展成加工及根切现象1展成加工原理2根切现象和最少不根切齿数第七节 平行轴斜齿圆柱齿轮机构1斜齿轮的啮合特点2基本参数和尺寸计算第八节 其它齿轮机构1圆锥齿轮机构2蜗杆机构本章习题要点：1渐开线的性质（习题5-4）2齿轮尺寸计算（习题5-5、5-7）3齿轮啮合过程和重合度（习题5-8）实验和实践环节的主要内容：1齿轮参数

10、测绘实验；2齿轮范成实验。第五章 轮系及其设计（4学时）教学重点：定轴轮系传动比的计算；周转轮系和复合轮系传动比的计算。教学难点：反转法原理；周转轮系和复合轮系传动比的计算。教学要求：了解轮系的分类和功用；掌握定轴轮系传动比的计算；理解反转法原理；掌握周转轮系和复合轮系传动比的计算方法。第一节 轮系及其分类第二节 定轴轮系的传动比及应用1定轴轮系的传动比2定轴轮系的应用第三节 周转轮系的组成及传动比1周转轮系的组成和分类2用反转法来计算周转轮系的传动比第四节 复合轮系的传动比和应用1复合轮系传动比的计算方法和步骤2周转轮系和复合轮系的应用本章习题要点：1定轴齿轮传动比计算（习题6-1、6-2）

11、2周转轮系和复合轮系传动比计算（习题6-6、6-8、6-13）第六章 其它常用机构（2学时）教学重点：螺旋机构；棘轮机构；槽轮机构。教学难点：机构的尺寸计算。教学要求：了解螺旋机构、棘轮机构和槽轮机构的类型和应用场合，掌握其尺寸计算方法； 第一节 螺旋机构1工作原理和类型2螺旋机构的特点和应用第二节 棘轮机构1工作原理和类型2自动啮紧条件和尺寸计算3棘轮机构的应用场合第三节 槽轮机构1工作原理和类型2槽轮机构的运动特性和尺寸计算3槽轮机构的应用场合本章习题要点：1螺旋机构的计算（习题7-2）2槽轮机构的设计（习题7-5）第七章 平面机构的力分析（2学时）教学重点：移动副中摩擦力的确定；转动副中

12、摩擦力的确定。教学难点：当量摩擦角与当量摩擦圆。教学要求：了解机构中作用力的类型；掌握移动副和转动副中摩擦力的求解方法。第一节 研究机构力分析的目的和方法第二节 运动副中摩擦力的确定1转动副中摩擦力的确定2移动副中摩擦力的确定本章习题要点：1转动副中摩擦力的确定（习题9-5）2移动副中摩擦力的确定（习题9-6）第八章 平面机构的平衡（2学时）教学重点：静平衡和动平衡。教学难点：动平衡的平衡计算。教学要求：掌握刚性转子静、动平衡的原理和方法。第一节 平衡的目的和分类第二节 刚体回转件的平衡1质量分布在同一回转面内（静平衡）2质量分布不在同一回转面内（动平衡）本章习题要点：1静平衡的计算（习题10

13、-1）第九章 机器的机械效率（2学时）教学重点：机械效率和自锁的关系；简单机械的机械效率和自锁条件的计算。教学难点：效率和自锁的计算。教学要求：了解机械效率的概念；掌握简单机械的机械效率和自锁条件的求解方法。第一节 机器的运动和功能关系第二节 机器的机械效率和自锁1机器的机械效率2机器的自锁本章习题要点： 1效率的计算（习题11-2）第十章 机器的运转及其速度波动的调节（4学时）教学重点：掌握飞轮的设计方法教学难点：机器运动方程式的建立和求解。教学要求：了解等效力（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方法；了解机器运动方程式的两种表达形式的建立和适用情况；掌握求解

14、在已知力作用下机器的真实运动情况；了解机器两种速度波动调节方法；掌握飞轮转动惯量的计算方法。第一节 研究目的第二节 机器等效动力学模型1等效力和等效力矩2等效质量和等效转动惯量3棘轮机构的应用场合第三节 机器运动方程式的建立及解法1机器运动方程式的建立 2机器运动方程式的解法尺寸计算第四节 周期性速度波动的调节方法第五节 飞轮设计1基本问题2计算方法3飞轮尺寸的确定 本章习题要点：1机器运动方程式的运用（习题12-7）2飞轮的设计（习题12-12）四、考核方式及要求考核方式：上课考勤和作业（20%）、实验报告（20%）、期末闭卷考试（60%）要求：侧重考核学生利用所学知识综合分析和解决实际问题的能力，加大平时作业的灵活性和应用性，加大对实验和实践环节成绩评定的力度和要求，鼓励学生自己设计和完成实验。五、教材及教学主要参考书1 郑文炜,吴克