《机械原理》教学大纲

《机械原理》课程教学大纲课程编码：AL040640（AL041550）课程性质：专业限选课程（专业任意选修课）适用专业：电气工程及其自动化（自动化）学时学分：32学时2学分所需先修课：机械制图，高等数学一、课程说明.课程简介机械原理是电气工程及其自动化专业的一门专业限选课程，自动化专业的一门专业任选课程。课程主要研究机构的结构分析、运动分析和动力分析，常用机构设计的基本理论和方法，机械系统运动方案的创新设计。课程先修课程包括机械制图、高等数学等课程，为机械原理的学习打下理论基础。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，学会常用机构的分析和综合方法，并具有进行机械系统设计的初步能力，为电类学生掌握基本的机械内容打下基础。.教学目标要求本课程的研究对象是机械，着重研究一般机械的共性问题。学完本课程应达到以下基本要求：）能正确区分机器和机构。）掌握平面机构的组成及表达方法，了解机构具有确定运动的条件。了解机械在运转过程中所出现的若干动力学问题，掌握如何通过合理设计和试验来改善机械动力性能的方法。4）掌握平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、齿轮系、等机械中常用机构的类型、功用、运动特点、工作特性等基本知识，掌握常用机构的基本设计方法。3.教学重点难点1）掌握机械、机器、机构、构件、零件、运动副等基本概念。2）掌握平面机构的自由度计算以及在计算过程中的注意事项。3）掌握考虑摩擦时机构的力分析，机械自锁条件的确定，机械的静、动平衡的计算。4）掌握各常用机构的设计原理和方法。5）掌握齿轮系传动比的计算方法。4.学时分配表5.主要教法、学法次序教学内容理论课学时数实验课学时数第一部分绪论1第二部分机构的结构分析42第三部分机器动力学5第四部分平面连杆机构及其设计6第五部分凸轮机构及其设计4第六部分齿轮机构及其设计6第七部分齿轮系及其设计4小计302总计32本课程以课堂讲授为主、课堂讨论和自学为辅的方式开展教学，在课堂讲授过程中注意采用多媒体与板书结合的教学方式，注重理论联系实际，注意启发式互动式教学，唤醒学生发现问题、探索问题的兴趣。机械原理是一门实践性很强的应用型课程。善于观察、勤于思考、勇于实践是学好本课程的关键。6.考核方式及标准1）考核目的：考核学生对机械原理的基本知识、基本理论、工程设计计算方法等的理解和掌握程度，促进学生提高分析和解决工程实际问题的能力。2）考核形式：综合作业3）主要考核内容：机器、机构、运动副、构件、零件、杆组、机械效率、标准齿轮等基本概念；机构具有确定运动的条件，平面机构自由度的计算，平面机构的组成原理、结构分析；分析计算移动副、转动副、螺旋副中的摩擦问题和自锁条件，考虑摩擦时机构的受力分析，分析计算简单机械的自锁条件；刚性转子的静平衡和动平衡计算；四杆机构的一些基本概念和基本知识及其演化和应用，曲柄存在的条件、传动角、死点、急回运动、行程速比系数，图解法设计四杆机构；凸轮机构中的一些基本概念（从动件运动规律、压力角、基圆、推程、理论廓线与实际廓线、推程运动角、回程运动角、休止角、偏距等），反转法的灵活应用及其在凸轮廓线设计中的应用；渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动的基本理论和设计计算；复合轮系传动比的计算。4）考核题型：填空，选择，判断，简答，分析，计算。5）成绩评定：综合作业成绩占总成绩的60%,其他（包括考勤、作业、课堂讨论、实验等）成绩占总成绩的40%。二、各部分教学纲要第一部分绪论（1学时）教学目标明确本课程研究的对象和内容，及其在培养工程类高级工程技术人才全局中的地位、任务和作用。对机械原理学科的发展现状有所了解。本部分重点本课程的研究对象及内容。本部分难点对于机器和机构概念的区分。教学内容.本课程研究的对象及内容.学习本课程的目的.如何进行本课程的学习.机械原理学科发展现状简介第二部分机构的结构分析（6学时）教学目标掌握构件、运动副、约束、自由度、运动链及机构等重要概念；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，理解机构具有确定运动的条件，并能判断是否具有确定的运动；了解平面机构的组成原理和结构分析的基本方法。本部分重点构件、运动副、运动链及机构的概念，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。本部分难点机构自由度的计算中有关复合校链，局部自由度及虚约束的识别和处理。教学内容.机构的组成.机构运动简图及其绘制.机构具有确定运动的条件及平面机构自由度的计算.平面机构的组成原理及结构分析.实验：机构运动简图测绘第三部分机器动力学（5学时）教学目标了解机构中作用的各种力的分类及机构力分析的目的和方法；能确定简单机械的机械效率及自锁条件；了解刚性转子静、动平衡的原理和方法；了解机械系统在外力作用下的运转过程，理解机械运转过程中速度波动产生的原因及其调节方法。本部分重点机械效率的计算，机械的自锁现象和自锁条件的确定；刚性转子静平衡和动平衡的原理及计算方法；飞轮调节周期性速度波动的基本原理。本部分难点某些机械自锁条件的确定，♦刚性转子动平衡的计算；飞轮调节周期性速度波动的基本原理。教学内容.平面机构的力分析及自锁.机械的平衡.机械的运转及其速度波动的调节第四部分平面连杆机构及其设计（6学时）教学目标了解连杆机构的传动特点及其主要优、缺点；了解平面四杆机构的基本型式及其演化方法，了解平面四杆机构的一些应用实例；基本掌握四杆机构一些基本知识（如四杆机构有曲柄的条件，行程速比系数及急回运动、传动角及死点，连杆曲线及运动连续性等）；了解平面连杆机构设计的基本问题，能按连杆的三个位置，两连架杆的两对对应位移角及行程速比系数等条件设计平面四杆机构。本部分重点平面四杆机构的基本型式及其演化方法，有关四杆机构的一些基本知识以及平面四杆机构的一些基本设计方法。本部分难点四杆机构设计的反转法原理；按两连架杆多对对应位置设计四杆机构。教学内容.连杆机构的组成及其主要优缺点.平面四杆机构的基本型式，演化及其应用.平面四杆机构的基本知识.图解法设计平面四杆机构第五部分凸轮机构及其设计（4学时）教学目标了解凸轮机构的类型及各类凸轮机构的特点和适用场合；了解从动件几种常用运动规律的特点和适用场合；对凸轮机构的压力角和自锁有明确的概念；基本掌握反转法原理，学会根据这一原理设计平面凸轮轮廓曲线。本部分重点基本概念（压力角、基圆、理论廓线与实际廓线、行程、推程运动角、休止角、偏距等），推杆常用的运动规律及选用，反转法原理盘形凸轮轮廓曲线的设计。本部分难点反转法及凸轮廓线的设计。教学内容.凸轮机构的应用和分类.推杆的常用运动规律及其选用原则.图解法设计凸轮轮廓曲线第六部分齿轮机构及其设计（6学时）教学目标了解齿轮机构的的类型和应用；理解齿廓啮合基本定律；了解渐开线的形成过程，掌握渐开线齿廓的啮合特性；掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸的计算；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；了解变位齿轮的概念，领会变位齿轮的尺寸变化、变位齿轮传动的类型及特点。本部分重点渐开线齿轮的啮合特性，渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸的计算。本部分难点齿廓啮合基本定律，渐开线标准直齿圆柱齿轮外啮合传动的基本理论。教学内容.齿轮机构的应用和分类.齿廓啮合基本定律及共辗齿廓.渐开线齿廓及其啮合特点.渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸.渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动.渐开线齿廓的切削加工原理.根切现象与最少齿数.齿轮的变位修正和变位齿轮传动第七部分齿轮系及其设计（4学时）5教学目标了解轮系的分类和应用；掌握定轴轮系、周转轮系及复合轮系传动比的计算方法。本部分重点轮系传动比的计算，特别是周转轮系和复合轮系传动比的计算。本部分难点复合轮系如何正确划分为各个基本轮系。教学内容.齿轮系及其分类.定轴轮系的传动比计算.周转轮系的传动比计算.复合轮系的传动比计算三、教材及教学资源使用