河科大机械原理教学大纲

《机械原理》课程教学大纲课程名称（英文）：MachineryPrinciple

课程类型：学科基础课学

时：64学

分：4适用对象：机械类本科生一、课程的性质、目的和任务“机械原理”是“机器和机构原理”的简称，是高等工业学校机械类各专业开设的一门主干技术基础课程。“机械原理”研究各种机械中机构的结构学和运动学及动力学等共性问题。是从事机械设计必备的理论基础，旨在培养学生掌握机构分析与综合的基本理论、基本知识，并使学生受到某些必要的、严格的基本技能训练。本课程的先修课程包括：高等数学、物理、理论力学和机械制图等。本课程将为机械设计、机床、机械制造工艺以及其它机械性质专业课的学习打下良好基础。从培养高级机械工程技术人才的全局来看，本课程不仅为学生学习相关技术基础和专业课程起到承前启后的作用。同时，还为今后从事机械设计和研究工作，起到增强适应能力和提高其开发创新能力的作用。二、教学的基本要求通过本课程的学习应使学生掌握机械中有关机构的结构学和运动学及动力学方面的基本理论、基本知识和基本技能，并具有初步确定机械运动方案、分析和综合常用机构的能力。具体要求如下：1对一般的平面机构和部分简单的空间机构（如：蜗轮蜗杆机构、圆锥齿轮机构、万向连轴节等）所组成的机械系统，能绘出其机构运动简图，计算其自由度并判断其运动的确定性。2具有对一般平面机构进行结构和运动分析及受力分析的基本知识和技能。3具有分析和计算一般机构的机械效率、判断某些机构的自锁条件等的基本知识。4具有按已知的几何条件和运动条件对常用的平面机构进行运动设计的基本知识和能力。5具有对已知的动力学条件，分析和设计机械的某些基本知识。6具有与本课程有关的解题、运算、制图和使用技术资料等方面的基本技能。7了解各种常用机构的特点及适用场合。8对有关机械原理学科在基础理论、工程常识、新的研究工具和手段、重要的研究成果及其中存在的问题等方面有所了解。三、课程内容及学时分配（一）绪论（1学时）本课程的研究对象和内容；本课程在教学中的地位、作用和任务；如何学好本课程。（二）平面机构结构分析（6学时）机构运动简图的绘制；平面运动副和平面机构的自由度计算和计算中要注意的问题；平面机构的组成原理及高副低代问题。（三）平面机构的运动分析（6学时）“三心定理”及其应用；用相对运动图解法作机构的速度分析和加速度分析；用解析法作机构的速度分析和加速度分析。（四）平面机构的力分析（6学时）机构力分析的目的和方法；构件惯性力的确定；用图解法作机构的动态静力分析（重点）；用解析法作机构的动态静力分析（略讲）。（五）运动副中的摩擦及机械效率（4学时）机械效率和自锁条件；运动副中摩擦力的计算；考虑摩擦时机构中运动副反力方向的确定。（六）平面连杆机构及其设计（8学时）铰链四杆机构的基本型式、演化和应用；曲柄存在条件、传动角、死点、极位夹角和行程速比系数等概念。连杆机构设计的基本问题；用图解法实现按给定连杆位置和连架杆对应位置设计四杆机构；按给定行程速比系数设计四杆机构；用解析法设计四杆机构的基本方程的建立和给定条件与解的关系及方程解法的概述。实现给定连杆曲线的实验法、图谱综合法简介。（七）凸轮机构及其设计（6学时）凸轮机构的类型和应用；从动件常用的运动规律；用图解法和解析法设计凸轮廓线；凸轮机构的基本尺寸确定。（八）齿轮机构及其设计（12学时）齿轮机构的类型和应用；齿廓啮合基本定律；渐开线的性质、方程；渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数与几何尺寸计算；渐开线直齿圆柱齿轮的啮合特性（定比传动、可分性、连续传动条件等）。渐开线轮齿的展成原理、根切现象与最少齿数；变位齿轮传动概述。斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成、啮合特点、几何尺寸计算。标准直齿圆锥齿轮传动特点及其基本尺寸。蜗轮蜗杆传动的特点及其基本尺寸计算。（九）轮系及其设计（6学时）轮系的应用和分类；定轴轮系、周转轮系及其混合轮系传动比计算；行星轮系的效率、选型及设计的基本知识。（十）其它常用机构（1学时）万向联轴节；螺旋机构；槽轮机构；棘轮机构；不完全齿轮机构；非圆齿轮机构；凸轮间歇运动机构。（十一）机器的运转及其速度波动的调节（4学时）机器速度波动的原因；机器运动方程式；求解力为位置函数时的运动方程式；飞轮调速原理；飞轮转动惯量的计算；非周期性速度波动及调节。（十二）机械的平衡（4学时）刚性转子静、动平衡的原理和方法；平面四杆机构的平衡。（十三）教学环节说明本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。对于不同专业可在此基础上对学时和授课内容做适当的调整与增减（理工学院应适当增加学时）。作业的数量按学生完成作业时间与听课时间之比为1：1安排，作业题内容必须包括基本概念、基本理论及设计计算方面的内容。对重点、难点，课上应做必要的提示，并适当安排课内讲评作业。对重点、难点章节（如：用图解法进行机构的运动分析、用图解法进行连杆机构的设计、混合轮系的传动比计算等）应安排习题课，例题的选择以培养学生消化和巩固所学知识，用以解决实际问题为目的。注意培养学生提高利用标准、规范及手册等技术资料的能力。讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。实验内容要做课程考核的一部分，课程设计独立评定成绩，每个学生必须完成。学时分配表中的实验内容：平面机构结构分析（2+2）推荐为：‘参观机械设计陈列’和‘机构运动简图绘制’；机械的平衡（2）推荐为：刚性转子的平衡。任课教师可以根据实际教学情况在实验内容上作适当调整，但必须注重实验课，实验课的学时数不能少于表中规定的时数。在条件具备情况下，鼓励教师积极采用多媒体或其它创新手段教学。四、实验内容及要求（一）实验内容（根据不同专业选三个）1综合机构运动简图的测绘和分析2渐开线直齿圆柱齿轮加工原理的实验研究3齿轮参数的测定4机构示教演示实验5刚性转子动平衡实验6机械运动学参数测定与分析（特色实验）

（二）基本要求机械原理实验是重要的实践环节，要求学生亲自动手，并认真完成实验报告以培养学生运用实验方法研究机械的某些能力。五、教材1《机械原理》

孙恒

主编

高等教育出版社2《机械原理》黄锡恺郑文纬

主编高等教育出版社六、主要参考文献1《机械原理》曹龙华

主编高等教育出版社2《机械原理教材学习指南》

孙恒李继庆编

高等教育出版社3《机械原理》朱友民

主编重庆大学出版社4《运动学和机