内科大机械原理教学大纲

机械原理课程教学大纲课程英文名称：

MechanismsandMachineTheory课程编号：641030300学时数：总72（其中实验学时数：10

）

学分数：4.5适用专业：机械设计制造及自动化

过程装备

车辆工程

机械电子工程一、课程的性质、目的和任务

1．课程的性质、教学目的

机械原理是高等学校机械类各专业的一门主干技术基础课，在培养学生的机械综合设计能力和创新能力所需的知识结构中占有十分重要的地位，在培养高级机械工程技术人才的过程中，本课程不仅为学生学习相关技术基础课程和专业课程起承前启后的作用，而且为学生今后从事机械设计、研究和开发创新奠定必要的基础。

2．教学任务

使学生掌握关于机构的结构、机构运动学和机器动力学的基本理论和基本知识，学会常用基本机构的分析和综合方法，并具有进行机械系统运动方案设计的初步能力。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，培养学生具有创新思维能力。二、课程教学内容的基本要求、重点和难点第1章

绪论1

基本要求：明确本课程的研究对象和内容以及其地位、任务和作用，对机械原理学科的最新发展状况和趋势有所了解。2

重点：课程的研究对象，机器和机构的特征。第2章

平面机构的结构分析1

基本要求：

熟悉机构的组成要素；掌握平面机构运动简图绘制方法；能正确计算平面机构的自由度；了解平面机构组成的基本原理。2

重点：有关机构组成中的构件、运动副、运动链及机构等概念，机械运动简图的绘制，机构自由度的计算和机构具有确定运动的条件。

难点：计算机构自由度时，对机构中是否存在虚约束的正确判断。第3章

平面机构的运动分析1

基本要求：了解机构运动分析的目的和方法；理解速度瞬心的概念，并能运用"三心定理"确定平面机构各瞬心的位置；掌握用瞬心法对机构进行速度分析；能用解析法和图解法对二级机构进行运动分析。2

重点：速度瞬心的概念及"三心定理"的运用，矢量多边形法对机构进行运动分析。

难点：两构件重合点间的运动求解。第4章

平面机构的力分析1

基本要求：了解机构中作用的各种力及机构力分析的方法；会确定各运动副中的反力及需加在机械上的平衡力或平衡力矩。2

重点：移动副和转动副中摩擦的概念，构件惯性力的计算。

难点：考虑摩擦时平面连杆机构的受力分析。第5章

机械的效率和自锁1

基本要求：掌握简单机械的机械效率和自锁条件的求解方法。2

重点：机械效率的计算方法，移动副及转动副的自锁条件。

难点：机械自锁条件的确定。第6章

机械的平衡1

基本要求：掌握刚性转子的静平衡和动平衡原理及方法，了解平面机构平衡原理。2

重点：刚性转子静平衡、动平衡的原理及计算方法。

难点：刚性转子动平衡的计算与实验。第7章

机械的运转及其速度波动的调节1

基本要求：对单自由度机械系统等效动力学模型有明确概念，掌握建立机械系统运动方程式的方法，熟悉机器周期性速度波动的调节原理，掌握飞轮转动惯量的近似计算方法，了解机器非周期性速度波动的调节方法。2重点：机械系统等效力学模型的建立，周期性速度波动的调节方法。

难点：等效转动惯量、等效力矩及最大盈亏功的计算。第8章

平面连杆机构及其设计1

基本要求：熟悉连杆机构的组成及主要优缺点；掌握铰链四杆机构的基本类型及演化；理解平面四杆机构的运动和传力性能，掌握按简单运动条件综合平面四杆机构的基本方法。2

重点：铰链四杆机构的基本类型及其演化，有关四杆机构的一些基本知识如曲柄存在条件，压力角、传动角、行程速比系数和死点的概念，平面四杆机构的基本设计方法。

难点：平面四杆机构最小传动角的确定；给定固定铰链中心综合平面四杆机构。第9章

凸轮机构及其设计1

基本要求：熟悉凸轮机构类型、特点及应用；知晓凸轮机构推杆常用运动规律及其选用原则；熟练掌握盘形凸轮轮廓曲线设计方法；掌握在确定凸轮机构基本尺寸时应考虑的主要问题（包括压力角对尺寸的影响，基圆半径、滚子半径的确定，运动失真等）。2

重点：推杆运动规律及其特性，平面凸轮轮廓曲线的设计方法和凸轮机构基本尺寸的确定。

难点："反转法"设计凸轮轮廓。第10章

齿轮机构及其设计1

基本要求：了解齿轮机构类型及应用；掌握齿廓啮合基本定律；熟悉渐开线的性质及渐开线直齿圆柱齿轮传动的啮合特性；熟练掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸的关系。掌握渐开线齿廓加工原理及根切现象、最少齿数；了解变位齿轮和变位齿轮传动的概念；了解斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成、啮合特点，并能计算标准斜齿圆柱齿轮的几何尺寸；了解蜗杆传动的特点；了解直齿锥齿轮传动的特点及基本尺寸计算。2

重点：渐开线标准直齿圆柱齿轮外啮合传动的基本理论及设计计算，斜齿轮传动、蜗杆传动及直齿锥齿轮传动的基本参数、啮合特点和设计计算。

难点：一对齿轮传动的啮合过程，变位齿轮传动，斜齿轮和锥齿轮的当量齿轮和当量齿数。第11章

齿轮系及其设计1

基本要求：熟悉轮系的分类；熟练掌握定轴轮系、周转轮系、复合轮系的传动比计算；知道轮系的功用；了解行星轮系的效率计算、行星轮系的设计。2

重点：各类轮系的传动比计算，轮系的功用，行星轮系设计中齿轮齿数的确定。

难点：将复合轮系正确划分为各基本轮系，行星轮系传动效率计算。第12章

其他常用机构1

基本要求：了解其他常用机构的工作原理，运动特点，应用情况及设计概要。2

重点：棘轮机构，槽轮机构、螺旋机构、万向铰链机构，组合机构的组成、运动特点和适用场合。

难点：常用机构的设计要点，如棘轮机构中棘爪能顺利滑入棘轮齿底的几何条件；槽轮径向槽数Z和圆柱销数目K的选择等。三、教学方式及学时分配

序号主要内容主要教学方式学时分配辅导答疑比例1第1章

绪论讲授、多媒体1

2第2章机构的结构分析讲授+实验参观机构陈列室7+22：13第3章

平面机构的运动分析讲授82：14第4章平面机构的力分析讲授、多媒体41：15第5章

机械的效率和自锁讲授、多媒体31：16第6章

机械的平衡讲授+实验3+21：17第7章

机械的运转及其速度波动的调节讲授、多媒体41：18第8章

平面连杆机构及其设计讲授62：19第9章

凸轮机构及其设计讲授、多媒体62：110第10章齿轮机构及其设计讲授、多媒体10+22：111第11章齿轮系及其设计讲授、多媒体62：112第12章

其他常用机构讲授+实验2+41：113复习总结及机动讲授2

实验名称及内容序号实验名称实验内容学时实验一机构运动简图测绘绘制机构运动简图，计算机构的自由度2实验二齿轮范成实验使用范成仪模拟齿轮加工过程2实验三动平衡实验对动不平衡的回转件进行动平衡2实验四机构运动方案创新设计自行设计组装各种机构4课程设计时间为一周，安排在结课后。四、其它教学环节的要求本课程的教学环节包括：课堂讲授、实验课和课程设计等环节。理论教学的基本要求：①

掌握机构的类型、组成原理，熟悉机构具有确定运动的条件；②会分析机构各点的轨迹、位移、速度、加速度及机构的运动规律，能按要求设计各种常用机构，如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构等；③能够分析在已知力作用下机械的真实运动规律，机械系统在不同运动状态下的动力学问题、机器的调速问题和惯性力的平衡问题。实验教学的基本要求：使学生具有用实验的方法研究机械的初步能力。比如，能绘制实际机器的机构运动简图，会对简单机械进行运动和动力参数测试等等。根据《机械原理实验指导书及报告》的要求准备实验、完成实验内容、撰写实验报告，实验报告不合格者不允许参加期末考试。课程设计的基本要求：结合一个简单的机械系统，综合运用所学的理论和方法，拟定出机械运动方案，并对方案中的某些机构进行分析和设计。通过课程设计进一步提高学生利用技术资料、设计计算及绘图的能力。课程设计应整理设计说明书一份，列出计算结果和过程，并进行讨论和分析。编程计算需附相关程序。五、本课程与其它课程的联系本课程为技术基础课，先修课程：高等数学、机械制图、理论力学、工程材料、金工实习，为后续课如机械设计、机床概论、机械振动学等课程打下基础。六、考核方式本课程是考试课，以期末闭卷考试为主，结合平常作业、实验完成情况确定最终成绩。平时成绩和实验内容占20％～30%，理论考试占70％～80%。课程设计成绩单独记分。七、教学参考书目1

授课教材：《机械原理》（第八版）孙桓、陈作模、葛文杰主编，高等教育出版社，2013

年4月。

2.

主要参考书目：[1]《机械原理》（第七版）郑文纬，吴克坚主编，高等教育出版社，1997

年7月.[2]《机械原理教程》申永胜主编，清华大学出版社，1998.12