機(jī)械原理課程教學(xué)大綱

1、機(jī)械原理課程教學(xué)大綱、 課程基本情況課程編號(hào)20130463 開課學(xué)期 秋季學(xué)期 學(xué)分3課程名稱（中文）機(jī)械原理（英文） Theory of Machines and Mechanisms課程類別必修課課程學(xué)時(shí) 及其分配課內(nèi)學(xué)時(shí)課外學(xué)時(shí)課堂授課（含專題研討課）48必修實(shí)驗(yàn)8Project 訓(xùn)練（免試）64教學(xué)方式課堂教學(xué)、信息化教學(xué)、現(xiàn)課、自主學(xué)習(xí)場(chǎng)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)課、 Project 訓(xùn)練、習(xí)題課、討論考核方式期末考試（或免試）成績(jī)（ 60%），課外作業(yè)（ 15%）， 實(shí)驗(yàn)（ 15%），專題 討論課（ 10%）適用院系 適用專業(yè)機(jī)械工程學(xué)院、航空航天學(xué)院先修課程 預(yù)備知識(shí)理論力學(xué)、機(jī)械制圖教材與主

2、要 參考文獻(xiàn)教材：申永勝主編， 郝智秀、 閻紹澤、 賈曉紅等參編 . 機(jī)械原理教程 （第 2 版 ）. 北京：清華大學(xué)出版社， 2005 主要參考文獻(xiàn)： （1）申永勝主編，郝智秀、閻紹澤、賈曉紅等參編. 機(jī)械原理輔導(dǎo)與習(xí)題（第 2 版 ）. 北京：清華大學(xué)出版社， 2006.（2）申永勝主編，郝智秀、閻紹澤等參編 . 機(jī)械原理多媒體教學(xué)系統(tǒng)（第2 版） . 北京：清華大學(xué)出版社， 2011 （3）申永勝主編，郝智秀、閻紹澤等參編. 機(jī)械原理網(wǎng)絡(luò)課程 . 北京：高等教育出版社， 2003（ 4）Robert L, Norton, Design of Machinery-An Introducto

3、n to the Synthetisis and Analysis of Mechanisms and Machines（Third Edition）. New York ： McGraw-Hill Book Company ， 2004.二、 教學(xué)任務(wù)與教學(xué)目標(biāo)機(jī)械原理課程教學(xué)任務(wù)旨在培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、 機(jī)械動(dòng)力設(shè)計(jì)和機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè) 計(jì)能力。 課程教學(xué)目標(biāo)為： 以機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、 機(jī)械的動(dòng)力設(shè)計(jì)和機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的基本 知識(shí)為載體， 培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械系統(tǒng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)的思維方式和方法及自主學(xué)習(xí)的能力， 從而達(dá) 到提高學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和工程實(shí)踐能力的目的。本課程與系列課程中其他

4、課程的接口：先修課程為理論力學(xué)、機(jī)械制圖，后續(xù)課程機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)綜合實(shí)踐。機(jī)械原理課程教學(xué)內(nèi)容包括 3 部分知識(shí)結(jié)構(gòu)：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、機(jī)械動(dòng)力設(shè)計(jì)和機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，主要包括機(jī)構(gòu)組成原理，常用機(jī)構(gòu)（連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、輪系、 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、開式鏈機(jī)構(gòu)）的類型、特點(diǎn)、功能和運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)方法，以及組合機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；機(jī) 械動(dòng)力學(xué)、 機(jī)械平衡等； 機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)、 機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) 方案設(shè)計(jì)和原動(dòng)機(jī)選擇等。三、 課程教學(xué)大綱緒論（ 1 學(xué)時(shí)）0.1 機(jī)械原理課程的研究對(duì)象0.2 機(jī)械原理課程的研究?jī)?nèi)容0.3 機(jī)械原理課程的地位及學(xué)習(xí)本課程的目的0.4 學(xué)習(xí)機(jī)械原理課程的方

5、法（一）機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)（總學(xué)時(shí)31）第 1 章 機(jī)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)（ 3 學(xué)時(shí)）1.1 機(jī)構(gòu)的組成1.1.1 構(gòu)件1.1.2 運(yùn)動(dòng)副1.1.3 運(yùn)動(dòng)鏈1.1.4 機(jī)構(gòu)1.2 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1.2.1 運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1.2.2 運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制1.3 運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)的條件1.3.1 運(yùn)動(dòng)鏈的自由度計(jì)算1.3.2 運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)的條件1.3.3 計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題1.4 機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析1.4.1 平面機(jī)構(gòu)的高副低代1.4.2 機(jī)構(gòu)的組成原理1.4.3 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 第 2 章 連桿機(jī)構(gòu)（ 5 學(xué)時(shí)）2.1 平面連桿機(jī)構(gòu)的類型2.1.1 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式2.1.2 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化2.

6、2 平面連桿機(jī)機(jī)構(gòu)的工作特性2.2.1 運(yùn)動(dòng)特性2.2.2 傳力特性2.3 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及功能2.3.1 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)2.3.2 平面連桿機(jī)構(gòu)的功能2.4 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析2.4.1 瞬心法及其應(yīng)用2.4.2 桿組法及其應(yīng)用2.5 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)2.5.1 平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題2.5.2 剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.5.3 函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.5.4 急回機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.5.5 軌跡生成機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.6 空間連桿機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 *2.6.1 空間連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)2.6.2 空間連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用第 3 章 凸輪機(jī)構(gòu)（ 4 學(xué)時(shí)）3.1 凸輪機(jī)構(gòu)的組成和類型3.1.1 凸輪機(jī)構(gòu)的組

7、成3.1.2 凸輪機(jī)構(gòu)的類型3.2 凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和功能3.2.1 凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)3.2.2 凸輪機(jī)構(gòu)的功能3.3 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)3.3.1 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律3.3.2 運(yùn)動(dòng)規(guī)律的組合3.3.3 選擇或設(shè)計(jì)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)應(yīng)考慮的問(wèn)題3.4 凸輪廓線設(shè)計(jì)3.4.1 凸輪廓線設(shè)計(jì)的基本原理3.4.2 用作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線3.4.3 用解析法設(shè)計(jì)凸輪廓線3.5 凸輪機(jī)構(gòu)基本參數(shù)設(shè)計(jì)3.5.1 移動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)3.5.2 移動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)3.6 凸輪機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 第 4 章 齒輪機(jī)構(gòu)（ 7 學(xué)時(shí)）4.1 齒輪機(jī)構(gòu)的組成和類型4.1.1 齒輪機(jī)構(gòu)的組成4.1.2 齒輪

8、機(jī)構(gòu)的類型4.2 漸開線齒廓及其嚙合特性4.2.1 齒廓嚙合基本定律4.2.2 漸開線齒廓4.2.3 漸開線齒廓的嚙合特性4.3 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪4.3.1 外齒輪4.3.2 內(nèi)齒輪4.3.3 齒條4.4 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)4.4.1 正確嚙合條件4.4.2 無(wú)齒側(cè)間隙嚙合條件4.4.3 連續(xù)傳動(dòng)條件4.4.4 齒廓滑動(dòng)與磨損4.5 漸開線齒廓的根切及其變位修正4.5.1 漸開線齒廓的根切現(xiàn)象4.5.2 用標(biāo)準(zhǔn)齒條型刀具切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)4.5.3 用標(biāo)準(zhǔn)齒條型刀具加工變位齒輪4.6 漸開線變位齒輪4.6.1 變位齒輪幾何尺寸的變化4.6.2 變位齒輪嚙合傳動(dòng)

9、的幾何尺寸4.7 漸開線直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)4.7.1 傳動(dòng)類型及其選擇4.7.2 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)的步驟4.7.3 變位系數(shù)的選擇4.8 斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)4.8.1 漸開線斜齒圓柱齒輪4.8.2 平行軸斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)4.8.3 交錯(cuò)軸斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)4.9 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)4.9.1 蝸桿蝸輪的形成4.9.2 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)的類型4.9.3 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)的嚙合傳動(dòng)4.9.4 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用4.9.5 蝸桿渦輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)設(shè)計(jì)4.10 圓錐齒輪機(jī)構(gòu)4.10.1 圓錐齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用4.10.2 直齒圓錐齒輪齒廓的形成4.10.3 直齒圓錐齒輪的嚙合傳動(dòng)4.10.4 直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)

10、設(shè)計(jì)4.11 非圓齒輪機(jī)構(gòu)4.11.1 非圓齒輪機(jī)構(gòu)的嚙合傳動(dòng)4.11.2 非圓齒輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 第 5 章 輪系（ 5 學(xué)時(shí)）5.1 輪系的類型5.1.1 定軸輪系5.1.2 周轉(zhuǎn)輪系5.1.3 混合輪系5.2 輪系的傳動(dòng)比5.2.1 定軸輪系的傳動(dòng)比5.2.2 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比5.2.3 混合輪系的傳動(dòng)比5.3 輪系的效率 *5.4 輪系的功能5.5 輪系的設(shè)計(jì)5.5.1 定軸輪系的設(shè)計(jì)5.5.2 周轉(zhuǎn)輪系的設(shè)計(jì)5.6 其它類型的行星傳動(dòng)簡(jiǎn)介 *5.6.1 漸開線少齒差行星傳動(dòng)5.6.2 擺線針輪行星傳動(dòng)5.6.3 諧波齒輪傳動(dòng)第 6 章 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（ 2 學(xué)時(shí)）6.1 棘輪機(jī)構(gòu)6.1.1

11、 棘輪機(jī)構(gòu)的組成和工作原理6.1.2 棘輪機(jī)構(gòu)的類型和特點(diǎn)6.1.3 棘輪機(jī)構(gòu)的功能及應(yīng)用6.2 槽輪機(jī)構(gòu)6.2.1 槽輪機(jī)構(gòu)的組成和工作原理6.2.2 槽輪機(jī)構(gòu)的類型6.2.3 槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)與應(yīng)用6.3 凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)6.3.1 凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成和工作原理6.3.2 凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用6.4 不完全齒輪機(jī)構(gòu)6.4.1 不完全齒輪機(jī)構(gòu)的工作原理6.4.2 不完全齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用6.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求6.5.1 對(duì)從動(dòng)件動(dòng)、停時(shí)間的要求6.5.2 對(duì)從動(dòng)件動(dòng)、停位置的要求6.5.3 對(duì)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)力性能的要求 第7章 其它常用機(jī)構(gòu)（ 1學(xué)時(shí)）7.1 螺

12、旋機(jī)構(gòu)7.1.1 工作原理及類型7.1.2 螺旋機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及功能7.2 摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7.2.1 摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理及特點(diǎn)7.2.2 摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用7.3 撓性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7.3.1 帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7.3.2 鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7.4 其他物理效應(yīng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介第 8 章 組合機(jī)構(gòu)（ 2 學(xué)時(shí)）8.1 機(jī)構(gòu)的組合方式與組合機(jī)構(gòu)8.1.1 機(jī)構(gòu)的組合方式8.1.2 組合機(jī)構(gòu)8.2 組合機(jī)構(gòu)的類型及功能8.2.1 凸輪 -連桿組合機(jī)構(gòu)8.2.2齒輪 -連桿組合機(jī)構(gòu)8.2.3 凸輪 -齒輪組合機(jī)構(gòu)8.3 組合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第 9 章 開式鏈機(jī)構(gòu)（ 2 學(xué)時(shí)）9.1 開式鏈機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及功能9.2 開式鏈機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分

13、析9.2.1 操作器的組成9.2.2 操作器的自由度9.2.3 操作器的結(jié)構(gòu)分類9.3 開式鏈機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)9.3.1 開式鏈機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)研究的主要問(wèn)題9.3.2 平面兩連桿關(guān)節(jié)型操作器9.3.3 平面三連桿關(guān)節(jié)型操作器（二）機(jī)械的動(dòng)力設(shè)計(jì)（共 5 學(xué)時(shí)） 第 10 章 機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（ 3 學(xué)時(shí)）10.1 作用在機(jī)械上的力及機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程10.1.1 作用在機(jī)械上的力10.1.2 機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程10.2 機(jī)械的等效動(dòng)力學(xué)模型10.2.1 等效動(dòng)力學(xué)模型的建立10.2.2 等效量的計(jì)算10.3 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的建立及求解10.3.1 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的建立10.3.2 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的求解10.4

14、機(jī)械的周期性速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)方法10.4.1 周期性速度波動(dòng)產(chǎn)生的原因10.4.2 速度波動(dòng)程度的衡量指標(biāo)10.4.3 周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法10.5 機(jī)械的非周期性速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)方法10.5.1 非周期性速度波動(dòng)產(chǎn)生的原因10.5.2 非周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法 第 11章 機(jī)械的平衡（ 2 學(xué)時(shí)）11.1 平衡的分類和平衡方法11.1.1 機(jī)械平衡的分類11.1.2 機(jī)械平衡的方法11.2 剛性轉(zhuǎn)子的平衡設(shè)計(jì)11.2.1 靜平衡設(shè)計(jì)11.2.2 動(dòng)平衡設(shè)計(jì)11.3 剛性轉(zhuǎn)子的平衡試驗(yàn)11.3.1 靜平衡試驗(yàn)11.3.2 動(dòng)平衡試驗(yàn)11.3.3 轉(zhuǎn)子的平衡品質(zhì)11.4 撓性轉(zhuǎn)子平衡簡(jiǎn)介

15、*11.5 平面機(jī)構(gòu)的平衡設(shè)計(jì)11.5.1 平面機(jī)構(gòu)慣性力的平衡條件11.5.2 機(jī)構(gòu)慣性力的完全平衡11.5.3 機(jī)構(gòu)慣性力的部分平衡 第 12 章 機(jī)械的效率 * （自學(xué)章節(jié)）12.1 機(jī)械中的摩擦12.1.1 移動(dòng)副中的摩擦12.1.2 螺旋副中的摩擦12.1.3 轉(zhuǎn)動(dòng)副中的摩擦12.2 機(jī)械效率和自鎖12.2.1 機(jī)械效率的表達(dá)形式12.2.2 機(jī)械系統(tǒng)的機(jī)械效率12.2.3 機(jī)械的自鎖12.3 提高機(jī)械效率的途徑12.4 摩擦在機(jī)械中的應(yīng)用（三） 機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)（共 6 學(xué)時(shí)） 第 13 章 機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)（ 1 學(xué)時(shí)）13.1 機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程13.2 機(jī)械系統(tǒng)總體方案

16、設(shè)計(jì)的目的和內(nèi)容13.2.1 總體方案設(shè)計(jì)的目的13.2.2 總體方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容13.3 機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)思想13.3.1 現(xiàn)代設(shè)計(jì)的觀念13.3.2 系統(tǒng)工程的觀念13.3.3 工程設(shè)計(jì)的觀念第 14 章 機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)（ 5 學(xué)時(shí)）14.1 執(zhí)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的過(guò)程和內(nèi)容14.2 執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理設(shè)計(jì)14.2.1 功能原理的構(gòu)思與選擇14.2.2 功能原理設(shè)計(jì)的創(chuàng)造性14.3 執(zhí)行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)14.3.1 工藝動(dòng)作分解和運(yùn)動(dòng)方案選擇14.3.2 運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)的創(chuàng)造性14.4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計(jì)14.4.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)的原則14.4.2 機(jī)構(gòu)的選型14.4.3

17、 機(jī)構(gòu)的構(gòu)型14.5 執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)14.5.1 執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)的原則14.5.2 執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)的方法14.5.3 機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖14.6 方案評(píng)價(jià)與決策14.6.1 方案評(píng)價(jià)的意義14.6.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)體系14.6.3 評(píng)價(jià)方法簡(jiǎn)介*（自學(xué)章節(jié)）14.6.4 評(píng)價(jià)結(jié)果的處理第 15 章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)和原動(dòng)機(jī)選擇15.1 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的作用及其設(shè)計(jì)過(guò)程15.1.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的作用15.1.2 傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的過(guò)程和基本要求15.2 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)15.2.1 傳動(dòng)類型的選擇15.2.2 傳動(dòng)路線的擬定15.2.3 傳動(dòng)鏈中機(jī)構(gòu)順序的安排15.2.4 各級(jí)傳動(dòng)比的分配15.3 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例15.4 原動(dòng)機(jī)的選擇15.4.1 原動(dòng)機(jī)的類型和特點(diǎn)15.4.2 原動(dòng)機(jī)的選擇第一次小班專題研討課（ 2 學(xué)時(shí)） 研討運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)的條件、急回特性、連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等難點(diǎn)和重點(diǎn)問(wèn)題。第二次小班專題研討課（ 2 學(xué)時(shí)）研討凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、 組合機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、 混