《機(jī)械原理理論》課程教學(xué)大綱

1、PAGE 機(jī)械原理課程教學(xué)大綱課程中文名稱(chēng)：機(jī)械原理課程英文名稱(chēng)：Machine Theory and mechanisms課程編號(hào)：ZJ16107課程類(lèi)型：（專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課）學(xué) 時(shí)：總學(xué)時(shí)50（理論課學(xué)時(shí)44、實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)6）學(xué) 分：2適用對(duì)象：機(jī)電技術(shù)教育先修課程：高等數(shù)學(xué)、機(jī)械制圖、理論力學(xué)課程簡(jiǎn)介：機(jī)械原理是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)中研究機(jī)械共性問(wèn)題的一門(mén)主干專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。它的任務(wù)是使學(xué)生掌握機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)械動(dòng)力學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，并初步具有擬定機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案、分析和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的能力。對(duì)于培養(yǎng)應(yīng)用型人才的全局中，具有增強(qiáng)學(xué)生對(duì)機(jī)械技術(shù)工作的適應(yīng)能力和開(kāi)發(fā)創(chuàng)造能力的作用。本課程的主要內(nèi)容包括兩部分。第一

2、部分為機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析。主要包括機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、常用機(jī)構(gòu)的工作原理、運(yùn)動(dòng)特性及其設(shè)計(jì)。第二部分為機(jī)構(gòu)和機(jī)器的動(dòng)力學(xué)，包括機(jī)構(gòu)的力分析和慣性力的平衡問(wèn)題、機(jī)械效率和速度波動(dòng)調(diào)節(jié)等。一、教學(xué)目標(biāo)及任務(wù)機(jī)械原理課程是機(jī)電技術(shù)教育專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，本課程具有承上啟下的橋梁作用，為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程和掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)以及新的科學(xué)技術(shù)打下基礎(chǔ)。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生掌握機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)械動(dòng)力學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，并初步具有擬定機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案、分析和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的能力。二、學(xué)時(shí)分配章 節(jié)理論教學(xué)內(nèi)容理論學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)第一章平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析8機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制2第二章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)6第三章

3、凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)4第四章齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)10齒輪參數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)/齒輪范成實(shí)驗(yàn)2/2第五章輪系及其設(shè)計(jì)4第六章其他常用機(jī)構(gòu)2第七章平面機(jī)構(gòu)的力分析2第八章平面機(jī)構(gòu)的平衡2第九章機(jī)器的機(jī)械效率2第十章機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)4合 計(jì)44合計(jì)6三、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)要求第一章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析（8學(xué)時(shí)）教學(xué)重點(diǎn)： 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制；自由度的計(jì)算；復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束的判斷方法。高副低代方法，機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析。教學(xué)難點(diǎn)：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制；自由度的計(jì)算；機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析。教學(xué)要求：了解課程研究的對(duì)象、內(nèi)容；理解運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)鏈、約束和自由度等基本概念；掌握機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制方法；掌握平面機(jī)構(gòu)自由度

4、的計(jì)算方法；理解高副低代的方法，掌握機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析。第一節(jié) 緒論1機(jī)械原理課程的研究對(duì)象、地位和作用2機(jī)械原理學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)第二節(jié) 運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)鏈和機(jī)構(gòu)1運(yùn)動(dòng)副2運(yùn)動(dòng)鏈和機(jī)構(gòu)第三節(jié) 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的定義2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制第四節(jié) 平面機(jī)構(gòu)的自由度1平面機(jī)構(gòu)自由度的定義2機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件3復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束第五節(jié) 平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析1平面機(jī)構(gòu)的高副低代2平面機(jī)構(gòu)的組成原理3平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析本章習(xí)題要點(diǎn)：1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制（習(xí)題1-1、1-3）2機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算（習(xí)題1-5、1-6、1-14）3高副低代和桿組分析（習(xí)題1-7、1-8、1-9）實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐

5、環(huán)節(jié)的主要內(nèi)容：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制實(shí)驗(yàn)。第二章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（6學(xué)時(shí)）教學(xué)重點(diǎn)： 曲柄存在的條件，平面四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性；圖解法設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)。教學(xué)難點(diǎn)：平面連桿機(jī)構(gòu)的演化；曲柄存在的條件；機(jī)構(gòu)的圖解法設(shè)計(jì)方法。教學(xué)要求：了解平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，理解平面連桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化和應(yīng)用；掌握曲柄存在條件、急回運(yùn)動(dòng)、行程速比系數(shù)、壓力角、傳動(dòng)角、死點(diǎn)等基本概念和計(jì)算方法。掌握?qǐng)D解法設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的方法。第一節(jié) 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題第二節(jié) 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)2含有移動(dòng)副的機(jī)構(gòu)3偏心輪機(jī)構(gòu)第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性1曲柄存在條件2急回特

6、性和行程速比系數(shù)3壓力角和傳動(dòng)角4死點(diǎn)位置第四節(jié) 用圖解法設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)1按給定從動(dòng)件行程和行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)2按給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)本章習(xí)題要點(diǎn)：1曲柄存在的條件（習(xí)題3-1、3-3）2四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（習(xí)題3-6、3-7、3-8、3-9）第三章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（4學(xué)時(shí)）教學(xué)重點(diǎn)：凸輪輪廓曲線的圖解法設(shè)計(jì)；凸輪基本尺寸的選擇原則。教學(xué)難點(diǎn)：反轉(zhuǎn)法原理；凸輪機(jī)構(gòu)的圖解法設(shè)計(jì)；壓力角和基圓半徑的定量關(guān)系式。教學(xué)要求：了解凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi)及應(yīng)用，理解凸輪機(jī)構(gòu)有關(guān)術(shù)語(yǔ)的基本概念，理解推桿常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及沖擊類(lèi)型；理解反轉(zhuǎn)法原理，掌握?qǐng)D解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的方法；掌握凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸的

7、選擇原則，包括基圓半徑和凸輪機(jī)構(gòu)壓力角之間的關(guān)系，運(yùn)動(dòng)失真的產(chǎn)生原因和避免方法，滾子半徑和平底尺寸的選擇原則等。 第一節(jié) 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類(lèi)1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用場(chǎng)合2凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi)第二節(jié) 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律1從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律2運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇和沖擊類(lèi)型第三節(jié) 圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線1反轉(zhuǎn)法原理2直動(dòng)對(duì)心盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3直動(dòng)偏心盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第四節(jié) 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定1凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和自鎖2基圓半徑、滾子半徑和平底尺寸的選擇原則本章習(xí)題要點(diǎn)：1凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)（習(xí)題4-1、4-2）2綜合運(yùn)用各種概念和原理（習(xí)題4-9）第四章 齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（10學(xué)時(shí)）教學(xué)重點(diǎn)：凸輪輪廓曲線的圖解法

8、設(shè)計(jì)；凸輪基本尺寸的選擇原則。教學(xué)難點(diǎn)：反轉(zhuǎn)法原理；凸輪機(jī)構(gòu)的圖解法設(shè)計(jì)；壓力角和基圓半徑的定量關(guān)系式。教學(xué)要求：了解齒輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和應(yīng)用；理解平面齒輪機(jī)構(gòu)的齒廓嚙合基本定律；掌握漸開(kāi)線的性質(zhì)；掌握漸開(kāi)線齒輪各部分的名稱(chēng)、基本參數(shù)及各部分幾何尺寸的計(jì)算；掌握漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪的嚙合特性及漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件和連續(xù)傳動(dòng)條件；了解漸開(kāi)線齒廓的展成切齒原理及根切現(xiàn)象；了解斜齒圓柱齒輪齒廓曲面的形成、嚙合特點(diǎn)，理解標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸的計(jì)算；了解標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪的傳動(dòng)特點(diǎn)及其基本尺寸的計(jì)算；了解蝸輪蝸桿的傳動(dòng)特點(diǎn)。第一節(jié) 齒輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類(lèi)1平面齒輪機(jī)構(gòu)2空間齒輪機(jī)構(gòu)第二節(jié) 齒廓嚙合基

9、本定律第三節(jié) 漸開(kāi)線及漸開(kāi)線齒廓1漸開(kāi)線及其性質(zhì)2漸開(kāi)線齒廓的特點(diǎn)第四節(jié) 漸開(kāi)線齒輪的各部分名稱(chēng)和尺寸計(jì)算1齒輪各部分名稱(chēng)2標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本參數(shù)3標(biāo)準(zhǔn)齒輪的幾何尺寸計(jì)算第五節(jié) 漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)1嚙合過(guò)程和正確嚙合條件2連續(xù)傳動(dòng)條件3平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第六節(jié) 漸開(kāi)線齒廓的展成加工及根切現(xiàn)象1展成加工原理2根切現(xiàn)象和最少不根切齒數(shù)第七節(jié) 平行軸斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)1斜齒輪的嚙合特點(diǎn)2基本參數(shù)和尺寸計(jì)算第八節(jié) 其它齒輪機(jī)構(gòu)1圓錐齒輪機(jī)構(gòu)2蝸桿機(jī)構(gòu)本章習(xí)題要點(diǎn)：1漸開(kāi)線的性質(zhì)（習(xí)題5-4）2齒輪尺寸計(jì)算（習(xí)題5-5、5-7）3齒輪嚙合過(guò)程和重合度（習(xí)題5-8）實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)的主要內(nèi)容：1齒輪參數(shù)

10、測(cè)繪實(shí)驗(yàn)；2齒輪范成實(shí)驗(yàn)。第五章 輪系及其設(shè)計(jì)（4學(xué)時(shí)）教學(xué)重點(diǎn)：定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算；周轉(zhuǎn)輪系和復(fù)合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn)：反轉(zhuǎn)法原理；周轉(zhuǎn)輪系和復(fù)合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算。教學(xué)要求：了解輪系的分類(lèi)和功用；掌握定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算；理解反轉(zhuǎn)法原理；掌握周轉(zhuǎn)輪系和復(fù)合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算方法。第一節(jié) 輪系及其分類(lèi)第二節(jié) 定軸輪系的傳動(dòng)比及應(yīng)用1定軸輪系的傳動(dòng)比2定軸輪系的應(yīng)用第三節(jié) 周轉(zhuǎn)輪系的組成及傳動(dòng)比1周轉(zhuǎn)輪系的組成和分類(lèi)2用反轉(zhuǎn)法來(lái)計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比第四節(jié) 復(fù)合輪系的傳動(dòng)比和應(yīng)用1復(fù)合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算方法和步驟2周轉(zhuǎn)輪系和復(fù)合輪系的應(yīng)用本章習(xí)題要點(diǎn)：1定軸齒輪傳動(dòng)比計(jì)算（習(xí)題6-1、6-2）

11、2周轉(zhuǎn)輪系和復(fù)合輪系傳動(dòng)比計(jì)算（習(xí)題6-6、6-8、6-13）第六章 其它常用機(jī)構(gòu)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)重點(diǎn)：螺旋機(jī)構(gòu)；棘輪機(jī)構(gòu)；槽輪機(jī)構(gòu)。教學(xué)難點(diǎn)：機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算。教學(xué)要求：了解螺旋機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)和槽輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)合，掌握其尺寸計(jì)算方法； 第一節(jié) 螺旋機(jī)構(gòu)1工作原理和類(lèi)型2螺旋機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用第二節(jié) 棘輪機(jī)構(gòu)1工作原理和類(lèi)型2自動(dòng)嚙緊條件和尺寸計(jì)算3棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用場(chǎng)合第三節(jié) 槽輪機(jī)構(gòu)1工作原理和類(lèi)型2槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性和尺寸計(jì)算3槽輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用場(chǎng)合本章習(xí)題要點(diǎn)：1螺旋機(jī)構(gòu)的計(jì)算（習(xí)題7-2）2槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（習(xí)題7-5）第七章 平面機(jī)構(gòu)的力分析（2學(xué)時(shí)）教學(xué)重點(diǎn)：移動(dòng)副中摩擦力的確定；轉(zhuǎn)動(dòng)副中

12、摩擦力的確定。教學(xué)難點(diǎn)：當(dāng)量摩擦角與當(dāng)量摩擦圓。教學(xué)要求：了解機(jī)構(gòu)中作用力的類(lèi)型；掌握移動(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)副中摩擦力的求解方法。第一節(jié) 研究機(jī)構(gòu)力分析的目的和方法第二節(jié) 運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的確定1轉(zhuǎn)動(dòng)副中摩擦力的確定2移動(dòng)副中摩擦力的確定本章習(xí)題要點(diǎn)：1轉(zhuǎn)動(dòng)副中摩擦力的確定（習(xí)題9-5）2移動(dòng)副中摩擦力的確定（習(xí)題9-6）第八章 平面機(jī)構(gòu)的平衡（2學(xué)時(shí)）教學(xué)重點(diǎn)：靜平衡和動(dòng)平衡。教學(xué)難點(diǎn)：動(dòng)平衡的平衡計(jì)算。教學(xué)要求：掌握剛性轉(zhuǎn)子靜、動(dòng)平衡的原理和方法。第一節(jié) 平衡的目的和分類(lèi)第二節(jié) 剛體回轉(zhuǎn)件的平衡1質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)（靜平衡）2質(zhì)量分布不在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)（動(dòng)平衡）本章習(xí)題要點(diǎn)：1靜平衡的計(jì)算（習(xí)題10

13、-1）第九章 機(jī)器的機(jī)械效率（2學(xué)時(shí)）教學(xué)重點(diǎn)：機(jī)械效率和自鎖的關(guān)系；簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率和自鎖條件的計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn)：效率和自鎖的計(jì)算。教學(xué)要求：了解機(jī)械效率的概念；掌握簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率和自鎖條件的求解方法。第一節(jié) 機(jī)器的運(yùn)動(dòng)和功能關(guān)系第二節(jié) 機(jī)器的機(jī)械效率和自鎖1機(jī)器的機(jī)械效率2機(jī)器的自鎖本章習(xí)題要點(diǎn)： 1效率的計(jì)算（習(xí)題11-2）第十章 機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)（4學(xué)時(shí)）教學(xué)重點(diǎn)：掌握飛輪的設(shè)計(jì)方法教學(xué)難點(diǎn)：機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式的建立和求解。教學(xué)要求：了解等效力（力矩）、等效質(zhì)量（轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）、等效構(gòu)件和等效動(dòng)力學(xué)模型等基本概念和方法；了解機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式的兩種表達(dá)形式的建立和適用情況；掌握求解

14、在已知力作用下機(jī)器的真實(shí)運(yùn)動(dòng)情況；了解機(jī)器兩種速度波動(dòng)調(diào)節(jié)方法；掌握飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算方法。第一節(jié) 研究目的第二節(jié) 機(jī)器等效動(dòng)力學(xué)模型1等效力和等效力矩2等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量3棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用場(chǎng)合第三節(jié) 機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式的建立及解法1機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式的建立 2機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式的解法尺寸計(jì)算第四節(jié) 周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法第五節(jié) 飛輪設(shè)計(jì)1基本問(wèn)題2計(jì)算方法3飛輪尺寸的確定 本章習(xí)題要點(diǎn)：1機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式的運(yùn)用（習(xí)題12-7）2飛輪的設(shè)計(jì)（習(xí)題12-12）四、考核方式及要求考核方式：上課考勤和作業(yè)（20%）、實(shí)驗(yàn)報(bào)告（20%）、期末閉卷考試（60%）要求：側(cè)重考核學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)綜合分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，加大平時(shí)作業(yè)的靈活性和應(yīng)用性，加大對(duì)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)成績(jī)?cè)u(píng)定的力度和要求，鼓勵(lì)學(xué)生自己設(shè)計(jì)和完成實(shí)驗(yàn)。五、教材及教學(xué)主要參考書(shū)1 鄭文煒,吳克