機械原理-李瑞琴-教學(xué)大綱

《機械原理》教學(xué)大綱

課程類別：

技術(shù)基礎(chǔ)教育課程

課程名稱：

機械原理開課單位：

機械工程系

課程編號：

2020201

總學(xué)時：

72學(xué)時(理論學(xué)時：62學(xué)時，實驗學(xué)時：10學(xué)時)

學(xué)

分：4.5適用專業(yè)：

機械類本科專業(yè)（四年制機械類專業(yè)試用）先修課程：機械制圖、金屬工藝學(xué)及熱處理、公差及技術(shù)測量、理論力學(xué)、材料力學(xué)

一、

課程在教學(xué)計劃中地位、作用機械原理課程是研究機構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理及機構(gòu)與機器的運動學(xué)和動力學(xué)的一門學(xué)科。本課程是高等工科院校機械類各專業(yè)本科學(xué)生的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課。它在機械類課程中有著獨特的、不可取代的重要地位。在培養(yǎng)高級工程技術(shù)人員的過程中,具有培養(yǎng)學(xué)生的機構(gòu)設(shè)計與分析能力、機構(gòu)系統(tǒng)運動方案的設(shè)計能力以及創(chuàng)新設(shè)計能力的重要作用。本課程的主要任務(wù)是使學(xué)生了解基本機構(gòu)的類型、工作原理和特點，掌握基本機構(gòu)分析與設(shè)計的原理和方法，基本了解機器運動方案的設(shè)計過程和方法。掌握機構(gòu)組合設(shè)計、機械運動方案簡圖設(shè)計、機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計及現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計的一般方法。本課程著重培養(yǎng)學(xué)生具有設(shè)計基本機構(gòu)的能力和初步具有現(xiàn)代機器運動方案的分析和創(chuàng)新設(shè)計能力及相關(guān)技術(shù)工作的適應(yīng)能力。

本課程安排有理論教學(xué)，課程設(shè)計和實驗三個教學(xué)環(huán)節(jié)，各教學(xué)環(huán)節(jié)的具體內(nèi)容和學(xué)時分配如下：二、課程內(nèi)容、基本要求：第一章緒論

基本內(nèi)容：1．機械原理課程的研究對象和內(nèi)容2．機械原理課程在教學(xué)計劃以及在培養(yǎng)各專業(yè)專門人才全局中的地位、作用和任務(wù)。3．簡要介紹本學(xué)科發(fā)展動向。

基本要求：

1．明確本課程研究的對象和內(nèi)容，及其在培養(yǎng)機械類高級工程技術(shù)人才全局中的地位、任務(wù)和作用。2．對機械原理學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀有所了解。第二章機構(gòu)的組成原理和機構(gòu)類型綜合基本內(nèi)容：1．

機構(gòu)的主要類型和特點；2．

機構(gòu)的組成及機構(gòu)運動簡圖；3．

機構(gòu)的自由度計算；4．

機構(gòu)的高副低代、結(jié)構(gòu)分析、組成原理；5．

機構(gòu)型、數(shù)綜合。

基本要求：1.

搞清構(gòu)件、運動副、約束、自由度及運動鏈等重要概念。2.

能繪制比較簡單的機械的機構(gòu)運動簡圖。3.

能正確計算平面機構(gòu)自由度并能判斷其是否具有確定運動；對空間機構(gòu)自由度的計算有所了解。4.

對虛約束對機構(gòu)工作性能的影響及機構(gòu)結(jié)構(gòu)合理設(shè)計問題的重要性有所認(rèn)識。5.

對平面機構(gòu)的組成原理有所了解。第三章連桿機構(gòu)設(shè)計和分析

基本內(nèi)容：1．

平面四桿機構(gòu)的特點和基本型式；2．

平面連桿機構(gòu)設(shè)計中的一些共性問題；3．

平面連桿機構(gòu)運動設(shè)計的基本問題；4．

平面剛體導(dǎo)引機構(gòu)設(shè)計；5．

平面函數(shù)機構(gòu)設(shè)計；6．

平面軌跡機構(gòu)設(shè)計；7．

平面多桿機構(gòu)設(shè)計；8．

平面連桿機構(gòu)的運動分析；9．

速度瞬心及其應(yīng)用；10．平面連桿機構(gòu)力分析特點。

基本要求：1.

了解平面連桿機構(gòu)的傳動特點及其主要優(yōu)缺點。2.

了解平面四桿機構(gòu)的基本型式、演化型式及平面四桿機構(gòu)的一些應(yīng)用實例。3.

對平面四桿機構(gòu)一些基本知識(如平面四桿機構(gòu)的有曲柄的條件、行程速比系數(shù)及急回運動、傳動角及死點位置以及運動連續(xù)性等)應(yīng)有明確的認(rèn)識。4.

能按連桿的三個位置，兩連架桿的三個對應(yīng)位置，及行程速比系數(shù)等條件設(shè)計平面四桿機構(gòu)。5.

了解實現(xiàn)預(yù)定連桿曲線的平面四桿機構(gòu)的設(shè)計方法。6.

對平面多桿機構(gòu)有所了解。7.

正確理解速度瞬心（包括絕對瞬心和相對瞬心）的概念，能運用“三心定理”確定一般平面機構(gòu)各瞬心的位置；能用瞬心法對簡單高、低副機構(gòu)進(jìn)行速度分析。8.

了解機構(gòu)中作用的各種力的分類及機構(gòu)力分析的目的和方法；能對幾種最常見的運動副中的摩擦力進(jìn)行分析和計算；能對II級機構(gòu)進(jìn)行動態(tài)靜力分析。9.

能用矢量方程圖解法或解析法對II級機構(gòu)進(jìn)行運動分析。第四章凸輪機構(gòu)及其設(shè)計

基本內(nèi)容：1．

凸輪機構(gòu)的應(yīng)用與分類；2．

從動件常用運動規(guī)律及其基本特性；3．

盤形凸輪廓線的設(shè)計（圖解法與解析法相結(jié)合）；4．

凸輪機構(gòu)壓力角與基本尺寸確定；5．

凸輪機構(gòu)的力學(xué)分析及鎖緊彈簧剛度的確定；6．

高速凸輪機構(gòu)簡介?；疽螅?．

了解凸輪機構(gòu)的類型和應(yīng)用。2．

對推桿的基本運動規(guī)律及推桿運動規(guī)律的選擇有明確的概念。3．

對凸輪機構(gòu)的壓力角和自鎖有明確的概念。4．

能確定盤形凸輪機構(gòu)的基本尺寸。5．

掌握盤形凸輪廓線的設(shè)計方法。6．

對高速凸輪機構(gòu)有所了解。第五章齒輪機構(gòu)及其設(shè)計

基本內(nèi)容：1．

齒廓嚙合基本定律及漸開線齒形；2．

漸開線圓柱齒輪參數(shù)；3．

漸開線直齒圓柱齒輪傳動的嚙合傳動過程及其嚙合傳動特點；4．

漸開線齒輪的根切現(xiàn)象及最少齒數(shù)；5．

齒輪變位原理及變位齒輪運動；6．

斜齒圓柱齒輪機構(gòu)；蝸輪、蝸桿機構(gòu)；圓錐齒輪傳動；7．

輪系及其分類；8．

定軸輪系傳動比計算；9．

周轉(zhuǎn)輪系及復(fù)合輪系傳動比計算；10．其他類型齒輪傳動簡介?；疽螅?．了解齒輪機構(gòu)的類型和應(yīng)用。2．明確齒廓嚙合基本定律的概念。3．深入了解漸開線直齒圓柱齒輪傳動的嚙合特性。4．掌握標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的基本參數(shù)和幾何尺寸的計算。5．明確根切現(xiàn)象及最少齒數(shù)、齒輪的變位修正和變位齒輪傳動的基本概念。6．了解平行軸斜齒圓柱齒輪的嚙合特點，掌握標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動幾何尺寸的計算。7．了解標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪傳動的特點及其幾何尺寸的計算。8．對蝸桿傳動的特點有所了解。9．了解輪系的分類和應(yīng)用。10．掌握定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系及復(fù)合輪系傳動比的計算方法。11．了解行星輪系的效率計算，以及選型和齒輪齒數(shù)選取等行星輪系設(shè)計的基本知識。12．對新型行星齒輪傳動有所了解。第六章

間歇運動機構(gòu)、其它常用機構(gòu)及廣義機構(gòu)

基本內(nèi)容：1．

棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)、凸輪式間歇機構(gòu)、星輪機構(gòu)；2．

萬向聯(lián)軸節(jié)、螺旋機構(gòu)、行程增大和可調(diào)機構(gòu)、供料機構(gòu)及抓取機構(gòu)、組合機構(gòu)、瞬心線機構(gòu)、共軛曲線機構(gòu)；3．

廣義機構(gòu)概念、廣義機構(gòu)發(fā)展、廣義機構(gòu)與現(xiàn)代機器、液氣動機構(gòu)、電磁機構(gòu)、振動及慣性機構(gòu)、微位移機構(gòu)、光電機構(gòu)、柔順機構(gòu)；

基本要求：1．

結(jié)合專業(yè)需要對棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)、擒縱輪機構(gòu)、凸輪式間歇運動機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)、非圓齒輪機構(gòu)、螺旋機構(gòu)和萬向鉸鏈等一些其他常用機構(gòu)的工作原理、運動特點及其應(yīng)用有所了解。2．

對組合機構(gòu)的組合方式及特點有所了解。3．

對含有某些特殊元器件的機構(gòu)有所了解。4．

對廣義機構(gòu)等現(xiàn)代機構(gòu)有所了解。第七章

功能分析與運動協(xié)調(diào)設(shè)計、機械運動方案設(shè)計

基本內(nèi)容：1．

功能分析、功能求解、機構(gòu)創(chuàng)新方法；2．

工作原理設(shè)計和工藝動作設(shè)計、執(zhí)行機構(gòu)的協(xié)調(diào)設(shè)計和運動循環(huán)圖；3．

機構(gòu)選型、機械運動方案的構(gòu)思與擬定、機械運動方案的評價、機械運動簡圖設(shè)計舉例。

基本要求：

1．了解功能分析法及機構(gòu)創(chuàng)新的各種方法。

2．掌握各執(zhí)行機構(gòu)間的協(xié)調(diào)設(shè)計以及機械運動循環(huán)圖的分類、作用與設(shè)計原理。

3．了解在擬定機械運動系統(tǒng)方案時應(yīng)考慮的基本原則及要點。4．了解機構(gòu)選型的基本知識。第八章

機械運轉(zhuǎn)及其速度波動調(diào)節(jié)

基本內(nèi)容：1．

機械系統(tǒng)動力學(xué)模型；2．

機械運動方程式及其求解；3．

周期性速度波動及其調(diào)節(jié)（飛輪設(shè)計）；4．

非周期性速度波動及調(diào)速器。

基本要求：1．了解建立單自由度機械系統(tǒng)等效動力學(xué)模型及運動方程的方法。2．能求解運動方程式。3．了解飛輪調(diào)速原理，掌握飛輪轉(zhuǎn)動慣量的簡易計算法。4．了解機械非周期性速度波動調(diào)節(jié)的基本概念和方法。5．對考慮構(gòu)件彈性時的機械動力學(xué)有所了解。第九章

機械振動及其隔離

基本內(nèi)容：1．

轉(zhuǎn)軸的橫向振動；轉(zhuǎn)軸的扭轉(zhuǎn)振動；2．

機械系統(tǒng)振動模型建立的基本原理；3．

機械系統(tǒng)的隔振和消振。

基本要求：1．

掌握機械振動的基本概念和回轉(zhuǎn)機械的橫向振動、扭轉(zhuǎn)振動臨界轉(zhuǎn)速的初步計算方法。2．

熟悉機械的動力模型建立的基本方法和機械振動隔離技術(shù)。第十章

機械平衡

基本內(nèi)容：1．

機械平衡的目的、內(nèi)容；2．

剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡和動平衡；撓性轉(zhuǎn)子的動平衡簡介；3．

平面機構(gòu)的平衡；4．

多缸發(fā)動機慣性力的部分平衡簡介。

基本要求：1．

掌握剛性轉(zhuǎn)子靜、動平衡的原理和方法，明確轉(zhuǎn)子許用不平衡量的意義。2．

了解平面四桿機構(gòu)的平衡原理

三、實驗：必做實驗:實驗一

機構(gòu)運動簡圖測繪，實驗為2學(xué)時?；緝?nèi)容：對實際的機械設(shè)備，由教師指定具體機構(gòu)，學(xué)生自己動手繪制運動簡圖，并計算自由度。基本要求：=1\*GB3①會把實際機械的聯(lián)接抽象成簡單的運動符號。

=2\*GB3②能對機構(gòu)運動簡圖做自由度計算，并判別機構(gòu)是否有確定的運動。實驗二

漸開線圓柱直齒輪范成實驗，實驗為1學(xué)時。基本內(nèi)容：用漸開線齒廓范成儀，模擬范成法切制漸開線齒輪加工過程，并對有關(guān)齒輪參數(shù)進(jìn)行計算?；疽螅耗苡米兾环椒▉肀苊飧鞋F(xiàn)象。實驗三

漸開線齒輪參數(shù)測量實驗，實驗為1學(xué)時?；緝?nèi)容：用普通量具測量漸開線齒輪有關(guān)尺寸。然后按測量尺寸進(jìn)行計算，最后確定齒輪的各基本參數(shù)及修正參數(shù)。基本要求：掌握漸開線直齒輪有關(guān)尺寸的測定方法。實驗四

曲柄滑塊、導(dǎo)桿組合實驗，實驗為1學(xué)時。基本內(nèi)容：測量機構(gòu)運動過程中的位移、速度、加速度動態(tài)曲線及運動特性。機構(gòu)位移、速度、加速度之間的換算?；疽螅?1\*GB3①了解機構(gòu)運動參數(shù)的測試方法。=2\*GB3②掌握參數(shù)改變對機構(gòu)特性的影響。實驗五

機組運轉(zhuǎn)及飛輪調(diào)節(jié)實驗，實驗為1學(xué)時。基本內(nèi)容：測量=1\*GB3①活塞壓力——曲柄轉(zhuǎn)角（P-θ）曲線；

=2\*GB3②阻力矩——曲柄轉(zhuǎn)角（M-θ）曲線；

③.有、無飛輪狀態(tài)下機組起動轉(zhuǎn)速曲線N1-θ及停車轉(zhuǎn)速曲線N1-θ；

④有、無飛輪狀態(tài)下機組平穩(wěn)運動時的轉(zhuǎn)速曲線N-θ、最大轉(zhuǎn)速Nmax、最小轉(zhuǎn)速Nmin、不均勻系數(shù)?；疽螅?1\*GB3①了解機組不同負(fù)載下的運動參數(shù)。=2\*GB3②掌握所測試的參數(shù)的物理意義和變化規(guī)律。實驗六

桿機構(gòu)組合創(chuàng)意實驗，實驗為2時?；緝?nèi)容：進(jìn)行平面連桿機構(gòu)運動方案的選型、設(shè)計、繪制機構(gòu)運動簡圖，并標(biāo)注有關(guān)參數(shù)?；疽螅簩嶒炁c課本中的作圖法，解析法結(jié)合起來，進(jìn)行方案組裝。實驗七

機械方案創(chuàng)意設(shè)計模擬實驗，實驗為4學(xué)時?；緝?nèi)容：使用多功能零件，進(jìn)行積木式組合調(diào)整，將設(shè)計者構(gòu)思的機械方案組裝成實物機構(gòu)模型，然后演示并觀察其運動是否符合設(shè)計要求，再進(jìn)行調(diào)整改進(jìn)?；疽螅?1\*GB3①針對設(shè)計任務(wù)，按照實驗結(jié)果簡述機構(gòu)的有關(guān)桿、副是否運動到位，曲柄是否存在、是否實現(xiàn)急回、最小傳動角數(shù)值、是否有“憋勁”現(xiàn)象。=2\*GB3②指出機構(gòu)的創(chuàng)新之處，不足之處及相應(yīng)的改進(jìn)方法。

選修實驗：實驗一

回轉(zhuǎn)件動平衡實驗，實驗為2學(xué)時?；緝?nèi)容：將一待平衡回轉(zhuǎn)件通過反復(fù)調(diào)整重位置角和不平衡重徑積，經(jīng)過計算和補償后，將回轉(zhuǎn)件完全平衡?；疽螅毫私忸l閃式動平衡機和硬支承動平衡機的工作原理及結(jié)構(gòu)。實驗二

輪系組合實驗，實驗為1學(xué)時?；緝?nèi)容：根據(jù)輪系所測量的轉(zhuǎn)速進(jìn)行傳動比的計算。基本要求：掌握各種輪系傳動比的計算方法。實驗三

機械基礎(chǔ)認(rèn)知實驗，實驗為2學(xué)時?；緝?nèi)容：通過觀察機器的運動構(gòu)成分清機器的組成部分；參觀常用機構(gòu)和機械零部件陳列柜，找出機器中所使用的機構(gòu)及典型零部件的名稱及編號；通過拆裝測繪，繪制典型零部件的結(jié)構(gòu)簡圖和機構(gòu)運動簡圖；提出新的機器運動方案或改進(jìn)意見?；疽螅和ㄟ^實驗了解機器的組成和運動原理，了解機器常用機構(gòu)的運動特性和常用零部件的結(jié)構(gòu)特點，掌握機構(gòu)運動簡圖的繪制方法和初步方案分析方法。實驗四

計算機輔助圓柱齒輪齒廓范成實驗，實驗為1學(xué)時?；緝?nèi)容：輸入不同的參數(shù)，分析比較所在的各齒廓的形狀，得到齒廓范成過程。基本要求：根據(jù)范成軟件，改變m、z等參數(shù)的大小，觀察齒廓的變化。

實驗五

機構(gòu)運動簡圖測繪虛擬實驗，實驗為1學(xué)時。基本內(nèi)容：根據(jù)教師要求，選擇機構(gòu)類型，觀察機構(gòu)三維動畫，確定組成機構(gòu)的構(gòu)件書，確定運動副類型、選擇視圖平面，在運動簡圖畫板繪制機構(gòu)運動簡圖?；疽螅浩查_構(gòu)件的形狀和運動副的具體構(gòu)造，用一些簡單的線條來代替構(gòu)件；用規(guī)定的符號代表運動副，并按比例表示運動副的相對位置。實驗六

機械系統(tǒng)動態(tài)仿真實驗，實驗為4學(xué)時?；緝?nèi)容：完成機械系統(tǒng)建摸，并對結(jié)果進(jìn)行仿真分析基本要求：完成教師布置的機械運動方案仿真方案圖，對仿真結(jié)果進(jìn)行分析，提出改進(jìn)意見。

實驗七

機械系統(tǒng)分析實驗，實驗為4學(xué)時。實驗八

整機的動力參數(shù)測定實驗，實驗為4學(xué)時。四、學(xué)時分配：章節(jié)名稱講授（學(xué)時）實驗（學(xué)時）小計1．緒論1

12．機構(gòu)的組成原理和機構(gòu)類型綜合4263．連桿機構(gòu)設(shè)計和分析172194．凸輪機構(gòu)及其設(shè)計8

85．齒輪機構(gòu)及其設(shè)計142166．間歇運動機構(gòu)、其它常用機構(gòu)及廣義機構(gòu)4

47．功能分析與運動協(xié)調(diào)設(shè)計、機械運動方案設(shè)計74118．機械運動及其速度波動調(diào)節(jié)2

29．機械振動及其隔離1

110．機械平衡2

2陳列室教學(xué)2

2合計6210

《機械原理課程設(shè)計》教學(xué)大綱

課程類別：

技術(shù)基礎(chǔ)教育課程

課程名稱：

機械原理開課單位：

機械工程系

課程編號：

2020201

總學(xué)時：

一周

學(xué)

分：

適用專業(yè)：

機械類本科專業(yè)（四年制機械類專業(yè)試用）先修課程：機械制圖、金屬工藝學(xué)及熱處理、公差及技術(shù)測量、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機械原理

一、課程設(shè)計在教學(xué)計劃中的地位、作用機械原理課程設(shè)計是機械原理課程的實踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)。是高等工科院校機械類各專業(yè)本科學(xué)生的一門必修基礎(chǔ)課。其主要任務(wù)是使學(xué)生初步掌握機械運動方案的系統(tǒng)化的創(chuàng)新設(shè)計過程和方法，實現(xiàn)機械運動方案的設(shè)計。課程設(shè)計強調(diào)機械產(chǎn)品的系統(tǒng)化設(shè)計思維。在機械原理課程學(xué)習(xí)的基本機構(gòu)設(shè)計方法基礎(chǔ)上，結(jié)合具體的設(shè)計課題，開展產(chǎn)品的市場調(diào)研、市場需求、功能分析和提取、基于工藝動作構(gòu)思的功能分解、基本機構(gòu)的選型和設(shè)計、機械運動循環(huán)圖的制定、機構(gòu)系統(tǒng)的匹配和綜合、機器的控制要求生成等設(shè)計環(huán)節(jié)的基本訓(xùn)練。通過設(shè)計，使學(xué)生受到確定機械運動方案的初步訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生對現(xiàn)代機械運動方案的自主創(chuàng)新設(shè)計技術(shù)工作的適應(yīng)能力及設(shè)計機構(gòu)的能力。二、課程設(shè)計內(nèi)容、基本要求基本內(nèi)容：

1.設(shè)計方法：功能分析與分解、機械運動方案設(shè)計

功能分析、功能求解、機構(gòu)創(chuàng)新方法；工作原理設(shè)計和工藝動作設(shè)計、執(zhí)行機構(gòu)的協(xié)調(diào)設(shè)計和運動循環(huán)圖；機構(gòu)選型、機械運動方案的構(gòu)思與擬定、機械運動方案的評價、機械運動簡圖設(shè)計舉例。

2.設(shè)計內(nèi)容：某簡單功能機器的運動方案設(shè)計

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