機械原理課程教學大綱

機械原理》課程教學大綱一、課程簡介課程名稱：機械原理英文名稱：ThePrincipleofMachinery課程代碼：0110933課程類別：學科基礎課學分：4總學時數(shù)：58+6先修課程：畫法幾何與機械制圖、計算機輔助設計、理論力學、材料力學課程概要：機械原理是研究機械的基本理論——有關機構學和機械動力學等問題的一門主干技術基礎課。它的任務是使學生掌握機構學和動力學的基本理論，基本知識和基本技能，并初步具有確定機械運動方案，分析和設計機構的能力。它在培養(yǎng)機械類高級工技術人才的過程中具有增強學生對機械技術工作的適應性，培養(yǎng)其開發(fā)創(chuàng)新的作用。二、教學目的及要求1、要求掌握的基本知識：機構結構的基本知識，常用機構的工作原理和運動特點，機構的運動分析和動力分析2、要求掌握的基本理論和方法：平面機構的自由度計算，平面機構簡圖測繪及機構組成原理。平面機構的運動分析和力分析。常用機構的類型、特點、應用及其設計。熟悉常用機構的結構，特點和應用。輪系的分類和應用。計算輪系的傳動比，了解輪系設計的基本問題。了解機構組合的基本知識。機械系統(tǒng)設計的一般過程和創(chuàng)新設計的基本知識。機械系統(tǒng)動力學：單自由度機械系統(tǒng)等效力學模型。機械運動方程式。周期性與非周期性速度波動的調節(jié)原理。飛輪轉動慣量的近似計算方法。剛性轉子靜平衡，動平衡的原理和方法。了解平面機構振動力的平衡原理。3、要求掌握的基本技能：對機構進行運動學、動力學分析，具有綜合簡單機械傳動方案的能力。三、教學內容及學時分配第一章緒論（1學時）機械原理研究的對象和內容。機械原理在教學計劃中的地位、作用和任務。如何進行本課程的學習。本章的重點：是介紹本課程研究的對象及內容。第二章機構的結構分析（5學時）運動副，平面運動副的類型。運動鏈。機構運動簡圖。平面機構的結構公式，計算平面機構自由度的注意事項，機構具有確定運動的條件。機構的組成原理。*機構的結構分類。本章的重點：運動副和運動鏈的概念、機構運動簡圖的繪制、機構具有確定運動的條件及機構自由度的計算。本章的難點：機構自由度計算中有關虛約束的識別及處理問題。第三章平面機構的運動分析（2學時）理解速度瞬心的概念并能運用“三心定理”確定一般平面機構各瞬心的位置；用瞬心法對簡單高、低副機構進行運動分析。本章的重點：速度瞬心的概念和“三心定理”的應用。本章的難點：機構的速度及加速度分析。第四章平面機構的力分析（2學時）了解機構中作用的各種力及機構力分析的目的；能對一般的機構進行動態(tài)靜力分析，確定各運動副的反力及所需加于機械上的平衡力。本章的重點：掌握機構力分析的方法，確定所需加于機械上的平衡力。本章的難點：對一般的機構進行正確的動態(tài)靜力分析。第五章機械的效率和自鎖（3學時）移動副、轉動副（軸頸）中摩擦力計算?？紤]摩擦時，簡單高、低副機構的靜力分析。機械的效率。機械的自鎖。本章的重點：機械的機械效率、自鎖現(xiàn)象及自鎖條件和考慮摩擦時各種運動副中的力分析。本章的難點：機械效率的概念及機械的自鎖和自鎖條件；摩擦圓的概念及轉動副中總反力作用線的確定。第六章機械的平衡（3學時）剛性轉子靜平衡和動平衡的原理和計算。平面連桿機構的平衡。本章的重點：剛性轉子靜、動平衡的原理和方法。本章的難點：剛性轉子動平衡概念的建立。第七章機械的運轉及其速度波動的調節(jié)（3學時）了解建立單自由度機械系統(tǒng)等效動力學模型：等效力和等效力矩、等效質量和等效轉動慣量的計算。了解飛輪調速原理和飛輪轉動慣量的近似計算方法。簡介非周期性速度波動的調節(jié)。本章的重點：等效力（力矩）、等效質量（轉動慣量）、等效構件和等效動力學模型的概念；飛輪轉動慣量的計算。本章的難點：飛輪轉動慣量的計算方法。第八章平面連桿機構及其設計（8學時）鉸鏈四桿機構的基本形式、演化和應用舉例。四桿機構曲柄存在的條件，壓力角、傳動角、死點和行程速比系數(shù)。四桿機構的設計：按連桿給定位置、按連架桿給定對應位置、按行程速比系數(shù)設計四桿機構。簡介四桿機構設計的實驗法。本章的重點：平面鉸鏈四桿機構的演化；曲柄存在條件、傳動角、死點、急回運動、行程速比系數(shù)、運動連續(xù)性、平面四桿機構綜合的一些基本知識；本章的難點：曲柄存在條件的桿長關系式的全面分析、平面多桿機構的傳動角和平面四桿機構最小傳動角的確定。第九章凸輪機構及其設計（6學時）凸輪機構的應用和分類。從動件的常用運動規(guī)律：等速運動、等加速等減速運動、簡諧運動、正弦加速度運動。用圖解法或解析法設計凸輪的輪廓曲線。凸輪機構的壓力角，基圓半徑和滾子半徑的確定。本章的重點：推桿常用運動規(guī)律的特點及其選擇原則；盤形凸輪機構凸輪輪廓曲線的設計；凸輪基圓半徑與壓力角及自鎖的關系。本章的難點：凸輪廓線設計中所應用的“反轉法”原理和壓力角的概念。第十章齒輪機構及其設計（12學時）齒輪機構的應用和分類。齒廓嚙合基本定律。漸開線的形成、特性及其參數(shù)方程。漸開線齒廓的嚙合傳動：能保證定傳動比，傳動特點。漸開線標準直齒圓柱齒輪各部分的名稱、基本參數(shù)和幾何尺寸。漸開線圓柱齒輪任意圓上的齒厚。公法線長度。一對漸開線直齒圓柱齒輪正確嚙合的條件及連續(xù)傳動的條件。漸開線齒廓的展成原理。漸開線齒廓的根切現(xiàn)象。用標準齒條型刀具切制標準齒輪而不發(fā)生根切的最少齒數(shù)。變位齒輪傳動：最小變位系數(shù)，變位齒輪的幾何尺寸，無側隙嚙合方程。*變位齒輪的傳動類型和設計步驟。斜齒圓柱齒輪傳動：齒廓曲線的形成，嚙合特點，標準斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸。圓錐齒輪傳動：傳動特點，齒面的形成，背錐與當量齒輪，標準直齒圓錐齒輪的幾何計算。蝸輪蝸桿傳動：蝸輪蝸桿的形成，基本參數(shù)，幾何尺寸，計算特點。本章的重點：漸開線直齒圓柱齒輪外嚙合傳動的基本理論和設計計算。本章的難點：共軛齒廓的確定；一對輪齒的嚙合過程；變位齒輪傳動；斜齒輪和錐齒輪的當量齒輪和當量齒數(shù)。第十一章輪系及其設計（3學時）輪系的分類和應用。定軸輪系傳動比的計算。周轉輪系，混合輪系傳動比的計算。*行星輪系的效率。*行星輪系設計的基本知識：行星輪系類型的選擇，確定行星輪系中各輪齒數(shù)應滿足的條件。本章的重點：周轉輪系及復合輪系傳動比的計算，輪系的功用及行星輪系設計中齒輪齒數(shù)的確定問題。本章的難點：如何將復合輪系正確劃分為各基本輪系。第十二章其它常用機構（4學時）

萬向連軸節(jié)。螺旋機構。棘輪機構。不完全齒輪機構。槽輪機構。本章的重點：各種常用機構的運動特點和適用場合。第十四章機械系統(tǒng)的方案設計（2學時）機構選型的基本知識。運動循環(huán)圖和機構組合應用。機械系統(tǒng)傳動方案的擬定注：*為選講內容習題課及總復習：（4學時）早節(jié)學時備注第一章緒論1學時第二章機構的結構分析5學時教學視頻資料1第三章平面機構的運動分析2學時第四章平面機構的力分析2學時第五章機械的效率和自鎖3學時第六章機械的平衡3學時教學視頻資料1第七章機械的運轉及其速度波動的調節(jié)3學時第八章平面連桿機構及其設計8學時教學視頻資料2第九章凸輪機構及其設計6學時教學視頻資料1第十章齒輪機構及其設計12學時教學視頻資料4第十一章輪系及其設計3學時教學視頻資料1第十二章其它常用機構4學時教學視頻資料2第十四早機械系統(tǒng)傳動方案的擬定2學時教學視頻資料1習題課及總復習：4學時四、課程教學的基本要求教學方法：采用啟發(fā)式教學，舉例注意典型性，重視作業(yè)練習，培養(yǎng)自學能力。教學手段：教學要充分利用投影儀、CAI課件等先進的手段。習題課主要幫助學生消化和鞏固所學的知識，培養(yǎng)學生的分析問題和解決問題的能力，提高他們的空間邏輯思維和形象思維能力，形式可以多樣。根據(jù)課堂實際，教師可以利用輔導課積極引導學生按照正確的思維方法與解題步驟完成習題和作業(yè)。在培養(yǎng)空間邏輯思維和形象思維能力、指導自學、查閱手冊、資料，尤其是對于基本技能、認真負責的工作態(tài)度、嚴謹細致的工作作風的培養(yǎng)和訓練以及教書育人方面，輔導課尤為重要。加強這一環(huán)節(jié)可以顯著提高學時效率。五、考核辦法閉卷考試，筆答，成績按平時成績占30%（包括出勤和作業(yè)15%+實驗15%）、考試成績占70%考核，百分制。六、教材及參考書教材：孫桓、陳作模、葛文杰主編，《機械原理》，高等教育出版社，2010年12月第1