華中農(nóng)業(yè)大學(xué)《機(jī)械原理》課程大綱

5/5華中農(nóng)業(yè)大學(xué)《機(jī)械原理》課程大綱機(jī)械原理

課程編碼：3073009105課程名稱：機(jī)械原理

總學(xué)分：3.5總學(xué)時(shí)：56

課程英文名稱：MechineDesign

先修課程：機(jī)械制圖、理論力學(xué)

適用專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)機(jī)械化及自動(dòng)化、機(jī)械電子工程

一、課程性質(zhì)、地位和任務(wù)

機(jī)械原理是研究機(jī)械性能分析與設(shè)計(jì)的基本理論和方法的學(xué)科基礎(chǔ)課。本課程在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程和機(jī)械電子工程等工科專業(yè)中具有重要的地位，它是進(jìn)一步學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)和其它專業(yè)課的基礎(chǔ)。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，初步具有擬定機(jī)械傳動(dòng)方案、分析和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的能力。

二、教學(xué)目標(biāo)要求

具有繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖和用機(jī)構(gòu)簡圖來研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性和傳力特性的能力。能夠根據(jù)給定的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性和傳力特性來設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)。掌握機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析方法和機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析方法，對(duì)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)知識(shí)、機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法等有一定的了解。能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、齒輪系、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)五種基本機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。初步具有擬定機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案的能力。

三、理論教學(xué)內(nèi)容及安排

緒論（2學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)：明確本課程的研究對(duì)象和內(nèi)容以及它的地位、任務(wù)和作用。對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)及理論學(xué)科的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢(shì)有所了解。

重點(diǎn)：介紹本課程研究的對(duì)象及基本概念。

1.1機(jī)械原理課程的研究對(duì)象及基本概念

1.2機(jī)械原理課程的任務(wù)與主要內(nèi)容

1.3機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)方法

1.4機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)簡介

第一篇機(jī)構(gòu)的組成和分析

本篇包括機(jī)構(gòu)的組成和機(jī)構(gòu)分析兩部分。

第１章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其可動(dòng)性分析（6學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)：了解機(jī)構(gòu)的組成和平面機(jī)構(gòu)組成的基本原理，理解運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)鏈、約束、自由度、壓力角、傳動(dòng)角、死點(diǎn)等基本概念，掌握繪制常用機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖和計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度的方法。

重點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)副和運(yùn)動(dòng)鏈及壓力角的概念、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件及機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算；作用在機(jī)械上的力及機(jī)構(gòu)力分析的目的和方法；構(gòu)件慣性力的確定；用圖解法作平面機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析。

難點(diǎn)：機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算中有關(guān)虛約束的識(shí)別及處理問題。

1.1機(jī)構(gòu)組成及運(yùn)動(dòng)簡圖（2學(xué)時(shí)）

1.1.1機(jī)構(gòu)的組成

1.1.2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖

1.2平面機(jī)構(gòu)的自由度（2學(xué)時(shí)）

1.2.1平面機(jī)構(gòu)的自由度及計(jì)算

1.2.2平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算中應(yīng)注意的問題

1.3機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)條件（1學(xué)時(shí)）

1.3.1機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)條件

1.3.2機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的力學(xué)條件

1.3.3機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件

1.4平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析（1學(xué)時(shí)）

1.4.1平面機(jī)構(gòu)的高副低代

1.4.2平面機(jī)構(gòu)的組成原理

1.4.3平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

第２章平面機(jī)構(gòu)的性能分析（8學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)：了解機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析和力分析的目的和方法，能對(duì)簡單基本機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和力分析；對(duì)單自由度機(jī)械系統(tǒng)等效動(dòng)力學(xué)模型有明確概念；掌握建立機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的方法。

重點(diǎn)：求二級(jí)機(jī)構(gòu)構(gòu)件上任意點(diǎn)和構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)；速度瞬心的概念和“三心定理”的應(yīng)用；機(jī)械的機(jī)械效率、自鎖現(xiàn)象及自鎖條件和考慮摩擦?xí)r各種運(yùn)動(dòng)副中的力分析；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)模型的概念；掌握力為機(jī)構(gòu)位置函數(shù)時(shí)其等效構(gòu)件真實(shí)運(yùn)動(dòng)的求解方法。

難點(diǎn)：對(duì)有共同轉(zhuǎn)動(dòng)且有相對(duì)移動(dòng)的兩構(gòu)件重合點(diǎn)間的運(yùn)動(dòng)參數(shù)的求解。機(jī)械效率的概念及機(jī)械的

自鎖和自鎖條件；機(jī)構(gòu)的平衡力（或平衡力矩）及構(gòu)件的質(zhì)量代換兩個(gè)概念。摩擦圓的概念及轉(zhuǎn)動(dòng)副中總反力作用線的確定。

2.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的圖解法（2學(xué)時(shí)）

2.2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的解析法（2學(xué)時(shí)）

2.3平面機(jī)構(gòu)的力分析（2學(xué)時(shí)）

2.4機(jī)械的效率與自鎖（2學(xué)時(shí)）

2.5機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方程建立和求解（選修內(nèi)容，自學(xué)，教師答疑）

第二篇常用機(jī)構(gòu)及設(shè)計(jì)

第3章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（7學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)：了解平面連桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化，對(duì)平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和傳力性能有明確概念。能按已知連桿三位置、兩連架桿三對(duì)應(yīng)位置、行程速比系數(shù)等要求設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)。

重點(diǎn)：平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化；曲柄存在條件、急回運(yùn)動(dòng)、行程速比系數(shù)、運(yùn)動(dòng)連續(xù)性、平面四桿機(jī)構(gòu)綜合的一些基本知識(shí)；

難點(diǎn)：曲柄存在條件的桿長關(guān)系式、平面四桿機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角的確定、平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)連續(xù)性的判斷。

3.1連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)特點(diǎn)、平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用（1學(xué)時(shí)）

3.2平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性和力學(xué)特性（3學(xué)時(shí)）

3.2.1平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件；

3.2.2急回特性與行程速度變化系數(shù)；

3.2.3運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性；

3.2.4四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角及計(jì)算；

3.2.5最小傳動(dòng)角為零的四桿機(jī)構(gòu)；

3.2.6死點(diǎn)的利用

3.3平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（3學(xué)時(shí)）

3.3.1桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題和機(jī)構(gòu)選型

3.3.2平面四桿機(jī)構(gòu)尺度設(shè)計(jì)

3.3.2.1平面四桿機(jī)構(gòu)尺度設(shè)計(jì)的幾何法；

3.3.2.2平面四桿機(jī)構(gòu)尺度設(shè)計(jì)的解析法

四、平面多桿機(jī)構(gòu)簡介(自學(xué)）

第4章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（6學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)：對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其選擇原則，機(jī)構(gòu)壓力角等有明確概念。掌握盤形凸廓線的設(shè)計(jì)方法和確定基本尺寸的主要原則。

重點(diǎn)：推桿常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特點(diǎn)及其選擇原則；盤形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)；凸輪基圓半徑與壓力角及自鎖的關(guān)系。

難點(diǎn)：凸輪廓線設(shè)計(jì)中所應(yīng)用的“反轉(zhuǎn)法”原理和壓力角的概念。

4.1凸輪機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用（1學(xué)時(shí)）

4.1.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成及特點(diǎn)

4.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用

4.1.3凸輪機(jī)構(gòu)的分類

4.2凸輪機(jī)構(gòu)的特性（2學(xué)時(shí)）

4.2.1凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性

4.2.2凸輪機(jī)構(gòu)的力學(xué)特性

4.3凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（3學(xué)時(shí)）

4.3.1盤形凸輪的基本參數(shù)的設(shè)計(jì)

4.3.2盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)

4.3.3滾子半徑和平底寬度的確定

4.3.4從動(dòng)件高副元素形狀的選擇

4.3.5封閉形式的選擇

4.4高速凸輪機(jī)構(gòu)簡介

第5章齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（14學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)：對(duì)齒輪嚙合基本定律、漸開線性質(zhì)、齒輪基本參數(shù)及其嚙合特性有明確概念。掌握標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱輪傳動(dòng)的基本尺寸計(jì)算。了解定位齒輪的概念。了解其它類型齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)和尺寸計(jì)

算。

重點(diǎn)：漸開線直齒圓柱齒輪外嚙合傳動(dòng)的基本理論和設(shè)計(jì)計(jì)算。

難點(diǎn)：一對(duì)輪齒的嚙合過程；變位齒輪傳動(dòng)；斜齒輪和錐齒輪的當(dāng)量齒輪和當(dāng)量齒數(shù)。

5.1齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特點(diǎn)（1學(xué)時(shí)）

5.2齒輪機(jī)構(gòu)的類型及其應(yīng)用

5.3齒輪的齒廓曲線（2學(xué)時(shí)）

5.3.1瞬時(shí)傳動(dòng)比和平均傳動(dòng)比

5.3.2齒廓嚙合基本定律

5.3.3漸開線齒廓

5.4漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪各部分尺寸（1學(xué)時(shí)）

5.4.1漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪基本參數(shù)

5.4.2漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪各部分尺寸

5.4.3齒條和內(nèi)齒輪各部分尺寸

5.5漸開線齒輪的嚙合傳動(dòng)（3學(xué)時(shí)）

5.5.1正確嚙合的條件

5.5.2中心距及嚙合角

5.5.3嚙合過程及連續(xù)傳動(dòng)條件

5.5.5齒廓的滑動(dòng)與磨損簡介

5.6漸開線齒輪的范成加工和輪齒根切（2學(xué)時(shí)）

5.6.1漸開線齒輪的范成加工

5.6.2輪齒根切

5.6.3漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)

5.7漸開線齒輪的變位修正（1學(xué)時(shí)）

5.7.1變位修正齒輪的原理

5.7.2變位齒輪基本尺寸（自學(xué)，教師答疑）

5.7.3變位齒輪傳動(dòng)（自學(xué)，教師答疑）

5.7.4變位齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（自學(xué)，教師答疑）

5.8斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)（2學(xué)時(shí)）

5.8.1平行軸斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)

5.8.2交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)（自修）

5.9蝸桿機(jī)構(gòu)（1學(xué)時(shí)）

5.9.1蝸桿機(jī)構(gòu)及其特點(diǎn)

5.9.2蝸桿機(jī)構(gòu)的類型

5.9.3蝸桿機(jī)構(gòu)正確嚙合條件

5.9.4蝸桿機(jī)構(gòu)基本參數(shù)及幾何尺寸（自修）

5.10圓錐齒輪機(jī)構(gòu)（1學(xué)時(shí)）

5.10.1圓錐齒輪輪齒齒面的形成

5.10.2圓錐齒輪背錐齒廓和當(dāng)量齒數(shù)

5.10.3直齒圓錐齒輪的基本尺寸（自修）

第6章齒輪系及其設(shè)計(jì)（5學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)：了解輪系的分類和應(yīng)用。能計(jì)算輪系的傳動(dòng)化。了解輪系設(shè)計(jì)的基本問題。

重點(diǎn)：周轉(zhuǎn)輪系及復(fù)合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算。

難點(diǎn)：如何將復(fù)合輪系正確劃分為各基本輪系。

6.1齒輪系的類型（2學(xué)時(shí)）

6.2定軸輪系的傳動(dòng)比

6.3周轉(zhuǎn)齒輪系的傳動(dòng)比（2學(xué)時(shí)）

6.4復(fù)合齒輪系的傳動(dòng)比（1學(xué)時(shí)）

6.5齒輪系的功用（自學(xué)，教師答疑）

6.6行星輪系的效率（自學(xué)，教師答疑）

6.7行星齒輪系設(shè)計(jì)的基本知識(shí)（自學(xué)，教師答疑）

6.8其他輪系簡介（自修）

第7章其它常用機(jī)構(gòu)（自學(xué)，教師答疑）

本章介紹棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)、螺旋傳動(dòng)和萬向聯(lián)軸節(jié)等幾種其它常用機(jī)構(gòu)的組成、工作原理、運(yùn)動(dòng)特性及設(shè)計(jì)要點(diǎn)、特點(diǎn)及應(yīng)用等。

第三篇機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第8章機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)（8學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)：了解周期性與非周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)原理。掌握飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的近似計(jì)算方法。掌握剛性轉(zhuǎn)子靜平衡、動(dòng)平衡的原理和方法。

重點(diǎn)：飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算。剛性轉(zhuǎn)子靜、動(dòng)平衡的原理和方法。

難點(diǎn)：計(jì)算飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)最大盈虧功的計(jì)算方法。剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡概念的建立。

8.1機(jī)構(gòu)功率平衡設(shè)計(jì)（4學(xué)時(shí)）

8.1.1變速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)功率平衡

8.1.2非穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)功率平衡

8.2機(jī)