機械原理A課程教學大綱-樣例

機械原理A課程教學大綱英文名稱：TheprincipleofmachineryA課程編碼：01110190學時：64學分：4.0課程性質(zhì)：專業(yè)必選課課程類別：理論課先修課程：高等數(shù)學、普通物理、機械制圖、理論力學開課學期：第4學期適用專業(yè)：機械設(shè)計、冶金機械、機械電子工程、機電控制工程、工程機械、機械制造及自動化一'課程教學目標1、使學生掌握平面機構(gòu)學和機械動力學的基本理論、基本知識和基本技能，并能利用這些知識對復雜工程問題進行描述和解釋；使學生掌握組成機器的典型機構(gòu)如連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)及常用的間歇機構(gòu)的運動，工作特性以及相應的運動分析、力分析方法，并對典型平面連桿機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)進行分析：2、使學生初步具備實驗數(shù)據(jù)分析和解釋的能力，并具有制圖、計算、測試等基本技能3、使學生初步具有擬定機械傳動系統(tǒng)方案的能力，掌握并使用各種技術(shù)、技能和現(xiàn)代化工程工具的能力，培養(yǎng)學生機械系統(tǒng)方案創(chuàng)新設(shè)計的思維方式和方法及自主學習的能力二、課程教學目標與畢業(yè)要求的對應關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程教學目標1、工程知識：能夠?qū)?shù)學、自然科學、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決復雜工程問題。1-21-2掌握機械工程領(lǐng)域必備的工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識，并綜合應用數(shù)學、自然科學知識對機械工程問題進行建模和求解。教學目標12、問題分析：能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析復雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。2-22-2能夠應用機械工程基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識對機械領(lǐng)域復雜工程問題進行分析、判斷并獲得結(jié)論。教學目標23、設(shè)計/開發(fā)解決方案：能夠設(shè)計針對復雜工程問題的解決方案，設(shè)計滿足特定需求的系統(tǒng)、單元（部件）或工藝流程，并能夠在設(shè)計壞書中體現(xiàn)創(chuàng)新意識,考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。3-13/能夠針對具備不同特點的復雜機械工程問題設(shè)計解決方案。教學目標3三、課程的基本內(nèi)容3.1理論教學1、緒論(支撐教學目標)教學目標：使學生了解課程的研究對象、內(nèi)容、在機械類高級工程技術(shù)人才全局中的地位、作用和任務，機械的基本概念、機械原理學科的新發(fā)展等。本單元主要內(nèi)容：(1)課程概況(2)課程的研究對象和內(nèi)容(3)機械的基本概念(4)課程的地位、作用和學習方法2、平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析(支撐教學目標)教學目標：使學生掌握機構(gòu)運動簡圖的繪制方法，能夠?qū)嶋H機構(gòu)或機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖繪制成機構(gòu)運動簡圖，能看懂各種復雜機構(gòu)的機構(gòu)運動簡圖，能用機構(gòu)運動簡圖表達自己的設(shè)計構(gòu)思；知道運動鏈成為機構(gòu)的條件；熟練掌握機構(gòu)自由度的計算方法，能自如地運用平面機構(gòu)自由度計算公式計算機構(gòu)自由度，能準確識別出機構(gòu)中存在的復合較鏈、局部自由度和虛約束，并作出正確處理；了解機構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析的方法。本單元主要內(nèi)容：(1)機構(gòu)的組成要素(2)機構(gòu)的運動簡圖(3)機構(gòu)的自由度計算及其具有確定運動的條件(4)機構(gòu)的組成原理3、平面機構(gòu)的運動分析和力分析(支撐教學目標)教學目標：使學生理解速度瞬心的概念，平面機構(gòu)速度瞬心的數(shù)目及確定方法，學會用速度瞬心法對現(xiàn)有機構(gòu)進行速度分析；掌握用相對運動圖解法對機構(gòu)進行運動分析的方法；熟悉機構(gòu)運動分析的復數(shù)矢量法，了解矩陣法；掌握平面機構(gòu)力分析中的動態(tài)靜力分析法，能夠?qū)o出機構(gòu)用解析法建模并進行機構(gòu)運動分析和力分析。本單元主要內(nèi)容：(1)用瞬心法進行機構(gòu)速度分析(2)用相對運動圖解法進行機構(gòu)運動分析(3)用解析法進行機構(gòu)運動分析(4)平面機構(gòu)的力分析4、機械中的摩擦和機械效率(支撐教學目標)教學目標：使學生能夠?qū)σ苿痈?、轉(zhuǎn)動副和螺旋副中的摩擦進行分析，并正確作出移動副、轉(zhuǎn)動副中總反力的作用線；對當量摩擦系數(shù)和當量摩擦角的含義和用途有深刻理解；熟練掌握連桿機構(gòu)和凸輪機構(gòu)計及摩擦時的圖解法受力分析；理解機械效率的意義和機械效率的表達式；理解機械自鎖現(xiàn)象的本質(zhì)和發(fā)生自鎖的條件；能確定簡單機械的機械效率及自鎖條件。本單元主要內(nèi)容：(1)移動副中的摩擦(2)螺旋副中的摩擦(3)轉(zhuǎn)動副中的摩擦(4)考慮摩擦時機構(gòu)的受力分析(5)機械的效率及自鎖5、平面連桿機構(gòu)(支撐教學目標)教學目標：使學生了解平面連桿機構(gòu)的傳動特點及其主要優(yōu)缺點；了解較鏈四桿機構(gòu)的基本型式及平面四桿機構(gòu)演化型式；理解和重點掌握平面四桿機構(gòu)一些基本知識(如有曲柄的條件，行程速比系數(shù)及急回運動、傳動角及死點等；能熟練用圖解法設(shè)計平面四桿機構(gòu)；了解平面四桿機構(gòu)的解析法。本單元主要內(nèi)容：(1)平面四桿機構(gòu)的類型及應用(2)平面四桿機構(gòu)的基本知識(3)平面四桿機構(gòu)設(shè)計的圖解法(4)平面四桿機構(gòu)設(shè)計的解析法6、凸輪機構(gòu)(支撐教學目標)教學目標：使學生了解凸輪機構(gòu)的類型和應用；掌握從動件常用運動規(guī)律的特點和適用場合，學會根據(jù)工作要求選擇或設(shè)計從動件運動規(guī)律；按給定從動件位移線圖，應用反轉(zhuǎn)法繪制各種凸輪的輪廓曲線；掌握壓力角與自鎖的關(guān)系、基圓半徑對壓力角的影響及滾子半徑選擇的原則，能合理確定凸輪機構(gòu)的基本尺寸；了解凸輪輪廓設(shè)計的解析法，學會對凸輪機構(gòu)進行計算機輔助設(shè)計。本單元主要內(nèi)容：(1)凸輪機構(gòu)的應用和分類(2)從動件的運動規(guī)律(3)凸輪輪廓設(shè)計的圖解法(4)凸輪輪廓設(shè)計的解析法(5)凸輪機構(gòu)基本參數(shù)的確定7、齒輪機構(gòu)(支撐教學目標)教學目標：使學生了解齒輪機構(gòu)的類型及功用；掌握齒廓嚙合基本定律；了解漸開線的形成過程，掌握漸開線的性質(zhì)、漸開線方程及漸開線齒廓的嚙合特性；深入理解和掌握漸開線直齒圓柱齒輪嚙合傳動需要滿足的條件；了解范成法切齒的基本原理和根切現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，掌握不發(fā)生根切的條件；了解漸開線直齒圓柱齒輪機構(gòu)的傳動類型及特點。學會根據(jù)工作要求和已知條件，正確選擇傳動類型，進行直齒圓柱齒輪機構(gòu)的傳動設(shè)計；了解平行軸斜齒圓柱齒輪、阿基米德蝸桿蝸輪、直齒圓錐齒輪機構(gòu)的特點及基本參數(shù)計算。本單元主要內(nèi)容：(1)齒輪機構(gòu)的應用和分類(2)齒輪的共輪齒廓曲線(3)漸開線及其齒廓嚙合特性(4)漸開線標準齒輪的參數(shù)和尺寸(5)漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(6)漸開線齒廓的切削加工(7)漸開線變位齒輪(8)變位齒輪傳動及其設(shè)計(9)斜齒圓柱齒輪機構(gòu)(10)蝸輪蝸桿機構(gòu)(11)圓錐齒輪機構(gòu)8、輪系(支撐教學目標)教學目標：使學生了解各類輪系的組成和運動特點，學會判斷一個已知輪系屬于何種輪系；熟練掌握各種輪系傳動比的計算方法，會確定主、從動輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系，?了解各類輪系的功能，學會根據(jù)工作要求選擇輪系的類型；了解行星輪系的齒數(shù)條件。本單元主要內(nèi)容：(1)輪系及其分類(2)定軸輪系傳動比的計算(3)周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計算(4)混合輪系傳動比的計算(5)輪系的功用及行星輪系的齒數(shù)條件9、間歇機構(gòu)與其他機構(gòu)(支撐教學目標)教學目標：使學生了解棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)、凸輪式間歇運動機構(gòu)、萬向較鏈機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)和非圓齒輪機構(gòu)的工作原理、運動特點、功能和適用場合；簡單了解組合機構(gòu)的幾種形式。本單元主要內(nèi)容：(1)棘輪機構(gòu)(2)槽輪機構(gòu)(3)其他機構(gòu)10、機械動力學(支撐教學目標)教學目標：使學生了解機械運轉(zhuǎn)過程的三個階段中，機械系統(tǒng)的功、能量和原動件運動速度的特點；掌握建立單自由度機械系統(tǒng)等效動力學模型的基本思路和建立運動方程式的方法；掌握等效力(力矩)、等效質(zhì)量(轉(zhuǎn)動慣量)、等效構(gòu)件和等效動力學模型等基本概念和相應計算方法；了解機器運動方程式的兩種表達形式(動能形式、力或力矩形式)和簡單情況下的求解；掌握飛輪調(diào)速的原理和飛輪設(shè)計的基本方法，能求解等效力矩是機構(gòu)位置函數(shù)時的飛輪轉(zhuǎn)動慣量；了解機械非周期性速度波動的特點和調(diào)解方法。本單元主要內(nèi)容：(1)機械運動過程及其作用力(2)機械系統(tǒng)的等效力學模型(3)機械系統(tǒng)的運動方程式(4)機械系統(tǒng)速度波動及其調(diào)節(jié)方法11、機械的平衡(支撐教學目標)教學目標：使學生了解剛性轉(zhuǎn)子靜、動平衡的原理和計算方法；平衡試驗方法及平面四桿機構(gòu)的平衡原理。本單元主要內(nèi)容：(1)機械平衡的目的和內(nèi)容(2)剛性轉(zhuǎn)子的平衡(3)剛性轉(zhuǎn)子的平衡試驗(4)平面機構(gòu)的平衡簡介3.2課內(nèi)實驗內(nèi)容1、課內(nèi)實驗（支撐教學目標）教學目標：使學生加強對機械與機器的認識，了解生產(chǎn)中實際使用的機器的用途、工作原理、運動傳遞過程、機構(gòu)組成情況和機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類，初步掌握根據(jù)實際使用的機器進行機構(gòu)運動簡圖測繪的基本方法、步驟和注意事項；掌握用范成法切制漸開線齒輪的基本原理，了解工廠中實際加工漸開線齒輪的生產(chǎn)過程；熟悉漸開線齒輪各參數(shù)的計算公式以及不同參數(shù)對齒形的影響，了解漸開線齒輪產(chǎn)生根切現(xiàn)象的原因和避免根切的方法；分析標準齒輪與變位齒輪的異同點，可以自主設(shè)計齒輪參數(shù)，利用“齒輪范成原理計算機模擬系統(tǒng)”軟件，驗證自己結(jié)論的正確性；掌握應用游標卡尺測定漸開線直齒圓柱齒輪基本參數(shù)的方法；鞏固并熟悉齒輪的各部分尺寸及參數(shù)之間的關(guān)系和漸開線的性質(zhì)；加深理解和鞏固所學過的轉(zhuǎn)子動平衡理論知識；掌握和熟悉動平衡機的使用方法和利用動平衡機對剛性轉(zhuǎn)子進行動平衡的基本方法。通過課程實驗使學生具有設(shè)計并實施驗證實驗，采集數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行分析以得出結(jié)論,獨立撰寫科學實驗報告的能力，熟悉相關(guān)實驗測試設(shè)備及其使用方法，了解實驗室各項管理規(guī)定。主要內(nèi)容：機械原理課程包含4個實驗，內(nèi)容分別為：a）針對機構(gòu)組成原理，機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)的“綜合機構(gòu)運動簡圖測繪分析”實驗；b）基于齒輪基本尺寸及加工原理的“齒輪范成原理的計算機的模擬和齒輪參數(shù)測定”實驗；c）初步了解動力學知識的“動平衡”實驗；d）直觀地、全面地了解機器與機構(gòu)的“機構(gòu)示教板演示”實驗（選做）。2、課內(nèi)實驗（支撐教學目標）教學目標：使學生加強對機械與機器的認識，了解生產(chǎn)中實際使用的機器的用途、工作原理、運動傳遞過程、機構(gòu)組成情況和機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類，初步掌握根據(jù)實際使用的機器進行機構(gòu)運動簡圖測繪的基本方法、步驟和注意事項；掌握用范成法切制漸開線齒輪的基本原理，了解工廠中實際加工漸開線齒輪的生產(chǎn)過程；熟悉漸開線齒輪各參數(shù)的計算公式以及不同參數(shù)對齒形的影響，了解漸開線齒輪產(chǎn)生根切現(xiàn)象的原因和避免根切的方法；分析標準齒輪與變位齒輪的異同點，可以自主設(shè)計齒輪參數(shù)，利用“齒輪范成原理計算機模擬系統(tǒng)”軟件，驗證自己結(jié)論的正確性；掌握應用游標卡尺測定漸開線直齒圓柱齒輪基本參數(shù)的方法；鞏固并熟悉齒輪的各部分尺寸及參數(shù)之間的關(guān)系和漸開線的性質(zhì)；加深理解和鞏固所學過的轉(zhuǎn)子動平衡理論知識；掌握和熟悉動平衡機的使用方法和利用動平衡機對剛性轉(zhuǎn)子進行動平衡的基本方法。通過課程實驗使學生具有設(shè)計并實施驗證實驗，采集數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行分析以得出結(jié)論,獨立撰寫科學實驗報告的能力，熟悉相關(guān)實驗測試設(shè)備及其使用方法，了解實驗室各項管理規(guī)定。主要內(nèi)容:機械原理課程包含4個實驗，內(nèi)容分別為：a)針對機構(gòu)組成原理，機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)的“綜合機構(gòu)運動簡圖測繪分析”實驗；b)基于齒輪基本尺寸及加工原理的“齒輪范成原理的計算機的模擬和齒輪參數(shù)測定”實驗；c)初步了解動力學知識的“動平衡”實驗；d)直觀地、全面地了解機器與機構(gòu)的“機構(gòu)示教板演示”實驗(選做)。3.3討論課內(nèi)容1、討論課(支撐教學目標)討論課目標：討論課是對機械原理課程內(nèi)容的靈活運用，是對原理創(chuàng)新型人才的初期訓練，因為機械原理課程的目標是培養(yǎng)學生利用所學機械原理知識解決實際問題的能力，學生可根據(jù)自己的興趣愛好，自由地選取研究項目并進行方案構(gòu)思，最終將方案和構(gòu)思過程中的相關(guān)問題融于討論，以學生上臺講演和討論為教學形式來引導學生積極思考，主動發(fā)現(xiàn)工程實際中存在的機械原理問題，并利用所學的知識解決實際問題，提高學生的創(chuàng)新能力。通過討論課使學生加深對機械原理的基礎(chǔ)知識的理解、擴寬知識面、初步具備查閱文獻、閱讀相關(guān)技術(shù)資料和調(diào)查研究的能力，提高學生綜合運用本課程知識，分析、理解和解決本專業(yè)及相關(guān)行業(yè)的理論和實踐問題的能力，并引導學生積極思考、主動學習，鍛煉和提高學生的交流、溝通和表達能力以及團隊合作能力，培養(yǎng)學生的責任感和職業(yè)道德。討論課內(nèi)容：討論課的題目在課程開始前下發(fā)，也可由學生根據(jù)興趣自行選題。討論課主要包括以下內(nèi)容：(1)提出設(shè)計目標，以解決實際的機械問題；(2)給出工作原理、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求；(3)根據(jù)工藝動作要求擬定運動循環(huán)圖；(4)進行各部分傳動機構(gòu)的選型；(5)提出2-3種機械傳動方案(每種方案中至少必須包含五桿機構(gòu)及一種其它基本機構(gòu))。討論課的實施：討論課的要求與成績評定：三級項目內(nèi)容無課程其他內(nèi)容四、教學安排本課程由課堂教學、討論課及實驗三部分組成。課堂教學以機構(gòu)的運動設(shè)計、機械的動力設(shè)計和機械系統(tǒng)方案設(shè)計的基本知識為載體，綜合運用探究式、啟發(fā)式和互動式的教學方法，并輔助大量的實物及現(xiàn)場圖片、影像資料等進行授課。討論課1次，設(shè)置在課程理論教學授課結(jié)束后進行。圍繞機械原理課程設(shè)計學生所設(shè)計的傳動方案進行探討，分析其原理的可行性和合理性。實驗3次，分別針對機構(gòu)測繪、齒輪加工、轉(zhuǎn)子動平衡等的基本原理和規(guī)律進行綜合性實驗,對本課程的基本概念和理論進行實驗驗證。建議學時分配如下表:講課內(nèi)容學時講課實驗(踐)上機1緒論12平面機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析523平面機構(gòu)運動及力分析64運動副磨擦及機械效率65平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計66凸輪機構(gòu)及其設(shè)計67齒輪機構(gòu)及其設(shè)計1228輪系及其設(shè)計49間歇機構(gòu)與其他機構(gòu)210機械運動及其速度波動的調(diào)節(jié)411機械的平衡2212討論課4合計64五、教學方法1、講授基本原理，理論聯(lián)系實際；2、采用多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合進行教學，將多種教學手段有機融合，采用啟發(fā)式、互動式的授課方法；3、著重研究一般機械的共性問題，即機構(gòu)的分析與綜合的基本理論和基本方法，強調(diào)對機械的共性問題的認識，并能將之應用于機械傳動方案設(shè)計；4、理論教學、討論課及實驗訓練相結(jié)合，強化學生的工程意識和機械傳動方案的設(shè)計能力；5、加強課后的輔導(通過面對面答疑和網(wǎng)絡(luò)平臺)，創(chuàng)建全方位的輔導答疑模式。六、教學目標達成度評價(1)教學目標1、2的達成度通過作業(yè)、實驗和閉卷筆試考評;(2)教學目標3的達成度通過作業(yè)、討論課和閉卷筆試考評。七'成績評定課程成績包括5個部分，分別為平時表現(xiàn)、作業(yè)、討論課、實驗和結(jié)課考試。具體要求及成績評定方法如下。1、平時表現(xiàn)本門課程的所有環(huán)節(jié)均要求學生參與并簽到，不得缺勤。每缺勤一次扣1分。無故缺勤5次者，取消