《機(jī)械原理》課程教學(xué)大綱

《機(jī)械原理》課程教學(xué)大綱課程編碼：AL040630課程性質(zhì)：專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程適用專(zhuān)業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化，農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化學(xué)時(shí)學(xué)分：56學(xué)時(shí)3.5學(xué)分所需先修課：機(jī)械制圖，高等數(shù)學(xué)，理論力學(xué)編寫(xiě)單位：機(jī)電工程學(xué)院一、課程說(shuō)明1．課程簡(jiǎn)介機(jī)械原理是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化和農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。課程主要研究機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析，常用機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本理論和方法，機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)器動(dòng)力學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，學(xué)會(huì)常用機(jī)構(gòu)的分析和綜合方法，具有進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步能力，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課以及畢業(yè)后從事專(zhuān)業(yè)工作打下必要的基礎(chǔ)。2．教學(xué)目標(biāo)要求本課程的研究對(duì)象是機(jī)械，著重研究一般機(jī)械的共性問(wèn)題。學(xué)完本課程應(yīng)達(dá)到以下基本要求：（1）能正確區(qū)分機(jī)器和機(jī)構(gòu)。（2）掌握平面機(jī)構(gòu)的組成及表達(dá)方法，了解機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件；熟練掌握機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算方法。（3）了解平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析的方法，了解高副低代的方法。（4）了解進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的目的，掌握對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析的基本原理和方法。（5）了解機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中所出現(xiàn)的若干動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，掌握如何通過(guò)合理設(shè)計(jì)和試驗(yàn)來(lái)改善機(jī)械動(dòng)力性能的方法。（6）掌握平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、齒輪系、螺旋機(jī)構(gòu)等機(jī)械中常用機(jī)構(gòu)的類(lèi)型、功用、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)、工作特性等基本知識(shí)，掌握常用機(jī)構(gòu)的基本設(shè)計(jì)方法。3．教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)（1）掌握機(jī)械、機(jī)器、機(jī)構(gòu)、構(gòu)件、零件、運(yùn)動(dòng)副等基本概念。（2）掌握平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算以及在計(jì)算過(guò)程中的注意事項(xiàng)。（3）瞬心法及其在運(yùn)動(dòng)分析中的運(yùn)用；用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法對(duì)Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。（4）掌握考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)的力分析，機(jī)械自鎖條件的確定，機(jī)械的靜、動(dòng)平衡的計(jì)算，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算。（5）掌握各常用機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理和方法。（6）掌握齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算方法。4．學(xué)時(shí)分配表次序教學(xué)內(nèi)容理論課學(xué)時(shí)數(shù)實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)數(shù)備注第一部分緒論1第二部分機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析52第三部分機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析6第四部分機(jī)器動(dòng)力學(xué)12第五部分連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)8第六部分凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)6第七部分齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)102第八部分齒輪系及其設(shè)計(jì)4第九部分其他常用機(jī)構(gòu)自學(xué)小計(jì)524總計(jì)565．主要教法、學(xué)法本課程以課堂講授為主、課堂討論和自學(xué)為輔的方式開(kāi)展教學(xué)，在課堂講授過(guò)程中注意采用多媒體與板書(shū)結(jié)合的教學(xué)方式，注重理論聯(lián)系實(shí)際，注意啟發(fā)式互動(dòng)式教學(xué)，喚醒學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探索問(wèn)題的興趣。6．考核方式及標(biāo)準(zhǔn)（1）考核目的：考核學(xué)生對(duì)機(jī)械原理的基本知識(shí)、基本理論、工程設(shè)計(jì)計(jì)算方法等的理解和掌握程度，促進(jìn)學(xué)生提高分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。（2）考核形式：考試。（3）主要考核內(nèi)容：機(jī)器、機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)副、構(gòu)件、零件、桿組、瞬心、機(jī)械效率、標(biāo)準(zhǔn)齒輪等基本概念；機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件，平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算，平面機(jī)構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分析；正確確定瞬心的數(shù)目及位置，利用瞬心法對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度分析，利用矢量方程圖解法作Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)的速度及加速度分析；分析計(jì)算移動(dòng)副、轉(zhuǎn)動(dòng)副、螺旋副中的摩擦問(wèn)題和自鎖條件，考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)的受力分析，分析計(jì)算簡(jiǎn)單機(jī)械的自鎖條件；剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡和動(dòng)平衡計(jì)算；單自由度機(jī)械系統(tǒng)等效動(dòng)力學(xué)模型的建立及其等效量的計(jì)算，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生周期性和非周期性速度波動(dòng)的根本原因及其調(diào)節(jié)的基本原理（主要是飛輪的計(jì)算）；四桿機(jī)構(gòu)的一些基本概念和基本知識(shí)及其演化和應(yīng)用，曲柄存在的條件、傳動(dòng)角、死點(diǎn)、急回運(yùn)動(dòng)、行程速比系數(shù)，圖解法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)；凸輪機(jī)構(gòu)中的一些基本概念（從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律、壓力角、基圓、推程、理論廓線與實(shí)際廓線、推程運(yùn)動(dòng)角、回程運(yùn)動(dòng)角、休止角、偏距等），反轉(zhuǎn)法的靈活應(yīng)用及其在凸輪廓線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用；漸開(kāi)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；復(fù)合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算。（4）考核題型：填空，選擇，判斷，簡(jiǎn)答，分析，作圖，計(jì)算。（5）成績(jī)?cè)u(píng)定：考試成績(jī)占總成績(jī)的70%，其他（包括考勤、作業(yè)、課堂討論、實(shí)驗(yàn)等）成績(jī)占總成績(jī)的30%。二、各部分教學(xué)綱要第一部分緒論（1學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)明確本課程研究的對(duì)象和內(nèi)容，及其在培養(yǎng)機(jī)械類(lèi)高級(jí)工程技術(shù)人才全局中的地位、任務(wù)和作用。對(duì)機(jī)械原理學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀有所了解。本部分重點(diǎn)本課程的研究對(duì)象及內(nèi)容。本部分難點(diǎn)對(duì)于機(jī)器和機(jī)構(gòu)概念的區(qū)分。教學(xué)內(nèi)容1本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容2學(xué)習(xí)本課程的目的3如何進(jìn)行本課程的學(xué)習(xí)4機(jī)械原理學(xué)科歷史發(fā)展現(xiàn)狀及展望第二部分機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析（7學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)掌握構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副、約束、自由度、運(yùn)動(dòng)鏈及機(jī)構(gòu)等重要概念；能繪制較簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；能正確計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度并能判斷是否具有確定的運(yùn)動(dòng)；了解平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析的基本方法。本部分重點(diǎn)構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)鏈及機(jī)構(gòu)的概念，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制，機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件及平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算。本部分難點(diǎn)機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算中有關(guān)復(fù)合鉸鏈，局部自由度及虛約束的識(shí)別和處理。教學(xué)內(nèi)容1機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容和目的2機(jī)構(gòu)的組成及分類(lèi)3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及其繪制4機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件及平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算5平面機(jī)構(gòu)的組成原理及結(jié)構(gòu)分析6實(shí)驗(yàn)：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖測(cè)繪第三部分機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析（6學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)了解進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的目的；正確理解速度瞬心的概念，熟練掌握確定速度瞬心的方法；能利用瞬心法對(duì)簡(jiǎn)單高、低副機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度分析；能用矢量方程圖解法對(duì)Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。本部分重點(diǎn)利用瞬心法及矢量方程圖解法對(duì)Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。本部分難點(diǎn)對(duì)機(jī)構(gòu)的加速度分析，特別是兩構(gòu)件重合點(diǎn)之間含有科氏加速度時(shí)的加速度分析。教學(xué)內(nèi)容1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的任務(wù)、目的和方法2用速度瞬心法作機(jī)構(gòu)的速度分析3用矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)的速度及加速度分析第四部分機(jī)器動(dòng)力學(xué)（12學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)了解機(jī)構(gòu)中作用的各種力的分類(lèi)及機(jī)構(gòu)力分析的目的和方法；掌握當(dāng)量摩擦系數(shù)、摩擦圓及總反力的概念及意義，能夠?qū)ΤＲ?jiàn)的幾種運(yùn)動(dòng)副中摩擦力或摩擦力矩和總反力進(jìn)行分析和計(jì)算；能夠?qū)追N最常見(jiàn)的簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)在考慮運(yùn)動(dòng)副中的摩擦力的情況下進(jìn)行力分析；能確定簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率及自鎖條件；掌握剛性轉(zhuǎn)子靜、動(dòng)平衡的原理和方法，明確轉(zhuǎn)子許用不平衡量的意義；了解建立單自由度機(jī)械系統(tǒng)等效動(dòng)力學(xué)模型及運(yùn)動(dòng)方程的方法；能求解運(yùn)動(dòng)方程式；了解飛輪調(diào)速原理，掌握飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的簡(jiǎn)易計(jì)算法；了解機(jī)械非周期性速度波動(dòng)調(diào)節(jié)的基本概念和方法。本部分重點(diǎn)幾種常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)副中摩擦力及總反力的確定；幾種常見(jiàn)機(jī)構(gòu)考慮摩擦?xí)r的力分析；機(jī)械效率的計(jì)算，機(jī)械的自鎖現(xiàn)象和自鎖條件的確定；剛性轉(zhuǎn)子靜平衡和動(dòng)平衡的原理及計(jì)算方法；關(guān)于等效質(zhì)量、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效力、等效力矩的概念及其計(jì)算方法；單自由度機(jī)械系統(tǒng)等效動(dòng)力學(xué)模型的建立；機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生周期性和非周期性速度波動(dòng)的根本原因及其調(diào)節(jié)方法的基本原理。本部分難點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)副中總反力作用線的確定；考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)的力分析；機(jī)械自鎖條件的確定；剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的計(jì)算；最大盈虧功的確定及機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的求解。教學(xué)內(nèi)容1平面機(jī)構(gòu)的力分析2機(jī)械的效率和自鎖3機(jī)械的平衡4機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第五部分連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（8學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)了解連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特點(diǎn)及其主要優(yōu)、缺點(diǎn)；了解平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式，掌握其演化方法，了解平面四桿機(jī)構(gòu)的一些應(yīng)用實(shí)例；對(duì)四桿機(jī)構(gòu)一些基本知識(shí)（如四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件，行程速比系數(shù)及急回運(yùn)動(dòng)、傳動(dòng)角及死點(diǎn)，連桿曲線及運(yùn)動(dòng)連續(xù)性等）應(yīng)有明確的認(rèn)識(shí)，并能對(duì)常見(jiàn)的四桿機(jī)構(gòu)分析出這些基本特性；了解平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題，能按連桿的三個(gè)位置，兩連架桿的兩對(duì)對(duì)應(yīng)位移角及行程速比系數(shù)等條件設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)。本部分重點(diǎn)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化方法，有關(guān)四桿機(jī)構(gòu)的一些基本知識(shí)以及平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本設(shè)計(jì)方法。本部分難點(diǎn)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的反轉(zhuǎn)法原理；按兩連架桿多對(duì)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。教學(xué)內(nèi)容1連桿機(jī)構(gòu)的組成及其主要優(yōu)缺點(diǎn)2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式，演化及其應(yīng)用3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)4圖解法設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)第六部分凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（6學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)了解凸輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及各類(lèi)凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和適用場(chǎng)合；掌握從動(dòng)件幾種常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特點(diǎn)和適用場(chǎng)合，了解組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律；對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和自鎖有明確的概念；熟練掌握并靈活運(yùn)用反轉(zhuǎn)法原理，學(xué)會(huì)根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)平面凸輪輪廓曲線。本部分重點(diǎn)基本概念（壓力角、基圓、理論廓線與實(shí)際廓線、行程、推程運(yùn)動(dòng)角、休止角、偏距等），推桿常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及選用，凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角與機(jī)構(gòu)的受力情況和機(jī)構(gòu)尺寸的關(guān)系，反轉(zhuǎn)法原理盤(pán)形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)。本部分難點(diǎn)反轉(zhuǎn)法及凸輪廓線的設(shè)計(jì)。教學(xué)內(nèi)容1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類(lèi)2推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其選用原則3圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線4凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定第七部分齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（12學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)通過(guò)本部分學(xué)習(xí)，培養(yǎng)同學(xué)選擇設(shè)計(jì)齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)類(lèi)型，分析設(shè)計(jì)齒輪機(jī)構(gòu)的能力。具體要求是：了解齒輪機(jī)構(gòu)的的類(lèi)型和應(yīng)用；理解齒廓嚙合基本定律；了解漸開(kāi)線的形成過(guò)程，掌握漸開(kāi)線的性質(zhì)及漸開(kāi)線齒廓的嚙合特性；掌握漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸的計(jì)算；深入理解和掌握漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪嚙合傳動(dòng)需要滿(mǎn)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；了解變位齒輪的概念，領(lǐng)會(huì)變位齒輪的尺寸變化、變位齒輪傳動(dòng)的類(lèi)型及特點(diǎn)。了解斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)、直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)、阿基米德蝸桿渦輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的特點(diǎn)。本部分重點(diǎn)漸開(kāi)線的性質(zhì)，漸開(kāi)線齒輪的基本參數(shù)及其嚙合特性，漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)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。本部分難點(diǎn)齒輪的變位修正和變位齒輪傳動(dòng)，斜齒輪和錐齒輪的當(dāng)量齒輪和當(dāng)量齒數(shù)。教學(xué)內(nèi)容1齒輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類(lèi)2齒廓嚙合基本定律及共軛齒廓3漸開(kāi)線齒廓及其嚙合特點(diǎn)4漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸5漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)6漸開(kāi)線齒廓的切削加工原理7根切現(xiàn)象與最少齒數(shù)8變位齒輪的概念、幾何尺寸及變位齒輪傳動(dòng)9斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)（自學(xué)）10直齒圓錐齒輪傳動(dòng)（自學(xué)）11蝸桿傳動(dòng)（自學(xué)）12實(shí)驗(yàn)：齒輪范成原理第八部分齒輪系及其設(shè)計(jì)（4學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)了解輪系的分類(lèi)和應(yīng)用；掌握定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系及復(fù)合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算方法，會(huì)確定主、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系。了解各類(lèi)輪系的功能，學(xué)會(huì)根據(jù)工作要求選擇輪系的類(lèi)型。本部分重點(diǎn)輪系傳動(dòng)比的計(jì)算，特別是周轉(zhuǎn)輪系和復(fù)合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算。本部分難點(diǎn)復(fù)合輪系如何正確劃分為各個(gè)基本輪系。教學(xué)內(nèi)容1齒輪系及其分類(lèi)2定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算3周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算4復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算5輪系的功用第九部分其他常用機(jī)構(gòu)（自學(xué)）教學(xué)目標(biāo)掌握棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理、特點(diǎn)、功能和適用場(chǎng)合；了解凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)的工作原理、特點(diǎn)、功能及適用場(chǎng)合；了解間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求；對(duì)組合機(jī)構(gòu)的組合方式及特點(diǎn)有所了解。本部分重點(diǎn)掌握各種常用間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和功能，并了解其適用的場(chǎng)合。本部分難點(diǎn)星輪機(jī)構(gòu)、組合機(jī)構(gòu)的工作原理、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及其應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容1