《機(jī)械原理 (2)》課程教學(xué)大綱

《機(jī)械原理》課程教學(xué)大綱課程代碼：ABJD0331課程中文名稱:機(jī)械原理課程英文名稱：Mechanismsandmachinetheory課程性質(zhì)：必修課程學(xué)分?jǐn)?shù)：3學(xué)分課程學(xué)時(shí)數(shù)：48學(xué)時(shí)，其中，理論學(xué)時(shí)：40

實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：8授課對象：機(jī)械電子工程等專業(yè)本課程的前導(dǎo)課程：畫法幾何與工程制圖、理論力學(xué)、金屬工藝學(xué)課程簡介機(jī)械原理是機(jī)械類各專業(yè)中研究機(jī)械共性問題的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課程，它在機(jī)械類學(xué)生培養(yǎng)的全局中，特別在學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力方面，占有十分重要的地位。其任務(wù)是使學(xué)生掌握機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)器動力學(xué)的基本理論、基本知識、基本技能，學(xué)會常用機(jī)構(gòu)的分析與綜合方法，并具有進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案設(shè)計(jì)的初步能力。二、教學(xué)基本內(nèi)容和要求在了解基本概念，理解教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，使學(xué)生掌握機(jī)構(gòu)學(xué)與機(jī)械動力學(xué)的基本理論、基本知識和基本技能，學(xué)會常用機(jī)構(gòu)的分析和綜合方法，具有進(jìn)行機(jī)械傳動系統(tǒng)運(yùn)動方案設(shè)計(jì)的初步能力。課程教學(xué)內(nèi)容：（0）緒論

機(jī)械原理研究的對象（機(jī)械、機(jī)構(gòu)與機(jī)器的概念）和內(nèi)容；機(jī)械原理課程在教學(xué)計(jì)劃中的地位和發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)中的作用；機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展概貌（一）平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

本章重點(diǎn)和難點(diǎn)：機(jī)構(gòu)的組成要素；平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制；平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算。機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析運(yùn)動的條件；平面機(jī)構(gòu)與空間機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算，計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)；虛約束對機(jī)構(gòu)工作性能的影響的內(nèi)容及目的；機(jī)構(gòu)的組成(構(gòu)件、運(yùn)動副、運(yùn)動鏈及機(jī)構(gòu)等概念)；機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及機(jī)構(gòu)具有確定及機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)；平面機(jī)構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析（二）平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析

本章重點(diǎn)和難點(diǎn)：用三心定理法求速度瞬心；用解析法進(jìn)行二級機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析。機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析的任務(wù)、目的和方法；用速度瞬心法作機(jī)構(gòu)的速度分析；用矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)的速度及加速度分析；用解析法（矢量方程解析法、復(fù)數(shù)法或矩陣法）作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析（三）機(jī)械的效率與自鎖

本章重點(diǎn)和難點(diǎn)：考慮摩擦的機(jī)構(gòu)受力分析方法；械效率的求法。作用在機(jī)械上的力；構(gòu)件慣性力的確定（質(zhì)量代換法）；移動副和轉(zhuǎn)動副中摩擦的概念、摩擦力（摩擦力矩）的計(jì)算和總反力方向的確定；考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)的受力分析。機(jī)械的效率和自鎖的概念，機(jī)械與機(jī)組的機(jī)械效率計(jì)算和機(jī)械自鎖條件的確定（四）機(jī)械的平衡

機(jī)械平衡的目的（剛性轉(zhuǎn)子和撓性轉(zhuǎn)子的概念）；剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡計(jì)算和動平衡計(jì)算；剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡和動平衡實(shí)驗(yàn)；轉(zhuǎn)子的許用不平衡量概念；平面四桿機(jī)構(gòu)平衡的基本概念。（五）機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)

本章重點(diǎn)和難點(diǎn)：單自由度機(jī)械系統(tǒng)等效動力學(xué)模型；周期性與非周期性速度波動的調(diào)節(jié)原理；飛輪轉(zhuǎn)動慣量的近似計(jì)算方法。機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程的三個(gè)階段和機(jī)械上的驅(qū)動力與工作阻力的特性；機(jī)械系統(tǒng)的等效動力學(xué)模型（等效轉(zhuǎn)動慣量或等效質(zhì)量和等效力矩或等效力的概念）；機(jī)械運(yùn)動方程式的建立和求解；穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下機(jī)械的周期性速度波動產(chǎn)生的條件、速度波動程度的描述及其調(diào)節(jié)原理和方法；機(jī)械的非周期性速度波動及其調(diào)節(jié)原理。（六）平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

本章重點(diǎn)和難點(diǎn)：平面連桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化；平面四桿機(jī)構(gòu)的特性；連桿機(jī)構(gòu)及其傳動特點(diǎn)；平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化和應(yīng)用；平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件、急回運(yùn)動及行程速比系數(shù)、機(jī)構(gòu)壓力角和傳動角、死點(diǎn)和運(yùn)動連續(xù)性等概念及其分析；連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題，用圖解法和解析法分別按給定連桿預(yù)定位置、兩連架桿預(yù)定對應(yīng)位置、預(yù)定軌跡、行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的方法；用實(shí)驗(yàn)法按兩連架桿多對對應(yīng)位置和預(yù)定軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。

（七）凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

本章重點(diǎn)和難點(diǎn)：凸輪機(jī)構(gòu)推桿的常用運(yùn)動規(guī)律及其選用原則；凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用、分類和特點(diǎn)；有關(guān)推桿運(yùn)動規(guī)律的名詞術(shù)語、推桿常用運(yùn)動規(guī)律及其特點(diǎn)和運(yùn)動規(guī)律選擇的原則；用圖解法和解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線；凸輪機(jī)構(gòu)的受力分析、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角的概念及意義和與凸輪基圓半徑的關(guān)系；凸輪基圓半徑、滾子推桿的滾子半徑和平的推桿的平底長度等基本尺寸的確定。（八）齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

本章重點(diǎn)和難點(diǎn)：漸開線的性質(zhì)、漸開線齒輪的基本參數(shù)及其嚙合特性；標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪傳動的基本尺寸計(jì)算；斜齒圓柱齒輪、直齒圓錐齒輪、蝸桿蝸輪傳動的特點(diǎn)和基本尺寸計(jì)算。齒輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類；齒廓嚙合基本定律和漸開線齒廓及其嚙合特點(diǎn)；漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸；一對漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件、中心距與嚙合角和連續(xù)嚙合的條件；漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒輪切制、根切現(xiàn)象與不發(fā)生根切的最少齒數(shù)、齒輪的變位修正及變位齒輪的概念；平行軸斜齒圓柱齒輪傳動嚙合特性及其幾何尺寸計(jì)算；蝸桿傳動和圓錐齒輪傳動的特點(diǎn)和幾何尺寸計(jì)算。（九）輪系及其設(shè)計(jì)

本章重點(diǎn)和難點(diǎn)：周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計(jì)算。1、各種類型輪系傳動比的計(jì)算2、輪系的應(yīng)用和設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題（十）其它常用機(jī)構(gòu)

本章重點(diǎn)和難點(diǎn)：間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)及其它常用機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、功能和應(yīng)用。棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)和萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)的工作原理、運(yùn)動特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要點(diǎn)；擒縱輪機(jī)構(gòu)、凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)和不完全齒輪機(jī)構(gòu)的工作原理和運(yùn)動特點(diǎn)；組合機(jī)構(gòu)的概念、類型及運(yùn)動特點(diǎn)；含有某些特殊元器件的機(jī)構(gòu)簡介（十一）機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

（在課程設(shè)計(jì)中講授，2學(xué)時(shí)）

1、機(jī)械傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般過程2、機(jī)構(gòu)的選型、組合方式、運(yùn)動循環(huán)圖擬定和創(chuàng)新設(shè)計(jì)等方面的基本知識3、機(jī)械傳動系統(tǒng)運(yùn)動方案設(shè)計(jì)的基本步驟和功能分析方法

4、機(jī)械傳動系統(tǒng)方案的評價(jià)準(zhǔn)則課程教學(xué)要求：通過課程學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，要求學(xué)生能夠：1）繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，能正確計(jì)算平面運(yùn)動鏈及平面機(jī)構(gòu)的自由度；2）正確理解速度瞬心的概念，掌握用速度瞬心法對平面機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度分析，能用矢量方程圖解法對Ⅱ級機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析；3）正確理解當(dāng)量摩擦系數(shù)、摩擦圓的概念，掌握運(yùn)動副中摩擦力的計(jì)算方法，正確掌握機(jī)械效率計(jì)算方法；4）正確理解平面機(jī)構(gòu)的相關(guān)概念，能按行程速比系數(shù)、連桿三位置，連架桿三位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，掌握用解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的基本知識；5）了解凸輪機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用，掌握四種基本推桿運(yùn)動規(guī)律的運(yùn)動線圖及其基本特點(diǎn)，能用圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線；6）理解齒廓嚙合基本定律，熟悉漸開線的基本性質(zhì)，熟悉漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算，掌握漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合特性，正確理解分度圓與節(jié)圓，壓力角與嚙合角，標(biāo)準(zhǔn)中心距與實(shí)際中心距等概念，掌握漸開線齒輪范成原理，根切現(xiàn)象，最少齒數(shù)等概念，了解變位和變位齒輪傳動的概念，了解斜齒圓柱齒輪齒廓形成，嚙合特點(diǎn)，能計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪的幾何尺寸，了解標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪傳動的特點(diǎn)及基本尺寸計(jì)算，了解蝸桿蝸輪傳動的特點(diǎn)及其基本尺寸計(jì)算；7）能熟練計(jì)算，定軸、周軸和復(fù)合輪系的傳動比；8）了解其他常用機(jī)構(gòu)的工作原理，運(yùn)動特點(diǎn)及其應(yīng)用，了解運(yùn)動循環(huán)圖和組合機(jī)構(gòu)的基本概念；9）掌握剛性轉(zhuǎn)子靜、動平衡的原理和方法。三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及基本要求機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)是重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。要使學(xué)生能繪制實(shí)際機(jī)械的運(yùn)動簡圖，對簡單機(jī)械進(jìn)行運(yùn)動和動力參數(shù)測試，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法研究機(jī)械的能力。學(xué)生應(yīng)親自動手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。包括：實(shí)驗(yàn)一、常用機(jī)構(gòu)現(xiàn)場教學(xué)觀察陳列柜機(jī)械模型以及各電動典型機(jī)構(gòu)，聽取講解和對照文字注釋，對機(jī)構(gòu)和機(jī)械零件有更深感性認(rèn)識和了解。每組10-15人，學(xué)時(shí)2課時(shí)實(shí)驗(yàn)二、機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖測繪通過實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能繪制實(shí)際機(jī)械的運(yùn)動簡圖，每個(gè)同學(xué)應(yīng)測繪3~5個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，并計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，按照實(shí)際機(jī)械的運(yùn)動來驗(yàn)算測繪結(jié)果是否正確。使學(xué)生掌握根據(jù)機(jī)械實(shí)物或模型繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的技能；能夠計(jì)算自由度、驗(yàn)證機(jī)構(gòu)運(yùn)動確定性；了解正確選擇長度比例尺方法。每組2-3人，學(xué)時(shí)2課時(shí)實(shí)驗(yàn)三、機(jī)構(gòu)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)學(xué)生對機(jī)構(gòu)組成原理的認(rèn)識，進(jìn)一步了解機(jī)構(gòu)組成及其運(yùn)動特性，為機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)奠定良好的基礎(chǔ)，增強(qiáng)學(xué)生對機(jī)構(gòu)的感性認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐及動手能力；體會設(shè)計(jì)實(shí)際機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)，完成從運(yùn)動簡圖設(shè)計(jì)到實(shí)際機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的過渡。每組2-3人，學(xué)時(shí)2課時(shí)實(shí)驗(yàn)四、典型機(jī)構(gòu)的測試實(shí)驗(yàn)以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等典型運(yùn)動機(jī)構(gòu)作為被測對象，掌握機(jī)構(gòu)運(yùn)動的周期性變化規(guī)律，學(xué)會機(jī)構(gòu)運(yùn)動參數(shù)的實(shí)驗(yàn)測試方法。每組2-3人，學(xué)時(shí)2課時(shí)。教學(xué)方法與手段本課程分為課堂教授和實(shí)驗(yàn)兩部分，課堂講授應(yīng)用多種媒體結(jié)合、采用啟發(fā)式的教學(xué)方法授課，著力于基本理論、基本知識的講授以及對學(xué)生基本技能和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，要求突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)。通過實(shí)驗(yàn)加深對課堂所授內(nèi)容的理解，同時(shí)，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。教學(xué)組織形式實(shí)現(xiàn)多樣化，除了常規(guī)課堂授課外，盡量采用不同的教學(xué)手段，例如多媒體技術(shù)、模型演示、實(shí)物演示等。課堂教學(xué)中應(yīng)理論聯(lián)系實(shí)際，多介紹實(shí)際應(yīng)用的例子，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，通過課堂提問、課外作業(yè)、實(shí)踐操作等環(huán)節(jié)鞏固所學(xué)知識。在大綱中規(guī)定的未能在計(jì)劃課時(shí)內(nèi)完成的有關(guān)章節(jié)，可以指定學(xué)生自學(xué)。五、教學(xué)學(xué)時(shí)分配章節(jié)與內(nèi)容課時(shí)作業(yè)量備注緒論1（一）平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析3（二）平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析4（三）機(jī)械的效率與自鎖3（四）機(jī)械的平衡2（五）機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)2（六）平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)5（七）凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)4（八）齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)8（九）輪系及其設(shè)計(jì)4（十）其它常用機(jī)構(gòu)2（十一）機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2合計(jì)40六、考核方式與成績評定標(biāo)準(zhǔn)1、考核方法本課程為考試課，成績以百分制記入；考試方法為閉卷筆試，成績批改流水作業(yè)，時(shí)間120分鐘。

2、成績評定總評成績由三部分組成：（1）平時(shí)作業(yè)成績占15%；作業(yè)應(yīng)按教師要求及時(shí)認(rèn)真、獨(dú)立完成（2）出勤情況占10%（3）期末考試卷面成績占75%（若抽取其中測試，則其中測試成績占15%，因此期末考試成績則改為60%）七、教學(xué)參考資源1、參考書目：（1）傅則紹主編，《機(jī)械原理》（第2版），石油工業(yè)出版社，1998年10月

（2）孫桓、陳作模主編，《機(jī)械原理》，高等教育出版社，2000年8月，ⅹⅹ出版社，年。2、與課程相關(guān)主要網(wǎng)站全國機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)網(wǎng)站IndexofMechanismTerminologies/~rapidproto/mechanisms/ThemagazineofASMECourselistoftheMechanicalandAerospaceEngineeringDepartmentofUCSDStudyingMaterialforADMASsoftware/cams/camdex.htmF