機械原理教學大綱

1、機械原理（機械類）課程教學大綱本課程的基本信息1、課程代碼：05200802、課程名稱：機械原理/theory of machines and mechanisms3、學時/學分：66/84、先修課程：工程制圖，理論力學，計算機應用基礎(chǔ)等 5、面向?qū)I(yè)：機械設(shè)計制造及自動化等機械類專業(yè)6、開課院（系）：機電學院、航海學院7、教材、教學參考書：教材：機械原理（第六、七版），孫桓等主編，高等教育出版社，2006教學參考書：機械原理作業(yè)集（第二、三版），葛文杰主編，高等教育出版社，2006機械原理學習指南（第四、五版），陳作摸主編，高等教育出版社，2006機械原理網(wǎng)絡課程，葛文杰主編，高等教育出版社

2、，2006本課程的性質(zhì)、目的和任務 機械原理是高等工業(yè)學校本科機械類專業(yè)教學計劃中的一門必修的技術(shù)基礎(chǔ)課。本課程主要研究各種機械的一般共性問題，即研究機構(gòu)的組成原理、機構(gòu)運動學及機器動力學等；研究各種機器中常用機構(gòu)的運動及動力性能分析與設(shè)計方法和機械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計的問題。本課程的目的和任務是使學生通過本課程的學習，掌握機構(gòu)學和機器動力學的基本理論、基本知識和基本技能，并初步具有擬定機械運動方案、分析和設(shè)計機構(gòu)的能力。它在培養(yǎng)高級工程技術(shù)人才的全局中，具有增強學生對機械技術(shù)工作的適應能力和開發(fā)創(chuàng)造能力的作用。理論教學內(nèi)容和基本要求1課程理論教學內(nèi)容    

3、;                        緒論                           &

4、#160;                     1學時機械原理研究的對象和內(nèi)容學習機械原理課程的目的和方法機械原理學科發(fā)展概貌。      機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析                 

5、;                      3學時 機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的機構(gòu)的組成、機構(gòu)運動簡圖及機構(gòu)具有確定運動的條件平面機構(gòu)與空間機構(gòu)的自由度計算及應注意的事項平面機構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析虛約束對機構(gòu)工作性能的影響及機構(gòu)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計 平面機構(gòu)的運動分析         

6、;                           4學時 機構(gòu)運動分析的任務、目的和方法用速度瞬心法作機構(gòu)的速度分析用矢量方程圖解法作機構(gòu)的速度及加速度分析用解析法（復數(shù)法或矩陣法）作機構(gòu)的運動分析。 平面機構(gòu)的力分析           &#

7、160;                          4學時作用在機械上的力構(gòu)件慣性力的確定（質(zhì)量代換法）運動副中摩擦的概念、摩擦力的計算和總反力方向的確定考慮摩擦時機構(gòu)的受力分析 機械的效率和自鎖            &

8、#160;                         3學時機械的效率和自鎖的概念機械與機組的機械效率計算機械自鎖條件的確定 機械的平衡                   

9、                         2學時機械平衡的目的剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡計算和動平衡計算剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡和動平衡實驗轉(zhuǎn)子的許用不平衡量概念平面四桿機構(gòu)平衡的基本概念。 機械的運轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)            

10、60;             5學時機械運轉(zhuǎn)過程的三個階段機械上的驅(qū)動力與工作阻力的特性機械系統(tǒng)的等效動力學模型機械運動方程式的建立和求解機械周期性速度波動產(chǎn)生的條件、程度描述及其調(diào)節(jié)方法機械非周期性速度波動及其調(diào)節(jié)原理 平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計                   

11、0;              5學時連桿機構(gòu)及其傳動特點平面四桿機構(gòu)的基本型式及其演化和應用平面四桿機構(gòu)有曲柄條件、急回運動、傳動角及死點、連桿曲線和運動連續(xù)性等連桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題用圖解法設(shè)計四桿機構(gòu)的方法用解析法設(shè)計四桿機構(gòu)的方法用實驗法設(shè)計四桿機構(gòu)的方法 凸輪機構(gòu)及其設(shè)計                 &#

12、160;                    4學時凸輪機構(gòu)的應用、分類和特點推桿運動規(guī)律的名詞術(shù)語、常用運動規(guī)律及選擇的原則用圖解法和解析法設(shè)計凸輪的輪廓曲線凸輪機構(gòu)的受力分析、壓力角的概念及意義凸輪基圓半徑、滾子半徑和平底長度等基本尺寸的確定 齒輪機構(gòu)及其設(shè)計            

13、                          8學時 齒輪機構(gòu)的應用及分類齒廓嚙合基本定律和漸開線齒廓及其嚙合特點漸開線標準齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸漸開線標準直齒輪的正確嚙合條件、中心距和連續(xù)嚙合的條件漸開線標準直齒輪切制與齒輪的變位修正的概念；平行軸斜齒圓柱齒輪傳動嚙合特性及其幾何尺寸計算蝸桿傳動和圓錐齒輪傳動的特點和幾何尺寸計算 齒輪系及其設(shè)計&#

14、160;                                       4學時齒輪系的分類及功用定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系和復合輪系的傳動比計算行星輪系的效率和行星輪系選型即各輪齒數(shù)的確定 其他常用機構(gòu)  

15、;                                        3學時棘輪、槽輪、螺旋及萬向鉸鏈機構(gòu)的工作原理、運動特點和設(shè)計要點擒縱輪、凸輪式間歇運動機構(gòu)和不完全齒輪機構(gòu)的工作原理和運動特點組合機構(gòu)的

16、概念、類型及運動特點簡介。 *工業(yè)機器人機構(gòu)及其設(shè)計（選講內(nèi)容）                    4學時工業(yè)機器人的組成工業(yè)機器人操作機的分類及主要技術(shù)指標機器人操作機的運動分析機器人操作機的靜力和動力分析工業(yè)機器人操作機機構(gòu)的設(shè)計 機械傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計 （安排在課程設(shè)計中講授）      （4學時） 機械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計的內(nèi)容機械工作原理

17、的擬定、執(zhí)行構(gòu)件的運動設(shè)計和原動機的選擇機構(gòu)的選型、機構(gòu)的變異和組合機械傳動系統(tǒng)方案的擬定機械傳動系統(tǒng)設(shè)計舉例                 2、理論教學的基本要求1）明確本課程研究的對象和內(nèi)容，以及在培養(yǎng)高級工程技術(shù)人才全局中的地位、任務和作用；對機械原理學科的發(fā)展趨勢有所了解。2）明確機構(gòu)組成的概念；能繪制常用機構(gòu)的機構(gòu)運動簡圖和計算平面機構(gòu)的自由度，了解空間機構(gòu)的自由度計算和平面機構(gòu)的組成原理。3）用圖解法和解析法對級機構(gòu)進行運

18、動分析，特別是能運用計算機進行機構(gòu)的運動分析。4）了解作用在機械中的力的分類，掌握運動副中摩擦力的計算方法和總反力方向的確定。5）明確機械效率和自鎖的概念，能確定機構(gòu)的瞬時機械效率和機構(gòu)的自鎖條件。6）明確機械平衡的目的，掌握剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡和動平衡的條件、平衡原理和方法，了解平面四桿機構(gòu)的平衡原理。7）掌握建立單自由度機械系統(tǒng)的等效動力學模型及運動方程式的方法，會求解力為函數(shù)時的運動方程式；了解飛輪的調(diào)速原理和特點，掌握飛輪轉(zhuǎn)動慣量的簡易計算方法；了解非周期性速度波動調(diào)節(jié)的基本概念。8）了解平面四桿機構(gòu)的基本型式及其演化，對曲柄存在條件、急回運動（極位和極位夾角）和行程速比系數(shù)、壓力角、傳動

19、角、死點及運動連續(xù)性，有明確的概念，掌握四桿機構(gòu)的設(shè)計方法。9）了解凸輪機構(gòu)的類型和應用，對推桿的運動規(guī)律，凸輪機構(gòu)的壓力角及自鎖有明確的概念，能確定盤形凸輪機構(gòu)的基本尺寸；掌握盤形凸輪廓線的設(shè)計方法。10）了解齒輪機構(gòu)的類型和應用；掌握齒廓嚙合基本定律，深入了解漸開線直齒圓柱輪傳動的嚙合特性；掌握標準直齒圓柱齒輪傳動的基本參數(shù)和幾何尺寸的計算方法；了解漸開線齒輪的展成原理和根切、最少齒數(shù)、變位、變位齒輪傳動等概念；了解平行軸斜齒圓柱齒輪傳動的嚙合特點，掌握標準斜齒輪傳動幾何尺寸的計算方法；了解標準直齒輪圓錐齒輪的傳動特點及幾何尺寸的計算方法；對蝸輪蝸桿的傳動特點有所了解。 

20、0;  11）了解輪系的分類和應用；掌握定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系和復合輪系傳動比的計算方法；了解行星輪系的選型、效率和齒輪數(shù)的選取等基本知識。   12）了解四至六種其他常用機構(gòu)的工作原理，運動特點及其應用，了解組合機構(gòu)的概念、類型及運動特點。* 13）了解工業(yè)機器人的組成及其操作機的分類和主要技術(shù)指標，了解機器人操作機的位姿正解與位姿逆解的方法和工業(yè)機器人操作機機構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容及要點。 14）掌握機構(gòu)選型的基本知識，了解機構(gòu)的組合和變異，了解運動循環(huán)圖的基本概念。實踐教學內(nèi)容及基本要求1設(shè)計訓練內(nèi)容及基本要求（1）機械原理計算機輔助分析與設(shè)計大作業(yè)  

21、;           課外 25個機時 大作業(yè)內(nèi)容為平面連桿機構(gòu)的運動分析和凸輪機構(gòu)的設(shè)計。大作業(yè)的基本要求為每生安排25個上機機時，三人為一組，運用解析法并通過編程（運用標準子程序）進行上機計算求解，完成上述兩個大作業(yè)，即一套計算程序，每人一套結(jié)果和編制一份設(shè)計計算說明書。以培養(yǎng)學生應用計算機能力和計算機輔助機構(gòu)分析與設(shè)計的能力。（2）機械原理課程設(shè)計           

22、                        12學時機械原理課程設(shè)計題目為教師命題或?qū)W生自選的題目，也可以是學生參加機械創(chuàng)新設(shè)計大賽參賽題目，其內(nèi)容主要為機械運動方案設(shè)計方面的內(nèi)容。其設(shè)計的基本要求為：根據(jù)設(shè)計要求，確定機械運動方案、設(shè)計運動循環(huán)圖、主要機構(gòu)以及進行設(shè)計方案分析與評價。完成相應的機械系統(tǒng)運動方案的機構(gòu)運動簡圖和編制一份設(shè)計說明書。通過設(shè)計，使學生受

23、到確定機械運動方案的初步訓練、并初步具有確定機械運動方案和分析及設(shè)計的能力以及機械運動方案創(chuàng)新設(shè)計的能力。2實驗教學內(nèi)容及基本要求  6學時實驗內(nèi)容主要有以下三個系列：現(xiàn)代機械認知及機構(gòu)運動簡圖測繪與分析                  1）現(xiàn)代機械認知（必修）1學時2）機構(gòu)運動簡圖測繪與分析（必修） 2學時                        機械的運動參數(shù)及動力參數(shù)的測定及性能測試研究1）凸輪機構(gòu)的運動及動力參數(shù)測定（必修） 1學時   &