机械原理

《机械原理》

（Theory of Machinery）

课程代码：1011007

总学时：64学时（讲课：56学时实验：8学时）

先修课程：高等数学、大学物理、机械制图、理论力学

开课对象：机械设计与制造及其自动化专业（本科）

一、课程的性质、目的与任务

机械原理是机械类各专业的一门主干技术基础课程，是研究机械共性问题的主要课程。它在培养学生的机械设计能力和创新能力所需的知识、能力和素质结构中，占有十分重要的地位。

本课程的任务是使学生通过本课程的学习，掌握机构学和机器动力学的基本理论、基本知识和基本技能，学会常用机构的分析和综合方法，并初步学会进行机械运动方案的拟定、分析和设计的能力。

在培养高级机械工程技术人才的全局中，本课程为学生今后从事机械设计、研究和开发创新奠定必要的基础，并具有增强学生对机械技术工作适应能力和开发创造能力的作用。

二、教学基本内容与基本要求

1．绪论

明确本课程的研究对象和内容以及它的地位、任务和任用，对本学科的发展状况和趋势有所了解。

2．机构结构知识

熟悉机构的组成要素，能绘制平面机构运动简图，能正确计算平面及空间开链机构的自由度，能对平面机构进行组成分析。

3．平面机构的运动分析和力分析

了解机构运动分析和力分析的目的和方法，能对简单基本机构进行运动分析和力分析。4．常用机构及其设计

熟悉常用机构的结构、特点和应用，了解平面连杆机构的基本型式及其演化。对平面四杆机构的运动特性有明确的概念，掌握其基本的传动特点，并进行平面四杆机构的设计。

了解凸轮机构的类型和应用。掌握凸轮机构从动件常用运动规律及其选择原则。对凸轮机构压力角有明确概念。掌握盘形凸轮轮廓线的设计方法和确定凸轮机构基本尺寸的主要原则。

了解齿轮机构的类型和应用。掌握齿廓啮合基本定律。熟悉渐开线的性质、渐开线齿轮的基本参数及其啮合特性。掌握标准渐开线直齿轮传动的基本尺寸计算。了解变位齿轮的概念。了解斜齿圆柱齿轮、直齿圆柱齿轮、锥齿轮、蜗轮蜗杆等传动的概念和基本尺寸计算。熟悉轮系的分类。能计算各种类型轮系的传动比。了解轮系的应用和设计时应注意的问题。熟悉间歇运动机构及其它常用机构的结构、功能和应用。

5．机械系统运动方案设计

了解机械系统设计的一般过程。熟悉机构的选型、组合方式、运动循环图拟定和创新设计等方面的基本知识。掌握机械系统运动方案设计的基本步骤和功能分析。了解机械系统运动方案的评价准则。

6．机械系统动力学

对单自由度机械系统等效动力学模型有明确概念。掌握建立机械系统运动方程式的方法。熟悉周期性与非周期性速度波动的调节原理。掌握飞轮转动惯量的近似计算方法。掌握

刚性转子静平衡、动平衡的原理和方法。了解平面机构振动力的平衡原理。 三、教学内容与学时分配

课 程 内 容

教学 要求 重点 （☆） 难点 （△）

学时 安排 备注 一、绪论

C 1

二、机构的结构分析

8 包括实验2课时 机构的组成、机构运动简图

B ☆ △ 机构具有确定运动的条件及自由度的计算 A ☆ 计算自由度的注意事项及机构的组成 B △ 三、平面机构的运动分析 7 包括实验1课时 速度瞬心法进行机构速度分析 A ☆ △ 图解法进行机构速度和加速度分析 A ☆ △ 综合法、解析法分析 A ☆ △ 四、平面机构的力分析 4 惯性力、摩擦力的确定 B ☆ △ 不考虑摩擦时机构的力分析 B △ 五、机械的效率和自锁

C ☆ 2 六、机械的平衡

4 包括实验1课时

刚性转子的平衡计算 B ☆ 平面机构的平衡

C 七、机构的运转及其速度波动的调节 2 机械的运动方程式及周期性波动的调节 B △ 非周期性波动的调节 C △ 八、平面连杆机构及其设计 8 连杆机构的特点及类型、应用

B ☆ 平面四杆机构的基本知识 A ☆ △ 平面四杆机构的设计 A △ 九、凸轮机构及其设计 6 凸轮机构推杆的运动规律

B ☆ 凸轮轮廓曲线的设计 B ☆ 凸轮机构基本尺寸的确定 A ☆ △ 十、齿轮机构及其设计 16 包括实验4课时 齿轮齿廓曲线及啮合特点

A ☆ △ 渐开线标准齿轮的基本参数及尺寸计算 A ☆ △ 渐开线标准齿轮的啮合传动

A ☆ △ 渐开线齿轮的变位修正 C 斜齿圆柱齿轮传动

B ☆ 蜗杆传动及锥齿轮传动 B ☆ △ 十一、齿轮系及其设计

4 定轴轮系、行星轮系传动比的计算 A ☆ △ 组合轮系传动比的计算及轮系的功用 B △ 十二、其它常用机构

C 2 十三、工业机器人机构及其设计

C

自习

十四、机械传动系统的方案设计 C 2 在课程

设计中

完成（教学要求：A－熟练掌握；B－掌握；C－了解）

四、建议实验项目及学时分配

实验教学是培养学生动手能力和运用实验方法研究机构运动特性能力的重要途径。实验学时数为8学时，具体安排如下：

1、机构陈列柜参观（1学时）

2、机构运动简图测绘和分析（2学时）

3、机构平衡实验（1学时）

4、机构创新设计及应用（在综合设计实验中完成）

5、齿轮范成实验（2学时）

6、齿轮参数测定实验（2学时）

同时在尽可能的条件下，应积极创造条件利用课外时间多开设创新性设计实验。

五、教学方法与教学手段

本课程的教学方法包括课堂讲授、电视录像、实验、课堂讨论、面授辅导等，以课堂讲授为主。提倡在教学中采用挂图、电教片、CAI、多媒体等多种现代教学手段，以提高课时效率和增强课堂效果。

六、建议教材与参考书目

建议教材：

1）孙恒，陈作模主编.《机械原理》（第六版）.北京：高等教育出版社，2000

2）郑文纬，吴克坚主编.《机械原理》（第七版）.北京：高等教育出版社，1997

参考教材：

1）孙恒，陈作模主编.《机械原理》（第五版）.北京：高等教育出版社，1996

2）孙恒，傅绍则主编.《机械原理》（第四版）.北京：高等教育出版社，1989

3）孙恒主编.《机械原理教学指南》.北京：高等教育出版社，1998

4）李继庆，陈作模主编.机械设计基础.北京：高等教育出版社，1999

5）楼鸿棣，邹慧君主编.《高等机械原理》.北京：高等教育出版社，1990

6）孙恒，陈作模主编.《机械原理》（第六版）.北京：高等教育出版社，2000

7）郑文纬，吴克坚主编.《机械原理》（第七版）.北京：高等教育出版社，1997

七、大纲编写的依据与说明

1)本大纲依据全国机械原理与设计课程指导小组制定的《机械原理课程教学基本要求》讨论稿（第三稿）并结合我院的实际情况制定。

2)大纲是机械类专业应达到的最低要求，各主讲教师可结合具体情况在此基础上适当的扩充内容和提高要求。

3)积极提倡在教学中采用挂图、电教片、CAI、多媒体等多种现代教学手段，以提高课时效率和增强课堂效果。

4)教学中应注重培养学生的素质和创新能力。

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