新机械原理教学大纲

《机械原理》课程

教学大纲

（统招本科）

适用专业：机械设计制造及其自动化

机械工程学院

二○一四年二月

《机械原理》课程教学大纲

一、课程基本信息

二、课程内容及基本要求

绪论

【教学内容】

第一节 本课程研究的对象及内容 第二节 学习本课程的目的 第三节 如何进行本课程的学习 第四节 机械原理学科发展现状简介 【教学要求】

明确本课程的研究对象和内容以及它的地位、任务和作用，对机械设计及理论学科的发展状况和趋势有所了解。

教学方法： 对课程内容、学科方向进行充分介绍，以引发学生学习兴趣为本节

课的重点内容。 第一章 机构的结构分析

【教学内容】

第一节 机构结构分析的内容及目的 第二节 机构的组成 第三节 机构运动简图

第四节 机构具有确定运动的条件 第五节 机构自由度的计算

第六节 计算平面机构自由度时应注意的事项 第七节 平面机构的组成原理、结构分类及结构分析

第八节 机构结构类型综合及其设计 【教学要求】

1.重点掌握：机构简图的绘制，自由度的计算，杆组机构的分析。

2.一般掌握：机构的组成要素、运动副和运动链的概念、平面机构组成原理、空间机构及机器人机构的基本知识。

3.难点：机构自由度计算中有关虚约束的识别及处理，杆组分析和高副低代。 教学方法：运用多媒体课件进行教学，用动画对机构进行验证，运动简图的绘制、

自由度的计算可通过演板来讲练。 第二章 平面机构的运动分析

【教学内容】

第一节 机构运动分析的任务、目的和方法 第二节 用速度瞬心法作机构的速度分析

第三节 用矢量方程图解法作机构的速度及加速度分析

第四节 综合运用瞬心法和矢量方程图解法对复杂机构进行速度分析 第五节 用解析法作机构的运动分析 【教学要求】

1.重点掌握：机构的位置矢量方程；用相对运动图解法原理求二级机构构件上任意点的运动参数；速度瞬心的概念和“三心定理”的应用。

2.一般掌握：机构运动分析的任务、目的，机构的运动分析解析法。 3.难点：对有科氏加速度的机构的运动参数的求解。

教学方法：运用多媒体课件进行教学，上课时应充分注意讲练结合。 第三章 平面机构的力分析

第一节 机构力分析的任务、目的和方法 第二节 构件惯性力的确定 第三节 运动副中摩擦力的确定 第四节 不考虑摩擦时机构的受力分析 第五节 考虑摩擦时机构的受力分析 【教学要求】

1.重点掌握：构件惯性力的确定（侧重工程上常采用的质量代换法）、用图解法作平面机构的动态静力分析。

2.一般掌握：机构运动分析和力分析的目的和方法、作用在机械上的力及机构力分析的目的和方法、机构力分析的基本方法。

3.难点：机构的平衡力（或平衡力矩）及构件的质量代换两个概念、考虑摩擦时机构的受力分析。

教学方法：运用多媒体课件进行教学，上课时应充分注意讲练结合，授课时注意

与理论力学课程相联系。 第四章 机械的平衡

【教学内容】

第一节 机械平衡的目的及内容 第二节 刚性转子的平衡计算 第三节 刚性转子的平衡实验 第四节 转子的许用不平衡量 第五节 平面机构的平衡

1.重点掌握： 刚性转子静平衡、动平衡的原理和方法。

2.一般掌握：机械平衡的目的及内容，刚性转子的平衡实验、转子的许用不平衡量。

3.难点：刚性转子动平衡概念的建立，平面机构的平衡。

教学方法：刚性转子静平衡可用实例进行分析，动平衡的计算可借用空间力系的

求解方法，平面机构惯性力的平衡原理只作定性的介绍。 第五章 平面连杆机构及其设计

【教学内容】

第一节 连杆机构及其传动特点 第二节 平面四杆机构的类型和应用 第三节 平面四杆机构的基本知识 第四节 平面四杆机构的设计 第五节 多杆机构 【教学要求】

1.重点掌握：平面铰链四杆机构的演化；曲柄存在条件、传动角、死点、急回运动、行程速比系数、运动连续性、平面四杆机构综合的基本知识。

2.一般掌握：平面连杆机构的基本型式已知连杆三位置、两连架杆三对应位置、行程速比系数等要求设计平面四杆机构。

3.难点：平面多杆机构的传动角和平面四杆机构最小传动角的确定、平面铰链四杆机构运动连续性的判断、平面四杆机构设计。

教学方法：从本章开始，知识的重点从理论推导转向了机构原理，授课时应多与

实际相结合，并多列举常见机构引发学生的兴趣；四杆机构设计可适当用CAD软件进行演板。 第六章 凸轮机构及其设计

【教学内容】

第一节 凸轮机构的应用和分类 第二节 推杆的运动规律 第三节 凸轮轮廓曲线的设计 第四节 凸轮机构基本尺寸的确定 第五节 高速凸轮机构简介 【教学要求】

1.重点掌握：推杆常用运动规律的特点及其选择原则；盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计；凸轮基圆半径与压力角及自锁的关系。

2.一般掌握：凸轮机构组成、功用，凸轮机构的从动件常用运动规律及其选择原则、盘形凸轮轮廓曲线的设计方法，凸轮基本尺寸的主要原则。

3.难点：凸轮廓线设计中所应用的“反转法”原理和压力角的概念。 第七章 齿轮机构及其设计

【教学内容】

第一节 齿轮机构的特点及类型 第二节 齿轮的齿廓曲线

第三节 渐开线齿廓及其啮合特点

第四节 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸 第五节 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动

第六节 渐开线齿廓的切制原理与根切现象 第七节 渐开线变位齿轮简介 第八节 斜齿圆柱齿轮传动 第九节 直齿锥齿轮传动 第十节 蜗杆传动 【教学要求】

1.重点掌握：渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动的基本理论和设计计算。 2.一般掌握：渐开线特性、齿轮基本参数及其啮合特性；标准渐开线直齿圆柱齿轮传动的基本尺寸计算；变位齿轮的概念；其他类型齿轮传动的特点和尺寸计算。

3.难点：共轭齿廓的确定；一对轮齿的啮合过程；变位齿轮传动；斜齿轮和锥齿轮的当量齿轮和当量齿数。

教学方法：运用多媒体课件进行教学，上课时应充分注意讲练结合，授课时注意

与相关实验相联系。 第八章 齿轮系及其设计

【教学内容】

第一节 齿轮系及其分类 第二节 定轴轮系的传动比 第三节 周转轮系的传动比 第四节 复合轮系的传动比 第五节 轮系的功用 第六节 行星轮系的效率

第七节 行星轮系的类型选择及设计的基本知识 【教学要求】

1.重点掌握：周转轮系及复合轮系传动比的计算，轮系的功用及行星轮系设计中齿轮齿数的确定问题。

2.一般掌握：轮系的分类方法、轮系的功用、行星轮系传动效率的计算、行星轮系的选型及行星轮系设计中的均载、对行星轮系各轮齿数的四个条件。

3.难点：如何将复合轮系正确划分为各基本轮系，行星轮系传动效率的计算，行星轮系设计中的安装条件。

教学方法：运用多媒体课件进行教学，上课时应充分注意讲练结合。 第九章 其他常用机构

【教学内容】 第一节 棘轮机构 第二节 槽轮机构 第三节 擒纵机构

第四节 凸轮式间歇运动机构 第五节 不完全齿轮机构 第六节 星轮机构 第七节 非回齿轮机构 第八节 螺旋机构 第九节 万向铰链机构 第十节 组合机构

第十一节 含有某些特殊元器件的广义机构

【教学要求】

1.重点掌握：槽轮机构、棘轮机构、螺旋机构、万向铰链机构及组合机构的组成情况、运动特点和适用场合。

2.一般掌握：槽轮机构、棘轮机构、螺旋机构、万向铰链机构等其它常用机构的工作原理、设计要点；各种机构的运动特点，使用场合。

3.难点：组合机构的组合方式、工作特点、应用情况及设计概要。 教学方法：各种机构的运动特点可采用多媒体动画和实物相结合的方法进行教学，建议在实验室进行现场教学；棘轮机构、槽轮机构的设计方法应举例讲解

第十章 机械的运转及其速度波动的调节

【教学内容】 第一节 概述

第二节 机械的运动方程式 第三节 机械运动方程式的求解

第四节 稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节 第五节 机械的非周期性速度波动及其调节 【教学要求】

1.重点掌握：等效力（力矩）、等效质量（转动惯量）、等效构件和等效动力学模型的概念；飞轮转动惯量的计算；机械运动方程式。

2.一般掌握：周期性和非周期性速度波动的调节原理，飞轮转动惯量的近似计算方法。

3.难点：计算飞轮转动惯量时最大盈亏功的计算方法。

教学方法：本章所讨论的是外力作用下机械的真实运动规律，需要较好的数学基

础，授课时应注重方法的讲解，适当简化数学推导过程。 第十一章 机械传动系统的方案设计 讲述章节：

第一节 机械传动系统方案设计一般过程 第二节机械工作原理的拟定

第三节执行构件的运动设计和各执行构件间运动协调设计 第四节机构的组合

第五节机械传动系统方案的拟定 第六节机械传动系统设计举例 基本要求：

了解机械系统设计的一般过程和创新设计的基本知识；掌握机械系统运动方案设计的基本步骤、内容和方法；

四、学时分配表：

五、课程教学的有关说明

1、自学内容：

对于以上注有“※”符号的章节为学生自学内容，教师可略讲或不讲。 2、教学方法：

（1）本课程是机械工程专业的专业基础课程，因此在教学过程中一是要突出基本概念、基本原理和基本分析方法的讲解；二是要求学生认真上好实验课。

（2）适当运用多媒体教学特点，采用课件和实物，进行形象、直观教学。 3、对学生的能力培养要求：

要使学生通过对本课程的学习，达到预期学习目标，对于教学重点内容应安排习题课。习题作业应加强基本概念和基本知识的把握。要能起到巩固理论、掌握分析计算方法和技巧、提高分析问题与解决问题能力的作用。

六、考核方式

1、本课程考试内容以教学大纲为依据，自学部分不做考试要求。

2、考试为闭卷考试，考试成绩分平时成绩和期末考试成绩，分别在总成

绩中占30%和70%。平时成绩依据出勤率、平时作业、课堂表现等情况打分。 3、实践教学环节的成绩另行考核。

制订人：李龙 审核人： 审定人：周青

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