《机械原理》教学大纲

　　一、课程基本信息

　　中文名称：机械原理

　　英文名称：Theory of Machines and Mechanisms

　　课程编码：10S1116B、10S3116B、10S4116B

　　课程类别：专业核心课程

　　总 学 时：48(理论学时42;实验学时6)

　　总 学 分：3学分

　　适用专业：机械设计制造及其自动化、机械电子工程、智能制造工程

　　先修课程：高等数学、大学物理、机械制图、理论力学

　　开课系部：机电工程系

　　二、课程性质、课程目标与及其对毕业要求的支撑

　　1、课程性质

　　机械原理是机械类专业的一门专业主干课程，它是研究机械共性问题的课程。是一门为工程实际构件和机构设计分析以及机械的方案设计提供必要理论基础的重要技术基础课。

　　2、课程目标

　　课程目标1：通过学习，使得学生具有解决复杂机械工程问题所需的专业基础知识，并具有将其应用于机械工程中的设计原理、制造技术、系统传动、测试与控制等问题能力，能够对复杂机械工程问题进行表达、建模与求解，以及对复杂机械工程问题进行分析并提出解决方案的能力。

　　课程目标2：通过机构组成的学习，理解实践中的机构(机器)组成，掌握简化分析其组成和机构级别，从而为进一步分析、识别、表达现有机构以及开发创新具备基本的理论方法，培养学生实际与理论结合的能力。

　　课程目标3：通过机构运动学分析的学习，使得学生能够初步应用理论力学相关知识，使用图解法和解析法分析机构运动过程中某个点位移，速度，加速度等参数的变化，并对现有机构进一步分析或改进奠定理论基础，培养学生认真、耐心、细心以及正确的工程计算的能力。

　　课程目标4：通过机构动力学部分的学习，使得学生熟练掌握分析力、效率、力学模型，整个机构运动与力之间的关系，使学生初步会用机械原理的理论和分析方法，解决一些简单的工程实际问题。

　　课程目标5：通过常用机构的学习，使学生了解各种机构的组成特点应用，同时掌握各种机构设计分析方法，具备根据实际工作要求，培养具备一定设计机械原理方案的能力。

　　3、课程目标对毕业要求的支撑

　　注：表中课程目标对毕业要求的支撑矩阵，可根据支撑程度用0.1-1间数字表示。

　　三、课程教学基本要求

　　第一章、绪论

　　[教学内容与要求]

　　了解和熟悉机械原理的研究对象、内容及机械原理学科的发展趋势。了解课程在教学计划中的地位和学习的特点;明确课程学习的重要性和方法。

　　[教学重点]

　　机械原理的研究对象

　　第二章、平面机构的结构分析

　　[教学内容与要求]

　　了解研究机构结构的目的;理解并掌握构件、运动副、运动链、自由度、机构等基本概念;掌握机构运动简图的画法、机构自由度计算方法;理解平面机构的组成原理，并能对机构进行结构分析。

　　[教学重点]

　　构件、运动副、运动链、自由度、机构等基本概念。

　　[教学难点]

　　机构运动简图的画法、机构自由度计算方法。

　　第三章、平面机构的运动分析

　　[教学内容与要求]

　　了解机构运动分析的任务、目的和方法;掌握用速度瞬心法机构的作速度分析;掌握矢量方程图解法对Ⅱ级机构进行速度及加速度分析;了解以解析法进行平面Ⅱ级机构运动分析的思路和方法。

　　[教学重点]

　　速度瞬心法机构的作速度分析;矢量方程图解法对Ⅱ级机构进行速度及加速度分析。

　　[教学难点]

　　速度瞬心法机构的作速度分析。

　　第四章、平面连杆机构

　　[教学内容与要求]

　　了解平面连杆机构的应用及其设计的基本问题;了解平面四杆机构的基本形式及其演化;掌握平面四杆机构的曲柄存在的条件、压力角和传动角、急回特性、机构的死点等特性;了解平面四杆机构的图解法、解析法和图谱法等，能够掌握按已知连杆三位置、连架杆三对应位置和行程速比系数设计平面四杆机构。

　　[教学重点]

　　平面四杆机构的基本形式及其演化;平面四杆机构的曲柄存在的条件、压力角和传动角、急回特性、机构的死点等特性;平面四杆机构的图解法，按已知连杆三位置、连架杆三对应位置和行程速比系数设计平面四杆机构。

　　[教学难点]

　　平面四杆机构的曲柄存在的条件、压力角和传动角、急回特性、机构的死点等特性。

　　第五章、凸轮机构

　　[教学内容与要求]

　　了解凸轮机构的应用和分类;了解从动件的常用运动规律及常用运动规律的选择原则;掌握凸轮机构压力角和自锁的概念;掌握盘形凸轮的轮廓曲线的作图设计法并能合理确定凸轮机构的基本尺寸。

　　[教学重点]

　　凸轮机构压力角和自锁的概念;盘形凸轮的轮廓曲线的作图设计法并能合理确定凸轮机构的基本尺寸。

　　[教学难点]

　　盘形凸轮的轮廓曲线的作图设计法并能合理确定凸轮机构的基本尺寸。

　　第六章、齿轮机构

　　[教学内容与要求]

　　了解齿轮机构的应用与分类;掌握平面齿轮机构的齿廓啮合基本定律;了解渐开线及其性质;掌握渐开线直齿齿轮齿廓啮合特性(定传动比、可分性等);熟悉渐开线齿轮的各部分名称和几何尺寸的计算方法;掌握渐开线直齿圆柱齿轮传动：正确啮合条件、可分性、重合度、无侧隙啮合条件等;了解渐开线齿轮的切制原理、根切现象、最少齿数;了解变位齿轮和变位齿轮传动的概念;了解平行轴斜齿圆柱齿轮传动的啮合特点，掌握标准斜齿轮传动几何尺寸的计算方法;了解标准直齿轮圆锥齿轮的传动特点及几何尺寸的计算方法;对蜗轮蜗杆的传动特点有所了解。

　　[教学重点]

　　齿廓啮合基本定律;渐开线及其性质;渐开线直齿齿轮齿廓啮合特性(定传动比、可分性等);渐开线齿轮的各部分名称和几何尺寸的计算方法;渐开线直齿圆柱齿轮传动：正确啮合条件、可分性、重合度、无侧隙啮合条件等;

　　[教学难点]

　　齿廓啮合基本定律;渐开线及其性质;渐开线直齿齿轮齿廓啮合特性(定传动比、可分性等);渐开线齿轮的各部分名称和几何尺寸的计算方法;渐开线直齿圆柱齿轮传动：正确啮合条件、可分性、重合度、无侧隙啮合条件等;

　　第七章、轮系

　　[教学内容与要求]

　　了解轮系的分类和应用;掌握定轴轮系、周转轮系和复合轮系传动比的计算方法;了解行星轮系的选型、效率和齿轮数的选取等基本知识。

　　[教学重点]

　　定轴轮系、周转轮系和复合轮系传动比的计算方法。

　　[教学难点]

　　周转轮系和复合轮系传动比的计算方法。

　　第八章、其他常用机构

　　[教学内容与要求]

　　了解棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、螺旋传动机构、等其它常用机构的工作原理、运动特点、应用及棘轮机构和槽轮机构的设计要点。同时了解机构的组合方式与组合机构的原理、特点和应用。

　　第十章第十章第十章第十章1第九章、机械中的摩擦和效率

　　[教学内容与要求]

　　掌握运动副中摩擦的概念、摩擦力的计算和总反力方向的确定;掌握机械效率、自锁条件的确定方法。

　　[教学重点]

　　运动副中摩擦的概念、摩擦力的计算和总反力方向的确定;机械效率、自锁条件的确定方法。

　　[教学难点]

　　运动副中摩擦的概念、摩擦力的计算和总反力方向的确定;

　　第十章、机械的运转及其速度波动的调节

　　[教学内容与要求]

　　了解研究机器运转及其速度波动调节的目的;了解单自由度机器系统等效力学模型的建立方法;了解机械系统运动方程的建立方法;了解机械运转的周期性速度波动和非周期性速度波动产生的原因、性质的区别，以及它们各自的调节方法;了解飞轮转动惯量的简易计算方法;

　　[教学重点]

　　机械运转的周期性速度波动和非周期性速度波动产生的原因、性质的区别，以及它们各自的调节方法;飞轮转动惯量的简易计算方法;

　　[教学难点]

　　机械运转的周期性速度波动和非周期性速度波动产生的原因、性质的区别，以及它们各自的调节方法;飞轮转动惯量的简易计算方法;

　　第十一章、机械的平衡

　　[教学内容与要求]

　　了解机械平衡的目的和了解分类;掌握刚性转子的静平衡原理、计算方法及静平衡实验;掌握刚性转子的动平衡原理、计算方法，了解动平衡实验;了解平面机构在机架上的平衡方法。

　　[教学重点]

　　刚性转子的静平衡原理、计算方法;刚性转子的动平衡原理、计算方法。

　　[教学难点]

　　刚性转子的动平衡原理、计算方法。

　　根据本课程内容，课程内容对课程目标的支撑如下：

　　注：表中课程内容对课程目标的支撑矩阵，可根据支撑程度用0.1-1间数字表示。

　　四、有关教学环节的要求

　　1、教学方法：教学方法包括理论知识讲授、课堂讨论、自学、实验课、答疑。

　　(1)理论知识讲授：以教师课堂讲授为主，读阅参考文献、书籍为辅;使得学生掌握机构分析的方法和理论，并能够和实践相结合，将理论知识运用到实践中去。

　　(2)课堂讨论：由教师布置内容、提供参考书，学生自己准备，课堂上围绕提出的问题进行讨论;锻炼学生独立思考，表达，团队之间交流沟通、协作等能力。

　　(3)自学：由教师布置自学内容，提出重点，指导学生学习，锻炼学生学习的自主性。

　　(4)实验课：教师指导，学时独立操作，锻炼学生独立思考能力，团结协作的能力。

　　(5)答疑：针对课程的重点和难点及学生提出的问题，教师组织进行答疑。

　　2、教学手段：

　　在教学过程中要掌握传授知识和培养智能的辩证关系，特别注意培养学生的分析问题和解决问题的能力，始终贯彻教书育人的思想。讲授应灵活多样，始终贯彻启发式教学，做到重点突出、层次清楚、联系实际。

　　课程实验课要求在机械原理实验室分组进行，学生应在预习的基础上，在教师的指导下进行操作，并做好观察和记录。课后完成相应实验报告。

　　3、作业要求：

　　作业要求尺规绘图，整齐认真，步骤完整。体现自己的思考过程和认真态度，进一步培养学生一丝不苟的学习和工程意识。

　　4、课程考试：

　　本课程为专业核心课程，课程考核内容为本大纲规定内容，期末考核方式为闭卷考试。成绩评定一般采用结构成绩，总评成绩=期末考试成绩+平时成绩注意：期末考试成绩为50分以下，不允许加平时成绩。通过期末考核，使学生进一步巩固所学基础知识，同时综合性的考试题目，锻炼了学生运用所学理论知识，来解决实际问题的能力，使学生进一步熟悉和掌握课程内容的知识进一步如何应用，体现了课程目标。同时平时成绩中的作业和实验，锻炼学生独立思考，工程计算，以及动手操作能力，也体现了该课程的培养目标。

　　四、学时分配

　　六、使用教材及主要教学参考书

　　1、教材

　　陈周娟. 《机械原理》. 湖北：华中科技大学出版社，2017.7

　　2、参考书目：

　　孙恒. 《机械原理》. 北京：高等教育出版社，2016.6

　　朱理.《机械原理》.北京：高等教育出版社.2014.11

　　邹慧君主编.《机械原理》.北京：高等教育出版社.2017.9

　　执笔教师：张洁 教研室主任：毛飞龙 教学系(部)主任：许宝卉