机械原理教学大纲

《机械原理》课程教学大纲

课程名称 机械原理 课程代码

学 分 4 学分 总 学 时 64 学时 适用专业 机械类各专业

先修课程 高等数学、工程制图，理论力学，计算机应用基础等 一、 课程的性质、目的与任务

机械原理是高等工科院校机械类专业教学计划中的一门必修的技术基础课。本课程主要研究各种机械的一般共性问题，即研究机构的组成原理、机构运动学及机器动力学等；研究各种机器中常用机构的运动及动力性能分析与设计方法和机械传动系统方案设计的问题。本课程的目的和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，并初步具有拟定机械运动方案、分析和设计机构的能力。它在培养高级工程技术人才的全局中，具有增强学生对机械技术工作的适应能力和开发创造能力的作用。它不仅为学习后续与机械相关的专业课程打下基础，也为解决一般的机械方面的生产实际问题获取必要的基本知识。 二、教学基本要求

1、明确本课程研究的对象和内容，以及在培养高级工程技术人才全局中的地位、任务和作用；对机械原理学科的发展趋势有所了解。

2、明确机构组成的概念；能绘制常用机构的机构运动简图和计算平面机构的自由度，了解平面机构的组成原理。

3、掌握图解法对Ⅱ级机构进行运动分析，对解析法有所了解，能运用计算机进行机构的运动分析。

4、了解作用在机械中的力的分类，掌握运动副中摩擦力的计算方法和总反力方向的确定。

5、明确机械效率和自锁的概念，能确定机构的瞬时机械效率和机构的自锁条件。 6、明确机械平衡的目的，掌握刚性转子的静平衡和动平衡的条件、平衡原理和方法，了解平面四杆机构的平衡原理。

7、掌握建立单自由度机械系统的等效动力学模型及运动方程式的方法，会求解力为函数时的运动方程式；了解飞轮的调速原理和特点，掌握飞轮转动惯量的简易计算方法；了解非周期性速度波动调节的基本概念。

8、了解平面四杆机构的基本型式及其演化，对曲柄存在条件、急回运动（极位和极位夹角）和行程速比系数、压力角、传动角、死点及运动连续性，有明确的概念，掌握四杆机构的设计方法。

9、了解凸轮机构的类型和应用，对推杆的运动规律，凸轮机构的压力角及自锁有明确的概念，能确定盘形凸轮机构的基本尺寸；掌握盘形凸轮廓线的设计方法。

10、了解齿轮机构的类型和应用；掌握齿廓啮合基本定律，深入了解渐开线直齿圆柱轮传动的啮合特性；掌握标准直齿圆柱齿轮传动的基本参数和几何尺寸的计算方法；了解渐开线齿轮的展成原理和根切、最少齿数、变位、变位齿轮传动等概念；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。

11、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。

12、了解四至六种其他常用机构的工作原理，运动特点及其应用，了解组合机构的概念、类型及运动特点。

13、掌握机构选型的基本知识，了解机构的组合和变异，了解运动循环图的基本概念。 三、教学内容

（一）绪论 1学时

机械原理研究的对象（机械、机构与机器的概念）和内容；机械原理课程在教学计划中的地位和发展国民经济中的作用；机械原理学科发展概貌。

（二）机构的结构分析 6学时 1、机构结构分析的内容及目的

2、机构的组成(构件、运动副、运动链及机构等概念) 3．机构运动简图及机构具有确定运动的条件

4、平面机构与空间机构的自由度计算，计算平面机构自由度时应注意的事项 5、虚约束对机构工作性能的影响及机构结构的合理设计 6、平面机构的组成原理、结构分类及结构分析 （三）平面机构的运动分析 6学时 1、机构运动分析的任务、目的和方法 2、用速度瞬心法作机构的速度分析

3、用矢量方程图解法作机构的速度及加速度分析

4、了解解析法（矢量方程解析法、复数法或矩阵法）作机构的运动分析 （四）平面机构的力分析 4学时 1、作用在机械上的力

2、构件惯性力的确定（质量代换法）

3、移动副和转动副中摩擦的概念、摩擦力（摩擦力矩）的计算和总反力方向的确定 4、考虑摩擦时机构的受力分析 （五）机械的效率和自锁 2学时

1、机械的效率和自锁的概念，机械与机组的机械效率计算和机械自锁条件的确定 （六）机械的平衡 3学时

1、机械平衡的目的（刚性转子和挠性转子的概念） 2、刚性转子的静平衡计算和动平衡计算 3、刚性转子的静平衡和动平衡实验

4、转子的许用不平衡量概念 5、平面四杆机构平衡的基本概念

（七）机械的运转及其速度波动的调节 4学时

1、机械运转过程的三个阶段和机械上的驱动力与工作阻力的特性

2、机械系统的等效动力学模型（等效转动惯量或等效质量和等效力矩或等效力的概念） 3、机械运动方程式的建立和求解

4、稳定运转状态下机械的周期性速度波动产生的条件、速度波动程度的描述及其调节原理和方法

5、机械的非周期性速度波动及其调节原理 （八）平面连杆机构及其设计 6学时 1、连杆机构及其传动特点

2、平面四杆机构的基本型式及其演化和应用

3、平面四杆机构有曲柄的条件、急回运动及行程速比系数、机构压力角和传动角、死点和运动连续性等概念及其分析

4、连杆机构设计的基本问题，用图解法和解析法分别按给定连杆预定位置、两连架杆预定对应位置、预定轨迹、行程速比系数K设计四杆机构的方法

5、用实验法按两连架杆多对对应位置和预定轨迹设计四杆机构 （九）凸轮机构及其设计 5学时 1、凸轮机构的应用、分类和特点

2、有关推杆运动规律的名词术语、推杆常用运动规律及其特点和运动规律选择的原则 3、用图解法和解析法设计凸轮的轮廓曲线

4、凸轮机构的受力分析、凸轮机构的压力角的概念及意义和与凸轮基圆半径的关系 5、凸轮基圆半径、滚子推杆的滚子半径和平的推杆的平底长度等基本尺寸的确定 （十）齿轮机构及其设计 10学时 1、齿轮机构的应用及分类

2、齿廓啮合基本定律和渐开线齿廓及其啮合特点 3、渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸

4、一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件、中心距与啮合角和连续啮合的条件 5、渐开线标准直齿轮切制、根切现象与不发生根切的最少齿数、齿轮的变位修正及变位齿轮的概念

6、平行轴斜齿圆柱齿轮传动啮合特性及其几何尺寸计算 7、蜗杆传动和圆锥齿轮传动的特点和几何尺寸计算 （十一）齿轮系及其设计 5学时 1、齿轮系的分类及功用

2、定轴轮系、周转轮系和复合轮系的传动比计算 3、行星轮系的效率和行星轮系选型即各轮齿数的确定 （十二）其它常用机构（在课程设计中看电教片，3学时）

1、棘轮机构、槽轮机构、螺旋机构和万向铰链机构的工作原理、运动特点和设计要点 2、擒纵轮机构、凸轮式间歇运动机构和不完全齿轮机构的工作原理和运动特点 3、组合机构的概念、类型及运动特点 4、含有某些特殊元器件的机构简介

（十四）机械传动系统的方案设计 （在课程设计中讲授，4学时） 1、机械传动系统方案设计的内容

2、机械工作原理的拟定、执行构件的运动设计和原动机的选择 3、机构的选型、机构的变异和组合 4、机械传动系统方案的拟定 5、机械传动系统设计举例 四、教学参考书

孙桓、陈作模主编《机械原理》(第六、七、八版)，高等教育出版社出版。 五、说明

1、习题和习题课

学生应完成《机械原理》习题35～45 题，根据具体情况适当安排4～6学时习题课或课堂讨论，以帮助学生牢固地掌握教学基本要求的内容。

2、实践环节

（1）学生应按照《实验指导书》的要求完成3次实验并写出实验报告，其中：机构认识实验安排在第八章教学前；机构运动简图测绘实验安排在第一章教学后；渐开线齿轮范成原理实验安排在第十章教学后。

（2）教学中注意引导学生观察日常生产和生活中见到的机械，逐步培养学生分析和解决实际问题的能力。

（3）学生应按课程设计任务书中的要求完成课程设计，指导中注重学生创新能力及工程意识的培养。