《机械原理》教学大纲（本科）.docx

机械原理教学大纲注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。课程英文 名Theory of Machines and Mechanisms课程代码01M0027学分3总学时48理论学时42实验/实践学时6课程类别学科基础课程性质必修先修课程工程图学、理论力学、大学物理适用专业机械设计制造及其自动化、机械电子 等开课学院机电工程学院执笔人审定人制定时间2020年12月一、课程地位与课程目标（一）课程地位机械原理是针对机械设计制造及其自动化、机械电子工程等专业本科开设的机械大 类技术基础课程，为机械运动方案设计提供理论基础。机械原理以机械为对象，研究机械的共性问题，该课程理论与实验相结合，主要任 务是使学生掌握机构学和机械动力学的基本理论、基本知识和基本技能，培养学生分析和设 计基本机构与初步拟定机械运动方案的能力。它是以高等数学、普通物理、机械制图及理论 力学等课程为基础，同时为后续学习机械设计和有关专业课程以及掌握新的科学技术打好工 程技术的理论基础，并能使学生受到一些必要的、严格的基本技能和创造思维训练。机械原 理在培养高级技术人才的全局中，不仅能够培养解决机械工程领域复杂工程问题所需要的专 业知识和专业技能，而且能够培养学生良好的工程素质及创新能力，以及严谨认真的工作作 风，良好的职业道德以及团队合作精神和沟通能力，以增强学生对机械技术工作的适应能力 和开发创新能力。（二）课程目标1 .掌握机构学、机构运动学、动力学分析与设计的基本理论、基本知识和基本方法；理解 知识的内涵和价值，培养良好的价值观和理想信念；（支撑指标点1.3/H）.能够运用机构学基本理论知识和方法，对常用机构进行相关参数设计与性能分析，在设计 中培养学生严谨认真的工作作风（支撑指标点2.2/H）2 .能够结合实际需求,具备初步拟定机械系统传动方案的能力，培养学生创新设计能力和课 程知识综合运用能力以及团队合作精神和沟通能力；（支撑指标点3. 1/H）3 .掌握操作实验仪器设备进行机构性能参数测定的方法，能对典型机构进行分析和建立典型 机构系统原型，具有一定的实验数据分析处理能力，培养学生勇于探索、实事求是的实践精 神。（支撑指标点4.2/H）二、课程目标达成的途径与方法机械原理课程教学以课堂教学为主，采用线上线下混合教学模式，结合自主学习、 实验教学、小组讨论、课外作业、大作业等，针对通用机械系统，学习机械系统常用机构设五、课程期末考试试卷设计方案课程目 标具体内容考察点占比期末期末备注1掌握机构学、机构运动学、动力学分析与设计的 基本理论、基本知识和基本方法；（支撑指标点 1.3/H）机构自由度计算与简图绘制 机构运动学分析方法的应用 机械的受力分析方法机械运动速度波动调节的方法 机械的静平衡与动平衡方法 机械运动中自锁的判断40%题型：填空题、选择题、简答题难度分为：容易、中等偏易、中等偏难三个等次，其比例构成近似为30： 40： 302能够运用机构学基本理论知识和方法，对常用机 构进行相关参数设计与性能分析；（支撑指标点 2. 2/H）连杆机构及其设计 凸轮机构及其设计 齿轮机构及其设计轮系及其设计 其它常用机构55%题型：作图题、计算题难度分为：容易、偏难、难四个等次，其比例构成近似为30： 40： 303培养学生课程知识综合运用能力、团队合作能力 和自主学习的意识，能够结合实际设计需求，掌 握机械系统抽象为机构进行分析的方法，初步建 立针对工程中的实际问题拟定机械系统传动方 案的能力。（支撑指标点3. 1/H）机械系统的方案设计 机械产品开发流程5%题型：设计题难度：中等偏难计方法与机械传动方案设计。培养学生运用工程基础知识和机械设计专业知识，分析和解决 机械工程领域复杂工程问题的能力。（1）课堂教学主要讲述机械设计的基本概念，基本原理、计算和设计方法。结合实际课程 内容，将机械工程实例融入理论教学中，使学生能够更加容易理解抽象的理论知识，提高 学习机械的兴趣，熟悉机械系统分析与设计的理论知识体系，形成良好的思维方式和学习 方法。在课堂教学中，充分引入互动环节，提高教学效果。（2）针对某些较为容易或先期讲解较为充分的知识点，列出部分内容作为学生自主学习环 节，训练，培养学生自主学习意识和创新能力。（3）根据课程内容难度和重要性，适当安排线上学习内容和小组讨论内容，培养自学能力 以及知识应用能力。（4）设计验证性、设计性实验，采用实验教学方式，训练实验技能，培养理论知识的应用 能力、实验数据分析和处理能力和团队协作能力。三、课程目标与毕业要求的对应关系注：1.支撑强度分别填写H、M或L （其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）。课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求1 工程知识毕业要求2 问题分析毕业要求3 设计开发解决 方案毕业要求4 研究课程目标1H课程目标2H课程目标3M课程目标4H四、课程主要内容与基本要求知识点主要内容基本要求L机械系统简述机械发展历史L1机械设计的基本概念L22.机构的结构分析机构的组成及分类L2机构运动简图L3机构自由度的计算及注意事项L33 .平面机构的运动分 析机构运动分析目的和方法L1图解法作机构的运动分析L34.平面机构的力分析机构力分析的任务、目的和方法L1构件惯性力、摩擦力的确定L3机构的受力分析L3注：基本要求：L1-理解，L2-掌握，L3-熟练掌握5.机械的效率、自锁机械的效率L1机械的自锁L26.机械的平衡机械的平衡内容L1机械的平衡计算L37.机械的运转及其速 度波动调节机械的运动方程式及求解L1机械的周期性速度波动及其调节L38.连杆机构及其设 计连杆机构的传动特点、类型、应用、特 性L1平面四杆机构的基本知识L2平面四杆机构的设计L39.凸轮机构及其设 计凸轮机构的应用及分类L2推杆的运动规律L3凸轮轮廓曲线的设计及尺寸确定L310.齿轮机构及其设 计齿轮机构的特点及类型L1齿轮的渐开线齿廓曲线及啮合特点L2渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺 寸L3渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动L3渐开线齿廓的切制原理与根切现象、变 位齿轮概念L2斜齿圆柱齿轮传动L3直齿锥齿轮传动、L2蜗轮蜗杆传动L211.齿轮系及其设计轮系及传动比概念L1定轴与周转轮系传动比的计算L3复合轮系传动比计算和轮系的应用L312.其他常用机构 棘轮机构、槽轮机构、擒纵机构、凸 轮式间歇运动机构、不不完全齿轮机构特 点和应用等L2星轮机构、非圆齿轮机构、螺旋机构、 带有挠性元件的传动机构、组合机构、含 有某些特殊元器件的广义机构特点L2机械的周期性速度波动及其调节L314.机械系统的方案 设计机械工作原理的拟定L2机构的创新设计L2五、课程学时安排章节号教学内容学时 分配学生任务对应课 程目标作业要 求自学要求讨论第1章 机械系 统简述1.1 机械发展历史1.2 机械设计的基本 概念1.3 课程地位、任务、 基本要求2课前自学机械的 发展现状和趋势1:日常 生活中 常见一 种机械 运动原 理分析课程目 标3第2章 机构的 结构分 析2.1机构的组成及分类2. 2机构运动简图22-102-11课前自学机构基 本概念和组成分 析、工程图表达 方法课程目 标12.3 机构自由度的计 算及注意事项2.4 平面机构的组成 原理与结构分析22-122-17课前自学自由度 的概念与结构分 析第3章 平面机 构的运 动分析3.1 机构运动分析目 的和方法3.2 图解法作机构的 运动分析23-123-13课前自学运动分 析的内容和方 法，重点自学瞬 心法课程目 标1第4章 平面机 构的力 分析1.1 1机构力分析的任 务、目的和方法1.2 构件惯性力、摩 擦力的确定1.3 机构的受力分析24-104-11课前自学机构受 力分析方法，主 要图解法课程目 标1第5章 机械的 效率、自 锁5. 1机械的效率5.2机械的自锁25-65-10课前自学效率、 自锁的概念和计 算方法课程目 标1第6章 机械的 平衡6.1 机械平衡的目的 和内容6.2 刚性转子的平衡 计算6. 3刚性转子的平衡 实验26-66-7课前自学平衡的 概念和计算方 法，多边形力的 计算方法课程目 标1第7章 机械的 运转及 其速度 波动调 -Hj-7.1 机械的运动方程 式及求解7.2 机械的周期性速 度波动及其调节27-127-13课前自学周期性 速度波动调节的 方法，飞轮的设 计课程目 标1实验一动平衡实验2课前自学机械平 衡原理及实验方法课程目 标4第8章 连杆机 构及其 设计8. 1连杆机构的传动 特点、类型、应用、 特性8.2平面四杆机构的 基本知识28-78-9课前自学平面四 杆机构基本概念 与特性课程目 标28.3平面四杆机构的 设计28-158-178-24课前自学平面四 杆机构图解法设 计方法实验二机构测绘与分析2课前自学各类机 构结构组成课程目 标4第9章 凸轮机 构及其 设计9. 1凸轮机构的应用 及分类9. 2推杆的运动规律29-1课前自学凸轮机 构应用及各种运 动规律课程目 标29.3凸轮轮廓曲线的 设计及尺寸确定29-79-14课前自学凸轮机 构的设计方法： 反转法用机计木绕 论利学设转和机 讨2:所构旋马线第10章 齿轮机 构及其 设计10. 1齿轮机构的特 点及类型10.2齿轮的渐开线 齿廓曲线及啮合特点210-210-23课前自学齿轮基 本类型及应用与 渐开线形成特性课程目 标210.3渐开线标准齿 轮的基本参数和几何 尺寸10.4渐开线直齿圆 柱齿轮的啮合传动210-2610-27课前自学渐开 线直齿圆柱齿轮 的啮合条件10.5渐开线齿廓的 切制原理与根切现 象、变位齿轮概念10.6斜齿圆柱齿轮 传动210-35课前自学渐开线 齿轮的切齿原理 及出现现象，斜 齿轮传动特点10.7直齿锥齿轮传 动10.8蜗轮蜗杆传动210-3810-41课前自学圆锥齿 轮与蜗杆传动基 本知识第n章 齿轮系 及其设 计11. 1轮系及传动比 概念11.2定轴轮系传动 比计算211-111-11课前自学轮系的 应用及定轴轮系 传动比计算课程目 标211.3 周转轮系传动 比计算11.4 复合轮系传动 比计算和轮系的应用211-1411-1711-1911-21课前自学周转轮 系及复合轮系传 动比计算方法讨论3：机械 表原理 分析与 设计实验三齿轮范成实验2自学齿轮范成法 加工原理课程目 标4第12章 其他常 用机构12. 1棘轮机构、槽轮 机构、擒纵机构、凸 轮式间歇运动机构、 不完全齿轮机构特点 和应用等212-312-6课前自学间歇运 动机构的特点和 应用课程目 标212.2星轮机构、非圆 齿轮机构、螺旋机构、 带有挠性元件的传动 机构、组合机构、含 有某些特殊元器件的 广义机构特点212-10课前自学相关间 歇运动机构的特 点和应用讨论4： 利用所 学机构 进行具 体机械 的综合 设计第14章 机械系 统的方 案14. 1机械工作原理 的拟定14.2机构的创新设 计2主题设 计课前自学创新设 计的方法课程目 标3六、实践环节及基本要求序号实验项目名 称学时基本要求学生任 务实验性 质实验类别对应课 程目标1机构测绘与 分析2了解机构测绘 和分析机构测 绘与简 图绘制验证必做课程目 标42齿轮范成实 验2了解齿轮范成 原理齿轮范 成加工 过程描 绘验证必做课程口 标43动平衡实验2了解动平衡原 理和方法动平衡 试验验证选做课程目 标44机构创新设2掌握常用机构机构创设计必做课程目 标4计实验的工作原理新设计 与搭建5机组运转及 飞轮调节实 验2掌握机械周期 性速度波动调 节方法和设计 指标进行周 期性速 度波动 试验与 计算验证选做课程目 标4实验学时26学时七、考核方法及成绩评定本课程学生总评成绩由平时成绩、期末考试、课内实验和小组讨论四部分组成，学生总 评成绩注重过程考核。考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比 例平时成绩含到课率、课堂讨论 发言、平时作业等根据出勤情况、课堂发言记录、 作业完成质量20%期末考试期末考试成绩试卷参考答案和评分标准60%课内实验实验成绩根据实验中的表现和实验报告 质量10%小组讨论讨论作业成绩小组讨论作业质量或PPT讲解10%考核类别考试+报告成绩登记方式百分制100%八、推荐教材与主要参考书推荐教材1 .孙恒，陈作模.机械原理,北京：高等教育出版社，2013.4 （第八版） 主要参考书2 .邹惠君等.机械原理.北京：高等教育出版社，2016. 1 （第二版）.魏兵等.机械原理.武汉：华中科技大学出版社，2017.1 （第二版）附件一、平时成绩评分标准考核内容A (90-100)B (80-89 )C ( 70-79 )D (60-69 )E (<60)知识及概念掌握全面知知识及概念知识及概念知识及概念没有掌握知掌握程度，课识及概念，运掌握较全掌握较全面，掌握程度一识及概念，不堂参与情况用得当。面，能正确应能够运用，但般，并不能正会运用公式(权重30%)课堂发言，互用。没有考虑约确运用极少参与课动积极参与课堂发 言和互动束条件能够参与课 堂发言和互 动，不够主动偶乐参与课 堂发言、互动堂发言、互动作业解题过解题过程正解题过程较解题过程较解题过程中解题过程错程的正确性、确、完整，逻正确、完整，基本正确、完存在错误，答误且不完整，完整性，课程辑性强，答案逻辑性较强，整，答案正确案正确率超答案正参与度正确率超过答案正确率率超过过60%确率低于(权重70%)90%,书写清 晰超过80%,书 写清晰70%60%二、实验考核评分标准考核内容A (90-100)B (80-89)C (70-79)D (60-69)E (<60)现场操作流 程熟练性 （权重40%）试验操作流 程正确、熟练 程度高试验操作流 程基本正确、 熟练程度较 高试验操作流 程基本正确、 会有小失误， 熟练程度尚 可试验操作流 程正确性失 误较多，不够 熟练试验操作流 程错误，不熟 练，实验原理 和目的不清试验结果正 确性和试验 报告规范性 （权重60%）试验结果正 确，完整，数 据分析合理， 试验报告书 写规范、内容 清晰试验结果较 合理、完整， 数据分析较 合理，试验报 告书写较规 范、内容较清 晰试验结果较 合理、完整性 欠缺，数据分 析不够合理， 试验报告书 写较清晰试验结果合 理、完整性欠 缺，数据分析 不合理，试验 报告书写不 够规范、清晰试验结果不 合理，存在明 显错误，数据 分析错误，试 验报告书写 不规范、不清 晰三、分组讨论考核评分标准考核内容A (90-100)B (75-89 )C (60-75 )D (小于60)讨论主题的 完整性 （权重70%）基本概念清晰，能 够根据实际任务提 出多种合理方案并 作对比分析，解决基本概念清晰， 能够根据实际 任务提出方案， 解决问题的方基本概念清楚， 针对实际任务 的解决方案基 本合理。不能提出解决问题 的方案或所提方案 不合理。问题的方法正确、 合理，知识综合运 用能力强。案合理，具有一 定的知识综合 应用能力。组内成员贡 献度（权重30%）组内成员根据每个人对讨论主题的贡献度相互评分，衡量学生参与程度， 培养学生团队合作能力和沟通能力。四、课程目标达成情况评价方法课程目标教学环节成绩评定课程目标1课堂讲授平时成绩A10期末考试期末成绩B10目标达成值 1=0. 4*Al/A10+0. 6*B1/ BIO课程目标2课堂讲授平时成绩A20期末考试期末成绩B20目标达成值 2=0. 4*A2/A20+0. 6*B2/ B20课程目标3课堂讲授平时成绩A30期末考试期末成绩B30小组讨论讨论成果成绩C30目标达成值 3=0. 2*A3/A30+0. 2 *B2/ B20+0. 6*C3/C30课程目标4实验实验成绩D40目标达成值4=D4/D40注：上述A、。、Bx0> Go、Dxo分别是作业、期末考试、小组讨论、实验成绩中对应于课程目 标x的题目或是实验中总分；A、B、C、D、分别是作业、期末考试和实验成绩中对应于课程 目标x的题目或是实验中学生的平均得分。