专业技术机械原理课程教学大纲培训.pdf

机械工程原理课程教学大纲 课程编号：0803301001 课程名称：机械原理 英文名称：Mechanisms&Machine Theory 课程类型：专业基础必修课 总 学 时：64 讲课学时：58 实验学时：6 学 时：64 学 分：4 适用对象：四年制机械设计制造及其自动化专业，四年制过程装备与控制工程专业，四 年制机械电子工程专业，四年制汽车专业，四年制城市轨道与车辆专业 先修课程：理论力学，高等数学 一、课程性质、目的和任务 本课程是机械类各专业的一门主干技术基础课程。主要介绍常用机构的结构、运动学设 计以及机构和机器动力学的重要内容。通过本课程的教学，为学生在今后的工作中解决机械 技术问题，以及学习后继课程和新的科学技术，打下一定的基础。二、教学基本要求 通过学习本课程，学生应达到如下基本要求：1掌握机构结构分析的基本知识 2掌握常用机构的运动分析。3具有设计常用机构的能力，了解确定机构的运动方案和机构组合应用的基本原理与 基本方法，并能设计简单的组合机构。4了解机械动力学的基本理论。5掌握基本的实验技能。三、教学内容及要求（打*为选讲）绪论 0.1 本课程研究的对象及内容 0.2 本课程的地位、学习本课程的目的及学习时应注意的几点 0.3 机械原理发展现状简介 第 1 章 平面机构的结构分析 1.1 概述 1.2 机构的组成 1.3 机构运动简图 1.4 平面机构的自由度 1.5 机构的组成原理和机构分析 第 2 章 平面机构的运动分析 2.1 机构运动分析的目的和方法 2.2 用速度瞬心法作机构的速度分析 2.3 用矢量方程图解法作机构速度和加速度分析*2.4 机构的运动线图*2.5 用解析法作机构的运动分析 第 3 章 平面机构的动力分析 3.1 机构力分析的目的和方法 3.2 运动副中摩擦力的确定 3.3 平面机构的静力分析 3.4 构件惯性力的确定 3.5 不考虑摩擦时机构的动态静力分析 3.6 机械的效率和自锁*3.7 斜面传动的效率和自锁*3.8 螺旋传动的效率和自锁 第 4 章 平面连杆机构及其设计 4.1 平面连杆机构的特点和应用 4.2 平面四杆机构的基本型式和演化 4.3 平面四杆机构的基本知识 4.4 平面四杆机构的设计 第 5 章 凸轮机构及其设计 5.1 凸轮机构的应用和分类 5.2 从动件的运动规律 5.3 凸轮轮廓曲线的设计 5.4 凸轮机构基本尺寸的确定*5.5 力封闭凸轮机构的动态静力分析 第 6 章 齿轮机构及其设计 6.1 齿轮机构的应用、特点和分类 6.2 齿廓啮合基本定律 6.3 渐开线齿廓 6.4 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸 6.5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 6.6 渐开线齿轮的加工 6.7 渐开线变位齿轮 6.8 斜齿圆柱齿轮传动 6.9 蜗轮蜗杆机构 6.10 圆锥齿轮机构 第 7 章 齿轮系及其设计 7.1 齿轮系及其分类 7.2 定轴轮系的传动比 7.3 周转轮系的传动比 7.4 复合轮系的传动比 7.5 轮系的功用 7.6 轮系的设计*7.7 其它类型的行星传动简介 第 8 章 其它常用机构和组合机构 8.1 棘轮机构 8.2 槽轮机构 8.3 凸轮式间歇运动机构 8.4 不完全齿轮机构 8.5 螺旋机构 8.6 万向联轴节*8.7 机构的组合方式与组合机构*8.8 常用组合机构的类型及功能 第 9 章 机械的平衡 9.1 机械平衡的目的和内容 9.2 刚性转子的平衡计算 9.3 刚性转子的平衡试验 9.4 刚性转子的许用不平衡量及平衡精度*9.5 平面机构的平衡 第 10 章 机械的运转及其速度波动的调节 10.1 概述 10.2 机械的运动方程式 10.3 机械运动方程式的求解 10.4 在稳定状态下机械的周期性速度波动及其调节*第 11 章 机构传动系统的方案设计 11.1 机构传动系统的方案设计的内容 11.2 机械运动系统功能结构的建立 11.3 确定机械运动系统的工作原理 11.4 机械运动系统工艺动作过程的构思与分解 11.5 机构选型及其系统组成 11.6 机械执行系统间运动的协调设计和运动循环图 11.7 机械传动系统方案的拟定 11.8 机械运动系统方案的评价 11.9 设计冲压式蜂窝煤成型机的运动方案 四、所含实践环节（一）实验 1、机构运动简图测绘实验。2学时 2、齿轮范成实验。2学时 3、机构创意组合分析实验。2学时 4、机构系统速度波动的调速实验 2学时 5、根据专业不冋选择相应的实验 2学时（二）课程设计 一周 课程设计题目分两种类型：第一类要求学生结合一个比较简单的机械系统先进行运动方 案的分析比较，然后选择某种方案进行机构分析和设计；第二类题目是针对具体的机构进行 分析和设计。第一类题目目前处于改革、探索阶段，任课教师可从中任选或自己另选题目。1、第一类题目（1）单边辊轴自动送料装置设计。（2）新型摆式自行车设计。（3）字符雕刻机设计。（4）蛙式打夯机设计。（5）专用机床的刀具进给结构和工作台转位机构设计。2、第二类题目（1）插齿机构运动与动力分析及其飞轮设计。五、课外习题及课程讨论 为达到本课程的教学基本要求，课外习题（包括自测题）不应少于 80题。六、教学方法与手段 本课程采用板书与多媒体课件结合的方式进行课堂教学。七、各教学环节学时分配 章节（或内容）讲课 习题课 讨论课 实验 其它 合计 绪论 1 平面机构的结构分析 5 2 平面机构的运动分析 4 2 平面机构的动力分析 6 2 平面连杆机构及其设计 6 凸轮机构及其设计 4 齿轮机构及其设计 10 2 齿轮系及其设计 4 其他常用机构和组合机构 6 机构的平衡 4 2 机械的运转及其速度波动调节 4 合计 54 4 6 64 八、课程成绩评定办法 本课程为考试课程，期末考试为闭卷笔试。学生的课程总评成绩由平时成绩（占 30%）和期末考试成绩（占 70%）两部分构成，平时成绩中实验成绩占 10%，出勤、作业、课堂 测验、学习主动性等占 20%。九、推荐教材和教学参考书 教 材：机械原理第二版，朱理 主编，高等教育出版社，2009。参考书：机械原理孙桓 陈作模 主编，高等教育出版社，1996。十、说明 1、本大纲根据高等学校工科机械原理课程教学基本要求，并结合四年制本科机械类 各专业实际情况制定而成。2、本大纲规定的总学时数为最少学时数。3、本课程先修课为理论力学，希望该课程在刚体速度、加速度（尤其哥氏加速度概念）。动态静力分析以及斜面摩擦等内容上互相配合。4、教学内容”中打唤”号的部分，教师可根据不同学期安排的实际授课时数自主取舍 或布置学生自学。5、对齿轮切削原理，建议看电视录像，以便了解齿轮加工的动态过程。6、在学校条件许可的情况下，本课程应尽力开发实用教学软件，开展 CAI或采用其他 现代化教学手段，以改进教学方法，提高教学质量。大纲制订人：王贤民 大纲审定人：张 杰 制订日期：2010年5月即可确定从动件位移 机械原理课程实验教学大纲 一、实验教学目标与基本要求 机械原理课程是机械类各专业的一门设计性主干技术基础课程。机械原理课程 实验是机械原理课程重要的实践教学环节。通过实验，培养学生对机构简图测绘，齿轮加工，机械的平衡原理等，有较深的感性认识，以及具有与本课程有关的实验研究的初步能力；培 养学生理论联系实际的能力和实事求是、科学严谨的工作作风。要求学生亲自动手做实验并 独立完成实验报告，真正获得实验技能的基本训练。二、本实验课程的基本理论与实验技术知识 在学过了机构的结构分析以后，了解了机构运动简图的绘制方法与步骤。学过了齿轮机构，掌握了齿轮加工过程的理论知识。学过了动平衡，掌握了回转体的静平衡与动平衡的基本理论知识。三、实验方法、特点与基本要求 1、机构简图测绘实验 了解机构简图测绘的方法，绘制 46 个从简单到复杂机构模型的机构运动简图，并计算 机构的自由度，完成实验报告 1 份。通过实验，掌握机构简图测绘的方法和步骤，加深对机 构的认识和理解。2、齿轮范成实验 了解齿轮的加工过程，切齿原理。观察标准齿轮，变位齿轮的轮齿齿廓有什么变化，掌 握齿轮加工时，刀具与轮坯之间的位置与相互运动关系，用纸制轮坯在齿轮范成仪上加工出 标准齿轮和变位齿轮各一个，完成实验报告 1 份。通过实验，掌握齿轮加工原理和步骤，加 深对齿轮加工的认识和理解。3、动平衡实验 了解动平衡实验台的基本结构和工作原理，进行实际的实验操作，加深对回转件平衡原 理的理解，观察由于回转件的质量分布不均匀所引起的机械振动现象，提高对回转件进行质 量平衡的必要性的认识，掌握实验操作步骤。4、机构创意组合分析实验 可灵活拼装 18 种以上各种平面传动机构，拼装的机构能保证配合精度，运动灵活，无 卡滞和干涉现象；可检测各种平面机构活动构件的位移、速度和加速度，并通过计算机显示运动曲线；通 过对构件运动曲线的分析可了解机构运动规律及机构运动状况，进而对机构进行重新设计与 装配调整；5、凸轮轮廓检测实验 通过对滚子接触直动从动件盘形凸轮机构，凸轮转角位置由圆编码器 1 测量，从动件直 线位置通过圆柱、带纯滚动装置变换为转角位置并由圆编码器 2 测量（数显部分已将角度量 变换为直线量）。为便于手动驱使凸轮旋转和使凸轮能停于任意位置，增加 具有自锁性质 的蜗杆蜗轮机构，其中蜗轮与凸轮固为一体，蜗杆轴上装有一手柄，通过手柄的转动，即可 实现对凸轮的驱动。当通过测量获得偏置距离 e、滚子T和凸轮轮廓最小半径 rmin后，如果 分别测出凸轮机构一个运动周期内凸轮转角与从动件位置的对应关系，规律和凸轮理论轮廓的极坐标，然后利用滚子半径值获得凸轮实际轮廓。四、实验主要仪器设备 1、机构运动简图测绘实验：采用各种简单到复杂的机构模型 46种 2、齿轮范成实验：齿轮范成仪 3、动平衡实验：动平衡实验仪 4、机构创意组合分析实验：平面机构创意组合及参数可视化分析实验台 5、凸轮轮廓检测实验：凸轮轮廓测量仪 五、实验项目的设置与内容提要 序 号 实验项目 内容提要 实 验 学 时 实 验 类 型 每组人 数 实验要求 1 机构运动简 图测绘实验 绘制46个由简单到复杂的机构模型 的机构简图，并计算该机构的自由 度，运动副特性等 2 验 证 46 必做 2 齿轮范成 实验 用齿轮范成仪，在已加工好的纸坏上 加工标准齿轮，正变位齿轮与负变位 齿轮 2 验 证 1 选做 3 动平衡实验 动手操作将回转体进行动平衡，找出 回转体动平衡配重的大小与方位 2 验 证 46 选做 4 机构创意组 合分析实验 通过学生自己动手，组合各种机构，完成规定的功能要求 2 综 合 46 必做 5 凸轮轮廓检 测实验 检验凸轮轮廓，绘制凸轮运动规律曲 线，以及速度加速度曲线 2 验 证 48 选做 6 轮系创新设 计拼装及仿 真实验 根据实验要求拼装定轴轮系，3-5种 周转轮系的实验，并且通过运动仿真 来测试运动状态。2 验 证 4-8人 选做 7 机构系统动 力学调速实 验 根据机构系统的运动，观察速度波动 现象，通过增加飞轮的转动惯量，使 速度波动减小，绘制转动惯量与速度 波动的关系曲线 2 验 证 4-8人 选做 注：设计实验根据情况各选 3个，总实验学时为 6学时。六、实验报告要求 每次实验提交实验报告。实验报告由实验原理、实验内容及数据的记录及处理组成，并 附有实验原始记录。七、考核方式与成绩评定标准 1、对每个学生所做的每个实验，根据其实验准备、实验操作、实验效果、实验报告及 实验记录综合评定成绩。机械原理课程实验的主要先修课程是机械原理 方可进行教学大纲设置的实验内容。2、实验成绩：考勤 10%、预习与操作 40%、报告 40%、原始记录 10%3、本课程最终成绩=（平时作业+上课表现）0.2+实验成绩0.1+课程考试成绩0.7各 部分成绩以百分制记分并进行最终得分折算。八、教材及主要参考资料 教 材：机械原理第二版，朱理编著，机械工业出版社，2009 年。参考书：机械原理，徐锦康编著，机械工业出版社，2002 年。机械原理，孙桓编著，高等教育出版社，2004 年。九、其他说明，学生通过有关内容的学习后，大纲制订人：王贤民 大纲审定人：张 杰 制订日期：2010 年 5 月