合肥工业大学《机械原理》教案(2006版)

《机械原理》教案内容

（2006版）

0 绪论

本章介绍了机械原理的研究对象及基本概念；机械原理课程的内容及地位、任务和作用；机械原理学科的发展趋势。

教学提示：

本章的教学要求为：使学生了解本课程研究的对象、内容以及其在培养高级机械工程技术人才全局中地位、作用和任务，从而明确学习本课程的目的；使学生对机械原理学科的发展趋势有所了解。

本章重点在于让学生了解机械原理课程研究的对象和内容，明确学习本课程的目的和重要性，并通过绪论课的教学，调动学生学习本课程的欲望、兴趣和积极性。

第一章平面机构的结构分析

本章主要介绍研究机构结构的目的；运动副、运动链和机构；平面机构运动简图；平面机构的自由度；

平面机构的组成原理和结构分析。

教学提示：

本章的教学要求有：了解机构的组成，搞清运动副、运动链、约束和自由度等基本概念；能绘制常用机构的机构运动简图；能计算平面机构的自由度；对平面机构组成的基本原理有所了解。

本章重点是运动副和运动链的概念、机构运动简图的绘制、机构具有确定运动的条件及机构自由度的计算。至于平面机构的组成原理、结构分析及分类，以及高副低代等内容，则属于拓宽知识面的内容。

第二章平面机构的运动分析

本章介绍研究机构运动分析的目的和方法；速度瞬心法及其在机构速度分析上的应用；用相对运动图解法求机构的速度和加速度；用解析法求机构的位置、速度和加速度；运动线图。

教学提示：

本章的教学要求为：明确机构运动分析的目的和方法；理解速度瞬心的概念，能运用“三心定理”确定一般平面机构各瞬心的位置；能用瞬心法对简单的平面高、低副机构进行速度分析；能用解析法或图解法对平面机构进行运动分析。

速度瞬心概念及“三心定理”的运用是本章的重点之一。在讲授用图解法作机构的运动分析时，重点放在如何应用相对运动图解法原理解机构构件上任意点和构件的运动参数上，这时的难点主要是对牵联运动为转动的两构件的重合点间的运动参数的求解。在讲授用解析法作机构的运动分析时，重点放在通过机构位置矢量多边形建立机构的位置矢量方程上。

第三章平面连杆机构及其设计

本章介绍了平面连杆机构的特点及其设计的基本问题；平面四杆机构的基本型式及其演化；平面四杆机构的主要工作特性；实现连杆给定位置的平面四杆机构运动设计；实现已知运动规律的平面四杆机构运动设计；实现已知运动轨迹的平面四杆机构运动设计。

教学提示：

本章的教学要求为：了解平面连杆机构的组成及其主要优缺点；了解平面连杆机构的基本形式——平面铰链四杆机构，了解其演化和应用；对曲柄存在条件、传动角、死点、急回特性、从动件行程速比系数、运动连续性等有明确的概念；了解平面四杆机构综合的基本命题，掌握按简单条件综合平面四杆机构的一些基本方法。

本章的教学重点是平面铰链四杆机构的演化；曲柄存在的条件、传动角、死点、从动件行程速比系数、运动连续性；平面四杆机构综合的一些基本方法。其中有关曲柄存在条件的杆长关系式的全面分析、平面多杆机构的传动角和平面四杆机构最小传动角的的确定、平面铰链四杆机构运动连续性的判断、给定固定铰链中心综合平面四杆机构等问题是学生常提问的难点。

第四章凸轮机构及其设计

本章介绍了凸轮机构的应用和分类；从动件的运动规律；按给定运动规律设计凸轮轮廓曲线――作图法；按给定运动规律设计凸轮轮廓曲线――解析法；平底从动件盘形凸轮机构；凸轮机构基本尺寸的确定。

教学提示：

本章的教学要求为：了解凸轮机构的分类及应用；了解从动件常用的运动规律及从动件运动规律的选择原则；掌握在确定凸轮机构的基本尺寸时应考虑的主要问题（包括压力角对尺寸的影响，压力角对凸轮受力的情况、效率和自锁的影响及“失真”等问题）；能根据选定的凸轮类型和推杆的运动规律设计出凸轮的轮廓曲线。

本章教学的重点是从动件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。本章的教学难点：本章所用到的一些数学工具以及凸轮轮廓线设计中所应用的“反转法”原理，压力角的概念等，学生均已在前修课中和平面连杆机构一章的学习中有所了解，本章再次讲述，学生应该容易理解，不会有困难。问题是如何讲述才能围绕凸轮机构设计这个主题把从动件的运动规律、凸轮轮廓曲线的设计以及压力角对凸轮尺寸的影响等有机地联系起来，使学生学会运用上述的基本原理解决凸轮设计中的实际问题。

第五章齿轮机构及其设计

本章介绍了齿轮机构的应用和分类；齿廓啮合基本定律；渐开线及渐开线齿廓；渐开线齿轮的各部分名称及标准齿轮的尺寸；渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动；渐开线齿廓的展成加工及根切现象；变位齿轮；变位齿轮传动；平行轴斜齿圆柱齿轮机构；交错轴斜齿轮机构；蜗杆机构；圆锥齿轮机构；其他曲线齿廓的齿轮机构简介。

教学提示：

本章的教学要求为：了解齿轮机构的类型和应用；了解平面齿轮机构的齿廓啮合基本定律及有关共轭齿廓的基本知识；深入了解渐开线圆柱齿轮的啮合特性及渐开线齿轮传动的正确啮合条件、连续传动条件等；熟悉渐开线齿轮各部分的名称。

本章的教学重点是渐开线直齿圆柱齿轮的基本理论和设计计算。对于其它类型的齿轮及其啮合传动，除介绍它们与直齿圆柱齿轮啮合传动的共同点之外，在着重介绍它们的特殊点。本章的难点是：共轭齿廓的确定；一对轮齿的啮合过程；变位齿轮传动；以及斜齿轮和锥齿轮的当量齿轮和当量齿数。

第六章轮系及其设计

本章介绍了轮系及其分类；定轴轮系的传动比及应用；周转轮系的组成及传动比；复合轮系的传动比及其应用；行星轮系各轮齿数和行星轮的选择；渐开线少齿差行星减速器、摆线针轮行星减速器及传动简介。

教学提示：

本章教学要求为：能正确划分轮系，能计算定轴轮系、周转轮系、复合轮系的传动比；对轮系的主要功用有清楚的了解；对行星轮系的选型及行星轮系设计中的均载问题有所了解，对确定行星轮系各轮齿数的四个条件有所了解；对其他行星轮系传动有一般了解。

本章教学内容的重点是周转轮系及复合轮系传动比的计算、轮系的功用以及行星轮系设计中齿轮齿数的确定问题。难点是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。

第七章其他常用机构

本章介绍了万向联轴节；螺旋机构；棘轮机构；槽轮机构；不完全齿轮机构；凸轮式间歇运动机构；非圆齿轮机构。

教学提示：

本章的教学要求为着重了解2～3种其他常用机构的工作原理，运动特点，应用情况及设计要点，一般了解2～3种其它常用机构的运动特点及应用情况。

本章的教学重点为螺旋机构、棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构以及非圆齿轮机构的运动特点和适用场合。

第八章机械运动方案的拟定

本章介绍了机械运动方案的拟定在机器设计中的地位和内容；机构的组合方式和有关的设计方法；机构的选型；机器执行机构的协调和运动循环图；机械运动方案拟定示例。

教学提示：

本章的教学要求为：了解机械运动方案的拟定在机器设计中的地位和内容；了解机构的组合方式及其设计方法；深入了解机构的选型及机构选型的评价标准和方法；知道机器执行机构的协调和运动循环图。

本章教学的重点为：机构的组合方式及其设计方法；机构的选型及其评价标准和方法；机器执行机构的协调和运动循环图。

第九章平面机构的力分析

本章介绍了研究机构力分析的目的和方法；构件惯性力的确定；运动副中摩擦力的确定；不考虑摩擦力的机构力分析；速度多边形杠杆法。

教学提示：

本章的教学要求为：了解机构中作用的各种力及机构力分析的方法；确定各运动副中的反力及需加于机械上的平衡力或平衡偶矩。

本章教学的重点为：作用在机械上的力及机构力分析的目的和方法；构件惯性力的确定（由于确定惯性力的一般力学方法在理论力学中已经讲过，在此处侧重讲解工程上采用的质量代换法）；用图解法作平面机构的动态静力分析。本章的难点是两个新概念，一个是机构的平衡力（或平衡力偶矩），另一个是构件的质量代换。

第十章平面机构的平衡

本章介绍了平衡的目的和分类；刚性回转件的平衡；刚性回转件的平衡试验法；挠性回转件的平衡概述（自学）；机架上的平衡。

教学提示：

本章的教学要求为掌握刚性转子静、动平衡的原理和方法；了解平面四杆机构的平衡原理。

本章教学的重点是使学生掌握刚性转子静、动平衡的原理和方法。难点在于刚性转子动平衡概念的建立和平衡基面选不同位置使质径积的换算问题。

第十一章机器的机械效率

本章介绍了机器的运动和功能关系；机器的机械效率和自锁；瞬时效率计算及自锁分析示例。

教学提示：

本章的教学要求为：建立正确、全面的机械效率的概念；掌握简单机械的机械效率和自锁条件的求解方法；了解移动副、转动副和螺旋副等运动副中摩擦力的分析计算。

本章教学的重点是机械的机械效率、自锁现象及自锁条件和考虑摩擦时各中运动副中的力分析。教学难点在于机械效率的概念及机械的自锁和自锁条件；摩擦圆的概念及转动副中总反力作用线的确定。

第十二章机器的运转及其速度波动的调节

本章介绍了研究机器运转及其速度波动调节的目的；机器等效动力学模型；机器运动方程式的建立和解法；机器周期性速度波动的调节方法和设计指标；飞轮设计；机器非周期性速度波动的调节方法教学提示：

本章教学要求为：了解建立单自由度及其系统等效动力学模型及运动方程式的方法、能求解力为位置函数时的运动方程式，了解飞轮的调速原理和特点。

本章教学的重点是等效力（力矩）、等效质量（转动惯量）、等效构件和等效动力学等基本概念和方法的运用；力为机构位置函数时飞轮转动惯量的简易计算法。教学难点时计算飞轮转动惯量时最大盈亏功的计算。