机械原理课程教学大纲

《机械原理》课程教学大纲

一、课程简介

课程名称：机械原理

英文名称：The Principle of Machinery

课程代码：0110933 课程类别：学科基础课

学分：4 总学时数：58+6

先修课程：画法几何与机械制图、计算机辅助设计、理论力学、材料力学

课程概要：

机械原理是研究机械的基本理论——有关机构学和机械动力学等问题的一门主干技术基础课。它的任务是使学生掌握机构学和动力学的基本理论，基本知识和基本技能，并初步具有确定机械运动方案，分析和设计机构的能力。它在培养机械类高级工技术人才的过程中，具有增强学生对机械技术工作的适应性，培养其开发创新的作用。

二、教学目的及要求

1、要求掌握的基本知识：

机构结构的基本知识，常用机构的工作原理和运动特点，机构的运动分析和动力分析。

2、要求掌握的基本理论和方法：

平面机构的自由度计算，平面机构简图测绘及机构组成原理。

平面机构的运动分析和力分析。

常用机构的类型、特点、应用及其设计。

熟悉常用机构的结构，特点和应用。

轮系的分类和应用。计算轮系的传动比，了解轮系设计的基本问题。

了解机构组合的基本知识。

机械系统设计的一般过程和创新设计的基本知识。

机械系统动力学：单自由度机械系统等效力学模型。机械运动方程式。周期性与非周期性速度波动的调节原理。飞轮转动惯量的近似计算方法。刚性转子静平衡，动平衡的原理和方法。了解平面机构振动力的平衡原理。

3、要求掌握的基本技能：

对机构进行运动学、动力学分析，具有综合简单机械传动方案的能力。

三、教学内容及学时分配

第一章绪论（1学时）

机械原理研究的对象和内容。

机械原理在教学计划中的地位、作用和任务。

如何进行本课程的学习。

本章的重点：是介绍本课程研究的对象及内容。

第二章机构的结构分析（5学时）

运动副，平面运动副的类型。运动链。

机构运动简图。平面机构的结构公式，计算平面机构自由度的注意事项，机构具有确定运动的条件。

机构的组成原理。*机构的结构分类。

本章的重点：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。

本章的难点：机构自由度计算中有关虚约束的识别及处理问题。

第三章平面机构的运动分析（2学时）

理解速度瞬心的概念并能运用“三心定理”确定一般平面机构各瞬心的位置；用瞬心法对简单高、低副机构进行运动分析。

本章的重点：速度瞬心的概念和“三心定理”的应用。

本章的难点：机构的速度及加速度分析。

第四章平面机构的力分析（2学时）

了解机构中作用的各种力及机构力分析的目的；能对一般的机构进行动态静力分析，确定各运动副的反力及所需加于机械上的平衡力。

本章的重点：掌握机构力分析的方法，确定所需加于机械上的平衡力。

本章的难点：对一般的机构进行正确的动态静力分析。

第五章机械的效率和自锁（3学时）

移动副、转动副（轴颈）中摩擦力计算。

考虑摩擦时，简单高、低副机构的静力分析。

机械的效率。

机械的自锁。

本章的重点：机械的机械效率、自锁现象及自锁条件和考虑摩擦时各种运动副中的力分析。

本章的难点：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。

第六章机械的平衡（3学时）

刚性转子静平衡和动平衡的原理和计算。

平面连杆机构的平衡。

本章的重点：刚性转子静、动平衡的原理和方法。

本章的难点：刚性转子动平衡概念的建立。

第七章机械的运转及其速度波动的调节（3学时）

了解建立单自由度机械系统等效动力学模型：等效力和等效力矩、等效质量和等效转动惯量的计算。

了解飞轮调速原理和飞轮转动惯量的近似计算方法。

简介非周期性速度波动的调节。

本章的重点：等效力（力矩）、等效质量（转动惯量）、等效构件和等效动力学模型的概念；飞轮转动惯量的计算。

本章的难点：飞轮转动惯量的计算方法。

第八章平面连杆机构及其设计（8学时）

铰链四杆机构的基本形式、演化和应用举例。

四杆机构曲柄存在的条件，压力角、传动角、死点和行程速比系数。

四杆机构的设计：按连杆给定位置、按连架杆给定对应位置、按行程速比系数设计四杆机构。

简介四杆机构设计的实验法。

本章的重点：平面铰链四杆机构的演化；曲柄存在条件、传动角、死点、急回运动、行

程速比系数、运动连续性、平面四杆机构综合的一些基本知识；

本章的难点：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确定。

第九章凸轮机构及其设计（6学时）

凸轮机构的应用和分类。

从动件的常用运动规律：等速运动、等加速等减速运动、简谐运动、正弦加速度运动。

用图解法或解析法设计凸轮的轮廓曲线。

凸轮机构的压力角，基圆半径和滚子半径的确定。

本章的重点：推杆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。

本章的难点：凸轮廓线设计中所应用的“反转法”原理和压力角的概念。

第十章齿轮机构及其设计（12学时）

齿轮机构的应用和分类。

齿廓啮合基本定律。

渐开线的形成、特性及其参数方程。

渐开线齿廓的啮合传动：能保证定传动比，传动特点。

渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分的名称、基本参数和几何尺寸。

渐开线圆柱齿轮任意圆上的齿厚。公法线长度。

一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件及连续传动的条件。

渐开线齿廓的展成原理。

渐开线齿廓的根切现象。

用标准齿条型刀具切制标准齿轮而不发生根切的最少齿数。

变位齿轮传动：最小变位系数，变位齿轮的几何尺寸，无侧隙啮合方程。*变位齿轮的传动类型和设计步骤。

斜齿圆柱齿轮传动：齿廓曲线的形成，啮合特点，标准斜齿圆柱齿轮的几何尺寸。

圆锥齿轮传动：传动特点，齿面的形成，背锥与当量齿轮，标准直齿圆锥齿轮的几何计算。

蜗轮蜗杆传动：蜗轮蜗杆的形成，基本参数，几何尺寸，计算特点。

本章的重点：渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动的基本理论和设计计算。

本章的难点：共轭齿廓的确定；一对轮齿的啮合过程；变位齿轮传动；斜齿轮和锥齿轮的当量齿轮和当量齿数。

第十一章轮系及其设计（3学时）

轮系的分类和应用。

定轴轮系传动比的计算。

周转轮系，混合轮系传动比的计算。

*行星轮系的效率。

*行星轮系设计的基本知识：行星轮系类型的选择，确定行星轮系中各轮齿数应满足的条件。

本章的重点：周转轮系及复合轮系传动比的计算，轮系的功用及行星轮系设计中齿轮齿数的确定问题。

本章的难点：如何将复合轮系正确划分为各基本轮系。

第十二章其它常用机构（4学时）