机械原理
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课程评价
spContent=机械原理 课程是机械类各专业研究机械共性问题的一门主干技术基础课,培养学生具有机械基础知识及机械创新能力。在培养合格机械工程设计人才方面起着极其重要的作用。
—— 课程团队
课程概述

机械原理课程主要内容分为四部分。第一部分为机构分析,包括机构的结构分析、运动分析、力分析等;第二部分为常用机构的分析与设计,包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、其他常用机构和工业机器人机构等;第三部分为机器动力学,包括机械的平衡、运转和调速。第四部分为机械系统运动方案设计。通过本课程的学习,使学生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,初步具有确定机械运动方案以及分析和设计机构的能力,为后续课程打好基础。


授课目标
通过本课程的学习,使学生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,初步具有确定机械运动方案以及分析和设计机构的能力。
课程大纲

 

课程内容及学时分配

第一章  绪论(1学时)

主要内容:本课程的研究对象、内容及其在培养机械类高级工程技术人才全局中的地位、作用和任务;机械原理学科的新发展。

重点和难点:本课程的研究对象、内容。

第二章  机构的结构分析(6学时+2学时实验

主要内容:机构的组成;机构运动简图绘制;机构具有确定运动的条件;平面运动链及平面机构的自由度计算;平面机构高副低代;平面机构组成原理。

重点和难点:机构具有确定运动的条件和平面机构的自由度计算;机构运动简图的绘制。

第三章  平面机构的运动分析(4学时)

主要内容:对简单高、低副机构进行运动分析图解法(速度瞬心法和相对运动矢量法);平面机构运动分析解析法的主要方法及基本理论。

重点和难点:速度瞬心法和相对运动矢量法对机构进行运动分析。

第四章  平面机构的力分析、摩擦、效率及自锁(6学时)

主要内容:机构动态静力分析的基本方法;运动副中的摩擦分析及考虑摩擦时机构的受力分析;机械的效率;机械的自锁。

重点和难点:运动副中的摩擦分析及考虑摩擦时机构的受力分析;机械效率和自锁的计算;机械的自锁条件

第五章  平面连杆机构及其设计(7学时)

主要内容:连杆机构及其传动特点;平面四杆机构的类型和应用;平面四杆机构的基本知识:曲柄存在条件、急回特性、运动连续性、传动角、死点位置;平面四杆机构的设计:给定行程速比系数、给定连杆平面的预定位置、给定两连架杆的对应位置的图解设计法;解析法设计的基本方法,实验设计方法。

重点和难点:平面四杆机构的基本知识:曲柄存在条件、急回特性、运动连续性、四杆机构的传动角、死点位置;平面四杆机构的设计:给定行程速比系数、给定连杆平面的预定位置、给定两连架杆的对应位置的图解设计法

第六章  凸轮机构及其设计(6学时)

主要内容:凸轮机构的类型及应用;从动件常用运动规律及其选择;图解法、解析法设计凸轮廓线;合理确定凸轮机构的基本尺寸。

重点和难点:图解法、解析法设计凸轮廓线;合理确定凸轮机构的基本尺寸。 

第七章  齿轮机构及其设计(16学时)

主要内容:齿轮机构的类型和应用;齿轮的齿廓曲线;渐开线齿廓的啮合特点;渐开线齿轮的基本参数和几何尺寸计算;齿轮的啮合传动;渐开线齿轮的切齿原理和变位修正原理;变位齿轮机构的设计计算;斜齿圆柱齿轮的啮合特点、基本参数、几何尺寸及重合度的计算;蜗杆蜗轮的传动特点、基本参数与几何尺寸、转向判定;直齿圆锥齿轮的传动特点、基本参数与几何尺寸的计算。

重点和难点:渐开线齿廓的啮合特点;渐开线齿轮的基本参数和几何尺寸计算;齿轮的啮合传动;渐开线齿轮的切齿原理和变位修正原理;变位齿轮机构的设计计算;斜齿圆柱齿轮的啮合特点、基本参数、几何尺寸计算;蜗杆蜗轮的传动特点;直齿圆锥齿轮的传动特点。

第八章  齿轮系及其设计(5学时)

主要内容:轮系的分类、结构和应用;各种轮系的传动比计算;轮系的功用;行星轮系的效率、选型及其设计的基本知识。

重点和难点:各种轮系的传动比计算;轮系的功用。

第九章  其它常用机构(1学时)

主要内容:棘轮机构、槽轮机构、非圆齿轮机构、螺旋机构、万向铰链机构、组合机构和含有某些特殊元器件机构的工作原理、运动特点、应用情况及设计要点。

重点和难点:了解槽轮机构、棘轮机构的组成、工作原理和运动特性,并了解其适用场合;常见组合机构的组合方式、工作特点及应用情况。

第十章  机械运转及其速度波动的调节(4学时)

主要内容:机械运转的三个阶段;单自由度机械系统等效动力学模型的建立;运动微分方程及其求解;飞轮调速原理及其转动惯量计算;非周期性速度波动调节原理及方法。

重点和难点:单自由度机械系统等效动力学模型的建立;飞轮调速原理及其转动惯量计算。

第十一章  机械的平衡(2学时)

主要内容:机械平衡的目的、类型;刚性转子静、动平衡的原理与方法;机构在基座上的平衡原理。

重点和难点:刚性转子静、动平衡的原理与方法。

第十二章   机械传动系统的方案设计(结合机械原理课程设计讲解)

主要内容:机构变异方法、组合机构;机械传动系统方案设计步骤;机构的选型、机构的运动协调设计及运动循环图;机械运动方案的构思与拟定、设计实例。

重点和难点:机械运动方案的构思与拟定;机械传动系统方案设计步骤;机构的运动协调设计及运动循环图。

   注:以上教学内容及顺序参考“杨巍、何晓玲主编.机械原理.第1版.北京:机械工业出版社,2010.”教材编写。


预备知识

高等数学、线性代数、工程图学、金属材料成型基础、金工实习、理论力学、材料力学、计算机文化基础及高级语言程序设计等。

证书要求

1.评分方案

  1)完成每讲课后的作业,作业平时成绩占课程总成绩的10%;

  2)完成单元测验,成绩占课程总成绩的15%;

  3)课堂交流讨论,成绩占课程总成绩的5%,参与讨论达到一定次数即可获得;

  4)完成期末笔试,成绩占课程总成绩的70%;

1.证书

   1) 总评成绩60-84分为合格,可获得合格证书;

 2)总评成绩85分及以上为优秀,可获得优秀证书。


参考资料

[1] 杨巍、何晓玲主编.机械原理.第1版.北京:机械工业出版社,2010

[2] 王军、何晓玲杨巍、田同海编写.机械原理作业集.第2版.北京:机械工业出版社,2011

[3]  桓、陈作模主编.机械原理.第7版.北京:高等教育出版社,2006

[4] 郑文纬、吴克坚主编.机械原理.第7版.北京:高等教育出版社,1997

[5] 申永胜主编.机械原理教程.第1版.北京:清华大学出版社,2000


常见问题

学习机械原理需要理论联系实际,具有工程的观念,进行大量的习题训练,除了对基本概念的掌握,作业和习题非常重要。