《机械原理》课程教学大纲 课程中文名称：机械原理 课程英文名称：Theory of Machines and Mechanisms 课程编号：JC16105 课程类型：学科基础课 学时：（总学时54、理论课学时46、实验课学时8） 学分：3 适用对像：机械设计制造及其自动化 先修课程：高等数学、机械制图、理论力学 课程简介： 机械原理是机械设计制造及其自动化专业的一门必修课程，它是研究机械共性问题的主干技 术基础课。它的任务是使学生掌握机构分析、机构综合和机械动力学的基本理论、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以及开发创新的能力。 通过对本课程的学习，将为学习机械设计，机械制造以及共他机械性质的专业课程打下基础。 一、教学目标及任务 课程的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，并初 步具有拟订机械运动方案、分析和设计机构的能力，它在培养高级工程技术人才的全局中，具有 增强学生对机械技术工作的适应能力和开发创造与创新能力的作用。 二、学时分配 章节 理论教学内容 理论 实验项目 实验 学时 学时 绪论 本课程研究的对象和内容 2 机构认知实验 第一章 平面机构的结构分析 8 机构运动简图绘先制 2 第二章 平面机构的运动分析 4 第三章 平面连杆机构及其设计 6 第四章 凸轮机构及其设计 6 第五章 齿轮机构及其设计 12 齿轮参数测定 2 第六章 轮系及其设计 6 齿轮范成实验 复习 课堂讨论及习题讲解 2 计 46 合计 8
《机械原理》课程教学大纲 课程中文名称：机械原理 课程英文名称：Theory of Machines and Mechanisms 课程编号：JC16105 课程类型：学科基础课 学 时：（总学时 54、理论课学时 46、实验课学时 8） 学 分：3 适用对象：机械设计制造及其自动化 先修课程：高等数学、机械制图、理论力学 课程简介： 机械原理是机械设计制造及其自动化专业的一门必修课程，它是研究机械共性问题的主干技 术基础课。它的任务是使学生掌握机构分析、机构综合和机械动力学的基本理论、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以及开发创新的能力。 通过对本课程的学习，将为学习机械设计，机械制造以及其他机械性质的专业课程打下基础。 一、教学目标及任务 课程的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，并初 步具有拟订机械运动方案、分析和设计机构的能力，它在培养高级工程技术人才的全局中，具有 增强学生对机械技术工作的适应能力和开发创造与创新能力的作用。 二、学时分配 章 节 理论教学内容 理论 学时 实验项目 实验 学时 绪论 本课程研究的对象和内容 2 机构认知实验 2 第一章 平面机构的结构分析 8 机构运动简图绘制 2 第二章 平面机构的运动分析 4 / 第三章 平面连杆机构及其设计 6 / 第四章 凸轮机构及其设计 6 / 第五章 齿轮机构及其设计 12 齿轮参数测定 2 第六章 轮系及其设计 6 齿轮范成实验 2 复习 课堂讨论及习题讲解 2 合 计 46 合计 8
三、教学内容及教学要求 绪论(2学时) 教学要求：了解机械原理课程研究的对象和内容，了解机械原理课程的地位和学习方法，了解 机械原理的现状和展望。 第一章平面机构的结构分析(8学时) 教学重点：机构运动简图的绘制、机构具有确定运动的条件及平面机构自由度的计算， 教学难点：虚约束的识别及处理、杆组分析。 教学要求：了解机构的组成，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，了解机构的组成原理并能进行结构分析。 第一节研究机构结构的目的 第二节运动副 ,运动链和机构 1,运动副的定义及类 2.运动链、机构 第三节机构运动简图和机构具有确定运动的条件 1.机构运动简图的定义及绘制方法 2.平面机构自由度的计算及机构具有确定运动的条件 第四节平面机构的自由度的计算 1.复合较链 2。局部自由度 3虚约束 第五节平面机构的组成原理和结构分析 平面机构的高副低代 2.杆组的概念 3.平面机构的结构分析 本章习题要点：掌握机构自由度的计算和机构级别的判断 第二章平面机构的运动分析(4学时) 教学重点：速度瞬心的概念和“三心定理”的应用 教学难点：应用“三心定理”求解瞬心 教学要求：掌握瞬心法求解机构速度的方法 第一节机构运动分析的目的和方法 第二节速度瞬心法及其在机构速度分析上的应用 速度解心的概念及 2。速度瞬心法在机构速度分析中的应用 本章习题要点：速度瞬心的确定及应用 第三章平面连杆机构及其设计(6学时) 教学重点：四杆机构的演化，整转副存在的条件：四杆机构的特性 教学难点：四杆机构的演化和设计 教学要求：了解平面连杆机构的组成及特点，平面连杆机构的基本型式及其演化和应用，曲柄 存在条件、传动角、死点、急回运动、行程速比系数、运动连续性等基本概念。明 确机构运动分析的目的和方法：能用图解法对平面二级机构进行运动分析：掌握用
三、教学内容及教学要求 绪论（2 学时） 教学要求：了解机械原理课程研究的对象和内容，了解机械原理课程的地位和学习方法，了解 机械原理的现状和展望。 第一章 平面机构的结构分析（8 学时） 教学重点：机构运动简图的绘制、机构具有确定运动的条件及平面机构自由度的计算。 教学难点：虚约束的识别及处理、杆组分析。 教学要求：了解机构的组成，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，了解机构的组成原理并能进行结构分析。 第一节 研究机构结构的目的 第二节 运动副、运动链和机构 1．运动副的定义及类型 2．运动链、机构 第三节 机构运动简图和机构具有确定运动的条件 1. 机构运动简图的定义及绘制方法 2. 平面机构自由度的计算及机构具有确定运动的条件 第四节 平面机构的自由度的计算 1. 复合铰链 2. 局部自由度 3. 虚约束 第五节 平面机构的组成原理和结构分析 1. 平面机构的高副低代 2. 杆组的概念 3. 平面机构的结构分析 本章习题要点：掌握机构自由度的计算和机构级别的判断 第二章 平面机构的运动分析（4 学时） 教学重点：速度瞬心的概念和“三心定理”的应用 教学难点：应用“三心定理”求解瞬心 教学要求：掌握瞬心法求解机构速度的方法 第一节 机构运动分析的目的和方法 第二节 速度瞬心法及其在机构速度分析上的应用 1. 速度瞬心的概念及确定 2. 速度瞬心法在机构速度分析中的应用 本章习题要点：速度瞬心的确定及应用 第三章 平面连杆机构及其设计（6 学时） 教学重点：四杆机构的演化，整转副存在的条件；四杆机构的特性。 教学难点：四杆机构的演化和设计 教学要求：了解平面连杆机构的组成及特点，平面连杆机构的基本型式及其演化和应用，曲柄 存在条件、传动角、死点、急回运动、行程速比系数、运动连续性等基本概念。明 确机构运动分析的目的和方法；能用图解法对平面二级机构进行运动分析；掌握用
作图法设计平面四杆机构的方法。 第一节连杆机构及其传动特 第二节平面四杆机构的基 本型式及其演化 1。 平面四杆机构的基本型式 2.平面四杆机构的演化型式 第三节平面四杆机构的主要工作特性 1.平面四杆机构有曲柄的条件 2 行程速度变化系数 压 角和传动角 3.死点位置的确 第四节平面四杆机构的运动设 1.连杆机构设计的基本问题 2.用图解法设计四杆机构 本章习题要点：根据行程速比系数K设计四杆机构 第四章凸轮机构及其设计(6学时) 教学重点：从动件常用运动规律的特点及其选择原则：凸轮轮廓设计原理一反转法：凸轮基圆 半径与压力角及自锁的关系。 教学难点：凸轮流线设计中所应用的“反转法”原理和压力角的概念 教学要求：了解凸轮机构的分类及应用，推杆常用的运动规律及推杆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 力角对凸轮受力情况、效率和自镇的影响及失真等问题)：掌握凸轮轮廓曲线的设 计方法（以图解法为主）。 第一节凸轮机构的应用和分类 第二节从动件常用运动规律 1.从动件常用运动规律的特点 2.从动件运动规律的选择 第三节用图解法按给定运动规律设计凸轮轮廓 1.反转法原理 2.用作图法设计凸轮廓线 第四节凸轮机构的基本尺寸的确定 1.凸轮机构的压力角 2.凸轮基圆半径的确定 3.滚子半径和平底尺寸的确定 本章习题要点：用反转法原理设计凸轮廓线及凸轮压力角的确定 第五章齿轮机构及其设计(12学时) 教学重点：齿廊啮合基本定理，渐开线性质：分度圆、模数，啮合过程，正确啮合条件，可分 性，重合度的意义：根切现象产生的原因，变位齿轮的尺寸变化：斜齿轮的正确啮 合条件，重合度，蜗轮蜗杆的正确啮合条件。 教学难点：难点是重合度的计算，变位齿轮的尺寸计算。 教学要求： 解齿轮机构的类型和应用：平面齿轮机构的齿廓酷合基本定律及有关共轭齿廓的 基本知识：掌握渐开线直齿圆柱齿轮的啮合特性及渐开线齿轮传动的正确啮合条件 和连续传动条件：掌握渐开线齿轮各部分的名称、基本参数及各部分几何尺寸的计 算：了解渐开线齿廓的展成切齿原理及根切现象：渐开线标准齿轮的最少齿数及渐
作图法设计平面四杆机构的方法。 第一节 连杆机构及其传动特点 第二节 平面四杆机构的基本型式及其演化 1．平面四杆机构的基本型式 2．平面四杆机构的演化型式 第三节 平面四杆机构的主要工作特性 1. 平面四杆机构有曲柄的条件 2. 行程速度变化系数、压力角和传动角 3. 死点位置的确定 第四节 平面四杆机构的运动设计 1. 连杆机构设计的基本问题 2. 用图解法设计四杆机构 本章习题要点：根据行程速比系数 K 设计四杆机构 第四章 凸轮机构及其设计（6 学时） 教学重点：从动件常用运动规律的特点及其选择原则；凸轮轮廓设计原理—反转法；凸轮基圆 半径与压力角及自锁的关系。 教学难点：凸轮廓线设计中所应用的“反转法”原理和压力角的概念 教学要求：了解凸轮机构的分类及应用，推杆常用的运动规律及推杆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 力角对凸轮受力情况、效率和自锁的影响及失真等问题）；掌握凸轮轮廓曲线的设 计方法（以图解法为主）。 第一节 凸轮机构的应用和分类 第二节 从动件常用运动规律 1．从动件常用运动规律的特点 2．从动件运动规律的选择 第三节 用图解法按给定运动规律设计凸轮轮廓 1. 反转法原理 2. 用作图法设计凸轮廓线 第四节 凸轮机构的基本尺寸的确定 1. 凸轮机构的压力角 2. 凸轮基圆半径的确定 3. 滚子半径和平底尺寸的确定 本章习题要点：用反转法原理设计凸轮廓线及凸轮压力角的确定 第五章 齿轮机构及其设计（12 学时） 教学重点：齿廓啮合基本定理，渐开线性质；分度圆、模数，啮合过程，正确啮合条件，可分 性，重合度的意义；根切现象产生的原因，变位齿轮的尺寸变化；斜齿轮的正确啮 合条件，重合度，蜗轮蜗杆的正确啮合条件。 教学难点：难点是重合度的计算，变位齿轮的尺寸计算。 教学要求：了解齿轮机构的类型和应用；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；掌握渐开线直齿圆柱齿轮的啮合特性及渐开线齿轮传动的正确啮合条件 和连续传动条件；掌握渐开线齿轮各部分的名称、基本参数及各部分几何尺寸的计 算；了解渐开线齿廓的展成切齿原理及根切现象；渐开线标准齿轮的最少齿数及渐
开线齿轮的变位修正和变位齿轮传动的概念：了解斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成、 晒合特点， 并能计算标准斜齿圆柱齿轮的几何尺寸 了解标准直齿圆锥齿轮的传动 特点及其基本尺寸的计算：对蜗轮蜗杆的传动特点有所了解 第一节齿轮机构的应用和分类 第二节齿廓晒合基本定律 1.齿廓啮合基本定律 2.齿廓曲线的选择 第三节渐开线及渐开线齿崎 1.渐开线的形成与特性 2.渐开线方程 3。渐开线齿碗的合持点 第四节渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸 齿轮各部分的名称及基本参数 2几何尺寸的计算 第五节渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 1.渐开线货轮正确喘合的条件 2.齿轮传动的中心距与晴合绍 3.啮合过程及连续传动条件 第六节渐开线齿席的加工及变位修正 1.齿轮的加工方法 2.根切现象产生的原因 3.变位修正及变位齿轮的尺寸计算 第七节其它齿轮传动 平行轴斜齿圆柱齿轮 2.蜗杆传动 3.圆锥齿轮传动 本章习题要点：齿轮基本尺寸及重合度的计算 第六章轮系及其设计(6学时) 教学重点：轮系传动比计算，特别是周转轮系和复合轮系的传动比计算。 教学难点：复合轮系中基本轮系的正确划分 教学要求：了解轮系的分类和功用：能正确划分轮系：掌握定轴轮系、周转轮系、复合轮系传 动比的计算：了解确定行星轮系各轮齿数的四个条件。 第一节轮系及其分类与应用 第二节定轴轮系传动比计算与应用 1.传动此大小的计算，转向的确定。 第三节周转轮系传动比计算与应用 1.转化轮系 2周转轮系传动比计算 第四节复合轮系传动比计算 1。 复合轮系的分类 2.复合轮系的分析方法 3.复合轮系的传动比计算 本章习题要点：复合轮系的划分及传动此的计算
开线齿轮的变位修正和变位齿轮传动的概念；了解斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成、 啮合特点，并能计算标准斜齿圆柱齿轮的几何尺寸；了解标准直齿圆锥齿轮的传动 特点及其基本尺寸的计算；对蜗轮蜗杆的传动特点有所了解。 第一节 齿轮机构的应用和分类 第二节 齿廓啮合基本定律 1．齿廓啮合基本定律 2．齿廓曲线的选择 第三节 渐开线及渐开线齿廓 1. 渐开线的形成与特性 2. 渐开线方程 3．渐开线齿廓的啮合特点 第四节 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸 1. 齿轮各部分的名称及基本参数 2. 几何尺寸的计算 第五节 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 1. 渐开线齿轮正确啮合的条件 2. 齿轮传动的中心距与啮合角 3. 啮合过程及连续传动条件 第六节 渐开线齿廓的加工及变位修正 1. 齿轮的加工方法 2. 根切现象产生的原因 3. 变位修正及变位齿轮的尺寸计算 第七节 其它齿轮传动 1. 平行轴斜齿圆柱齿轮 2. 蜗杆传动 3. 圆锥齿轮传动 本章习题要点：齿轮基本尺寸及重合度的计算 第六章 轮系及其设计（6 学时） 教学重点：轮系传动比计算，特别是周转轮系和复合轮系的传动比计算。 教学难点：复合轮系中基本轮系的正确划分 教学要求：了解轮系的分类和功用；能正确划分轮系；掌握定轴轮系、周转轮系、复合轮系传 动比的计算；了解确定行星轮系各轮齿数的四个条件。 第一节 轮系及其分类与应用 第二节 定轴轮系传动比计算与应用 1．传动比大小的计算，转向的确定。 第三节 周转轮系传动比计算与应用 1. 转化轮系 2. 周转轮系传动比计算 第四节 复合轮系传动比计算 1. 复合轮系的分类 2. 复合轮系的分析方法 3. 复合轮系的传动比计算 本章习题要点：复合轮系的划分及传动比的计算
四、考核方式及要求 1.考核方式 根据学习态度（出勤率、课堂表现）、平时作业、实验报告、期末考试，进行定量综合考核。 2.考核目标 主要考核学生对基本概念、基本原理和方法的理解和掌握程度，涵盖所有讲授的内容，可不包 括实验内容。试题一般不涉及繁琐的计算，但必须包括知识和原理的运用。 3.成绩评定方法 考核记分为百分制：总成绩=平时成绩(10%)+实验报告(20%)+期末考试(70%) 五、教材及教学主要参考书 [1]郑文炜，吴克坚.机械原理.第七版.高等教育出版社.1997年 [2]孙桓，陈作模.机械原理.第六版.高等教育出版社.2001年 [3]孙恒.机械原理.西北工业大学出版社.2003年 [4]申永胜.机械原理教程.第2版.清华大学出版社.2005年 六、说明 以上章节为机械原理重点讲授内容，根据学生实际掌握情况，可适当选讲后续章节，如：平面 机构的力分析、平面机构的平衡、机器的机械效率、机器的运转及其速度波动的调节等。 大纲制定人： 易勇 大纲审定人： 张春雨 制定时间： 2011年8月
四、考核方式及要求 1．考核方式 根据学习态度（出勤率、课堂表现）、平时作业、实验报告、期末考试，进行定量综合考核。 2．考核目标 主要考核学生对基本概念、基本原理和方法的理解和掌握程度，涵盖所有讲授的内容，可不包 括实验内容。试题一般不涉及繁琐的计算，但必须包括知识和原理的运用。 3．成绩评定方法 考核记分为百分制：总成绩 =平时成绩（10%）+实验报告（20%）+期末考试（70%） 五、教材及教学主要参考书 [1] 郑文炜,吴克坚.机械原理.第七版.高等教育出版社.1997 年 [2] 孙桓,陈作模.机械原理.第六版.高等教育出版社.2001 年 [3] 孙恒.机械原理.西北工业大学出版社.2003 年 [4] 申永胜.机械原理教程.第 2 版.清华大学出版社.2005 年 六、说明 以上章节为机械原理重点讲授内容，根据学生实际掌握情况，可适当选讲后续章节，如：平面 机构的力分析、平面机构的平衡、机器的机械效率、机器的运转及其速度波动的调节等。 大纲制定人： 易 勇 大纲审定人： 张春雨 制 定 时 间 ： 2011 年 8 月
