海南大学 《机械原理》课程 教 案 课程编号：0500X004 适用专业：机械设计制造及其自动化、机械电子工程、农业 机械化及其自动化、车辆工程、交通运输 开课时间： 2010年4月 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
海 南 大 学 《机械原理》 课程 教 案 课程编号： 0500X004 适用专业：机械设计制造及其自动化、机械电子工程、农业 机械化及其自动化、车辆工程、交通运输 开课时间： 2010 年 4 月 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
章节 第1章绪论 课时 2学时 教 明确本课程的研究对象、内容以及它的地位、任务和作用。 学 2. 对本学科的发展状况和趋势有所了解。 目 的 本章重点是“本课程研究的对象及内容”。本章介绍了机器、机 教学 构、机械等名词，并通过动画等实例说明各种机器的主要组成部分是 各种机构，从而明确了机构是本课程研究的主要对象。在本章教学中， 重点 要把注意力集中在了解本课程研究的对象及内容上。 教学 本章难点是要搞清楚机器、机构以及机械三名词的区别。 难点 相关素材（参考资料、指导学生阅读材料等）： 1.孙恒，陈作模等.机械原理.高等教有出版社.2006 2.郑文纬，吴克坚机械原理.高等教育出版社2003 3.陈作模，张永红等.机械原理学习指南.高等教育出版社.2006 4陆品 秦彦斌机械原理（导教导学导考） 工业出版社2005 5.葛文杰.机械原理常见题型解析及模拟题.西北工业出版社200： 6.张志强，孙江宏等.机械原理考研指导清华大学出版社2004 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
1 章节 第 1 章 绪论 课时 2 学时 教 学 目 的 1．明确本课程的研究对象、内容以及它的地位、任务和作用。 2．对本学科的发展状况和趋势有所了解。 教学 重点 本章重点是“本课程研究的对象及内容”。本章介绍了机器、机 构、机械等名词，并通过动画等实例说明各种机器的主要组成部分是 各种机构，从而明确了机构是本课程研究的主要对象。在本章教学中， 要把注意力集中在了解本课程研究的对象及内容上。 教学 难点 本章难点是要搞清楚机器、机构以及机械三名词的区别。 相关素材（参考资料、指导学生阅读材料等）： 1. 孙恒，陈作模等. 机械原理. 高等教育出版社. 2006 2. 郑文纬，吴克坚.机械原理. 高等教育出版社 2003 3. 陈作模，张永红等. 机械原理学习指南. 高等教育出版社. 2006 4. 陆品，秦彦斌.机械原理（导教导学导考）.西北工业出版社.2005 5. 葛文杰.机械原理常见题型解析及模拟题. 西北工业出版社.2003 6. 张志强，孙江宏等.机械原理考研指导.清华大学出版社.2004 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
教师授课思路、设问及讲解要点 一、引言 绪论这一章主要解决三个问题： 一个就是学什么？这门课程究竞学什么？也就是它的研究对象 和内容是什么？ 第二就是为什么要学习这门课程 第三就是如何学习这门课程。 这是我们在学习每门课程之前首先要解决的问题，这些都在绪论 当中介绍。 二、教学内容正文（含讲课内容、提问设计、课堂练习等） 教 讲课内容： 1.机械原理课程的研究对象和内容（学什么）： 由课程名称引入机器：介绍几个实例 (着重功能和作用〉 以典型机器（内燃机、工件自动装卸装置） 过 为例分析其结构原理 引出机器的特征一机器的定义 程 又由机器的复杂程度引入机构：定义 几个实例（者重动作特点） 点明机构的特征 机械的定义 针对机构与机器的组成部件引入构件：定义一 -实例 零件 一定义。零件与构件 的关系 给出课程研究对象及研究内容。对象一机械即机器与机构 (机器种类无限但组成机器的机 构种类有限) 内容 2.机械原理课程的学习目的和要求（为什么学）： 从专业需要（实习 专业课学习、实际工作)： 能力需要 络法 反转法 当量分析法) 创新和发展需要（新设计理论：计算机辅助设计、优化设计、仿 真设计： 更高的设计要求：高速度、高精度、高效率、高负荷 更宽的设计领域：机、电、液、气、光一体， 深海、航天、微技术》 3.机械原理课程的学习要求（怎样学）： 课程特点：理论性（基础理论扎实、注重理解和运用）： 实践性（多观察分析、注意动脑和动手）： 综合性（注意内在联系、掌握规律、训练技能） 学习要求：课前预习、课堂作好笔记、课后复习总结：（注意多媒 体的特点) PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
2 教师授课思路、设问及讲解要点 一、 引言 绪论这一章主要解决三个问题： 一个就是学什么？这门课程究竟学什么？也就是它的研究对象 和内容是什么？ 第二就是为什么要学习这门课程 第三就是如何学习这门课程。 这是我们在学习每门课程之前首先要解决的问题，这些都在绪论 当中介绍。 教 学 过 程 二、教学内容正文（含讲课内容、提问设计、课堂练习等） 讲课内容： 1.机械原理课程的研究对象和内容（学什么）： 由课程名称引入机器：介绍几个实例（着重功能和作用） 以典型机器（内燃机、工件自动装卸装置） 为例分析其结构原理 引出机器的特征——机器的定义 又由机器的复杂程度引入机构：定义 几个实例（着重动作特点） 点明机构的特征——机械的定义 针对机构与机器的组成部件引入构件：定义——实例 零件——定义。零件与构件 的关系 给出课程研究对象及研究内容。对象——机械即机器与机构 （机器种类无限但组成机器的机 构种类有限） 内容—— 2.机械原理课程的学习目的和要求（为什么学）： 从专业需要（实习、专业课学习、实际工作）； 能力需要（包络法、反转法、当量分析法）； 创新和发展需要（新设计理论：计算机辅助设计、优化设计、仿 真设计； 更高的设计要求：高速度、高精度、高效率、高负荷 更宽的设计领域：机、电、液、气、光一体， 深海、航天、微技术） 3.机械原理课程的学习要求（怎样学）： 课程特点：理论性（基础理论扎实、注重理解和运用）； 实践性（多观察分析、注意动脑和动手）； 综合性（注意内在联系、掌握规律、训练技能） 学习要求：课前预习、课堂作好笔记、课后复习总结；（注意多媒 体的特点） PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
课堂讨论、积极发言： 作业及实验独立完成，根据其认真程度评定成绩 利用答疑或其它形式主动提问，师生交流： 总成绩的评定 思考题： 1.何为机构？何为机器？何为机械？ 本课程研究的内容主要包括哪儿个方面的问题？ 3.为什么要学习本课程？通过对本课程的概括了解，为了学好本课 程，你认为在学习过程中应注意哪些问题？ 4.试设想一个国家没有机械工业将会成为什么样子？ 教 米 学握机器、机构、机械的概念 后 记 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
3 课堂讨论、积极发言； 作业及实验独立完成，根据其认真程度评定成绩； 利用答疑或其它形式主动提问，师生交流； 总成绩的评定。 思考题： 1. 何为机构？何为机器？何为机械？ 2. 本课程研究的内容主要包括哪几个方面的问题？ 3. 为什么要学习本课程？通过对本课程的概括了解，为了学好本课 程，你认为在学习过程中应注意哪些问题？ 4. 试设想一个国家没有机械工业将会成为什么样子？ 教 学 后 记 掌握机器、机构、机械的概念 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
章节 第2章机构的结构分析 课时 6学时 数 1.了解机构的组成，举握构件、运动副、运动副元素、运动链的樗 学 2. 能熟练绘制机构运动简图，能正确计算平面机构的自由度。 令 3.对平面机构的组成原理有所了解，并能对平面机构进行杆组分析 的 本章重点是机构运动简图的绘制、机构自由度的计算和机构具有 教学 确定运动的条件，机构的组成原理及结构分析，以及机构组成中的构 件、运动副运动链及机构等概念。 重点 本章难点是机构中虚约束的判定问题。机构中的虚约束常发生在 下列情况： 教学 1.轨迹重合。在机构中，如果用转动副连接的是两构件上运动轨迹 相重合的点，则该连接将带入一个虚约束。 难点 2用双转动副杆连接两运动构件上距离恒定不变的两点。机构在运 动过程中，若两构件上某两点之间的距离始终保持不变，如用双转动 杆将此两点相连，则将带入一个虚约束。 3.结构重复或对称。机构中某些不影响机构运动传递的重复部分或 对称部分所带入的约束为虚约束 相关素材（参考资料、指导学生阅读材料等）： 1孙恒，陈作模等.机械原理.高等教有出版社.2006 2郑文纬，吴克坚机械原理.高等教育出版礼 200 3.陈作模，张永红等.机械原理学习指南.高等教育出版社.2006 4.陆品，秦彦斌机械原理（导教导学导考）.西北工业出版社.2005 5.葛文杰机械原理常见题型解析及模拟题.西北工业出版社2003 6.张志强，孙江宏等.机械原理考研指导.清华大学出版社2004 4 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
4 章节 第 2 章 机构的结构分析 课时 6 学时 教 学 目 的 1．了解机构的组成，掌握构件、运动副、运动副元素、运动链的概 念。 2．能熟练绘制机构运动简图，能正确计算平面机构的自由度。 3．对平面机构的组成原理有所了解，并能对平面机构进行杆组分析 教学 重点 本章重点是机构运动简图的绘制、机构自由度的计算和机构具有 确定运动的条件，机构的组成原理及结构分析，以及机构组成中的构 件、运动副运动链及机构等概念。 教学 难点 本章难点是机构中虚约束的判定问题。机构中的虚约束常发生在 下列情况： 1.轨迹重合。在机构中，如果用转动副连接的是两构件上运动轨迹 相重合的点，则该连接将带入一个虚约束。 2.用双转动副杆连接两运动构件上距离恒定不变的两点。机构在运 动过程中，若两构件上某两点之间的距离始终保持不变，如用双转动 副杆将此两点相连，则将带入一个虚约束。 3.结构重复或对称。机构中某些不影响机构运动传递的重复部分或 对称部分所带入的约束为虚约束。 相关素材（参考资料、指导学生阅读材料等）： 1.孙恒，陈作模等. 机械原理. 高等教育出版社. 2006 2.郑文纬，吴克坚.机械原理. 高等教育出版社 2003 3.陈作模，张永红等. 机械原理学习指南. 高等教育出版社. 2006 4.陆品，秦彦斌.机械原理（导教导学导考）.西北工业出版社.2005 5.葛文杰.机械原理常见题型解析及模拟题. 西北工业出版社.2003 6.张志强，孙江宏等.机械原理考研指导.清华大学出版社.2004 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
教师授课思路、设问及讲解要点 一、 引言 由绪论可知，机构是用来传递运动和力的构件系统。在着手设计新机构 时，首先应判断所设计的机构能否运动：如果能够运动，还需判断在什么条 件下才具有确定的相对运动。研究机构结构的目的之一，就在于探讨机构运 动的可能性及其具有确定运动的条件。 二、教学内容正文（含讲课内容、提问设计、课堂练习等） 教讲课内容： 一、机构的组成 学1.构件 过2运动副（表2-1D 运动副：两构件通过直接接触组成的一种可动联接称为运动副。 程运动副元素：两构件参与接触而构成运动副的部分称为运动副元素。 a.低副：两构件通过面接触而形成的运动副（回转副，移动副）。 b.高副：两构件通过点、线接触而形成的运动副（齿轮副，凸轮副） 3.运动链 由若干个构件通过运动副联接组成的构件系统称为运动链。 4.机构 运动链中的一个构件固定作为机架时则这种运动链称为机构。 二、机构运动简图的绘制 1.机构运动简图的绘制 机构运动简图定义：用简单的线条和规定的运动副符号，按照一定的比例尺 所绘制的图形。 2.运动副与构件的表示法（表2一3） 3.机构运动简图绘制方法和步 三、机构自由度计算 1.平面运动链的自由度计算公式 F=3n-2PI-Pw 2.运动链成为机构的条件 原动件数目=运动链的自由度数 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
5 教师授课思路、设问及讲解要点 一、 引言 由绪论可知，机构是用来传递运动和力的构件系统。在着手设计新机构 时，首先应判断所设计的机构能否运动；如果能够运动，还需判断在什么条 件下才具有确定的相对运动。研究机构结构的目的之一，就在于探讨机构运 动的可能性及其具有确定运动的条件。 教 学 过 程 二、教学内容正文（含讲课内容、提问设计、课堂练习等） 讲课内容： 一、机构的组成 1.构件 2.运动副（表2－1） 运动副：两构件通过直接接触组成的一种可动联接称为运动副。 运动副元素：两构件参与接触而构成运动副的部分称为运动副元素。 a.低副：两构件通过面接触而形成的运动副（回转副，移动副）。 b.高副：两构件通过点、线接触而形成的运动副（齿轮副，凸轮副）。 3.运动链 由若干个构件通过运动副联接组成的构件系统称为运动链。 4.机构 运动链中的一个构件固定作为机架时则这种运动链称为机构。 二、机构运动简图的绘制 1. 机构运动简图的绘制 机构运动简图定义：用简单的线条和规定的运动副符号，按照一定的比例尺 所绘制的图形。 2.运动副与构件的表示法（表2－3） 3.机构运动简图绘制方法和步骤 三、机构自由度计算 1.平面运动链的自由度计算公式 l h F = 3n - 2 p - p 2.运动链成为机构的条件 原动件数目=运动链的自由度数 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
3.机构自由度时应注意的事项 1)复合铰链两个以上构件在同一处以转动副相联接，所构成的运动副 称为复合铰链。 2)局部自由度 对整个机构运动无关的自由度称为局部自由度。 3)虚约束对机构不起独立限制作用的约束称为虚约束。 4.综合举例 四、机构的组成原理 1.机构的组成原理 杆组：不可拆分的自由度为零构件组合。 机构的组成原理：把若干个自由度为零的基本杆组依次联接到原动件和机架 上，就组成一个新的机构，其自由度数与原动件数目相等。 2.机构的结构分析 机构结构分析就是将已知机构分解为原动件、机架和若干个基本杆组，进 而了解机构的组成，并确定机构的级别。 思考题： 1.何为构件？何为运动副和运动副元素？运动副是如何进行分类的？ 2.机构运动简图有何用处？它能表示出原机构哪些方面的特征？ 3.何谓机构的自由度？在计算平面机构自由度时应注意哪些问题 4.何谓基本杆组？机构的组成原理是什么？如何确定基本杆组及机构的级 别？确 其太 组及机构级别 意义？ 5.对平面机构进行高副低代时应满足什么条件？ 课堂练习： 例1.图示为一冲床。绕固定中心A转动的菱形盘1为原动件，与滑块2在E 点铰接，滑 h 3绕固定轴C羊 3与园盘 为 当圆盘4转动时，通过连杆5使冲头6实现冲压运动。试绘制其机构运动简 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
6 3.机构自由度时应注意的事项 1）复合铰链 两个以上构件在同一处以转动副相联接，所构成的运动副 称为复合铰链。 2）局部自由度 对整个机构运动无关的自由度称为局部自由度。 3）虚约束 对机构不起独立限制作用的约束称为虚约束。 4.综合举例 四、机构的组成原理 1.机构的组成原理 杆组：不可拆分的自由度为零构件组合。 机构的组成原理：把若干个自由度为零的基本杆组依次联接到原动件和机架 上，就组成一个新的机构，其自由度数与原动件数目相等。 2.机构的结构分析 机构结构分析就是将已知机构分解为原动件、机架和若干个基本杆组，进 而了解机构的组成，并确定机构的级别。 思考题： 1.何为构件？何为运动副和运动副元素？运动副是如何进行分类的？ 2.机构运动简图有何用处？它能表示出原机构哪些方面的特征？ 3.何谓机构的自由度？在计算平面机构自由度时应注意哪些问题 4.何谓基本杆组？机构的组成原理是什么？如何确定基本杆组及机构的级 别?确定基本杆组及机构级别有何意义？ 5.对平面机构进行高副低代时应满足什么条件？ 课堂练习： 例 1.图示为一冲床。绕固定中心 A 转动的菱形盘 1 为原动件，与滑块 2 在 B 点铰接，滑块 2 推动拨叉 3 绕固定轴 C 转动，拨叉 3 与圆盘 4 为同一构件， 当圆盘 4 转动时，通过连杆 5 使冲头 6 实现冲压运动。试绘制其机构运动简 图。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
☑ 例2.计算图示某包装机送纸机构的自由度，并判断该机构是否有确定运动。 例3.试计算图示冲压机构的自由度，并分析下列情况下组成机构的基本杆 组及机构的级别：(1)当以构件1为原动件时：(2)当以构件6为原动件时 > PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
7 例 2.计算图示某包装机送纸机构的自由度，并判断该机构是否有确定运动。 例 3.试计算图示冲压机构的自由度，并分析下列情况下组成机构的基本杆 组及机构的级别：（1）当以构件 1 为原动件时；（2）当以构件 6 为原动件时。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
工件台 教 1.掌握运动副的分类，高副、低副的定义。 恶 2.掌握机构运动简图的绘制方法。 3.掌握平面机构自由度计算的计算方法， 后 掌握机构结构分析的目的和方法。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
8 教 学 后 记 1. 掌握运动副的分类，高副、低副的定义。 2. 掌握机构运动简图的绘制方法。 3. 掌握平面机构自由度计算的计算方法。 4. 掌握机构结构分析的目的和方法。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
章节 第3章平面机构的运动分析 课时 2学时 教 1.正确理解速度瞬心（包括绝对瞬心和相对瞬心）的概念，并能运用 学 “三心定理“ 定 一般平面机构各瞬心的位置 2.能用瞬心法对简单高、低副机构进行速度分析。 令 3.能用矢量方程图解法对Ⅱ级机构进行运动分析。 的 教学 本章重点是用速度瞬心法求机构的速度和用相对运动图解法求机 构的速度及加速度。 重点 教学 本章难点是分析两构件重合点之间的加速度关系，因为含有哥氏 难点 加速度一项，故求解过程较复杂一些。 相关素材（参考资料、指导学生阅读材料等）： 1孙恒，陈作模等机械原理.高等教有出版社.2006 2.郑文纬，吴克坚机械原理.高等教育出版社2003 3.陈作模，张永红等.机械原理学习指南。高等教育出版社.2006 4陆品，秦彦斌机械原理（导教导学导考〉 西北工业出版社.200 5葛文杰机械原理常见题型解析及模拟题.西北工业出版社.2003 6.张志强，孙江宏等.机械原理考研指导.清华大学出版社.2004 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
9 章节 第 3 章 平面机构的运动分析 课时 2 学时 教 学 目 的 1.正确理解速度瞬心（包括绝对瞬心和相对瞬心）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。 2.能用瞬心法对简单高、低副机构进行速度分析。 3.能用矢量方程图解法对Ⅱ级机构进行运动分析。 教学 重点 本章重点是用速度瞬心法求机构的速度和用相对运动图解法求机 构的速度及加速度。 教学 难点 本章难点是分析两构件重合点之间的加速度关系，因为含有哥氏 加速度一项，故求解过程较复杂一些。 相关素材（参考资料、指导学生阅读材料等）： 1.孙恒，陈作模等. 机械原理. 高等教育出版社. 2006 2.郑文纬，吴克坚.机械原理. 高等教育出版社 2003 3.陈作模，张永红等. 机械原理学习指南. 高等教育出版社. 2006 4.陆品，秦彦斌.机械原理（导教导学导考）.西北工业出版社.2005 5.葛文杰.机械原理常见题型解析及模拟题. 西北工业出版社.2003 6.张志强，孙江宏等.机械原理考研指导.清华大学出版社.2004 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com