《机械原理》课程教学大纲 Theory of Machines and Mechanisms

《机械原理》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称机械原理Theory of Machines and Mechanisms机械类课程编号A12187适用专业课程性质56学时学分专业基础课总学时3.5学分理论学时48学时实验学时18学时实践学时开课学期第4学期先修课程「理论力学、材料力学、机械制图、金属工艺学等后续课程机械设计、机械制造工艺学等二、课程性质和课程目标1.课程性质本课程是材料成型及控制工程、材料加工和金属材料等专业的研究机械共性问题的一门主干专业基础课。它的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，并初步具有拟定机械运动方案和设计机构的能力。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能力的作用。2. 课程目标课程目标1：掌握机械原理的专业基础知识：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。能够运用机械原理课程的基本原理，判断复杂工程零部件的关键参数：对一般机械中的平面机构能绘出其机构简图判断其运动确定性；能分析和计算一般机械机械效率；能按已知的几何条件和运动条件对几种主要平面机构进行设计：能按已知动力学条件分析和设计机构。课程目标2：根据复杂工程的功能需求，能够进行组成机构的选型匹配：根据所学的机构学知识，能初步拟定机械运动方案，并分析和设计组成其的各个机构。能够理解并利用机械原理学科的知识承担材料成型及控制工程领域方面的实践项目：具有与本课程有关的解题和运算，制图和使用技术资料等方面的基本技能；掌握与课程内容相关的基本实验方法。三、课程自标与毕业要求的对应关系课程目课程目毕业要求毕业要求指标点标1标21.工程知1-3能够用机械科学、材料科学及材料成V

《机械原理》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程名称 机械原理 Theory of Machines and Mechanisms 课程编号 A12187 适用专业 机械类 课程性质 专业基础课 总学时 56 学时 学分 3.5 学分 理论学时 48 学时 实验学时 8 学时 实践学时 开课学期 第 4 学期 先修课程 理论力学、材料力学、机械制图、金属工艺学等 后续课程 机械设计、机械制造工艺学等 二、课程性质和课程目标 1．课程性质 本课程是材料成型及控制工程、材料加工和金属材料等专业的研究机械共性问题的一 门主干专业基础课。它的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，并初步具有拟定机械运动方案和设计机构的能力。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能力的作用。 2. 课程目标 课程目标 1： 掌握机械原理的专业基础知识：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。能够运用机械原理课程的基本原理，判断复杂工程零部件的关键参 数：对一般机械中的平面机构能绘出其机构简图判断其运动确定性；能分析和计算一般机 械机械效率；能按已知的几何条件和运动条件对几种主要平面机构进行设计；能按已知动 力学条件分析和设计机构。 课程目标 2： 根据复杂工程的功能需求，能够进行组成机构的选型匹配：根据所学 的机构学知识，能初步拟定机械运动方案，并分析和设计组成其的各个机构。能够理解并 利用机械原理学科的知识承担材料成型及控制工程领域方面的实践项目：具有与本课程有 关的解题和运算，制图和使用技术资料等方面的基本技能；掌握与课程内容相关的基本实 验方法。 三、课程目标与毕业要求的对应关系 毕业要求 毕业要求指标点 课程目 标 1 课程目 标 2 1. 工程知 1-3 能够用机械科学、材料科学及材料成 √

识型工艺和设备等专业基础知识和基本原理分析材料成型技术的工作原理，能对材料成型的设备、成形工艺和质量进行分析判断3-1能够根据产品和工程实际，确定明确2.设计/开的设计需求，利用工程科学的基本原理和发解决方1技术手段，提出合理可行的材料成型技案术、工艺或设备的设计方案四、教学内容与课程目标的关系1.理论教学课程参考序目标知识模知识点学习要求教学方法块号课时课程1.了解机械原理研前期布置任1.研究对象和研究内目标究内容和国内外发务，以学生自容。11绪论展。2学为主，辅助2.机械原理学科的发课程采用多媒体教2.掌握机器和机构目标展趋势。学。的联系和区别21.研究机构结构的目1.上传课件及的。1.掌握机构的自由相关资料到网课程度计算。2.运动副、运动链和机络教学平台；目标平面机构。2.掌握机构的运动2.课前预习；12构的结6课程3.平面机构运动简图。简图。3.部分内容翻构分析目标3.掌握结构分析方转课堂；4.平面机构的自由度。4.课堂提问检5.平面机构的组成原法。2查预理和结构分析。1.上传课件及相关资料到网课程络教学平台；1.速度瞬心法及其应1.掌握瞬心定义和目标2.课前预习；用。1平面机确定方法。3.部分内容翻3构的运2.掌握相对运动图课程2.用相对运动图解法5转课堂：动分析求机构的速度和加速解法求机构的速度目标4.课堂提问检度。和加速度。2查预习情况；5.小组展示；6.课堂讨论；

识 型工艺和设备等专业基础知识和基本原 理分析材料成型技术的工作原理，能对材 料成型的设备、成形工艺和质量进行分析 判断 2.设计/开 发解决方 案 3-1 能够根据产品和工程实际，确定明确 的设计需求，利用工程科学的基本原理和 技术手段，提出合理可行的材料成型技 术、工艺或设备的设计方案 √ 四、教学内容与课程目标的关系 1.理论教学 序 号 知识模 块 知识点 学习要求 参 考 课 时 教学方法 课程 目标 1 绪论 1.研究对象和研究内 容。 2.机械原理学科的发 展趋势。 1. 了解机械原理研 究内容和国内外发 展。 2. 掌握机器和机构 的联系和区别 2 前期布置任 务，以学生自 学为主，辅助 采用多媒体教 学。 课程 目标 1 课程 目标 2 2 平面机 构的结 构分析 1.研究机构结构的目 的。 2.运动副、运动链和机 构。 3.平面机构运动简图。 4.平面机构的自由度。 5.平面机构的组成原 理和结构分析。 1. 掌握机构的自由 度计算。 2. 掌握机构的运动 简图。 3. 掌握结构分析方 法。 6 1.上传课件及 相关资料到网 络教学平台； 2.课前预习； 3.部分内容翻 转课堂； 4.课堂提问检 查预 课程 目标 1 课程 目标 2 3 平面机 构的运 动分析 1.速度瞬心法及其应 用。 2.用相对运动图解法 求机构的速度和加速 度。 1. 掌握瞬心定义和 确定方法。 2. 掌握相对运动图 解法求机构的速度 和加速度。 5 1.上传课件及 相关资料到网 络教学平台； 2.课前预习； 3.部分内容翻 转课堂； 4.课堂提问检 查预习情况； 5.小组展示； 6.课堂讨论； 课程 目标 1 课程 目标 2

7.教师针对情况补充总结1.上传课件及相关资料到网1.平面连杆机构的特络教学平台；课程点。2.课前预习；1. 掌握整转副存在目标2.平面四杆机构的基3.部分内容翻平面连的充分必要条件。1杆机构本形式及演化。转课堂；课程42.掌握压力角分析。8及其设3.平面四杆机构主要4.课堂提问间检3.掌握图解法设计目标计工作特性。查预习情况；2四杆机构。4.平面连杆机构的运5.小组展示；动设计。6.课堂讨论；7.教师针对情况补充总结1.凸轮机构的应用与1.掌握从动件运动课程分类。规律。1.上传课件及目标相关资料到网2.从动件的运动规律。2.掌握压力角确定。凸轮机1络教学平台；3.按给定运动规律设3.掌握凸轮机构基课程5构及其4计凸轮轮廓曲线一做本尺寸的确定。2.课前预习；目标设计图法。4.能够用反转法设3.部分内容自2学4.凸轮机构基本尺寸计凸轮机构轮廓曲线。的确定。1.上传课件及1.齿轮机构的应用与相关资料到网分类。1.掌握渐开线直齿络教学平台；圆柱齿轮外啮合传课程2.齿廊啮合基本定律。2.课前预习；动的基本理论和设目标3.渐开线齿廓的基本3.部分内容翻齿轮机性质。计计算。1转课堂；课程构及其4.渐开线齿轮各部分2.掌握重合度、当量764.课堂提问检设计名称及标准齿轮的尺齿轮与当量齿数、变目标查预习情况；寸。位齿轮等概念。25.小组展示；5.渐开线直齿圆柱齿3.掌握根切现象及6.课堂讨论；其原因。轮的啮合传动。7.教师针对情6.齿廓加工与根切。况补充总结。课程1. 掌握斜齿圆柱齿目标1.平行轴斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮设计。1.上传课件及1轮机构。典型齿相关资料到网课程72.了解蜗杆机构的4轮机构2.圆锥齿轮机构。目标传动特点和设计方络教学平台3.蜗杆机构。2法。1.轮系及其分类。1.掌握定轴轮系、周1.上传课件及课程轮系及8转轮系、复合轮系的14目标2.定轴轮系、周转轮相关资料到网其设计系、复合轮系的组成分类方法。络教学平台：1

7.教师针对情 况补充总结 4 平面连 杆机构 及其设 计 1.平面连杆机构的特 点。 2.平面四杆机构的基 本形式及演化。 3.平面四杆机构主要 工作特性。 4.平面连杆机构的运 动设计。 1. 掌握整转副存在 的充分必要条件。 2.掌握压力角分析。 3. 掌握图解法设计 四杆机构。 8 1.上传课件及 相关资料到网 络教学平台； 2.课前预习； 3.部分内容翻 转课堂； 4.课堂提问检 查预习情况； 5.小组展示； 6.课堂讨论； 7.教师针对情 况补充总结 课程 目标1 课程 目标2 5 凸轮机 构及其 设计 1.凸轮机构的应用与 分类。 2.从动件的运动规律。 3.按给定运动规律设 计凸轮轮廓曲线 — 做 图法。 4.凸轮机构基本尺寸 的确定。 1. 掌握从动件运动 规律。 2.掌握压力角确定。 3. 掌握凸轮机构基 本尺寸的确定。 4. 能够用反转法设 计凸轮机构轮廓曲 线。 4 1.上传课件及 相关资料到网 络教学平台； 2.课前预习； 3.部分内容自 学 课程 目标1 课程 目标2 6 齿轮机 构及其 设计 1.齿轮机构的应用与 分类。 2.齿廓啮合基本定律。 3.渐开线齿廓的基本 性质。 4.渐开线齿轮各部分 名称及标准齿轮的尺 寸。 5.渐开线直齿圆柱齿 轮的啮合传动。 6.齿廓加工与根切。 1. 掌握渐开线直齿 圆柱齿轮外啮合传 动的基本理论和设 计计算。 2.掌握重合度、当量 齿轮与当量齿数、变 位齿轮等概念。 3. 掌握根切现象及 其原因。 7 1.上传课件及 相关资料到网 络教学平台； 2.课前预习； 3.部分内容翻 转课堂； 4.课堂提问检 查预习情况； 5.小组展示； 6.课堂讨论； 7.教师针对情 况补充总结。 课程 目标1 课程 目标2 7 典型齿 轮机构 1.平行轴斜齿圆柱齿 轮机构。 2.圆锥齿轮机构。 3.蜗杆机构。 1. 掌握斜齿圆柱齿 轮、圆锥齿轮设计。 2. 了解蜗杆机构的 传动特点和设计方 法。 4 1.上传课件及 相关资料到网 络教学平台 课程 目标1 课程 目标2 8 轮系及 其设计 1.轮系及其分类。 2.定轴轮系、周转轮 系、复合轮系的组成 1.掌握定轴轮系、周 转轮系、复合轮系的 分类方法。 4 1.上传课件及 相关资料到网 络教学平台； 课程 目标1

课程及传动比计算。2.掌握复合轮系的2.课前预习；目标传动比计算。3.部分内容翻2转课堂；4.课堂提问检查预习情况；5.小组展示；6.课堂讨论；7.教师针对情况补充总结。课程1.研究机构力分析的1.掌握运动副中摩目标目的与方法。擦力的确定。1.上传课件及平面机1构的力课程92.掌握图解法做平相关资料到网2.构件惯性力的确定。2分析3.运动副中摩擦力的面机构的动态静力络教学平台目标2确定。分析。1.上传课件及相关资料到网络教学平台；课程2.课前预习；目标1.掌握刚性回转件3.部分内容翻平面机1.平衡的目的和分类。1的平衡。转课堂；2构的平2.刚性回转件的平衡。课程102.掌握动平衡的计4.课堂提问检衡3.机架上的平衡。目标算。查预习情况；25.小组展示；6.课堂讨论；7.教师针对情况补充总结课程目标机器的1机器的运动和功能1.掌握机械效率的1.上传课件及111机械效关系。计算。2相关资料到网课程率络教学平台目标2机械效率和自锁。2.掌握自锁概念。21.上传课件及相关资料到网课程机器的1.研究机器运转及其1.了解机器运转及络教学平台；目标运转及速度波动调节的目其速度波动调节的2.课前预习；1的。其速度目的。23.部分内容翻课程122.机器等效动力学模转课堂;目标波动的2.掌握等效量的计调节型。算。4.课堂提问检2查预习情况；5.小组展示；

及传动比计算。 2. 掌握复合轮系的 传动比计算。 2.课前预习； 3.部分内容翻 转课堂； 4.课堂提问检 查预习情况； 5.小组展示； 6.课堂讨论； 7.教师针对情 况补充总结。 课程 目标 2 9 平面机 构的力 分析 1.研究机构力分析的 目的与方法。 2.构件惯性力的确定。 3.运动副中摩擦力的 确定。 1. 掌握运动副中摩 擦力的确定。 2. 掌握图解法做平 面机构的动态静力 分析。 2 1.上传课件及 相关资料到网 络教学平台 课程 目标 1 课程 目标 2 10 平面机 构的平 衡 1.平衡的目的和分类。 2.刚性回转件的平衡。 3.机架上的平衡。 1. 掌握刚性回转件 的平衡。 2. 掌握动平衡的计 算。 2 1.上传课件及 相关资料到网 络教学平台； 2.课前预习； 3.部分内容翻 转课堂； 4.课堂提问检 查预习情况； 5.小组展示； 6.课堂讨论； 7.教师针对情 况补充总结 课程 目标 1 课程 目标 2 11 机器的 机械效 率 1 机器的运动和功能 关系。 2 机械效率和自锁。 1. 掌握机械效率的 计算。 2.掌握自锁概念。 2 1.上传课件及 相关资料到网 络教学平台 课程 目标 1 课程 目标 2 12 机器的 运转及 其速度 波动的 调节 1.研究机器运转及其 速度波动调节的目 的。 2.机器等效动力学模 型。 1. 了解机器运转及 其速度波动调节的 目的。 2. 掌握等效量的计 算。 2 1.上传课件及 相关资料到网 络教学平台； 2.课前预习； 3.部分内容翻 转课堂； 4.课堂提问检 查预习情况； 5.小组展示； 课程 目标 1 课程 目标 2

6.课堂讨论；7.教师针对情况补充总结。2．实验教学参实验考对应的课序号实验内容学习要求教学设计项目课程目标时1.通过观察一些机构的1.熟悉机构运动简图的画法，运动，通过测绘，绘制掌握从实际机构中测绘其运机构课程目标机构的运动简图动简图的技能。运动讲解、学生自主设2.验证机构具有确定运2.巩固机械结构的分析原理简图计实验项目，并完2课程目标1动的条件及自由度计算方法。的测2成实际动手操作3.验证曲柄存在的充要3.加深理解四杆机构的演化绘过程及验证曲柄存在的条条件件。讲解、学生实际动1.掌握范成法切制渐开1.掌握齿轮范成仪的使用方手操作线齿轮的原理，观察齿法课程目标廊形成的过程。2.掌握范成法的基本原理齿轮2.了解渐开线齿轮产生3.掌握根切现象及原因范成2课程目标2根切的原因、现象和避原理2免根切的方法。3.分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。讲解、学生实际动1.了解工业动平衡机的1.掌握YYQ50型、YYW160课程目标手操作工作原理；型硬支承工业动平衡机工作动平32课程目标2.掌握用动平衡机进行原理和使用方法衡2刚性转子动平衡的原理2.掌握动平衡原理及实现方与方法法讲解、学生自主设1.利用计算机对平面机1.了解机构结构参数对运动计实验项目，并完构结构参数进行优化设情况的影响；成实际动手操作2.验证机构的运动与动力计计，并且实现对该机构的运动进行仿真和测试算分析；课程目标机构分析。3.掌握平衡的意义和方法；1.运动2课程目标44.锻炼对于一般机械运动间2.利用计算机对实际平参数2面机构进行动态参数采题进行综合分析的能力测定集和处理，做出实测的机构动态运动和动力参数曲线，并与相应的仿真曲线进行对照

6.课堂讨论； 7.教师针对情 况补充总结。 2．实验教学 序号 实验 项目 实验内容 学习要求 教学设计 参 考 课 时 对应的课 程目标 1 机 构 运 动 简 图 的 测 绘 1.通过观察一些机构的 运动，通过测绘，绘制 机构的运动简图 2.验证机构具有确定运 动的条件 3.验证曲柄存在的充要 条件 1.熟悉机构运动简图的画法， 掌握从实际机构中测绘其运 动简图的技能。 2.巩固机械结构的分析原理 及自由度计算方法。 3.加深理解四杆机构的演化 过程及验证曲柄存在的条 件。 讲解、学生自主设 计实验项目，并完 成实际动手操作 2 课程目标 1 课程目标 2 2 齿轮 范成 原理 1.掌握范成法切制渐开 线齿轮的原理，观察齿 廓形成的过程。 2.了解渐开线齿轮产生 根切的原因、现象和避 免根切的方法。 3.分析比较标准齿轮和 变位齿轮的异同点。 1.掌握齿轮范成仪的使用方 法 2.掌握范成法的基本原理 3.掌握根切现象及原因 讲解、学生实际动 手操作 2 课程目标 1 课程目标 2 3 动平 衡 1.了解工业动平衡机的 工作原理； 2.掌握用动平衡机进行 刚性转子动平衡的原理 与方法 1.掌握 YYQ50 型、YYW160 型硬支承工业动平衡机工作 原理和使用方法 2.掌握动平衡原理及实现方 法 讲解、学生实际动 手操作 2 课程目标 1 课程目标 2 4 机构 运动 参数 测定 1.利用计算机对平面机 构结构参数进行优化设 计，并且实现对该机构 的运动进行仿真和测试 分析。 2.利用计算机对实际平 面机构进行动态参数采 集和处理，做出实测的 机构动态运动和动力参 数曲线，并与相应的仿 真曲线进行对照。 1. 了解机构结构参数对运动 情况的影响； 2. 验证机构的运动与动力计 算分析； 3.掌握平衡的意义和方法； 4.锻炼对于一般机械运动问 题进行综合分析的能力 讲解、学生自主设 计实验项目，并完 成实际动手操作 2 课程目标 1 课程目标 2