机械原理 四川大学制造科学与工程学院本科课程 《机械原理》教学大纲 课程编号： 302074030 裸程类型： 必修课 Course Code:302074030 Course Type: Compulsory 课程名称： 机械原理 授课对象： 本科二年级学生 Course Name: Mechanical Principle Audience: Sophomore 学时/学分： 48/3 授课语言： Credit 48/3 Language of Chinese Mandarin Hours/Credits Instruction 先修课程： 机械制图、理论力学 开课院系： 机械工程系 Prerequisite: Mechanical Graphics,Theoretical Course offered by: Department of Mechanics Mechanical Eng 适用专业： 机械设计制造及其自动化专业 授课敕师： Intended for: Mechanical Design,Manufacturing and Instructor: Automation 大纲执笔人：高山 大纲审核人： 专业负责人 Edited by: Gao Shan Inspected by: Course Leader 一、课程简介 机械原理是一门学习与机械系统运动方案设计相关的基础知识的课程，是机械类各专业必修 的一门重要的技术基础课。本课程主要研究内容是有关机械的一些最基本的原理及常用机构的分 析与综合方法。其中主要包括：机构结构分析的基本知识：机构的运动分析方法：机器动力学的 基本知识：常用机构一齿轮机构、凸轮机构、连杆机构等的分析与设计。 二、学习目标 通过本课程的教学，使学生具各下列能力： 1、对一般由平面机构所组成的机械系统能绘出其机构运动简图，计算其自由度，并判定其具 有确定运动的条件，以及分析机构的结构组成，为完成机械运动方案设计莫定重要基础： 2、具有用瞬心法对高、低副机构进行速度分析，和用图解法对二级机构进行运动分析的基本 技能：具有按已知动力学条件分析和设计机械的某些基本知识： 3、了解各种常用机构的性能、特点及适用场合，掌握其相关基本参数定义和运动特性分析方 面的知识：具有按已知的几何条件和运动条件对几种常用平面机构进行运动分析的能力，能识别 1
机械原理 四川大学制造科学与工程学院本科课程 《机械原理》教学大纲 课程编号： Course Code: 302074030 302074030 课程类型： Course Type: 必修课 Compulsory 课程名称： Course Name: 机械原理 Mechanical Principle 授课对象： Audience: 本科二年级学生 Sophomore 学时/学分： Credit Hours/Credits 48/3 48/3 授课语言： Language of Instruction 中文 Chinese Mandarin 先修课程： Prerequisite: 机械制图、理论力学 Mechanical Graphics, Theoretical Mechanics 开课院系： Course offered by: 机械工程系 Department of Mechanical Eng. 适用专业： Intended for: 机械设计制造及其自动化专业 Mechanical Design, Manufacturing and Automation 授课教师： Instructor: 大纲执笔人： Edited by: 高山 Gao Shan 大纲审核人： Inspected by: 专业负责人 Course Leader 一、课程简介 机械原理是一门学习与机械系统运动方案设计相关的基础知识的课程，是机械类各专业必修 的一门重要的技术基础课。本课程主要研究内容是有关机械的一些最基本的原理及常用机构的分 析与综合方法。其中主要包括：机构结构分析的基本知识；机构的运动分析方法；机器动力学的 基本知识；常用机构——齿轮机构、凸轮机构、连杆机构等的分析与设计。 二、学习目标 通过本课程的教学，使学生具备下列能力： 1、对一般由平面机构所组成的机械系统能绘出其机构运动简图，计算其自由度，并判定其具 有确定运动的条件，以及分析机构的结构组成，为完成机械运动方案设计奠定重要基础； 2、具有用瞬心法对高、低副机构进行速度分析，和用图解法对二级机构进行运动分析的基本 技能；具有按已知动力学条件分析和设计机械的某些基本知识； 3、了解各种常用机构的性能、特点及适用场合，掌握其相关基本参数定义和运动特性分析方 面的知识；具有按已知的几何条件和运动条件对几种常用平面机构进行运动分析的能力，能识别 1
机械运动方案设计中的关键问题和参数： 4、结合工程实习和社会实践经历，根据产品使用条件和相关需求，能对设计目标进行分析、 评价，从而确定出符合实际需求的设计方案： 5、结合工程和社会实践认知，将机械运动方案设计相关的基础知识和方法，与机械设计制造 及其自动化领域相关的社会、健康、安全、法律以及文化等方面的基础知识结合 三、学习目标与毕业要求的对应关系 毕业要求 毕业要求指标点 学习目标 12具有解决机械工程领域设计、制 (1)能够将数学、自然科学、机械工程 造、运行等过程中的复杂工程问题 学习目标1 基础知识和专业知识用于解决机械工程 所需的工程基础知识和专业知识： 领域设计、制造、运行等方面的复杂工程13能够运用数学、自然科学、工程 问题。 基础和专业知识解决机械工程领域 学习目标2 的复杂工程问题。 (2)能够应用数学、自然科学和机械 2.1能够应用数学、自然科学和机械 程科学的基本原理，通过信息检索、文献 工程科学的基本原理，识别机械工 研究，对机械工程领域设计、制造、运行 学习目标3 程领域设计、制造、运行中的关键 等方面的复杂工程问题进行识别、表达、 问题与参数： 分析、评价，并获得有效结论。 3.1具有工程实习和社会实践经历， 针对机械工程领域设计、制造、运 (3)能够设计满足特定需求的机械产品 学习目标4 行中的复杂工程问题，能够根据需 功能原理方案、零部件及机械系统，或针 求确定设计开发目标： 对机械工程领域设计、制造、运行等方面 的复杂工程问题，拟定相应的设计、制造 32具备与机械设计制造及其自动化 领域相关的社会、健康、安全、法 运行方案，并能够综合考虑社会、健康、 律、文化以及环境等方面的基础知 安全、法律、文化以及环境因素，体现创 学习目标5 识，针对机械工程领域设计、制造 新意识。 运行中的复杂工程问题所提出的解 决方案中，能够考虑上述因素 四、教学基本内容 学习目标 教学内容 教学方法 考核方式 第一章绪论 多媒体讲授 期末考试 学习目标 第二章平面机构的结构分析 小组作业 课堂测验 2
机械运动方案设计中的关键问题和参数； 4、结合工程实习和社会实践经历，根据产品使用条件和相关需求，能对设计目标进行分析、 评价，从而确定出符合实际需求的设计方案； 5、结合工程和社会实践认知，将机械运动方案设计相关的基础知识和方法，与机械设计制造 及其自动化领域相关的社会、健康、安全、法律以及文化等方面的基础知识结合。 三、学习目标与毕业要求的对应关系 四、教学基本内容 学习目标 教学内容 教学方法 考核方式 学习目标 1 第一章 绪论 第二章 平面机构的结构分析 多媒体讲授 小组作业 期末考试 课堂测验 毕业要求 毕业要求指标点 学习目标 （1）能够将数学、自然科学、机械工程 基础知识和专业知识用于解决机械工程 领域设计、制造、运行等方面的复杂工程 问题。 1.2 具有解决机械工程领域设计、制 造、运行等过程中的复杂工程问题 所需的工程基础知识和专业知识； 学习目标 1 1.3 能够运用数学、自然科学、工程 基础和专业知识解决机械工程领域 的复杂工程问题。 学习目标 2 （2）能够应用数学、自然科学和机械工 程科学的基本原理，通过信息检索、文献 研究，对机械工程领域设计、制造、运行 等方面的复杂工程问题进行识别、表达、 分析、评价，并获得有效结论。 2.1 能够应用数学、自然科学和机械 工程科学的基本原理，识别机械工 程领域设计、制造、运行中的关键 问题与参数； 学习目标 3 （3）能够设计满足特定需求的机械产品 功能原理方案、零部件及机械系统，或针 对机械工程领域设计、制造、运行等方面 的复杂工程问题，拟定相应的设计、制造、 运行方案，并能够综合考虑社会、健康、 安全、法律、文化以及环境因素，体现创 新意识。 3.1 具有工程实习和社会实践经历， 针对机械工程领域设计、制造、运 行中的复杂工程问题，能够根据需 求确定设计/开发目标； 学习目标 4 3.2 具备与机械设计制造及其自动化 领域相关的社会、健康、安全、法 律、文化以及环境等方面的基础知 识，针对机械工程领域设计、制造、 运行中的复杂工程问题所提出的解 决方案中，能够考虑上述因素； 学习目标 5 2
PPT分享讨论 课后作业 小组作业 课堂表现 期末考试 多媒体讲授 课堂测验 第三章平面机构的运动分析 课堂练习 学习目标2 课后作业 第七章机械的运转及其速度波动的调节 小组作业 小组作业 PPT分享讨论 课堂表现 第一章绪论 期末考试 第八章连杆机构及其设计 多媒体讲授 课堂测验 课堂练习 学习目标3 第九章凸轮机构及其设计 课后作业 第十章齿轮机构及其设计 小组作业 小组作业 PPT分享讨论 第十一章齿轮系及其设计 课堂表现 第七章机械的运转及其速度波动的调节 期末考试 多媒体讲授 第八章连杆机构及其设计 课堂测验 课堂练习 学习目标4 第九章凸轮机构及其设计 课后作业 小组作业 第十章齿轮机构及其设计 小组作业 PPT分享讨论 第十一章齿轮系及其设计 课堂表现 第一章绪论 期末考试 第八章连杆机构及其设计 多媒体讲授 课堂测验 课改练习 学习目标5 第九章凸轮机构及其设计 课后作业 小组作业 第十章齿轮机构及其设计 小组作业 PpT分享讨论 第十一章齿轮系及其设计 课堂表现 第一章绪论 本课程研究的对象及内容。学习本课程的目的。如何进行本课程的学习。 要求学生：初步理解本课程学习的核心对象机构的概念及围绕该对象要学习的内容，本课程 知识对应解决机械设计制造环节中的问题，以及在本专业课程学习中的地位和意义。 半业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、3，支掉毕业要求指标点12、2.1。 第二章平面机构的结构分析 机构结构分析的内容及目的。机构的组成。机构具有确定运动的条件。平面机构自由度的计 算，计算机构自由度应注意的事项。基本杆组及机构的组成。 要求学生： 1、联系实际所见的各种机械装置理解机构描述的内容
PPT 分享讨论 课后作业 小组作业 课堂表现 学习目标 2 第三章 平面机构的运动分析 第七章 机械的运转及其速度波动的调节 多媒体讲授 课堂练习 小组作业 PPT 分享讨论 期末考试 课堂测验 课后作业 小组作业 课堂表现 学习目标 3 第一章 绪论 第八章 连杆机构及其设计 第九章 凸轮机构及其设计 第十章 齿轮机构及其设计 第十一章 齿轮系及其设计 多媒体讲授 课堂练习 小组作业 PPT 分享讨论 期末考试 课堂测验 课后作业 小组作业 课堂表现 学习目标 4 第七章 机械的运转及其速度波动的调节 第八章 连杆机构及其设计 第九章 凸轮机构及其设计 第十章 齿轮机构及其设计 第十一章 齿轮系及其设计 多媒体讲授 课堂练习 小组作业 PPT 分享讨论 期末考试 课堂测验 课后作业 小组作业 课堂表现 学习目标 5 第一章 绪论 第八章 连杆机构及其设计 第九章 凸轮机构及其设计 第十章 齿轮机构及其设计 第十一章 齿轮系及其设计 多媒体讲授 课堂练习 小组作业 PPT 分享讨论 期末考试 课堂测验 课后作业 小组作业 课堂表现 第一章 绪论 本课程研究的对象及内容。学习本课程的目的。如何进行本课程的学习。 要求学生：初步理解本课程学习的核心对象机构的概念及围绕该对象要学习的内容，本课程 知识对应解决机械设计制造环节中的问题，以及在本专业课程学习中的地位和意义。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 1、3，支撑毕业要求指标点 1.2、2.1。 第二章 平面机构的结构分析 机构结构分析的内容及目的。机构的组成。机构具有确定运动的条件。平面机构自由度的计 算，计算机构自由度应注意的事项。基本杆组及机构的组成。 要求学生： 1、 联系实际所见的各种机械装置理解机构描述的内容； 3
2、理解机构组成要素构件和运动副的定义，类别，并正确区分机器和机构，构件和零件概 念： 3、掌握国家标准GB/T4460-1984中的平面机构的规定符号，能够正确识别机构运动简图： 4、练习将实际所见的机械装置中的传动部分绘制成机构运动简图： 5、掌握机构确定运动的条件，以及该条件在机械设计过程中所起的作用： 6、应当结合力学中自由度概念，理解构件自由度和机构自由度概念： 7、理解平面机构自由度计算公式各参数意义，掌握运用公式计算平面机构自由度的方法： 8、掌握局部自由度、虚约束、复合铰链等影响平面机构自由度计算的概念，能从简图中正 确识别出这些情况，并正确计算平面机构自由度： 9、理解基本杆组概念：识别常见的不同级别基本杆组，并能按基本杆组分析平面机构的组 成。 半业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1，支撑毕业要求指标点12。 第三章平面机构的运动分析 机构运动分析的目的和方法。速度瞬心及其在平面机构速度分析中的应用。用矢量方程图解 法作机构的速度分析和加速度分析 要求学生： 1、理解机构运动分析的内容以及在机械设计过程中的作用： 2、了解机构运动分析的不同方法，这些方法的特点和应用场合： 3、理解速度瞬心的概念，包括相对瞬心和绝对瞬心： 4、能够分析并标出一个平面机构中所有的瞬心位置： 5、能够运用速度瞬心法作机构的速度分析： 6、根据理论力学中的运动合成原理理解同一构件上两点间以及两构件重合点间的速度和加 速度矢量方程： 7、掌握矢量方程图解法的求解步骤，能够运用该方法对平面机构进行速度和加速度分析： 8、能够结合速度瞬心法和矢量方程图解法，以及速度影像和加速度影像简化运动分析过程。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标2，支撑毕业要求指标点13。 第七章机械的运转及其速度波动的调节 等效动力学模型。机械期性速度波动调节。 要求学生： 1、了解机械运转的三个阶段，以及各阶段驱动力和阻力所作功与机械动能的关系： 2、了解机械运动方程的一般表达式所表述的内容和建立原理： 3、掌握机械系统等效动力学模型的两个等效原则和计算方法：能够将一个单自由度机构进 行等效，并计算等效构件参数：
2、 理解机构组成要素构件和运动副的定义，类别，并正确区分机器和机构，构件和零件概 念； 3、 掌握国家标准GB/T4460-1984中的平面机构的规定符号，能够正确识别机构运动简图； 4、 练习将实际所见的机械装置中的传动部分绘制成机构运动简图； 5、 掌握机构确定运动的条件，以及该条件在机械设计过程中所起的作用； 6、 应当结合力学中自由度概念，理解构件自由度和机构自由度概念； 7、 理解平面机构自由度计算公式各参数意义，掌握运用公式计算平面机构自由度的方法； 8、 掌握局部自由度、虚约束、复合铰链等影响平面机构自由度计算的概念，能从简图中正 确识别出这些情况，并正确计算平面机构自由度； 9、 理解基本杆组概念；识别常见的不同级别基本杆组，并能按基本杆组分析平面机构的组 成。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 1，支撑毕业要求指标点 1.2。 第三章 平面机构的运动分析 机构运动分析的目的和方法。速度瞬心及其在平面机构速度分析中的应用。用矢量方程图解 法作机构的速度分析和加速度分析。 要求学生： 1、 理解机构运动分析的内容以及在机械设计过程中的作用； 2、 了解机构运动分析的不同方法，这些方法的特点和应用场合； 3、 理解速度瞬心的概念，包括相对瞬心和绝对瞬心； 4、 能够分析并标出一个平面机构中所有的瞬心位置； 5、 能够运用速度瞬心法作机构的速度分析； 6、 根据理论力学中的运动合成原理理解同一构件上两点间以及两构件重合点间的速度和加 速度矢量方程； 7、 掌握矢量方程图解法的求解步骤，能够运用该方法对平面机构进行速度和加速度分析； 8、 能够结合速度瞬心法和矢量方程图解法，以及速度影像和加速度影像简化运动分析过程。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 2，支撑毕业要求指标点 1.3。 第七章 机械的运转及其速度波动的调节 等效动力学模型。机械周期性速度波动调节。 要求学生： 1、 了解机械运转的三个阶段，以及各阶段驱动力和阻力所作功与机械动能的关系； 2、 了解机械运动方程的一般表达式所表述的内容和建立原理； 3、 掌握机械系统等效动力学模型的两个等效原则和计算方法；能够将一个单自由度机构进 行等效，并计算等效构件参数； 4
4、理解周期性速度波动的概念，能分析周期性速度波动产生的原因： 5、周期性速度波动的调节目标，调节方法：掌握飞轮设计计算方法： 6、了解非周期性速度波动机器调节方法。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标2、5，支撑毕业要求指标点13、32 第八章连杆机构及其设计 平面连杆机构的应用及其设计的基本问题。平面四杆机构的基本形式及其演化。平面四杆机 构的一些基本知识：曲柄存在的条件，行程速比系数，传动角和死点。平面四杆机构设计。 要求学生 1、理解连杆机构包括的范围，特点和应用场合： 2、掌握平面四杆机构的基本类型和演化类型，能够识别和绘制这些机构的机构运动简图： 3、结合教材上的图例，并联系实际分析生活中所见的机械中存在的平面四杆机构，加深对 平面四杆机构应用的理解： 4、理解曲柄和摇杆的概念以及对机械设计的意义，能够判断铰链四杆机构什么情况下存在 曲柄，并进一步掌握判断铰链四杆机构的基本类型的方法： 5、理解急回运动概念，以及急回运动对机械的影响：掌握急回运动分析的方法，行程速比 系数定义和计算，能够对平面四杆机构是否存在急回运动进行分析： 6、掌握压力角和传动角的概念，能够分析平面机构中的压力角和传动角： 7、掌握分析平面四杆机构最小传动角的方法，以及理解机构设计中压力角和传动角的校核 条件： 8、掌握死点概念，死点位置与压力角的关系，能够分析平面四杆机构是否存在死点：并结 合实际所见的机械理解传动中如何避开死点，以及利用死点的例子： 9、了解连杆机构设计的基本问题，设计方法，重点掌握作图法设计平面四杆机构：按连杆 的预定位置设计四杆机构：按两连架杆预定对应角位移设计四杆机构：按给定的急回要求设计四 杆机构。 半业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标3、4、5，支撑毕业要求指标点2.1、3.1、32。 第九章凸轮机构及其设计 凸轮机构的应用和分类。推杆的运动规律。用作图法设计凸轮的轮廓曲线，包括对心、偏置 直动推杆盘行凸轮机构。凸轮机构基本尺寸的确定。 要求学生： 1、了解凸轮机构相对于连杆机构的特点，分类，应用场合： 2、掌握凸轮机构运动规律的描述方法，以及相关的基本概念 3、掌握常用的凸轮运动规律各自的运动特性，运动规律的选择原则： 4、能够分析运动过程中存在的刚性冲击和柔性冲击，理解其对机械的影响： 5
4、 理解周期性速度波动的概念，能分析周期性速度波动产生的原因； 5、 周期性速度波动的调节目标，调节方法：掌握飞轮设计计算方法； 6、 了解非周期性速度波动机器调节方法。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 2、5，支撑毕业要求指标点 1.3、3.2。 第八章 连杆机构及其设计 平面连杆机构的应用及其设计的基本问题。平面四杆机构的基本形式及其演化。平面四杆机 构的一些基本知识：曲柄存在的条件，行程速比系数，传动角和死点。平面四杆机构设计。 要求学生： 1、 理解连杆机构包括的范围，特点和应用场合； 2、 掌握平面四杆机构的基本类型和演化类型，能够识别和绘制这些机构的机构运动简图； 3、 结合教材上的图例，并联系实际分析生活中所见的机械中存在的平面四杆机构，加深对 平面四杆机构应用的理解； 4、 理解曲柄和摇杆的概念以及对机械设计的意义，能够判断铰链四杆机构什么情况下存在 曲柄，并进一步掌握判断铰链四杆机构的基本类型的方法； 5、 理解急回运动概念，以及急回运动对机械的影响；掌握急回运动分析的方法，行程速比 系数定义和计算，能够对平面四杆机构是否存在急回运动进行分析； 6、 掌握压力角和传动角的概念，能够分析平面机构中的压力角和传动角； 7、 掌握分析平面四杆机构最小传动角的方法，以及理解机构设计中压力角和传动角的校核 条件； 8、 掌握死点概念，死点位置与压力角的关系，能够分析平面四杆机构是否存在死点；并结 合实际所见的机械理解传动中如何避开死点，以及利用死点的例子； 9、 了解连杆机构设计的基本问题，设计方法，重点掌握作图法设计平面四杆机构：按连杆 的预定位置设计四杆机构；按两连架杆预定对应角位移设计四杆机构；按给定的急回要求设计四 杆机构。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 3、4、5，支撑毕业要求指标点 2.1、3.1、3.2。 第九章 凸轮机构及其设计 凸轮机构的应用和分类。推杆的运动规律。用作图法设计凸轮的轮廓曲线，包括对心、偏置 直动推杆盘行凸轮机构。凸轮机构基本尺寸的确定。 要求学生： 1、 了解凸轮机构相对于连杆机构的特点，分类，应用场合； 2、 掌握凸轮机构运动规律的描述方法，以及相关的基本概念； 3、 掌握常用的凸轮运动规律各自的运动特性，运动规律的选择原则； 4、 能够分析运动过程中存在的刚性冲击和柔性冲击，理解其对机械的影响； 5