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1、课程教案（按章编写）课程名称：机械原理适用专业：机械设计制造及自动化等机械类专业年级、学年、学期：2002级，2004-2005学年第二学期教材：机械原理，黄茂林、秦伟主编，机械工业出版社，2002机械原理教程，申永胜主编，清华大学出版社，1999任课教师：秦 伟编写时间：2005年2月绪论1第一章机构的结构设计3第二章平面连杆机构及其分析与设计5第三章凸轮机构及其设计7第四章轮系及其设计9第五章其它常用机构11第六章机械动力学12第七章机械系统运动方案设计14绪论一、教学目标及基本要求1. 认识和了解机器及其基本功能结构机构；了解机构的基本功能和结构特征；对机构、可动联接、构件、零件等有明确
2、的概念和具体的认识。2. 了解本课程的研究对象、主要内容以及在机械设计和人才培养中的地位和作用；了解学习本课程的要求和方法通过“绪论”的学习，使学生能为后继内容的学习打下一定的感性认识和理性认识基础；明确本课程的内容与作用，激发学生学习的兴趣和积极性。二、教学内容及学时分配机器的功能结构及机构（1学时）机械原理课程的定位与任务机械原理课程的主要内容、基本要求与学习方法（第二、三节共0.5学时）三、教学内容的重点和难点从机器及机械系统的总体去认识机构。机构的基本功能特征传递与变换运动；机构的基本功能结构构件及可动联接。本课程的学习内容与要求，注意突出其系统综合性和创新性。四、教学内容的深化与拓宽
3、介绍本学科领域的现状及发展前沿。 五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题充分利用多媒体教学手段，通过典型机器案例的功能分析、结构分析及工作过程（特别是其运动传递、变换与做功的过程）分析，具体、形象、生动地认识了解机构及其结构与运动学特征，认识典型常用机构。应强调学习知识和培养培养能力是相辅相成的，但后者比前者更重要。本课程的教学内容较多而教学时数相对较少，因此在讲授本课程时，着重讲重点、讲难点、讲思路、讲方法。学生在学习本课程时，应把重点放在掌握研究问题的基本思路和方法上，着重于能力的培养。这样，就可以利用自己的能力去获取新的知识。六、主要参考书目1 黄茂林，秦伟主编机械原理北京：机械工业
4、出版社，20022 申永胜主编机械原理教程北京：清华大学出版社，19993 王知行，刘廷荣主编机械原理北京：高等教育出版社，2000七、相关的实践性环节参观机械创新设计实验室，认识及了解典型机器和机构。八、课外学习要求学生通过自学了解本学科（机械学、机构学）领域的现状及发展方向、机械工程在国民经济中的地位和作用。九、思考题0-10-3第一章机构的结构设计一、教学目标及基本要求1. 从功能与结构设计的角度认识和了解运动副与运动副元素。2. 熟练掌握机构运动简图的绘制方法。能够将实际机构或机构的结构简图绘制成机构运动简图；能看懂各种复杂机构的运动简图；能用机构运动简图表达自己的设计构思。3. 了解
5、运动链和机构的结构以及机构结构设计的理论和方法，掌握运动链成为机构的条件。4. 熟练掌握机构自由度的计算方法，从结构和功能设计的角度了解局部自由度及虚约束，能准确识别出机构中存在的复合铰链、局部自由度和虚约束，并作出正确处理； 5. 掌握机构的组成原理和结构分析方法。了解高副低代的方法；会判断杆组、杆组的级别和机构的级别；学会将级、级机构分解为机架、原动件和若干基本杆组的方法。二、教学内容及学时分配机构的基本结构及简图（1.5学时）运动链及机构的自由度计算和机构运动简图的绘制（2.5学时）平面运动链与机构的结构设计（1学时）按基本杆组的机构结构综合与结构分析（1.5学时）三、教学内容的重点和难
6、点重点：1. 机构运动简图的绘制。2. 机构自由度的计算。3. 运动链成为机构的条件。4. 机构的组成原理与结构分析。难点：1. 机构运动简图的绘制。2. 复合铰链的准确识别和虚约束的正确判断。四、教学内容的深化与拓宽空间单封闭形机构自由度计算。五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题充分利用多媒体教学手段，围绕教学基本要求进行教学。本章是进入整个机械系统设计的开篇。它不仅为学习各类机构的运动设计和动力设计打下必要的基础，也为机械系统方案设计和新机构的创新设计提供一条途径。在教学过程中，应注重突出重点，多采用启发式教学以及教师和学生的互动。运动简图是设计者交流设计思想所需要的一种工程语言，既
7、要求简洁，又要在讨论和评价设计方案时，能够正确表达设计思想，显示出设计方案；保证机构运动学、动力学分析计算无误。介绍绘制机构运动简图和机构自由度计算时，应通过典型例题的分析，指出初学者容易犯的错误，并要求学生在绘制机构运动简图和机构自由度计算时，采用正确、严谨的步骤。六、主要参考书目1 黄茂林，秦伟主编机械原理北京：机械工业出版社，20022 申永胜主编机械原理教程北京：清华大学出版社，19993 王知行，刘廷荣主编机械原理北京：高等教育出版社，20004 曹惟庆机构组成原理北京：高等教育出版社，1983七、相关的实践性环节机械设计及结构展示与分析实验。八、课外学习要求自学虚约束与过约束的设计
8、及分析、运动链结构公式推导法、运动链的演化与派生及运动副元素与构件的功能结构演化等内容。九、习题1-2，1-4，1-5，1-6第二章平面连杆机构及其分析与设计一、教学目标及基本要求1. 掌握平面连杆机构的基本类型，掌握其演化方法。2. 掌握平面连杆机构的运动特性，包括具有整转副和存在曲柄的条件、急回运动、机构的行程、极限位置、运动的连续性等；3. 掌握平面连杆机构运动分析的方法，学会将复杂的平面连杆机构的运动分析问题转换为可用计算机解决的问题。4. 掌握连杆机构的传力特性，包括压力角和传动角、死点位置、机械增益等；能够熟练地对移动副中的摩擦问题进行分析计算；掌握转动副中摩擦问题分析和计算方法；
9、掌握机械效率的概念、效率的各种表达形式及机械效率的计算方法；正确理解自锁的概念，掌握确定自锁条件的方法。 5. 掌握平面连杆机构的静力学分析方法，学会合理选择与设计平面连杆机构。6. 了解平面连杆机构设计的基本问题，掌握根据具体设计条件及实际需要，选择合适的机构型式；学会按23个刚体位置设计刚体导引机构、按23个连架杆对应位置设计函数生成机构及按K值设计四杆机构；对机构分析与设计的现代解析法有清楚的了解。二、教学内容及学时分配概述（1.5学时）平面连杆机构运动特性与分析方法（4.5学时）平面连杆机构的传力特性与受力分析（3.5学时）平面四杆机构综合的内容与方法（4.5学时）三、教学内容的重点和
10、难点重点：1. 平面四杆机构的基本型式及其演化方法。2. 平面连杆机构的运动特性，包括存在整转副的条件、从动件的急回运动及运动的连续性；平面连杆机构的传力特性，包括压力角、传动角、死点位置、机械增益。3. 平面连杆机构运动分析的瞬心法、相对运动图解法和杆组法。4. 总反力的确定，移动副和转动副中摩擦问题的分析方法，自锁条件的判定和机械效率的计算。5. 按给定23个位置设计刚体导引机构，按给定的23个对应位置设计函数生成机构，按K值设计四杆机构。难点：1. 平面连杆机构运动分析的相对运动图解法求机构的加速度。2. 总反力的正确确定。3. 机械的自锁问题及移动副自锁条件的求解。4. 按给定的23个
11、对应位置设计函数生成机构。四、教学内容的深化与拓宽平面连杆机构的优化设计。五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题充分利用多媒体教学手段，围绕教学基本要求进行教学。在教学中应注意要求学生对基本概念的掌握，如整转副、摆转副、连杆、连架杆、曲柄、摇杆、滑块、低副运动的可逆性、压力角、传动角、极位夹角、行程速度变化系数、死点、自锁、摩擦角、摩擦圆、总反力、速度影像、加速度影像、装配模式等；基本理论和方法的应用，如影像法在机构的速度分析和加速度分析中的应用、连杆机构设计的刚化反转法等。在教学过程中，应注意突出重点，多采用启发式教学以及教师和学生的互动。六、主要参考书目1 黄茂林，秦伟主编机械原理北京
12、：机械工业出版社，20022 申永胜主编机械原理教程北京：清华大学出版社，19993 华大年，华志宏，吕静平连杆机构设计上海：上海科学技术出版社，1995七、相关的实践性环节机构运动学参数测试实验，工业机器人认识及应用实验，机械创新展示与分析实验。八、课外学习要求自学运动分析的相对运动图解法，机构的合理选用，平面四杆机构的优化设计和空间连杆机构等内容。九、习题2-1，2-2，2-8，2-10，2-13，2-162-5，2-6，2-18，2-19，2-21，2-24，2-262-27，2-28，2-29，2-30，2-32第三章凸轮机构及其设计一、教学目标及基本要求1. 了解凸轮机构的基本结构特
13、点、类型及应用，学会根据工作要求和使用场合选择凸轮机构。2. 了解凸轮机构的设计过程，对凸轮机构的运动学、动力学参数有明确的概念。3. 掌握从动件常用运动规律的特点及适用场合，了解不同运动规律位移曲线的拼接原则与方法。4. 掌握凸轮机构基本尺寸设计的原则，学会根据这些原则确定移动滚子从动件盘形凸轮机构的基圆半径、滚子半径和偏置方向，摆动从动件盘形凸轮机构的摆杆长、中心距以及移动平底从动件平底宽度。5. 熟练掌握应用反转法原理设计平面凸轮廓线，学会凸轮机构的计算机辅助设计方法。二、教学内容及学时分配概述凸轮机构的传力特性凸轮机构的设计过程（第一、二、三节共1.5学时）凸轮机构运动学参数和基本尺寸
14、的设计（1学时）平面凸轮轮廓曲线的设计（1.5学时）第六节凸轮机构从动件的设计（1学时）三、教学内容的重点和难点重点：凸轮机构的型式选择。从动件运动规律的选择及设计。3. 盘形凸轮机构基本尺寸的设计，凸轮轮廓曲线设计的图解法和解析法。从动件的设计，包括高副元素形状选择，滚子半径和平底宽度的确定。难点：凸轮轮廓曲线设计的图解法四、教学内容的深化与拓宽空间凸轮机构与高速凸轮机构简介。五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题充分利用多媒体教学手段，围绕教学基本要求进行教学。在教学过程中应强调凸轮机构的运动学参数与结构参数的概念及其选用设计；应用反转法原理进行凸轮轮廓曲线的图解法设计时凸轮转角的分度
15、，要注意从动件反转方向；正确确定偏置移动从动件凸轮机构在反转过程中从动件所依次占据的位置线；滚子从动件凸轮机构理论轮廓曲线与实际轮廓曲线的联系和区别等。要注意突出重点，多采用启发式教学以及教师和学生的互动。六、主要参考书目1 黄茂林，秦伟主编机械原理北京：机械工业出版社，20022 申永胜主编机械原理教程北京：清华大学出版社，19993 石永刚，徐振华凸轮机构设计上海：上海科学技术出版社，1995七、相关的实践性环节凸轮机构运动参数测试实验。八、课外学习要求学生通过自学了解空间凸轮机构的应用特点和高速凸轮机构设计应注意的问题。九、习题3-1，3-3，3-5，3-6，3-7，3-8，3-11，3-12第四章轮系及其设计一、教学目标及基本要求1.
