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机械设计制造及其自动化专业《机械原理》课程教学大纲

编辑: 时间:2016-06-21 点击数:

湖南城市金沙电子娱乐网址课程教学大纲

课程名称

机械原理

课程编号

英文名称

Theory of machines and mechanisms

适用专业

机械设计制造及自动化、机械电子工程等机械类专业

课程性质

专业基础课

总 学 时

56

学分

3.5

理论学时

46

实践学时

10

上机学时

先修课程

高等数学、大学物理、理论力学

参考教材

《机械原理》孙恒编   高等教育出版社 

一、课程性质、目的与任务

机械原理是机械类专业的一门主干技术基础课程,在学生的常识、能力和素质培养体系中,占有十分重要的地位。 

本课程的任务是使学生掌握机构学和机器动力学的基本理论、基本常识和基本技能,学会常用机构的分析和综合方法,并具有进行机械系统运动方案设计的初步能力。 

在培养机械类高级工程技术人才的全局中,本课程为学生从事机械方面的设计、制造、研究和开发奠定重要的基础,具有增强学生适应机械技术工作能力的作用。

二、教学基本要求

通过学习本课程,学生应达到如下基本要求:

(1)掌握机构结构分析的基本常识

(2)掌握常用机构的运动分析。

(3)具有设计常用机构的能力,了解确定机构的运动方案和机构组合应用的基本原理与基本方法,并能设计简单的组合机构。

(4)了解机械动力学的基本理论。

(5)掌握基本的实验技能。

三、课程的基本内容

1.绪论

(1)明确本课程的研究对象、内容以及在培养高级工程技术人才全局中的地位、任务和作用。

(2)对机械原理学科的发展趋势有所了解。

2.平面机构的结构分析 

(1)能绘制常用机构的机构运动简图。

(2)能计算平面机构的自由度。

了解平面机构组成的基本原理。

3.平面机构的运动分析

(1)能以矢量方程图解法对Ⅱ级机构进行速度分析和加速度分析。

(2)能用瞬心法对简单高、低副机构进行速度分析。

了解以解析法进行平面Ⅱ级机构运动分析的思路和方法。

4.平面机构的力分析

(1)能对Ⅱ级机构进行动态静力分析,即确定各运动副中的反力和需加于构件上的平衡力。

5.机械中的摩擦与机械效率

(1)掌握运动副中摩擦力的计算方法,并能正确作出移动副和转动副中总反力作用线。

(2)能对简单机械进行机械效率分析和自锁条件分析。

6.平面机械的平衡

(1)了解平衡问题在机械工程中的重要性;掌握刚性转子静、动平衡的原理和计算方法。(2)作为拓宽内容,可适当先容平面四杆机构的平衡方法及挠性转子平衡的概念。

7.机械的运转及其速度波动的调节

(1)了解研究机械运转所涉及的主要问题及研究的目的;

(2)了解等效质量、等效转动惯量和等效力、等效力矩的含义,

(3)了解建立单自由度机械系统等效力学模型及运动方程式的方法;

(4)能求解力为位置函数或力为位置和速度的函数时的运动方程式;

(5)了解机械运转的周期性速度波动和非周期性速度波动产生的原因、性质的区别,以及它们各自的调节方法,着重了解飞轮调速原理,掌握飞轮转动惯量简易计算法;对在已知外力作用下,机械真实运动规律的研究问题,有一初步的基本概念。

8.平面连杆机构及其设计

(1)了解平面四杆机构的基本型式、演化和应用。

(2)对曲柄存在条件、行程速比系数、传动角、死点及极位等有明确的概念。

(3)能按已知连杆三位置、连架杆三对应位置和行程速比系数设计平面四杆机构。

9.凸轮机构及其设计

(1)了解凸轮机构的应用及分类;

(2)了解推杆常用的运动规律及推杆运动规律的选择原则;

(3)掌握凸轮机构压力角和自锁的概念;

(4)了解在确定凸轮机构的某些基本尺寸时应考虑的主要因素(包括设计空间、结构条件、压力角、 效率及自锁、运动“失真”问题等),能据此合理确定凸轮机构的基本尺寸;

(5)具有根据选定的结构型式和推杆运动规律设计常用凸轮轮廓曲线的能力( 以作图法为主)。

10.齿轮机构及其设计

(1)了解齿轮机构的类型和应用;掌握平面齿轮机构的齿廓啮合基本定律。

(2)了解渐开线及其性质,掌握渐开线直齿齿轮齿廓啮合特性(定传动比可分性);

(3)熟悉渐开线直齿园柱标准齿轮各部分的名称,基本参数(Z、m、α)及各部分的尺寸关系;熟悉渐开线齿轮传动的正确啮合条件、连续传动条件及有关参数;

(4)掌握渐开线齿轮的展成原理,根切现象,最少齿数;

(5)了解变位和变位齿轮传动的概念;

(6)了解斜齿轮齿廓曲面的形成,啮合特点,并具备计算标准斜齿园柱齿轮几何尺寸的能力;

(7)了解直齿标准园锥齿轮的啮合特点及基本尺寸计算;

(8)对螺旋齿轮、蜗轮蜗杆、园齿轮、摆线齿轮等传动的特点有所了解。

11.轮系及其设计

(1)了解轮系的类型及其功用;掌握定轴、周转、混合轮系传动比的计算方法。

四、理论学时分配表

序号

章节(或内容)

讲课

习题课

实验

其它

合计

1

绪论

1

2

平面机构的结构分析

5

4

3

平面机构的运动分析

4

4

平面机构的力分析

4

5

机械的效率与自锁

2

 6

机构的平衡

2

2

 7

机械的运转及其速度波动调节

4

  8

平面连杆机构及其设计

6

9

凸轮机构及其设计

4

10

齿轮机构及其设计

8

4

 11

齿轮系及其设计

4

2

合计

44

2

10

56

五、实验内容与要求

1、实验教学的目的

通过对本课程的学习,使学生掌握测定金属材料性质的基本常识,基本技能和基本方法,了解实验应力的基本概念和初步掌握验证材料力学理论公式的方法。

2、基本要求与实验方式

(1)学生实验可按照实验室开放的管理办法提前预约。

(2)验证性实验要求学生在实验前认真研读实验教材,做好充分预习准备工作,写出实验预习报告。

(3)综合设计性实验只给出实验题目,要求学生写出合理的包括实验仪器、实验方法、实验步骤、实验中可能出现的问题等内容的预习报告,并经教师审阅合格后方能进行实验。

(4)根据实验的具体条件进行分组,必须在规定时间内由学生独立完成,对实验过程中出现的问题,要求学生尽量做到独立思考,独立解决。

(5)要求学生必须认真对待每一个实验,不得缺席、迟到、早退。

(6)要求实验中认真做好实验记录,按照实验引导书中所先容的方法完成各项实验内容,客观认真的将实验数据填入实验报告,对不合理的实验数据查找原因并需重测或补测,实验后认真完成实验报告。

3、实验课程内容(项目)及学时分配:

序号

实验项目名称

内容概况

实验学时

实验要求

实验类型

每组人数

1

机构现场认识实验

参观机械原理陈列柜

2

必修

演示

4-5

2

机构运动简图测绘实验

测绘4~6个机构模型的运动简图,计算并验证其自由度

2

必修

综合

4-5

3

齿轮的范成实验

用范成仪模拟实现齿轮轮坯与刀具间的传动“切削”过程。

2

必修

验证

4-5

4

渐开线直齿圆柱齿轮参数测定实验

对渐开线直齿圆柱齿轮进行测量,确定其基本参数(模数m和压力角α)

2

必修

综合

4-5

5

刚性转子的动平衡实验

运用共振原理,确定待平衡转子的不平衡质量的大小和方位,确定平衡质量的大小和加在平衡基面的位置。

2

必修

综合

4-5

4、实验成绩的考核与评定方法

实验成绩主要依据实验课前准备,实验操作能力和表现,以及实验报告的完成质量。

六、课程习题的要求

本课程习题的基本要求是:巩固课堂讲授的理论常识和基本概念。锻炼独立思考和分析问题的能力。每堂课布置1~2道练习题,每2周上交一次。对于本课程,主要通过做练习来进一步理解和巩固基本概念和理论常识

七、考试内容和要求

考试内容范围:  

1、机构结构的基本常识 

1 机构的组成要素,平面机构运动简图。 

2 计算平面机构的自由度。 

3)平面机构组成原理。 

<重点要求>计算平面机构的自由度。 

2、平面机构的运动分析 

1 运动分析相关概念。 

2 用瞬心法、相对运动图解法、解析法对简单基本机构进行运动分析。

 <重点要求>用瞬心法对简单基本机构进行运动分析 

3、常用机构及其设计 

1)平面四杆机构的基本形式及其演化。平面四杆机构的性质,即曲柄存在条件、运动和动力性质。按已知连杆三位置、两连架杆三对应位置、行程速比系数等要求设计平面四杆机构。 

2)凸轮机构的从动件常用运动规律,凸轮机构的结构及压力角等有关概念。盘形凸轮廓线的设计方法和确定基本尺寸的主要原则。 

3)齿轮啮合基本定律、渐开线性质、齿轮基本参数及其啮合特性有关概念。标准渐开线直齿圆柱齿轮及其传动的尺寸计算。变位齿轮的概念。其它类型齿轮传动的特点和基本尺寸计算。

 4)轮系的分类和特点。计算轮系的传动比。 5、棘轮、槽轮机构的结构特点及性质。 6、机构组合的基本常识。 

<重点要求>平面四杆机构曲柄存在条件、运动和动力性质。图解法设计盘形凸轮廓线。标准渐 开线直齿圆柱齿轮及其传动的基本尺寸计算。计算复合轮系的传动比。 

4、机械系统动力学 

1)单自由度机械系统等效动力学模型有关概念。建立机械运动方程式。

2 周期性与非周期性速度波动的调节原理。飞轮转动惯量的近似计算方法。

3 刚性转子静平衡、动平衡的原理和方法。 

4 平面机构力平衡原理。 5 机械摩擦及机械效率。 

<重点要求>建立机械运动方程式。刚性转子静平衡、动平衡的原理和方法

八、课程成绩评定办法

本课程为考试课程,期末考试为闭卷笔试。学生的课程总评成绩由平时成绩(占30%)和期末考试成绩(占70%)两部分构成,平时成绩中实验成绩占10%,出勤、作业、课堂测验、学习主动性等占20%

九、课程主要参考书

教  材:《机械原理》第八版,孙桓 陈作模 主编,高等教育出版社,2013。

参考书:《机械原理学习引导指南》,陈作模 主编,高等教育出版社,2008;

        《机械原理》,张春林 赵自强 主编,机械工业出版社会,2012。

 

 

 

 

 

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