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机械设计基础机械原理B教学大纲课程编码412206课程名称机械原理B英文名称TheoryofMachineandMechanismsB开课学期5学时/学分50/3其中实验学时6课程类型必修课开课专业工程力学,工业工程,热能与动力工程,建筑环境,材料学院各专业等.选用教材崔可维、熊健主编《机械原理》高等教育出版社,2年2月.《机械原理学习指导》陈晓华主编,高等教育出版社,2年2月.主要参考书
1、《机械原理》申永胜主编,高等教育出版社,0年2月.
2、《机械原理学习指导》申永胜主编,高等教育出版社,2009年7月.
3、其他院校的《机械原理》教材
4、其他院校的《机械原理学习指导》辅助教材
一、课程简介【教学目的】机械原理课程是研究机械基础理论的一门学科,任务是使学生掌握机构学和机器动力学的基本理论、基本知识和基本技能,学会各种常用基本机构的分析和综合方法并具有按照机械的使用要求进行机械传动系统方案设计的初步能力本课程不仅为学生学习相关技术基础和专业课程起到承前启后的作用,而且为今后从事机械设计和研究工作起到增强适应能力和开发创新能力的作用[TeachingObjectslTheMechanicalPrinciplesCourseisadisciplinethatstudiesthebasictheoryofmechanics.Thetaskistoenablestudentstomasterthebasictheoriesbasicknowledgeandbasicskillsofinstitutionalandmachinedynamicstolearntheanalysisandsynthesismethodsofvariouscommonbasicinstitutionsandtofollowthemachinery.Theuseoftheinitialcapabilityofthemechanicaltransmissionsystemdesignisrequired.Thiscoursenotonlyplaysaleadingroleinlearningrelatedtechnicalfoundationsandprofessionalcoursesbutalsoplaysanimportantroleinenhancingtheadaptabilityanddevelopinginnovativeabilityformechanicaldesignandresearchworkinthefuture.【教学内容】本课程内容共分为11章掌握机械原理研究的对象和基本知识内容,明确机
五、各章节内容及学时分配第一章绪论(
0.5学时)教学目的与要求通过本章的学习,要求学生了解本课程研究的对象和内容,明确机器与机构的概念教学内容第一节机械原理课程研究的对象和内容第二节机械原理课程的地位及学习本课程的目的和方法机构的结构分析(
3.5学时)教学目的与要求掌握构件、运动副(高、低副)、运动链和机构的概念;能绘制机构运动简图;能计算机构的自由度;掌握机构可动和具有确定运动的条件;了解机构组成的基本原理重点机构自由度计算难点计算机构自由度时注意事项的判断教学内容笫一节基本概念
一、构件
二、自由度与约束
三、运动副
四、运动副类型
五、运动链
六、机构笫二节机构运动简图
一、机构运动简图
二、机构运动简图的画法笫三节平面机构自由度计算
一、平面机构自由度计算公式
二、机构具有确定运动的条件
三、计算机构自由度时的注意事项考核要求了解机构组成的基本原理,机构级别的判定理解计算自由度时机构中注意事项的判断掌握本节介绍的基本概念和基本条件能用公式和本节讲的注意事项计算平面机构自由度第三章平面机构的运动分析和力分析(2学时)教学目的与要求了解机构运动分析的基本方法,掌握速度瞬心的概念,熟知三心定理的内容,能求机构的全部瞬心重点机构速度瞬心求解难点三心定理的应用教学内容第一节速度瞬心
一、速度瞬心
二、机构中瞬心的数目
三、机构中瞬心位置的确定
四、速度瞬心在速度分析中的应用考核要求了解机构运动分析的基本方法理解速度瞬心(相对、绝对瞬心)的概念和三心定理,并会用掌握机构中全部瞬心的求法及应用笫四章平面连杆机构及其设计(6学时)教学目的与要求了解四杆机构的基本形式、演化和应用,掌握曲柄存在条件,掌握压力角、传动角、行程速比系数、死点位置和极位等基本概念,能按已知连杆
二、三位置,连架杆
二、三对对应角位移及行程速比系数K设计平面四杆机构重点有关曲柄存在条件的杆长关系的全面分析和四杆机构设计的基本方法难点四杆机构设计中的置换机架法教学内容第一节平面四杆机构的基本型式、应用和演化
一、钱链四杆机构的基本型式
二、钱链四杆机构的演化第二节平面四杆机构的特性
一、钱链四杆机构曲柄存在条件
二、急回特性
三、压力角和传动角
四、死点位置第三节平面四杆机构的设计
一、平面四杆机构设计的基本问题
二、图解设计四杆机构考核要求了解四杆机构的基本型式和演化的基本方法理解四杆机构倒置的设计方法掌握四杆机构的基本概念和特性;较链四杆机构曲柄存在的条件和推论;三种图解设计机构的基本方法凸轮机构及其设计(6学时)教学目的与要求了解凸轮机构的类型,明确从动件常用运动规律的特点,掌握凸轮廓线设计的方法(图解、解析),掌握凸轮机构基本尺寸的确定重点常用运动规律的特点,凸轮廓线设计的方法和凸轮机构基本尺寸的确定难点凸轮廓线设计的反转法——正确确定从动件的反转方向,从动件在反转中占据的位置、位移和凸轮转角等教学内容第一节凸轮机构的类型和应用
一、组成和应用
二、凸轮机构的分类第二节从动件的常用运动规律
一、名词概念
二、从动件常用运动规律
三、组合运动规律第三节凸轮廓线的设计
一、基本方法一反转法
二、图解法设计凸轮廓线
三、用解析法设计凸轮廓线第四节凸轮机构基本尺寸的确定
一、凸轮机构的压力角与作用力
二、凸轮基圆半径的确定
三、滚子半径与平底尺寸的确定考核要求了解凸轮机构的类型式和名称理解凸轮机构设计方法——反转法掌握凸轮机构的基本概念,常用从动件运动规律的特性和图形;凸轮廓线的设计;凸轮机构基本尺寸的确定第六章齿轮机构及其设计(10学时)教学目的与要求了解齿轮机构的类型、齿廓啮合基本定律、渐开线特性,明确渐开线直齿圆柱齿轮啮合特性及传动条件(正确啮合条件、无侧隙啮合条件和连续传动条件),掌握齿轮参数及尺寸计算,了解齿轮加工原理及根切现象,掌握标准齿轮的最少齿数了解变位齿轮传动的参数计算及概念了解斜齿圆柱齿轮齿廓曲线的形成、啮合特点,能计算标准斜齿圆柱齿轮的几何尺寸、当量齿数和中心距等了解标准直齿圆锥齿轮的传动特点,能计算当量齿数和传动比对蜗杆传动特点和尺寸计算有所了解重点渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动条件(标准和变位)及尺寸计算,斜、锥、蜗杆传动与直齿圆柱齿轮传动的不同点难点一对轮齿的啮合过程,变位齿轮传动及斜、锥齿轮的当量齿轮和当量齿数教学内容第一节齿轮机构的应用及分类平面齿轮机构齿轮机构第二节齿廓啮合基本定律及齿廓曲线齿廓啮合基本定律渐开线及其特性渐开线方程渐开线齿廓啮合特性第三节渐开线标准齿轮外齿轮齿条内齿轮第四节渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动一对渐开线齿轮的正确啮合条件齿轮的中心距和啮合角渐开线齿轮连续传动的条件第五节渐开线齿廓的加工仿形法范成法第六节渐开线齿廓的根切及最少齿数渐开线齿廓的根切渐开线标准齿轮不产生根切的最少齿数第七节变位齿轮传动变位齿轮概念变位齿轮传动类型第八节斜齿圆柱齿轮传动斜齿轮的提出斜齿圆柱齿轮齿面的形成及啮合特点斜齿轮的参数计算斜齿轮正确啮合条件斜齿轮的当量齿数斜齿轮的重合度斜齿轮传动特点第九节蜗轮蜗杆转动蜗轮蜗杆的形成及类型蜗轮蜗杆传动的正确啮合条件主要参数及几何尺寸计算蜗轮蜗杆机构转向判别蜗轮蜗杆传动特点第九节直齿圆锥齿轮机构直齿圆锥齿轮齿廓曲面的形成背锥和当量齿数直齿圆锥齿轮的参数及几何尺寸计算考核要求了解齿轮机构的类型、齿廓啮合基本定律、渐开线特性;齿轮加工原理及根切现象;斜齿圆柱齿轮齿廓曲线的形成、啮合特点;标准直齿圆锥齿轮和蜗杆传动的特点,•蜗杆传动特点和尺寸计算理解轮齿的啮合过程,变位齿轮传动及斜、锥齿轮的当量齿轮和当量齿数掌握渐开线直齿圆柱齿轮啮合特性及传动条件;渐开线直齿圆柱齿轮的参数和尺寸计算;标准齿轮的最少齿数和变位齿轮传动的参数计算;斜齿圆柱齿轮的参数、传动条件、当量齿数和尺寸计算;锥齿轮的当量齿数和传动比计算;蜗杆传动中啮合点处蜗轮线速度方向的判定第七章轮系(5学时)教学目的与要求掌握定轴、周转和复合轮系传动比计算,了解轮系的功能及行星轮系各轮齿数确定的条件重点轮系传动比计算难点复合轮系传动比计算教学内容第一节轮系及其类型定轴轮系周转轮系混合轮系第二节定轴轮系传动比计算定轴轮系传动比大小的计算定轴轮系主动轮、从动轮转向关系的确定第三节周转轮系传动比计算第四节混合轮系传动比计算第五节行星轮系各轮齿数的确定传动比条件同心条件装配条件邻接条件考核要求了解轮系的类型和行星轮系各轮齿数的确定理解复合轮系中各个轮系的关系掌握定轴轮系和周转轮系传动比计算公式及应用;复合轮系传动比的计算;行星轮系各轮齿数的确定的条件第八章间歇机构及其它常用机构(2学时)教学目的与要求掌握槽轮机构运动系数,万向联轴节传动比恒为一的条件了解间歇机构的种类和组合机构重点槽轮机构运动系数和特点教学内容第一节间歇运动机构棘轮机构槽轮机构不完全齿轮机构第二节其它常用机构万向联轴器螺旋机构组合机构考核要求了解间歇机构的种类和组合机构的基本概念掌握槽轮机构运动系数和特点;万向联轴节传动比恒为一的条件第九章机械的运转及速度波动的调节(6学时)教学目的与要求了解机械系统运转的特点、求解真实运动的方法及速度波动的原因和调节的方法,熟知等效动力学模型概念的建立,掌握四个等效量的计算,掌握飞轮转动惯量计算的方法重点四个等效量和飞轮转动惯量的计算难点计算飞轮转动惯量时的最大盈亏功的计算教学内容第一节概述本章研究的内容及目的机械运转的三个阶段作用在机械上的力第二节机械系统的等效动力学模型第三节机械的速度波动及其调节周期性速度波动及其调节非周期性速度波动及其调节考核要求了解机械系统运转的特点、求解真实运动的方法及周期性速度波动的原因和调节的方法、非周期性速度波动调节的方法理解计算飞轮转动惯量时的最大盈亏功的计算掌握飞轮转动惯量的计算第十章机械的平衡(2学时)教学目的与要求了解挠性转子动平衡、平面机构平衡和平衡精度,掌握刚性转子动、静平衡的条件和计算的方法重点刚性转子动、静平衡的条件难点刚性转子动平衡的计算教学内容第一节机械平衡的目的和内容机械平衡的目的机械平衡的内容第二节刚性转子的平衡刚性转子的静平衡刚性转子的动平衡第三节刚性转子的平衡试验和平衡精度静平衡试验动平衡试验平衡精度第四节平面机构的平衡简介完全平衡部分平衡考核要求了解挠性转子动平衡、平面机构平衡和平衡精度理解刚性转子动平衡的计算方法掌握刚性转子动、静平衡的条件和计算的方法第十一章机械系统方案设计(2学时)(课程设计讲)教学目的与要求此章内容应结合机械原理课程设计题目的布置而讲解重点机械系统方案设计器与机构的概念,并能对平面机构进行运动分析重点掌握常用机构及其设计,熟悉各种常用机构的特点和应用,对凸轮机构的从动件运动规律、机构压力角有明确的概念并掌握选择原则,对齿轮啮合基本定律、渐开线性质及其啮合特性有明确概念并能根据要求进行计算,能计算各类轮系的传动比与机构组合的基本知识掌握机械系统运动方案设计的基本步骤、内容和方法[TeachingContent]Thecoursecontentisdividedinto11chapters.Mastertheobjectsandbasicknowledgeofmechanicalprinciplesclarifyheconceptofmachinesandmechanismsandperformmotionanalysisonplanarmechanisms.FocusoncommoninstitutionsandtheirdesignfamiliarwiththecharacteristicsandapplicationsofvariouscommonlyusedmechanismshaveaclearconceptofthefollowermovementlawofthecammechanismthemechanismpressureangleandmastertheselectionprinciplethebasiclawofthegearmeshinginvolutenatureItsmeshingcharacteristicshaveaclearconceptandcanbecalculatedaccordingtorequirementsandcancalculatethebasicknowledgeofthegearratioandmechanismcombinationofvarioustypesofrains.Masterthebasicstepscontentandmethodsofmechanicalsystemmotiondesign.【授课对象】本课程的授课对象为材料科学与工程一级学科的本科生包括无机非金属材料工程专业的学生[TargetStudents]Thetargetstudentsofthiscoursemainlyarctheundergraduatesmajoringinmaterialsscienceandengineeringincludingthoseofinorganicnonmetallicmaterialsengineering.【前期课程要求或背景知识】高等数学、机械制图、理论力学、计算机语言等[PrecourseRequirementsorBackgroundKnowledge]Advancedmathematicsmechanicaldrawingtheoreticalmechanicscomputerlanguageetc.
二、课程目标CourseObjectivesCO及支撑的毕业要求GACOL掌握基本机构结构知识,明确平四杆机构运动与传动性能、凸轮机构的从动件运动规律与机构压力角、齿轮啮合基本定律与渐开线性质及其啮合特性的概念知晓轮系设计的基本知识,熟悉各种常用机构的特点和应用,检录数学木星并求解、建立数学模型求解,并能够将其用于工程问题的表述支撑GAL2CO
2.掌握盘形凸轮廓线的设计方法和基本尺寸的选择原则、变位齿轮的概念及其它齿轮传动的特点与轮系基本知识等,能够分析影响设计目标和技术方案的各种因素并通过对机械系统运动方案设计的基本步骤、内容和方法的学习,能选择面向工程设计和产品开发全周期全流程设计/开发解决方案的基本方法与技术支撑GA
3.1教学内容第一节概述执行系统的方案设计传动系统的方案设计原动机类型的选择操纵控制系统的选择第二节机械系统的方案设计机械的功能原理及运动规律的分析执行系统的型式——结构选型设计执行系统的协调设计第三节机械传动系统的方案设计选择传动类型拟定传动路线及机构顺序分配各级传动比第四节机械系统方案及机械运动简图设计机械系统方案与机构运动简图的设计的一般程序机械系统方案及机械运动简图设计实例.实验目的与任务将理论课讲解的方法、内容,在实验中得以实践、应用和验证;并通过设计性、综合性实验来提高学生分析问题和解决问题的能力.实验教学基本要求掌握机器运动学和动力学的基本实验方法实验学时数不少于6实验内容可在以下几个方面适当选取具体项目1机构几何参数的测定与运动简图的绘制例如机构运动简图和示意图的绘制,渐开线齿轮基本参数的测定.盘形凸轮廓线坐标测定与分析等2机械运动参数与力参数的测定与分析例如机构速度、加速度的测定等3用实验方法进行机构尺度综合例如平面低副机构的实验法综合等
(4)机械动力学参数的测定与分析例如转子不平衡量的测定,平面机构在机座上的平衡实验,机械效率测定,机械运转及飞轮调速实验等.实验指导书《机械原理学习指导》陈晓华主编,中国计量出版社,2006年3月.实验项目一览表表3《机械原理》实验项目表
六、考核方式全体笔试(闭卷)统考,流水作业评卷;平时成绩占30%期末考试成绩占70%;实验课按出席和交报告情况作为否决条件,参加实验和交报告次数缺一次即取消考试资格
三、课程目标与毕业要求的对应关系表1机械原理B课程目标与毕业要求的对应关系表课程目标对毕业要求支持关系的评价依据GA
1.2考察点在于,是否能够通过学习基本机构结构知识,掌握平四杆机构运动与传动性能、凸轮机构的从动件运动规律与机构压力角、齿轮啮合基本定律与渐开线性质及其啮合特性的等基本概念的学习,建立数学模型,使学生并能够将其用于工程问题的表述上?GA
3.1能否掌握掌握盘形凸轮廓线的设计方法和基本尺寸的选择原则、变位齿轮的概念及其它齿轮传动的特点与轮系基本知识,了解影响设计目标和技术方案的各种因素?并通过对机械系统运动方案设计的基本步骤、内容和方法的学习,能否掌握面向工程设计和产品开发全周期全流程设计/开发解决方案的基本方法与技术?
四、课程内容对课程目标的支撑关系表2机械原理B”课程内容对课程目标的支撑关系的平衡内容
一、机械平衡的目的
二、机械平衡的内容第二节刚性转子的平衡
一、刚性转子的静平衡
二、刚性转子的动平衡第三节刚性转子的平衡试验和平衡精度
一、静平衡试验
二、动平衡试验
三、平衡精度第四节平面机构的平衡简介
一、完全平衡
二、部分平衡堂讲授PPT为主,结合课堂,课外作业与小组讨论GA
3.I11机械系统方案设计第一节概述
一、执行系统的方案设计
二、传动系统的方案设计
三、原动机类型的选择
四、操纵控制系统的选择第二节机械系统的方案设计
一、机械的功能原理及运动规律的分析
二、执行系统的型式——结构选型设计
三、执行系统的协调设计第三节机械传动系统的方案设计教学方式以课堂讲授PPT为主,结合课堂,课外作业与小组讨论2GAL2GA
3.1
一、选择传动类型
二、拟定传动路线及机构顺序
三、分配各级传动比第四节机械系统方案及机械运动简图设计
一、机械系统方案与机构运动简图的设计的一般程序
二、机械系统方案及机械运动简图设计实例12实验简图测绘齿轮范成机械平衡教学方式课堂讲授PPT和学生实验操作相结合O6GA
1.2GA
3.1合计4162序号实验项目内容提要实验类型学时分配主要仪器设备实验地点备注1简图测绘参观陈列室、绘制模型简图认识与设计性实验类2机构模型
(三)教实验室2齿轮范成了解、模拟齿轮加工过程;掌握变位齿轮的方法演示性实验2齿轮范成仪
(三)教实验室3机械平衡了解转子动、静平衡的方法;掌握动平衡的原理实物模拟设计性实验2RYQ—30动平衡机
(三)教实验室毕业要求GA毕业要求二级指标点课程目标COCO1CO2GA
1.工程知识能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决材料工程领域特别是无机非金属材料复杂工程问题GA
1.2能够针对具体的材料工程问题,建立数学模型并求解GA
3.设计/开发解决方案能够设计针对无机非金属材料复杂工程问题的解决方案,设计满足特定需求的无机非金属材料及其工艺流程,并能够在设计环节中体现创新意识,考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素GA
3.1掌握面向工程设计和产品开发全周期全流程设计/开发解决方案的基本方法与技术,了解影响设计目标和技术方案的各种因素q序号教学内容教学要求教学方式总学时数48支持课程目标讲课实验实践上机1绪论第一节机械原理课程研究的对象和内容第二节机械原理课程的地位及学习本课程的目的和方法教学方式以课堂讲授PPT为主
0.5CO12机构的结构分析笫一节基本概念
一、构件
二、自由度与约束
三、运动副
四、运动副类型
五、运动链
六、机构笫二节机构运动简图
一、机构运动简图
二、机构运动简图的画法笫三节平面机构自由度计算
一、平面机构自由度计算公式
二、机构具有确定运动的条件
三、计算机构自由度时的注意事项教学方式以课堂讲授PPT为主结合小组讨论
3.5COICO23平面机构的运动分析和力分析第一节速度瞬心
一、速度瞬心
二、机构中瞬心的数目
三、机构中瞬心位置的确定
四、速度瞬心在速度分析中的应用教学方式以课堂讲授PPT为主,结合课堂,课外作业与小组讨论2C014平面连杆机构及其设计第一节平面四杆机构的基本型式、应用和演化
一、较链四杆机构的基本型式
二、较链四杆机构的演化第二节平面四杆机构的特性
一、较链四杆机构曲柄存在条件
二、急回特性
三、压力角和传动角
四、死点位置第三节平面四杆机构的设计
一、平面四杆机构设计的基本问题
二、图解设计四杆机构教学方式以课堂饼授PPT为主,结合小组讨论6COICO25凸轮机构及其设计第一节凸轮机构的类型和应用
一、组成和应用
二、凸轮机构的分类第二节从动件的常用运动教学方式以课堂讲授PPT为主,结合课堂,课外作业与小组讨论6COIC02规律
一、名词概念
二、从动件常用运动规律
三、组合运动规律第三节凸轮廓线的设计
一、基本方法一反转法
二、图解法设计凸轮廓线
三、用解析法设计凸轮廓线第四节凸轮机构基本尺寸的确定
一、凸轮机构的压力角与作用力
二、凸轮基圆半径的确定
三、滚子半径与平底尺寸的确定6齿轮机构及其设计第一节齿轮机构的应用及分类
一、平面齿轮机构
二、齿轮机构第二节齿廓啮合基本定律及齿廓曲线
三、齿廓啮合基本定律
四、渐开线及其特性
五、渐开线方程
六、渐开线齿廓啮合特性教学方式以课堂讲授PPT为主,结合课堂,课外作业与小组讨论10CO1CO2第三节渐开线标准齿轮
一、外齿轮
二、齿条
三、内齿轮第四节渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动
一、一对渐开线齿轮的正确啮合条件
二、齿轮的中心距和啮合角
三、渐开线齿轮连续传动的条件第五节渐开线齿廓的加工
一、仿形法
二、范成法第六节渐开线齿廓的根切及最少齿数
一、渐开线齿廓的根切
二、渐开线标准齿轮不产生根切的最少齿数第七节变位齿轮传动
一、变位齿轮概念
二、变位齿轮传动类型第八节斜齿圆柱齿轮传动
一、斜齿轮的提出
二、斜齿圆柱齿轮齿面的形成及啮合特点
三、斜齿轮的参数计算
四、斜齿轮正确啮合条件
五、斜齿轮的当量齿数
六、斜齿轮的重合度
七、斜齿轮传动特点第九节蜗轮蜗杆转动
一、蜗轮蜗杆的形成及类型
二、蜗轮蜗杆传动的正确啮合条件
三、主要参数及几何尺寸计算
四、蜗轮蜗杆机构转向判别
五、蜗轮蜗杆传动特点第九节直齿圆锥齿轮机构
一、直齿圆锥齿轮齿廓曲面的形成
二、背锥和当量齿数
三、直齿圆锥齿轮的参数及几何尺寸计算7轮系第一节轮系及其类型
一、定轴轮系
二、周转轮系
三、混合轮系第二节定轴轮系传动比计算
一、定轴轮系传动比大小的计算
二、定轴轮系主动轮、从动轮转向关系的确定第三节周转轮系传动比计算第四节混合轮系传动比计教学方式以课堂讲授PPT为主,结合课堂,课外作业与小组讨论5GAL2GA
3.1算第五节行星轮系各轮齿数的确定
一、传动比条件
二、同心条件
三、装配条件
四、邻接条件8间歇机构及其它常用机构第一节间歇运动机构
一、棘轮机构
二、槽轮机构
三、不完全齿轮机构第二节其它常用机构
一、万向联轴器
二、螺旋机构
三、组合机构教学方式以课堂饼授PPT为主,结合课堂,课外作业与小组讨论2CO
1.1CO
2.19机械的运转及速度波动的调节第一节概述
一、本章研究的内容及目的
二、机械运转的三个阶段
三、作用在机械上的力第二节机械系统的等效动力学模型第三节机械的速度波动及其调节
一、周期性速度波动及其调节
二、非周期性速度波动及其调节教学方式以课堂讲授PPT为主,结合课堂,课外作业与小组讨论6GA
1.2GA
3.110机械第一节机械平衡的目的和教学方式以课2GA
1.2。