第一篇：《机械原理》教学大纲
《机械原理》教学大纲
Syllabus of Theory of Machines and Meachanisms
一、课程性质与任务
1．课程性质
机械原理是为工科各专业而开设的一门专业技术基础课，它是以高等数学、普通物理、机械制图及理论力学等课程为基础，同时又为以后学习机械设计和有关专业课程以及掌握新的科学技术打好工程技术的理论基础，并能受到一些必要的严格的基本技能和创造思维的训练，为二十一世纪祖国的腾飞，为现代化建设创造条件。
在高等工业学校开设本课的目的是在于使学生们学到有关机械的结构分析、运动分析和综合的能力，为学习后续课程：机械设计、机床等有关专业课程，以及掌握新的科学技术打好工程技术的理论基础，并能使学生受到一些必要的严格的基本技能和创造思维的训练。
2．课程主要任务 《机械原理》课程是机械专业本科学生的一门主干技术基础课。着力培养和提高大学生的创新意识和能力。它具有很强的工程性、实践性和应用性。不仅是机械类专业，就是近机类专业也要学习该课程，不但为学生后续机械类专业课程打下坚实的理论基础，而且还将增强学生对机械技术工作的适应性，提高其开发创新能力。
二、课程教学目的与要求
1．教学目的
本课程教学目的在于使学生学到有关机构的结构分析，运动分析和机器动力学方面的某些基本理论和基本知识，初步具有机构分析和综合的能力，并受到有关机械的设计计算和实验研究等某些必要的技术技能的初步训练，为学生学习有关的后续课程和掌握专业知识及新的科学技术成就打好工程技术基础。
2．教学要求
1．熟悉平面机构的组成原理，及运动分析方法。2．熟练掌握各种常用机构的工作原理，特点和应用以及各种常用机构的运动设计方法。3．了解机构造型的组合概念，能对简单机械系统具有初步确定方案的能力。4．了解机械动力学的有关原理和减轻机械震动的基本知识。
三、学时分配计划
本课程3.5学分，64学时，其中理论教学60学时，实验教学4学时，课程设计1周。具体学时分配表如下表：
章次 1 2 3 4 5 6 7
教学内容
绪 论
平面机构结构分析平面机构运动分析平面连杆机构及设计 凸轮机构及其设计 齿轮机构及其设计 轮系及其设计
学时 1 4 5 5 4 14 6
实验1 8 9 10 11 12 13 1其它常用机构 机构运动方案的拟定平面机构力分析平面机构平衡 机器的机械效率
机器运转及其速度波动的调节 计算机在机构分析和综合中的应用 合计学时 课程设计 1 4 4 3 3 4 2 60 1周
四、教学中应注意的问题
1．注意机械原理课程的特点，树立工程观点，即“选择与比较”“理论分析与实验根据相结合”的观点。
2．用心观察，仔细分析，逐步熟悉各种机构，“动态”地学习本课程。
五、课程教学内容
绪
论
(一)基本内容
1．本课程研究的对象和内容 2．学习本课程的目的 3．如何进行本课程的学习(二)教学基本要求
1．明确本课程的研究对象及教学内容。2．明确学习本课程的目的及教学基本要求
3．了解本课程的性质、特点及学习时应注意的事项。
(三)教学重点难点
本课程研究对象及内容(四)教学建议
为弥补同学的感性认识缺乏的弱点，建议安排一次电教片《机器的组成》，以使同学们能通过认识具体的机器来加深对本课程研究的对象及内容的理解。
第一章
平面机构的结构分析
(一)基本内容
1．机构结构分析的内容及目的 2．机构的组成 3．机构运动简图
4．机构具有确定运动的条件 5．平面机构自由度的计算
6．计算平面机构的自由度时应注意的事项 7．机构的组成原理及平面机构的结构分类* 8．平面机构中的高副低代*(二)教学重点难点 重点：
1．运动副及其分类。
2．平面机构运动简图。
3．掌握机构运动简图的概念及其绘制方法。难点：机构中的虚约束的判定问题。(三)教学基本要求
1．各种平面运动副的一般表示方法，搞清运动副，运动链、约束和自由度等重要概念 2．机构运动简图的概念及其绘制方法。
3．熟练掌握平面机构的自由度的计算。能识别平面机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和经常见的虚约束?会运用自由度计算公式，计算平面机构的自由度。并判断其运动是否确定。
(四)教学建议
1．为使同学掌握重点内容，应安排一次机构运动简图测绘实验
2．对于本章难点可在搞清什么是机构中的虚约束这一概念基础上，进一步介绍在什么情况下会有虚约束存在，但要注意此难点非本章的重点，不能占过多的精力。
3．本章主要研究平面机构的结构分析，重点是看懂和绘制平面机构运动筒图，并计算平面机构的自由度。判断虚约束是个难点，只要求掌握教材中列举的几种实例，不宜对此花费过多精力。
第二章
平面机构的运动分析
（一）基本内容
1．机构运动分析的目的和方法
2．速度瞬心及其在平面机构的速度分析中的应用 3．用相对运动图解法求机构速度、加速度 4．用解析法作机构的运动分析(二)教学重点难点
重点：速度瞬心及“三心定理”的运用，速度多边形、加速度多边形作法。
难点：机构处于特殊位置时，其速度多边形及加速度多边形的作法。(三)教学基本要求
了解速度瞬心的有关概念及其在速度分析中应用。掌握相对运动图解法对一般平面机构进行速度、加速度分析。能以解析法写出一般平面机构的位置方程式、速度、加速度方程式。
熟练掌握速度瞬心以及“三心定理”、相对运动图解法的综合分析。(四)教学建议
1.本章平面机构速度分析和加速度分析的方法，理论基于《理论力学》中的运动学，在学习本章前应布置学生复习理力中的运动学部分，特别是点的复合运动和刚体有平面运动部分，务必把点的相对运动，牵连运动和绝对运动，速度合成定理和加速度合成定理，哥式加速度，瞬时转动中心等概念搞清楚。
2．建议安排一次课堂讨论，通过讨论及练习突破难点，突出重点。
第三章平面连杆机构及设计(一)基本内容
1．平面连杆机构的特点及设计的基本问题 2．平面四杆机构的类型和应用 3．平面四杆机构的主要工作特性 4．平面四杆机构运动设计(二)教学重点难点
重点：四杆机构形式及演化，四杆机构的一些基本知识及设计方法。难点：四杆机构工作特性。(三)教学基本要求
1．了解有关四杆机构的一些基本概念，了解四杆机构设计的基本方法
2．掌握平面四杆机构的基本类型及其演化和平面四杆机构设计中的一些共性问题。3．熟练掌握平面四杆机构的主要工作特性及根据给定的运动和几何条件设计平面四杆机构的基本原理和方法。
(四)教学建议 1．“四杆机构的基本形式与演化”安排看—次展柜，上课时可带一定的教具模型。2．如果条件和时间允许，建议带学生到农机库看一看农机具，以了解连杆机构在农业机械中的广泛应用。
3．建议上一次多媒体课。4．建议安排一次习题讨论课。
第四章 凸轮机构及其设计
(一)基本内容
1．凸轮机构的应用和分类。2．推杆的运动规律。3．凸轮轮廓曲线的设计。4．凸轮机构基本尺寸的确定。(二)教学重点难点
重点：从动件运动规律，压力角和机构尺寸和受力关系，轮廓曲线设计。
难点：基本尺寸的确定与受力关系。从动件常用运动规律的特点，凸轮机构压力角与机构尺寸的关系，盘形凸轮机构的设计。
(三)教学基本要求
了解了解凸轮机构应用及分类，了解从动件常用运动规律，了解凸轮机构基本尺寸确定及设计方法。
掌握推杆常用运动规律的特性及推杆运动规律的选择原则。熟练掌握凸轮机构基本尺寸确定的方法。能够根据选定机构型式和推杆运动规律设计出常用凸轮的轮廓曲线。
(四)教学建议 1．“凸轮机构的应用和分类”可安排一次展柜参观，不作课堂讲授。2．“用解析法设计凸轮的轮廓曲线”课堂讲授时只简单介绍，解析方程式的推导方法，留待课程设计再作编程，上机，练习。
第五章 齿轮机构及其设计(一)基本内容
1.齿轮机构的应用及分类。2.齿廓啮合基本规律。3.渐开线及渐开线齿廓。
4.渐开线齿轮的各部分名称及标准齿轮尺寸。5.渐开线齿轮的啮合传动。
6.渐开线齿轮展成法加工及根切现象。7.变位齿轮及其传动。
8.平行轴斜齿圆柱齿轮机构。9.蜗杆机构及圆锥齿轮机构。(二)教学重点难点
重点：渐开线直齿园柱齿轮外啮合传动的基本理论和设计计算。
难点：渐开线齿轮传动的基本理论中一些概念的理解和区分。变位齿轮。(三)教学基本要求
了解齿廓啮合基本定律及有关共轭齿廓等基本概念。了解渐开线及其性质，掌握渐开线齿轮的啮合特性。了解齿轮变位和变位齿轮传动的概念。
掌握渐开线齿轮各部分的名称，基本参数及各部分的尺寸关系，能对渐开线齿轮传动(包括直齿及斜齿圆柱齿轮，直齿圆锥齿轮，一般蜗轮蜗杆)进行几何计算，了解基本参数的选择，会计算基本尺寸。
熟练掌握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啮合参数。能对齿轮传动进行几何设计。
(四)教学建议
1．本章重点是渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动的基本理论和设计计算，其他类型的齿轮及其啮合传动对照直齿圆柱齿轮来讲，除介绍它们与直齿圆柱齿轮啮合传动的共同点以外，着重介绍它们各自的特点。
2．渐开线齿轮传动的基本理论的一些概念既是难点又是本章的重点，建议在讲直齿圆柱齿轮外啮合传动及变位齿轮传动的基本概念之后，安排一次课堂讨论，以加深对一些容易混淆概念的理解，如分度圆与节圆，啮合角和压力角，正负变位与正负传动等。
3．本章内容较多，其特点有“三多”，名词术语参数多，计算公式多，各种图表多，在教学中要引导学生切实搞清楚各符号参数的意义，一些重要的图例要强调动态地去看，要看懂，搞熟。
第六章 轮系及其设计
(一)基本内容
1.轮系及其分类。
2.定轴轮系传动比及应用。3.周转轮系传动比。
4.复合轮系传动比及应用。
5.行星轮系各轮齿数及行星轮数的选择。
(二)教学重点难点
重点：周转轮系及复合轮系传动比计算。难点：复合轮系传动比计算。(三)教学基本要求 了解了解轮系的类型及功用。掌握各种轮系传动比的计算方法。
熟练掌握复合轮系的正确划分及传动比的计算。(四)教学建议
本章内容较单一，主要就是传动比的计算，而且又是重点。就传动比的计算来说本身并不复杂，关键是如何正确区分轮系，所以建议精讲多练，在讲完计算方法后，安排一次习题讨论课，通过课堂讨论及较多的课堂练习来突破难点，掌握重点。
第七章 其它常用机构
(一)基本内容 1．棘轮机构。2．槽轮机构。
3．凸轮式间歇运动机构。4．不完全齿轮机构。5．螺旋机构。6．万向铰链机构。(二)教学重点难点
重点：万向节、螺旋机构、槽轮机构、棘轮机构的介绍。难点：各种常用机构基本参数的确定。(三)教学基本要求
了解不完全齿轮机构，凸轮式间歇运动机构，非圆齿轮机构的工作原理，应用。各种常用机构的特点及工作原理。
掌握棘轮机构和槽轮机构的工作原理，传动特点及其参数的确定。熟练掌握棘轮机构和槽轮机构的工作原理，传动特点及应用。(四)教学建议
1．本章教学要求在于向学生介绍一些其它型式的也还比较常用的传动机构，以开阔视野和思路，故对于它们的传动性能和设计问题将不作过多的讨论，而着重介绍它们的传动特点和应用实例。
2．组合机构的内容不作课堂讲授，安排观看展柜。有条件时可安排一次多媒体课程。3．不完全齿轮机构，凸轮式间歇运动机构，非圆齿轮机构安排提示性自学，然后简单小结。
第八章 机械运动方案的拟定
(一)基本内容
1．机构组合方式及有关的设计方法。2．机构选型。
3．机器执行机构的协调和运动循环图。(二)教学重点难点
重点：机构选型，机构组合方式及有关设计方法。难点：组合机构设计方法。(三)教学基本要求
了解机构选型和组合的基本概念。掌握机械传动系统方案设计的思路和方法。
熟练掌握运动循环图的绘制与机械传动系统方案的设计。(四)教学建议
本章内容可安排一次多媒体课并参观展柜，能使学生拓展思路。讲解时重点介绍设计的思路和方法。
第九章平面机构力分析
(一)基本内容
1．机构惯性力的确定及运动副中摩擦力确定。2．不考虑摩擦力的机构力分析。3．速度多边形杠杆法。(二)教学重点难点
重点：动态静力分析，运动副反力的确定。难点：运动副反力的确定。(三)教学基本要求
了解动有关基本概念。了解机构中作用的各种力及机构力分析的方法。掌握态静力分析的方法。
熟练掌握运动副反力的确定。(四)教学建议
本章的教学目的就是要使学生掌握对机构进行力分析的常用的工程方法和力分析的过程，其教学的要求是能使学生掌握对一般平面机构进行动态静力分析的过程。在教学时数允许的情况下，最好要求学会运用茹科夫斯基杠杆法（速度多边形杠杆法）确定加于机械上的平衡力或平衡力偶短。因为这在理论力学中未讲过，而且又有实用价值。
第十章平面机构平衡
(一)基本内容
1．机械平衡的目的及内容。2．常用刚性转子的平衡计算。3．刚性转子的平衡实验。4．挠性转子动平衡简述。6．平面机构的平衡。(二)教学重点难点
重点：回转体的动、静平衡方法。难点：动平衡计算，机架上的平衡。(三)教学基本要求
了解平衡问题在机械工程中的重要性及挠性转子平衡的概念及平面四杆机构的平衡方法。
掌握刚性转子静、动平衡的计算方法。
熟练掌握其静、动平衡基本原理及平衡方法。(四)教学建议
鉴于本章课堂教学只安排两个学时，介绍刚性转子静、动平衡的计算方法。如果能开平衡实验，建议将中有关刚性转子静、动平衡实验的内容穿插到实验课中讲。
第十一章 机器的机械效率
(一)基本内容
1．机器的运动和功能关系。2．机器的机械效率和自锁。(二)教学重点难点
重点：机械效率和自锁。
难点：确定效率和自锁的方法。(三)教学基本要求
了解机器的运动和功能关系，机械效率和自锁情况。(四)教学建议
重点讲解机器的运动和功能关系，机械效率和自锁情况。至于瞬时效率的计算分析，主要讲清概念。
第十二章 机器运转及其速度波动的调节
(一)基本内容
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。3．机器运动方程式的建立。4．飞轮的设计。
5．两类速度波动的调节。(二)教学重点难点
重点：机器的等效方法，两类速度波动及调节方法，飞轮的设计。
难点：等效质量等的确定，机器运动方程式的建立及求解，飞轮的有关设计。(三)教学基本要求 了解调节的目的，机器运动方程式的建立，两类速度波动的调节方法以及一些基本概念。掌握建立单自由度机械系统等效动力学模型及运动方程式的方法。等效质量，等效转动惯量和等效力，等效力矩的意义，并能根据转化的需要进行计算。
熟练掌握机械运动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，并掌握飞轮转动惯量简易计算方法。
(四)教学建议
本章主要介绍速度波动的调节方法以及一些基本概念。重点讲解等效动力学模型及运动方程式的建立，以及飞轮转动惯量简易计算方法。至于飞轮的解析法设计可根据学时情况灵活掌握。
第十三章 计算机在机构分析和综合中的应用
(一)基本内容 1．概述。
2．单杆及杆组运动分析。3．单杆及杆组力分析。4．平面机构综合分析。(二)教学重点难点
重点：各种杆组的数学模型建立，程序框图的绘制。难点：数学模型的建立及求解。(三)教学基本要求
了解计算机在机构分析中应用。掌握运动分析和力分析程序框图。熟练掌握各种机构的数学模型的建立。(四)教学建议
由于课时的原因，该章教学时主要讲解各机构数学模型的建立方法。有条件时让学生编程上机调试，输出机构综合分析的各主要参数。
六、教材及参考文献：
（1）郑文纬、吴克坚主编.《机械原理》第七版.高等教育出版社，1997.7（2）孙 恒主编.《机械原理》.西北工业大学出版社，1988.6（3）王知行、刘廷荣主编.《机械原理》.高等教育出版社，2000.2（4）邹慧君、傅祥志等主编.《机械原理》.高等教育出版社，1999.6（5）黄茂林、秦伟主编.《机械原理》.机械工业出版社，2002.8（6）B.PAUL.《机构运动学与动力学》.上海科学技术出版社，1995.10
第二篇：《机械原理》课程设计教学大纲
《机械原理》课程设计教学大纲
课程编码：100790学
时：
27学时
学
分：1学分 开课学期：第五学期 课程类别：实践性教学环节 课程性质：课程设计
适用专业：机械类、非机械类和近机械类
一、课程设计目的与任务：
课程设计教学所要达到的目的是：
1、培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合运用机械原理课程的理论知识，并结合生产实际来分析和解决工程问题的能力。
2、通过制定设计方案、合理选择机构的类型、正确地对机构的运动和受力进行分析和计算，让学生对机构设计有一个较完整的概念。
3、训练学生收集和运用设计资料以及计算、制图和数据处理及误差分析的能力，并在此基础上利用计算机基础理论知识，初步掌握编制计算机程序并在计算机上计算来解决机构设计问题的基本技能。
课程设计教学的任务是：机械原理课程设计通常选择一般用途的机构为题目，根据已知机械的工作要求，对机构进行选型与组合，设计出几种机构方案，并对其加以比较和确定，然后对所选定方案中的机构进行运动和动力分析，确定出最优的机构参数，绘制机构运动性能曲线。
二、课程设计时间：1周
三、课程设计的教学要求：
机械原理课程设计是在机械原理课程进行中或完成后集中进行的教学环节，它是在教师指导下由学生独立完成的。每个学生都应明确课程设计的任务和要求，拟定设计计划，保证设计进度、设计质量，按时完成课程。在设计过程中，提倡独立思考、深入钻研，主动地、创造性地进行设计工作。要求设计态度严肃认真、一丝不苟，反对不求甚解，这样才能确保课程设计达到教学基本要求，并在设计思想、方法和技能等方面得到良好的训练和提高。
1、机械原理课程设计步骤：
（l）设计准备 认真研究设计任务书，明确设计要求、条件、内容和步骤，收集和阅读有关资料、图纸，复习有关课程知识；准备设计所需的工具和用具，拟定设计计划。
（2）机构方案设计 根据设计任务书的要求，绘制各种方案的机构运动简图，进行机构的选型和组合，研究运动形式的变换与联接，并对机构进行结构分析和性能比较，绘制出传动系统示意图。
（3）机构运动设计 对所选定的机构方案进行运动综合，要求既满足机械的用途、功能和工艺要求，又满足机构原动计运动规律及机构位移、速度和加速度等运动参数的要求，并将机构运动简图、速度图和加速度图以及相应的运动线图画在图纸上。
（4）机构动力设计 在机构的运动设计基础上，根据各构件的质量及转动惯量确定机构的惯性力、惯性力偶矩、各位置的运动副反力及应加于原动件上的平衡力矩，绘制平衡力矩及运动副反力的变化线图，以便清楚地了解在一个运动循环中，平衡力矩及运动副反力的变化情况。
（5）整理说明书 将课程设计的有关内容和设计体会以文字形式编写成说明书。
机械原理课程设计要求学生绘制一张1号图纸，完成规定的设计内容，并书写设计说明书。
课程设计答辩要求如下：
2、课程设计答辩要求：
经过一段集中时间的课程设计后，要进行课程设计的答辩，其目的是进一步检查和总结学生在课程设计过程中对所用有关的理论、概念和方法的理解和应用的情况以及对课程所涉及的有关知识的了解情况，进一步掌握学生独立完成课程设计的程度和能力。学生应正确回答指导教师提出的问题。答辩过程也可以融入课程设计过程中，随时对设计的某一环节提出有关问题，以期达到更准确了解学生对设计的态度、创新意识及独立完成的能力。
3、成绩评定
机械原理课程设计成绩相对机械原课程考试成绩是独立的，单独记载。课程设计成绩分优秀、良好、中等、及格和不及格五级，成绩不及格应重新设计。根据学生的设计态度、设计质量、创新性及答辩情况综合评定学生课程设计的成绩等级。
四、课程设计的内容：
任何一部新的机械都要经过设计、研制、生产和使用等四个阶段，其中设计阶段通常分为机构运动设计和结构设计，机构运动设计是根据机械的设计任务和要求，拟定机械中各机构的方案，利用机械原理课程的理论知识，对该机构方案进行结构分析、运动分析和动力分析，从而设计出满足使用要求、经济可靠、运动性能和动力性能优异的机构。而结构设计则是根据机械中各构件 的工况和失效形式，选择合理的材料，确定合理的几何形状和尺寸，绘制具体零件的工作图、部件装配图和总装图。经过审批投入试制，通过试验考证后才能正式投入生产。因此，机构结构设计是机构运动设计后所进行的设计阶段，是把具有发明创造性的机构方案设计转化为实际应用机械的具休实施设计阶段，而机构方案设计是机构运动设计的重要组成部分，机构运动设计正是机械原理课程设计的主要任务。
机械原理课程设计分为图解法和解析法两大类：
1、图解法
运用所学基本理论中的基本关系式，用图解的方法将其结果确定出来，并清晰地以线图的形式表现在图纸上，具有直观、定性简单、检查解析的正确性方便的特点，尤其在解决简单机构的分析与综合时更为方便。图解法进行课程设计，能培养学生工程图算能力，要求计算准确、作图精确，有利于培养学生严谨的工作作风。
2、解析法
运用求解方程式的方法求解未知量，计算精度高，并可借助计算机，避免大量重复人工劳动，可以迅速得到结果，能够看到全貌。用解析法进行课程设计，能培养学生运用计算机解决工程实际问题的能力。图解法和解析法各有优点，互为补充，两种方法并重。工程实际要求学生（未来的工程技术人员）应熟练地掌握这两种方法。
五、课程设计的参考软件：
C语言，FORTRAN，QBASIC等
六、课程设计的实验内容
指导学生在计算机上完成解析法内容的程序设计，计算位移、速度、加速度和平衡力矩的结果并绘制出曲线。
七、微机实验室安排 上机全部集中在机械学院CAD中心完成（现有微机180台），机械原理课程设计安排上机学时15小时。
八、课程设计报告
收集整理课程设计报告工作关系到课程设计的成败，通过这项工作，能提高学生的技术概括能力和表达能力，其主要内容有：
1、编写课程设计说明书
课程设计说明书是学生证明自己设计正确合理并供有关人员参考的文件，它是课程设计的重要组成部分。编写说明书也是科技工作者必须掌握的基本技能之一。因此，学生在校期间就应加强这方面的训练。课程设计说明书应在课程设计过程中逐步形成，课程设计结束时，再作必要的补充和整理。而设计说明书的内容视设计任务而定，大致包括：（1）设计题目（包括设计条件和要求）。（2）机构运动简图或设计方案的确定。（3）全部原始数据。
（4）完成设计所用方法及其原理的简要说明。
（5）建立设计所需的数学模型并列出必要的计算公式、计算过程及说明，写出设计计算结果。
（6）绘出计算机程序框图，写出自编的程序。若调用其他子程序．应写出子程序名，并自编出主程序。
（7）用表格列出计算结果并画出主要曲线图。
（8）对设计结果进行分析讨论，写出课程设计的收获和体会。（9）列出主要参考文献资料。
2、设计说明书的编写要求：
（1）说明书应该用钢笔或油笔写在 16开纸上，要求步骤清楚、叙述简明、文句通顺、书写端正。
（2）对每一自成单元的内容，都应有大小标题，使其醒目突出。（3）对所用公式和数据，应标明来源——参考资料的编号和页次。（4）说明书应加上封面装订成册。
九、课程设计参考资料：
安子军.机械原理教程.机械工业出版社,2003
第三篇：重庆大学机械原理本科教学大纲
理论课程考试大纲
机械原理考试大纲
一、课程名称：机械原理
二、课程代码：
三、课程性质：必修课程
四、考核内容
1.平面机构的结构分析
（1）机构自由度：机构中的复合铰链、局部自由度及虚约束；运动链及机构自由度计算。
（2）机构结构分析：平面机构的高副低代，II级基本杆组和III级基本杆组，机构的级别。2.平面连杆机构分析与设计
（1）基本特性：整转副存在条件，机构的行程与极限位置，极位夹角与行程速比系数，压力角与传动角。
（2）运动分析：机构运动分析的瞬心法和相对运动图解法。
（3）机构设计：按2~3个刚体位置设计刚体导引机构，按2~3个连架杆对应位置设计函数生成机构及按K值设计平面四杆机构。3.凸轮机构分析
凸轮机构的基本参数：应用反转原理确定凸轮机构的基本运动参数及凸轮机构的基本尺寸。4.齿轮机构设计计算
（1）直齿圆柱齿轮机构：几何尺寸计算，传动类型选择。
（2）斜齿圆柱齿轮机构：几何尺寸计算。5.轮系分析与传动比计算
（1）轮系的基本知识：轮系的类型及组成方式，同心条件，轮系的功能。
（2）传动比计算：计算轮系的传动比，确定基本构件的转向。6.机械动力学
（1）考虑摩擦的机构静力学分析。
（2）单自由度机械系统等效动力学参数计算及运动方程求解。
（3）最大盈亏功的确定及飞轮转动惯量计算。
五、试卷结构 1.满分100分 2.题型结构
a.概念及简答题（10%）b.计算题（50%）c.综合题（40%）3.内容结构
a.平面机构的结构分析（15%）b.平面连杆机构分析与设计（30%）c.凸轮机构分析（10%）d.齿轮机构设计计算（10%）e.轮系分析与传动比计算（15%）f.机械动力学（20%）
六、参考书目 黄茂林，秦伟主编.机械原理.北京：机械工业出版社，2010
考试大纲制订者：秦 伟 考试大纲审定者：黄茂林
机械原理教学大纲
一、课程名称：机械原理
二、课程代码：
三、课程英文名称：Theory of Machines and Mechanisms
四、课程负责人：秦 伟
五、学时与学分：48学时，3学分
六、课程性质：必修课程
七、适用专业：工科本科机械类专业
八、选课对象：
九、预修课程：高等数学、机械制图、理论力学
十、课程教材：黄茂林，秦伟主编.机械原理.北京：机械工业出版社，2010
十一、参考书目：
申永胜.机械原理教程（第2版）.北京：清华大学出版社，2005
张策主编.机械原理与机械设计（上、下册）.北京：机械工业出版社，2004
孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理（第七版），高等教育出版社，2006
十二、开课单位：机械工程学院机械
十三、课程的性质、目的和任务
本课程是高等学校工科机械类专业的一门主干技术基础课程。它在培养学生的机械设计能力和创新能力所需的知识、能力和素质结构中，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、基本知识和基本技能，学会常用机构的分析和综合方法，并具有进行机械系统设计的初步能力。在培养高级机械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，并具有增强学生适应机械技术工作能力的作用。
十四、课程基本要求
0.绪论
认识和了解机器及机构；了解机构的基本功能和结构特征；对机构、可动连接、构件、零件等有明确的概念和具体的认识。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。
1.机构的结构设计
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；掌握运动链成为机构的条件，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，并做出正确处理。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Ⅱ级、Ⅲ级机构分解为机架、原动件和若干基本杆组的方法。
2.平面连杆机构及其分析与设计
了解平面连杆机构的基本类型及其演化方法，掌握平面连杆机构的运动特性和传力特性，了解平面连杆机构的特点和功能。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。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；掌握按2~3个刚体位置设计刚体导引机构、按2~3个连架杆对应位置设计函数生成机构及按K值设计平面四杆机构；对机构分析与设计的现代解析法有清楚的了解。
3.凸轮机构及其设计
了解凸轮机构的基本结构特点、类型及应用，学会根据工作要求和使用场合选择凸轮机构。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。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。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。熟练掌握并灵活运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。
4.齿轮机构及其设计
了解齿轮机构的类型和功用，理解齿廓啮合基本定律。了解渐开线的形成过程，掌握渐开线的性质、渐开线方程及渐开线齿廓的啮合特性。理解和掌握渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动需要满足的条件。了解范成法切齿的基本原理和根切现象产生的原因、掌握不发生根切的条件。了解渐开线直齿圆柱齿轮机构的传动类型及特点，学会根据工作要求及已知条件，正确选择传动类型，进行直齿圆柱齿轮机构的传动设计。了解平行轴、交错轴斜齿圆柱齿轮机构和直齿圆锥齿轮机构的传动特点，并能借助图标或手册进行传动设计。
5.轮系及其设计
了解各类轮系的组成和运动特点，学会判断一个已知轮系属于何种轮系；熟练掌握各种轮系传动比的计算方法，会确定主、从动轮的转向关系；了解各类轮系的功能，学会根据各种要求正确选择轮系类型。了解行星轮系效率的概念及其主要影响因素。了解行星轮系设计的几个基本问题；了解几种其它类型行星传动的原理及特点。
6.其他常用机构
掌握槽轮机构、棘轮机构的工作原理、特点、功能和适用场合；了解不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构的工作原理、特点、功能和适用场合；了解间歇运动机构设计的基本要求。了解螺旋机构、摩擦传动机构、及一些其他无力效应机构的工作原理、运动特点和适用场合。了解机器人机构的主要特点、功能及应用，了解串联机器人运动学分析的基本思路和方法。
7.机械动力学
能够熟练地对移动副中的摩擦问题进行分析计算；掌握转动副和螺旋副中摩擦问题分析和计算方法；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，了解提高机械效率的途径。掌握平面连杆机构的静力学分析方法。了解机械平衡的目的及其分类，掌握机械平衡的方法。熟练掌握刚性转子的平衡设计方法，了解平衡试验的原理及方法，了解平面机构惯性力平衡的方法。掌握建立单自由度机械系统等效动力学模型以及确定机械的真实运动规律的基本思路及建立运动方程式的方法，能求解等效力矩和等效转动惯量均是机构位置函数时机械的运动方程式。掌握机械运转过程的三个阶段，机械系统的功、能量和原动件运动速度的特点。了解作用在机械中的力与某些运动参数之间的函数关系。了解周期性速率波动的调节方法，掌握飞轮调速原理及飞轮设计的基本方法。
8.机械系统的方案设计
了解机械总体方案设计及执行系统运动方案设计的任务，内容与步骤，对系统方案的功能分解与机构的选型，多方案的形成与优选有明确的了解。能编制运动循环图，对机构及机械系统的组合创新方法有所了解。
十五、课程描述
0.绪论
机器的功能结构及机构，机械总体方案设计的内容及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。
1.机构的结构设计 机构的结构及简图，运动链及机构的自由度计算，平面运动链结构设计的公式推导法，按基本杆组的机构综合与结构分析。
2.平面连杆机构及其分析与设计
平面连杆机构的基本结构与分类，平面连杆机构的基本特性及运动分析，平面连杆机构的运动学尺寸综合，平面四杆机构优化设计（简介）。
3.凸轮机构及其设计
凸轮机构基本运动参数设计，凸轮机构基本尺寸设计，凸轮轮廓曲线的设计，凸轮机构从动件设计。
齿轮机构及其设计
齿廓啮合基本定律及齿廓曲线，渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算，渐开线标准直齿圆柱齿轮啮合传动的尺寸参数设计，渐开线齿轮的加工与变位原理，渐开线变位齿轮传动，渐开线直线圆柱齿轮机构的传动类型及几何设计，斜齿圆柱齿轮机构，直齿圆锥齿轮机构。
轮系及其设计
轮系的分类，定轴轮系及其设计，周转轮系及其设计，复合轮系及其设计，轮系的功用，少齿差传动简介。
6.其他常用机构
间歇运动机构，螺旋机构，摩擦传动机构，液、气动机构及电磁传动机构，机器人机构。
7.机械动力学
机械中的摩擦与效率，机构的动态静力分析，机械的平衡，机械的运转及动力学模型，机械系统速度波动及其调节。
8.机械系统的方案设计
机械执行系统的方案设计，机械传动系统的方案设计和原动机选择。
十六、学时分配
0.绪论 1学时
1.机构的结构设计 6学时
2.平面连杆机构及其分析与设计 10学时
3.凸轮机构及其设计 5学时
4.齿轮机构及其设计 8学时
5.轮系及其设计 5学时
6.其它常用机构 1学时
7.机械动力学 8学时
8.机械系统的方案设计 2学时
总复习2学时
十七、能承担此课的教师：秦伟，宋立权，宁先雄，杜静，陈同杰，刘达斌
教学大纲制订者：秦 伟
教学大纲审定者：黄茂林
第四篇：机械原理课程设计
机械原理 课程设计说明书
设计题目：牛头刨床的设计
机构位置编号：11 3
方案号：II
班 级： 姓 名： 学 号：
年 月 日
目录
一、前言………………………………………………1
二、概述
§2.1课程设计任务书…………………………2 §2.2原始数据及设计要求……………………2
三、设计说明书
§3.1画机构的运动简图……………………3 §3.2导杆机构的运动分析…………………4 §3.3导杆机构的动态静力分析3号点……11 §3.4刨头的运动简图………………………15
§3.5飞轮设计………………………………17
§3.6凸轮机构设计…………………………19 §3.7齿轮机构设计…………………………24
四、课程设计心得体会……………………………26
五、参考文献………………………………………27
一〃前言
机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学分析与设计的训练，是本课程的一个重要实践环节。是培养学生机械运动方案设计、创新设计以及应用计算机对工程实际中各种机构进行分析和设计能力的一门课程。其基本目的在于：
⑴．进一步加深学生所学的理论知识培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力。
⑵.使学生对于机械运动学和动力学的分析设计有一较完整的概念。
⑶.使学生得到拟定运动方案的训练并具有初步设计选型与组合以及确定传动方案的能力。
⑷.通过课程设计，进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。
⑸.培养学生综合运用所学知识，理论联系实际，独立思考与分析问题能力和创新能力。
机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构连杆机构、飞轮机构凸轮机构，进行设计和运动分析、动态静力分析，并根据给定机器的工作要求，在此基础上设计凸轮，或对各机构进行
运动分析。
二、概述
§2.1课程设计任务书
工作原理及工艺动作过程 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图(a）所示，由导杆机构1-2-3-4-5带动刨头5和削刀6作往复切削运动。工作行程时，刨刀速度要平稳，空回行程时，刨刀要快速退回，即要有极回作用。切削阶段刨刀应近似匀速运动，以提高刨刀的使用寿命和工件的表面 加工质量。切削如图所示。
§2.2.原始数据及设计要求
三、设计说明书(详情见A1图纸)
§3.1、画机构的运动简图
以O 4为原点定出坐标系，根据尺寸分别定出O 2点B点，C点。确定机构运动时的左右极限位置。曲柄位置图的作法为，取1和8’为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1’和7’为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、3„12等，是由位置1起，顺ω2方向将曲柄圆作12等分的位置，如下图：
§3.2 导杆机构的运动分析
11位置的速度与加速度分析 1）速度分析
取曲柄位置“11”进行速度分析。因构件2和3在A处的转动副相连，故VA2=VA3，其大小等于W2lO2A，方向垂直于O2 A线，指向与ω2一致。
曲柄的角速度 ω2=2πn2/60 rad/s=6.702rad/s υA3=υA2=ω2〃lO2A=6.702×0.09m/s=0.603m/s（⊥O2A）
取构件3和4的重合点A进行速度分析。列速度矢量方程，得
υA4= υA3+ υA4A3 大小 ?
√ ? 方向 ⊥O4B ⊥O2A ∥O4B 取速度极点P，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm，作速度多边形如下图
由图得
υA4=0.567m/s
υA4A3 =0.208m/s
用速度影响法求得
VB5=VB4=VA4*04B/O4A=1.244m/s 又
ω4=VA4/O4A=2.145rad/s 取5构件为研究对象,列速度矢量方程,得
vC = vB+ vCB 大小
? √ ? 方向 ∥XX ⊥O4B ⊥BC 取速度极点P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm, 作速度多边行如
上图。则图知，vC5= 1.245m/s
Vc5b5=0.111m/s
ω5=0.6350rad/s
2）加速度分析
取曲柄位置“11”进行加速度分析。因构件2和3在A点处的转动副相连，故aA2n=aA3n,其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。ω2=6.702rad/s, aA3n=aA2n=ω22lO2A=6.702×0.09 m/s2=4.0425m/s2 取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程得：
aA4 = aA4n + aA4τ
= aA2n
+ aA4A2k
+
aA4A
2大小:
?
ω42lO4A
?
√
2ω4υA4 A2
?
方向: ? A→O4 ⊥O4B A→O2
⊥O4B
∥O4B 取加速度极点为P＇,加速度比例尺µa=0.1（m/s2）/mm, 作加速度多边形如下图所示.由图可知
aA4=2.593m/s2 用加速度影响法求得
aB4= aB5 = aA4* L04B / L04A =5.690 m /s2 又
ac5B5n =0.0701m/s2 取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得
ac5= aB5+ ac5B5n+ a c5B5τ 大小
?
√
w52 Lbc
? 方向
∥XX √
c→b
⊥BC 作加速度多边形如上图，则
″
aC5B5τ= C5´C5·μa =2.176m/s2
aC5 =4.922m/s2
3号位置的速度与加速度分析 1)速度分析
取曲柄位置“3”进行速度分析，因构件2和3在A处的转动副相连，故VA3=VA2，其大小等于w2〃lO2A，方向垂直于O2 A线，指向与w2一致。
曲柄的角速度 ω2=2πn2/60 rad/s=6.702rad/s υA3=υA2=ω2〃lO2A=6.702×0.09m/s=0.603m/s（⊥O2A）取构件3和4的重合点A进行速度分析，列速度矢量方程，得，VA4
=VA3
+ VA4A3
大小
?
√
?
方向
⊥O4B
⊥O2A
∥O4B 取速度极点P，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm，作速度多边形如下图
VA4=pa4〃µv= 0.487m/s VA4A3=a3a4〃µv= 0.356 m/s w4=VA4⁄lO4A=1.163rad/s VB=w4×lO4B= 0.675m/s
取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得
υC =
υB
+
υCB
大小
?
√
? 方向 ∥XX(向右)
⊥O4B
⊥BC
取速度极点P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm, 作速度多边形如上，则
Vc5=0.669m/s
Vcb=0.102m/s
W5=0.589rad/s 2）.加速度分析
取曲柄位置“3”进行加速度分析。因构件2和3在A点处的转动副相连，故aA2n=aA3n,其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。ω2=6.702rad/s，9 aA2n=aA3n=ω22lO2A=6.702×0.09 m/s2=4.0426m/s2 取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程得：
aA4 =aA4n+ aA4τ = aA3n + aA4A3K + aA4A3v 大小: ? ω42lO4A ? √ 2ω4υA4 A3 ? 方向 ? B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B ∥O4B（沿导路）取加速度极点为P＇,加速度比例尺µa=0.1（m/s2）/mm, 作加速度多边形下图所示：
则由图知：
aA4 =P´a4´〃μa =3.263m/s2 aB4= aB5 = aA4* L04B / L04A =4.052 m/ s2 取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得
ac = aB + acBn+ a cBτ
大小 ? √ ω5l2CB ? 方向 ∥X轴 √ C→B ⊥BC 其加速度多边形如上图，则 ac =p ´c〃μa =4.58m/s2 §3.3 导杆机构的动态静力分析 3号点 取3号位置为研究对象：
①.5-6杆组共受五个力，分别为P、G6、Fi6、R16、R45, 其中R45和R16 方向已知，大小未知，切削力P沿X轴方向，指向刀架，重力G6和支座反力R16 均垂直于质心，R45沿杆方向由C指向B，惯性力Fi6大小可由运动分析求得，方向水平向左。选取比例尺μ=(40N)/mm，受力分析和力的多边形如图所示：
已知：
已知P=9000N，G6=800N，又ac=ac5=4.58m/s2 那么我们可以计算 FI6=-G6/g×ac =-800/10×4.5795229205 =-366.361N 又ΣF=P + G6 + FI6 + F45 + FRI6=0，方向 //x轴 → ← B→C ↑ 大小 9000 800 √ ？ ？ 又
ΣF=P + G6 + Fi6 + R45 + R16=0，方向
//x轴
→
←
B→C
↑ 大小
8000
620
√
？
？ 由力多边形可得：F45=8634.495N
N=950.052 N 在上图中，对c点取距，有
ΣMC=-P〃yP-G6XS6+ FR16〃x-FI6〃yS6=0 代入数据得x=1.11907557m ②.以3-4杆组为研究对象（μ=50N/mm）
已知： F54=-F45=8634.495N，G4=220N aB4=aA4〃 lO4S4/lO4A=2.261m/s2 , αS4=α4=7.797ad/s2
可得：
FI4=-G4/g×aS4 =-220/10×2.2610419N=-49.7429218N MS4=-JS4〃aS4=-9.356 对O4点取矩：
MO4= Ms4 + Fi4×X4 + F23×X23-R54×X54-G4×X4 = 0 代入数据，得：
MO4=-9.356-49.742×0.29+F23×0.4185+8634.495×0.574+220×0.0440=0 故：
F23=11810.773N Fx + Fy + G4 + FI4 + F23 + F54 = 0 方向： ？ ？ √ M4o4 √ √ 大小： √ √ → √ ┴O4B √
解得：
Fx=2991.612N Fy=1414.405N 方向竖直向下
③.对曲柄分析，共受2个力，分别为F32,F12和一个力偶M,由于滑块3为二力杆，所以F32=F34，方向相反，因为曲柄2只受两个力和一个力偶，所以F12与F32等大反力。受力如图：
h2=72.65303694mm,则，对曲柄列平行方程有，ΣMO2=M-F32〃h2=0 即
M=0.0726*11810.773=0，即M=858.088N〃M
§3.4刨头的运动简图
§3.5飞轮设计
1.环取取曲柄AB为等效构件，根据机构位置和切削阻力Fr确定一个运动循的等效阻力矩根据个位置时
值，采用数值积分中的梯形法，计算曲柄处于各的功
。因为驱动力矩可视为
，确定等效驱动力常数，所以按照
矩Md。
2.估算飞轮转动惯量 由
确定等效力矩。
§3.6凸轮机构设计
1.已知：摆杆为等加速等减速运动规律，其推程运动角o=10o，回程运动角0'=70o，摆杆长度=70远休止角001lo9D=135mm，最大摆角max=15o，许用压力角[]=38.2.要求:(1)计算从动件位移、速度、加速度并绘制线图。（2）确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径，划出凸轮实际轮廓线，并按比例绘出机构运动简图。
3.设计步骤：
1、取任意一点O2为圆心，以作r0=45mm基圆；
2、再以O2为圆心，以lO2O9/μl=150mm为半径作转轴圆；
3、在转轴圆上O2右下方任取一点O9;
4、以O9为圆心，以lOqD/μl=135mm为半径画弧与基圆交于D点。O9D即为摆动从动件推程起始位置，再以逆时针方向旋转并在转轴圆上分别画出推程、远休、回程、近休，这四个阶段。再以11.6°对推程段等分、11.6°对回程段等分（对应的角位移如下表所示），并用A进行标记，于是得到了转轴圆山的一系列的点，这些点即为摆杆再反转过程中依次占据的点，然后以各个位置为起始位置，把摆杆的相应位置
画出来，这样就得到了凸轮理论廓线上的一系列点的位置，再用光滑曲
线把各个点连接起来即可得到凸轮的外轮廓。
5、凸轮曲线上最小曲率半径的确定及滚子半径的选择
（1）用图解法确定凸轮理论廓线上的最小曲率半径min：先用目测法估计凸轮理论廓线上的min的大致位置（可记为A点）；以A点位圆心，任选较小的半径r 作圆交于廓线上的B、C点；分别以B、C为圆心，以同样的半径r画圆，三个小圆分别交于D、E、F、G四个点处，如下图9所示；过D、E两点作直线，再过F、G两点作直线，两直线交于O点，则O点近似为凸轮廓线上A点的曲率中心，曲率半径minOA；此次设计中，凸轮理论廓线的最小曲率半径min 26.7651mm。
凸轮最小曲率半径确定图（2）凸轮滚子半径的选择（rT）
凸轮滚子半径的确定可从两个方向考虑： 几何因素——应保证凸轮在各个点车的实际轮廓曲率半径不小于1~5mm。对于凸轮的凸曲线处CrT，对于凸轮的凹轮廓线CrT（这种情况可以不用考虑，因为它不会发生
失真现象）；这次设计的轮廓曲线上，最
小的理论曲率半径所在之处恰为凸轮
上的凸曲线，则应用公式：minrT5rTmin521.7651mm；滚
子的尺寸还受到其强度、结构的限制，不能做的太小，通常取rT(0.10.5)r0
及4.5rT22.5mm。综合这两方面的考虑，选择滚子半径可取rT=15mm。
然后，再选取滚子半径rT，画出凸轮的实际廓线。设计过程 1.凸轮运动规律 推程0≤2φ≤δo /2时：
2max12204max120,0024max2 120
推程δo /2≤φ≤δo时：
2max1max(220)04max1(20)002,04max2120
回程δo+δs01≤φ≤δo+δs+δ'o/2时：
2max1max2'204max1'200,0'24max21'20
回程δo+δs+δ’o/2≤φ≤δo+δs+δ’o时：2max1(0')2'204max1('20')00'2,0'4max21'20
2.依据上述运动方程绘制角位移ψ、角速度ω、及角加速度β的曲线，由公式得出如下数据关系（1）角位移曲线：
（2）角速度ω曲线:
（3）角加速度曲线:
4）、求基圆半径ro及lO9O2
3.由所得数据画出从动杆运动线图
§3.7齿轮机构设计 1、设计要求：
计算该对齿轮传动的各部分尺寸，以2号图纸绘制齿轮传动的啮合图，整理说明书。
2.齿轮副Z1-Z2的变位系数的确定
齿轮2的齿数Z2确定：
ｉo＇＇2=40＊Z2／16＊13=n0＇＇／no2=7.5
得Z2=39
取x1=-x2=0.5
x1min=17-13／17=0.236 x2min=17-39／17=-1.29
计算两齿轮的几何尺寸：
小齿轮
d1=m＊Z1=6＊13=78mm
ha1=（ha*+x1）*m=（1+0.5）*6=9mm
hf1=（ha*+c*-x1）*m=（1+0.25-0.5）*6=4.5mm
da1=d1+2*ha1=78+2*9=96
df1=d1-2*h f1=78-9=69
db1=d1*cosɑ=78*cos20˚=73.3
四 心得体会
机械原理课程设计是机械设计制造及其自动化专业教学活动中不可或缺的一个重要环节。作为一名机械设计制造及其自动化大三的学生，我觉得有这样的实训是十分有意义的。在已经度过的生活里我们大多数接触的不是专业课或几门专业基础课。在课堂上掌握的仅仅是专业基础理论面，如何去面对现实中的各种机械设计？如何把我们所学的专业理论知识运用到实践当中呢？我想这样的实训为我们提供了良好的实践平台。
一周的机械原理课程设计就这样结束了，在这次实践的过程中学到了很多东西，既巩固了上课时所学的知识，又学到了一些课堂内学不到的东西，还领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质，更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制，最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化。
其中在创新设计时感觉到自己的思维有一条线发散出了很多线，想到很多能够达到要求的执行机构，虽然有些设计由于制造工艺要求高等因素难以用于实际，但自己很欣慰能够想到独特之处。这个过程也锻炼了自己运用所学知识对设计的简单评价的技能。
五、参考文献
1、《机械原理教程》第7版
主编：孙桓
高等教育出版社
2.《机械原理课程设计指导书》主编:戴娟
高等教育出版社
3.《理论力学》主编：尹冠生
西北工业大学出版社
第五篇：机械原理教案
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：2010级，2011-2012学年第一学期 教材：《机械原理》，邹慧君 张春林 李杞仪主编，高等教育出版社，2006
《机械原理》，黄锡铠 郑文纬主编，高等教育出版社，1999
任课教师：胡昌军
编写时间：2011年08月 机械原理课程教案
绪 论
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
第一节 机器的功能结构及机构（1学时）第二节 机械原理课程的定位与任务
第三节 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
1.从机器及机械系统的总体去认识机构。
2.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。3.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
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 黄茂林，秦伟主编．机械原理．北京：机械工业出版社，2002 2 申永胜主编．机械原理教程．北京：清华大学出版社，1999 3 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。
机械原理课程教案
绪 论
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 0-1~0-3 2 机械原理课程教案
第一章 机构的结构设计
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Ⅱ级、Ⅲ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
第一节 机构的基本结构及简图（1.5学时）
第二节 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）第三节平面运动链与机构的结构设计（1学时）
第四节 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 3 机械原理课程教案
第一章 机构的结构设计
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 黄茂林，秦伟主编．机械原理．北京：机械工业出版社，2002 2 申永胜主编．机械原理教程．北京：清华大学出版社，1999 3 王知行，刘廷荣主编．机械原理．北京：高等教育出版社，2000 4 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 4 机械原理课程教案
第二章平面连杆机构及其分析与设计
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；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2~3个刚体位置设计刚体导引机构、按2~3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 第一节 概述（1.5学时）
第二节平面连杆机构运动特性与分析方法（4.5学时）第三节平面连杆机构的传力特性与受力分析（3.5学时）第四节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2~3个位置设计刚体导引机构，按给定的2~3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2~3个对应位置设计函数生成机构。
机械原理课程教案
第二章平面连杆机构及其分析与设计
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 黄茂林，秦伟主编．机械原理．北京：机械工业出版社，2002 2 申永胜主编．机械原理教程．北京：清华大学出版社，1999 3 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
第一次 2-1，2-2，2-8，2-10，2-13，2-16 第二次 2-5，2-6，2-18，2-19，2-21，2-24，2-26 第三次 2-27，2-28，2-29，2-30，2-32 6 机械原理课程教案
第三章 凸轮机构及其设计
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 第一节 概述
第二节 凸轮机构的传力特性
第三节 凸轮机构的设计过程（第一、二、三节共1.5学时）
第四节 凸轮机构运动学参数和基本尺寸的设计（1学时）第五节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：
1.凸轮机构的型式选择。2.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。3.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，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 7 机械原理课程教案
第三章 凸轮机构及其设计
师和学生的互动。
六、主要参考书目 黄茂林，秦伟主编．机械原理．北京：机械工业出版社，2002 2 申永胜主编．机械原理教程．北京：清华大学出版社，1999 3 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 8
机械原理课程教案
第四章 轮系及其设计
第四章 轮系及其设计
一、教学目标及基本要求
1.了解各类轮系的组成和运动特点，学会判断一个已知轮系属于何种轮系。
2.熟练掌握各种轮系传动比的计算方法，会确定主、从动轮的转向关系；掌握周转轮系的传动特性与类型和结构的关系。
3.了解各类轮系的功能，学会根据各种要求正确选择轮系类型。4.了解行星轮系效率的概念及其主要影响因素。
5.了解复合轮系的组合方法，学会分析复合轮系的组成，正确计算其传动比。6.了解行星轮系设计的几个基本问题；了解几种其它类型行星传动的原理及特点。
二、教学内容及学时分配 第一节 轮系的分类
第二节 定轴轮系及其设计（第一、二节共1学时）第三节 周转轮系及其设计（3.5学时）第四节 复合轮系及其设计(0.5学时)第六节 少齿差传动简介（1学时）
三、教学内容的重点和难点 重点：
1.轮系传动比的计算。2.轮系的设计。难点：
复合轮系传动比计算
四、教学内容的深化与拓宽 新型少齿差传动
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。
在教学过程中应注意强调应用反转法原理求解周转轮系传动比方法的实质、转化机构的概念、正确划分基本轮系的方法。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 黄茂林，秦伟主编．机械原理．北京：机械工业出版社，2002 2 申永胜主编．机械原理教程．北京：清华大学出版社，1999 3 曲继方，安子军，曲志刚．机构创新设计．北京：科学出版社，2001
机械原理课程教案
第四章 轮系及其设计
七、相关的实践性环节 参观机械创新设计实验室。
八、课外学习要求
自学定轴轮系的传动效率计算、定轴轮系设计中的几个问题、封闭型轮系的功率流等内容。
九、习题
4-1，4-2，4-5，4-6，4-7，4-9，4-13，4-14，4-18
机械原理课程教案
第五章 其它常用机构
第五章 其它常用机构
一、教学目标及基本要求
了解槽轮机构、棘轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇机构及螺旋机构的工作原理、运动特点和适用场合。
二、教学内容与学时分配 第一节 间歇运动机构 第二节 螺旋机构
第三节 摩擦传动机构（第一、二、三节共1学时）
三、教学内容的重点和难点 重点：
1.槽轮机构、棘轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构及螺旋机构的组成和运动特点。
2.简单螺旋机构与复式螺旋机构位移与转角之间的关系。3.摩擦传动机构传动比的计算。
四、教学内容的深化与拓宽 液动、气动机构及电磁传动机构。
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。
本章教学应侧重于概念分析，简要介绍这些机构的工作原理、运动特点和适用场合。通过学习，开阔眼界和思路，扩大知识面，为机械系统方案设计提供一些基础知识。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 黄茂林，秦伟主编．机械原理．北京：机械工业出版社，2002 2 申永胜主编．机械原理教程．北京：清华大学出版社，1999
七、相关的实践性环节 机电流体传动控制实验。
八、课外学习要求
自学液动机构、电磁传动机构等内容。
九、思考题 5-1~5-4
机械原理课程教案
第六章 机械动力学
第六章 机械动力学
一、教学目标及基本要求
1.明确认识惯性力、惯性力矩对机械工作的稳定性、动载荷和输入力矩的影响，了解机构动态静力分析的方法。
2.了解机械平衡的目的及其分类，掌握机械平衡的方法。熟练掌握刚性转子的平衡设计方法，了解平衡试验的原理及方法，了解平面机构惯性力平衡的方法。
3.掌握机械运转过程的三个阶段，机械系统的功、能量和原动件运动速度的特点。了解作用在机械中的力与某些运动参数之间的函数关系。
4.掌握建立单自由度机械系统等效动力学模型以确定机械的真实运动规律的基本思路及建立运动方程式的方法，能求解等效力矩和等效转动惯量均是机构位置函数时机械的运动方程式。
5.了解周期性速率波动的调节方法，掌握飞轮调速原理及飞轮的设计方法，能求解等效力矩是机构位置函数时飞轮的转动惯量。
二、教学内容与学时分配
第一节 机构的动态静力分析 2学时 第二节 机械的平衡 1.5学时
第三节 机械的运转及其速度波动的调节 4.5学时
三、教学内容的重点和难点 重点：
1.刚性转子静平衡、动平衡的原理及平衡设计方法。
2.单自由度机械系统等效动力学模型的建立及机械系统真实运动规律的求解。3.机械系统运动的波动及其调节方法。难点：
1.刚性转子动平衡计算
2.等效力（力矩）、等效质量（等效转动惯量的计算）
四、教学内容的深化与拓宽
机械系统的计算机辅助运动学和动力学。
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，机械的真实运动规律是由其各构件的尺寸、质量、转动惯量和作用在各构件上的力等许多参数决定的。只有根据这些参数确定出机械原动件的真实运动规律，才能进而对其进行运动分析，确定各构件的真实运动规律。了解机械的真实运动情况，是对机械进行动力学研究与分析所必需的。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。
机械原理课程教案
第六章 机械动力学
六、主要参考书目 黄茂林，秦伟主编．机械原理．北京：机械工业出版社，2002 2 申永胜主编．机械原理教程．北京：清华大学出版社，1999 3 唐锡宽，金德闻．机械动力学．北京：高等教育出版社，1984
七、相关的实践性环节 刚性回转体平衡实验。
八、课外学习要求
自学机构动态静力分析的图解法等内容。
九、习题
6-1，6-4，6-5，6-7，6-8，6-11，6-14
机械原理课程教案
第七章 机械系统运动方案设计
第七章 机械系统运动方案设计
一、教学目标及基本要求
1.了解机械系统设计的整个过程，明确机械系统总体方案设计阶段的设计目的及工作内容。
2.了解机械系统总体方案设计中应具有的现代设计观念以及机械现代设计和创新设计的特点，逐步学会在机械执行系统、传动系统的方案设计和原动机选择过程中，正确灵活运用这些设计思想。
3.了解机械执行系统方案设计的过程和具体设计内容，学会根据机械预期实现的功能要求，进行功能原理设计的创新构思；学会根据工作原理提出的工艺动作要求，创造性地构思出合适的运动规律。
4.掌握执行机构型式设计的原则，学会运用选型和构型的方法进行执行机构型式的创新设计。
5.了解执行系统协调设计的目的和原则，掌握机械运动循环图的绘制方法。6.了解方案评价的意义、评价准则、评价指标和评价方法。
二、教学内容与学时分配
第一节 机械总体方案设计（1学时）
第二节 现代设计观念与创新设计简介（1学时）第三节 机械执行系统运动方案设计（3学时）第五节 机械系统运动方案设计举例（1学时）
（注：课内只安排2学时，着重介绍第一、三节的部分内容，其余内容安排在课程设计进行时讲授）
三、教学内容的重点和难点 重点：
1.机械系统总体方案设计阶段的设计内容和设计思想。
2.机械执行系统方案设计的内容和全过程，执行系统方案设计的具体方法。
四、教学内容的深化与拓宽 机械现代设计方法。
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，要强调机械总体方案设计是机械产品设计中十分重要的一环，产品的功能是否齐全、性能是否优良，在很大程度上取决于总体方案设计阶段的工作；执行系统的方案设计是机械总体方案设计的核心，对机械系统能否实现预期的功能以及工作质量的优劣和产品在市场上的竞争力，都起着决定性的作用。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。
机械原理课程教案
第七章 机械系统运动方案设计
六、主要参考书目 黄茂林，秦伟主编．机械原理．北京：机械工业出版社，2002 2 申永胜主编．机械原理教程．北京：清华大学出版社，1999
七、相关的实践性环节
机械创意组合设计实验，机械运动方案创新设计实验。
八、课外学习要求
自学现代设计观念与创新设计、机械传动系统的方案设计和原动机的选择、机械系统运动方案设计举例等内容。
九、思考题 7-1~7-3 15
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