机械原理教案

第一篇：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

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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

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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

第二篇：重庆大学机械原理教案

重庆大学机械原理教案

时间:2011-12-10 20:06来源:重庆大学考研网作者:文彦教育点击:

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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

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—；了解的基本功能和结构特征；对、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 机器的功能结构及（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

1.从机器及机械系统的总体去认识。

2.的基本功能特征—传递与变换运动；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、生动地认识了解及其结构与运动学特征，认识典型常用。

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。

八、课外学习要求

学生通过自学了解本学科（机械学、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

第一章 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.熟练掌握运动简图的绘制方法。能够将实际或的结构简图绘制成运动简图；能看懂各种复杂的运动简图；能用运动简图表达自己的设计构思。

3.了解运动链和的结构以及结构设计的理论和方法，掌握运动链成为的条件。4.熟练掌握自由度的计算方法，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、杆组的级别和的级别；学会将Ⅱ级、Ⅲ级分解为机架、原动件和若干基本杆组的方法。

二、教学内容及学时分配 的基本结构及简图（1.5学时）

 运动链及的自由度计算和运动简图的绘制（2.5学时）平面运动链与的结构设计（1学时）  按基本杆组的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.运动简图的绘制。2.自由度的计算。3.运动链成为的条件。4.的组成原理与结构分析。难点：

1.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；保证运动学、动力学分析计算无误。介绍绘制运动简图和自由度计算时，应通过典型例题的分析，指出初学者容易犯的错误，并要求学生在绘制运动简图和自由度计算时，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．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

第二章平面连杆及其分析与设计

一、教学目标及基本要求

1.掌握平面连杆的基本类型，掌握其演化方法。

2.掌握平面连杆的运动特性，包括具有整转副和存在曲柄的条件、急回运动、的行程、极限位置、运动的连续性等；

3.掌握平面连杆运动分析的方法，学会将复杂的平面连杆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.掌握平面连杆的静力学分析方法，学会合理选择与设计平面连杆。6.了解平面连杆设计的基本问题，掌握根据具体设计条件及实际需要，选择合适的型式；学会按2~3个刚体位置设计刚体导引、按2~3个连架杆对应位置设计函数生成及按K值设计四杆；对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）

平面连杆运动特性与分析方法（4.5学时）平面连杆的传力特性与受力分析（3.5学时）平面四杆综合的内容与方法（4.5学时）

三、教学内容的重点和难点 重点：

1.平面四杆的基本型式及其演化方法。

2.平面连杆的运动特性，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，按给定的2~3个对应位置设计函数生成，按K值设计四杆。难点：

1.平面连杆运动分析的相对运动图解法求的加速度。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。

四、教学内容的深化与拓宽平面连杆的优化设计。

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，如影像法在的速度分析和加速度分析中的应用、连杆设计的刚化—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．连杆设计．上海：上海科学技术出版社，1995

七、相关的实践性环节

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，的合理选用，平面四杆的优化设计和空间连杆等内容。

九、习题

2-1，2-2，2-8，2-10，2-13，2-16  2-5，2-6，2-18，2-19，2-21，2-24，2-26  2-27，2-28，2-29，2-30，2-32 

第三章 凸轮及其设计

一、教学目标及基本要求

1.了解凸轮的基本结构特点、类型及应用，学会根据工作要求和使用场合选择凸轮。

2.了解凸轮的设计过程，对凸轮的运动学、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的基圆半径、滚子半径和偏置方向，摆动从动件盘形凸轮的摆杆长、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，学会凸轮的计算机辅助设计方法。

二、教学内容及学时分配

     概述

凸轮的传力特性

凸轮的设计过程（第一、二、三节共1.5学时）

凸轮运动学参数和基本尺寸的设计（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.凸轮的型式选择。

2.从动件运动规律的选择及设计。

3.盘形凸轮基本尺寸的设计，凸轮轮廓曲线设计的图解法和解析法。

1.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 空间凸轮与高速凸轮简介。

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 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的应用特点和高速凸轮设计应注意的问题。

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.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

轮系的分类

 定轴轮系及其设计（第一、二节共1学时） 周转轮系及其设计（3.5学时） 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．创新设计．北京：科学出版社，2001

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

第五章 其它常用

一、教学目标及基本要求

了解槽轮、棘轮、不完全齿轮、凸轮式间歇及螺旋的工作原理、运动特点和适用场合。

二、教学内容与学时分配

间歇运动  螺旋

 摩擦传动（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、棘轮、不完全齿轮、凸轮式间歇运动及螺旋的组成和运动特点。

2.简单螺旋与复式螺旋位移与转角之间的关系。3.摩擦传动传动比的计算。

四、教学内容的深化与拓宽 液动、气动及电磁传动。

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。

本章教学应侧重于概念分析，简要介绍这些的工作原理、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、电磁传动等内容。

九、思考题 5-1~5-4

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，能求解等效力矩是位置函数时飞轮的转动惯量。

二、教学内容与学时分配 的动态静力分析 2学时  机械的平衡 1.5学时

 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。

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

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.掌握执行型式设计的原则，学会运用选型和构型的方法进行执行型式的创新设计。

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。

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(责任编辑：文彦考研)

第三篇：机械原理习题

1、用平面低副联接的二构件间，具有相对运动数为（b）A.1

B.2

C.3

D.≥

22、某平面机构共有5个低副，1个高副，机构的自由度为1，则该机构具有几个活动构件？（b）

A.3

B.4

C.5

D.6

3、某机构中有6个构件，则该机构的全部瞬心数目为（d）

A.3

B.6

C.9

D.15

4、机构发生自锁是由于（c）

A.驱动力太大

B.生产阻力太大

C.效率小于零

D.摩擦力太大

5、对结构尺寸为 b/D ≥ 0.2 的不平衡刚性转子，需进行（a）

A.动平衡

B.静平衡

C.不用平衡

6、对于周期性速度波动，应如何调节（b）

A.用调速器

B.用飞轮

C.用解调器

D.用弹簧

7、等效转动惯量的值（d）

A.一定是常数

B.一定不是常数

C.可能小于零

D.一定大于零

8、在曲柄滑块机构中，如果增大曲柄的长度，则滑块的行程（a）

A.增大

B.不变 C.减小

D.减小或不变

9、在铰链四杆机构中，若满足“最短杆长度＋最长杆长度 ≤ 其余两杆长度之和”的条件，使机构成为双摇杆机构，则应（d）

A.固定最短杆

B.固定最短杆的邻边

C.固定最长杆

D.固定最短杆的对边

10、凸轮转速的大小将会影响（d）

A.从动杆的升距

B.从动杆的压力角

C.从动杆的位移规律

D.从动杆的速度

11、在凸轮机构中，下列从动件的运动规律，哪种无冲击？（d）

A.等速运动

B.等加速等减速运动

C.余弦加速度运动

D.正弦加速度运动

12、渐开线直齿外啮合正传动的一对齿轮，可满足的中心距条件是（a）

A.a’ = a

B.a’ ＞ a

C.a’ ＜ a

13、加工负变位齿轮，刀具应如何移位？（c）

A.刀具中线与分度圆相切

B.刀具中线与分度圆相离

C.刀具中心与分度圆相割

14、斜齿圆柱齿轮的当量齿数公式为（a）

A.C.15、正变位齿轮的齿距P（a）A.=

16、一对标准渐开线直齿圆柱齿轮传动中，若实际中心距大于标准中心距，则其传动比将（b）

A.变大

B.不变

C.变小

D.变小或不变 ZvZ/cos3

B.ZvZ/cos2 ZvZ/cos

D.ZvZ/cos3

m

B.＞ m

C.＜ m

D.≥ m

第四篇：机械原理问答题

1.构具有确定运动的条件是什么？若此条件不满足，将会产生什么结果？

机构具有确定运动的条件是F＞0，且F等于原动件数。F＞0时，如原动件数目少于自由度数，则运动不能确定；如原动件数目多于自由度数，则机构不能满足所有原动件的给定运动。F＝0时，构件之间不可能存在相对运动，是一个刚性桁架。F＜0时，构件之间所受约束过多，成为超静定桁架。

2.何谓平面连杆机构？何谓平面四杆机构？何谓铰链四杆机构？

平面连杆机构是许多构件用低副（转动副和移动副）连接组成的平面机构，有时也称为低副机构。由四个构件组成的平面连杆机构称为平面四杆机构。全部四个运动副都是转动副的平面四杆机构，称为铰链四杆机构。

3.平面连杆机构有哪些优缺点？

优点：面接触，承载能力高，耐磨损；制造简便，易于获得较高的制造精度。缺点：不易精确实现复杂的运动规律；设计较为复杂；构件数和运动副数较多时，效率较低。

4.刚性转子的静平衡条件和动平衡条件是什么？

静平衡：偏心质量产生的惯性力平衡，离心惯性力的合力为零；动平衡：偏心质量产生的惯性力和惯性力矩同时平衡，离心惯性力系的合力及合力矩为零。

5.飞轮是如何调节周期性速度波动的？

飞轮实质是一个能量储存器。当机械出现盈功速度上升时，飞轮的角速度只做微小上升，他将多余的能量储存起来；当机械出现亏功速度下降时，他将能量释放出来，飞轮的角速度只做微小下降。

6.造成转子动不平衡的原因是什么？如何平衡？

转子的偏心质量产生的惯性力和惯性力偶矩不平衡。平衡方法：增加或减少配重使转子偏心质量产生的惯性力和惯性力偶矩同时平衡。

7.造成转子不平衡的原因？平衡目的是什么？

原因：转子质心与其回转中心存在偏距。平衡目的：使构件的不平衡惯性力和惯性力矩平衡以消除或减小其不良影响。

8.何谓凸轮工作廓线的变尖现象和推杆运动的失真现象？它对凸轮机构的工作有何影响？如何加以避免？

凸轮理论廓线的曲率半径ρ等于滚子半径时，实际廓线的曲率半径为零。于是工作廓线将出现尖点，尖点变尖现象。应在满足滚子强度条件下，减小其半径大小。当ρ

9.铰链四杆机构存在曲柄的条件是什么？以不同构件为机架时，各为何种机构？

⑴最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；⑵取最短杆或最短杆相邻杆为机架。取最短杆为机架时，为双曲柄机构。取最短杆相邻杆为机架时，为曲柄摇杆机构。

10.何谓压力角？何谓传动角？它们的大小对连杆机构工作有何影响？

在不计各杆质量和运动副中的摩擦的情况下，作用在从动件上的驱动力和该力作用点处从动件的绝对速度之间所夹的锐角，称为压力角，用α表示。压力角的余角，称为传动角，用γ表示。α越小，γ越大，传动越省力，机构传力性能越好，传动效率越高。反之，α越大，γ越小，传动越费力，机构传力性能越差，传动效率越低，并有可能自锁。

11.凸轮轮廓曲线设计的基本原理是什么？如何选择推杆滚子半径？。

1）反转法原理。2）在满足强度条件下，保证凸轮实际轮廓曲线不出现尖点和失真，即小于凸轮理论轮廓的最小曲率半径。

12.凸轮机构有哪些优缺点？

优点：只要正确地设计和制造出凸轮的轮廓曲线，就能把凸轮的回转运动准确可靠地转变为从动件所预期的复杂运动规律的运动，而且设计简单；凸轮机构结构简单、紧凑、运动可靠。缺点：凸轮与从动件之间为点或线接触，故难以保持良好的润滑，容易磨损；加工制造较复杂。

13.何谓凸轮机构的压力角？压力角的大小与凸轮机构的传力性能有何关系？

压力角是不计摩擦时，凸轮对从动件的作用力（法向力）与从动件上受力点速度方向所夹的锐角。压力角越小，凸轮机构的传力性能越好。

14.判定机械自锁的条件有哪些？

1）驱动力位于摩擦锥或摩擦圆内；2）机械效率小于等于0；3）工作阻力小于或等于0。

15.齿轮机构有哪些主要优缺点?

齿轮机构的优点有：使用的圆周速度和功率范围广；效率较高；能保证恒定的传动比；寿命长；工作平稳，可靠性高；能传递任意夹角两轴间的运动。缺点有：制造、安装精度要求较高，因而成本也较高；不宜作远距离传动。

16.机构运动分析当中的加速度多边形具有哪些特点？

1）极点p’的速度为零；2)由极点向外放射的矢量代表绝对加速度，而连接俩绝对加速度矢端的矢量代表该两点的相对加速度；3)加速度多边形相似于同名点在构件上组成的多边形。

17.要使一对齿轮传动时保持定角速比，则齿廓曲线应满足什么条件？

欲使两齿轮瞬时角速比恒定不变，则无论齿廓在何处啮合，过接触点所作的齿廓公法线必须与连心线交于一个定点。

18.什么是齿轮的节圆？标准直齿轮在什么情况下其节圆与分度圆重合？

经过节点、分别以两啮合齿轮回转中心为圆心的两个相切的圆称为节圆。当两标准齿轮按标准中心距安装时其节圆与分度圆重合。

19.圆的渐开线是怎样形成的？有哪些主要性质？

当一直线在一圆周上纯滚动时，此直线上任意一点的轨迹称为该圆的渐开线。这个圆称为渐开线的基圆，该直线称为发生线。

渐开线的性质有：1)发生线在基圆上滚过的一段长度等于基圆上相应被滚过的一段弧长。2)渐开线上任意一点的法线必与基圆相切。3)渐开线齿廓上各点的压力角不等。离轮心越远，压力角越大。4)渐开线的形状取决于基圆的大小。5)基圆内无渐开线。

20.渐开线齿廓啮合的特点？

1）定传动比；2）可分性；3）轮齿的正压力方向不变

21.渐开线齿轮有哪些传动特性？

1）渐开线齿廓满足定角速比要求。2）渐开线齿轮传动啮合角不变，正压力的大小和方向也不变，传动过程比较平稳。3）渐开线齿廓具有中心距的可分性。

22.什么是标准中心距？一对标准齿轮的实际中心距大于标准中心距时，其传动比和啮合角分别有无变化？

一对标准齿轮安装时他们的分度圆相切即各自分度圆与节圆重合时的中心距为标准中心距。当实际中心距大于标准中心距时，传动比不变，啮合角增大。

23.渐开线直齿圆柱齿轮/外啮合斜齿圆柱齿轮轮传动/直齿锥齿轮传动/蜗杆传动的正确啮合条件是什么？

两轮的模数和压力角分别相等/两斜齿轮的法面模数相等；两斜齿轮的法面压力角相等；两斜齿轮的螺旋角大小相等，方向相反。/两轮大端模数相等，两轮压力角相等，两轮外锥距相等/蜗杆的轴向模数等于蜗轮的端面模数，蜗杆的轴向压力角等于蜗轮的端面压力角，蜗杆中圆柱上螺旋线的导程角等于蜗轮分度圆上的螺旋角，且螺旋线方向相同。

24.何谓渐开线齿轮的重合度？它对传动有何影响？齿轮连续传动的条件是什么？

实际啮合线长度与基圆齿距的比值称为重合度，以ε表示。重合度大对提高齿轮传动的平稳性和承载能力都有重要意义齿轮连续传动的条件是ε＞1。

25.什么叫根切？有何危害？

用展成法加工齿轮时，若刀具的齿顶线（或齿顶圆）超过理论啮合线极限点N时，被加工齿轮齿根附近已加工出的渐开线齿廓将被切去一部分，这种现象称为根切。根切使齿轮的抗弯强度削弱、承载能力降低、啮合过程缩短、传动平稳性变差，因此应避免根切。

26.什么是机械的自锁？移动副和转动副自锁的条件分别是什么？

自锁：无论驱动力多大，机构都不能运动的现象。移动副条件：驱动力作用在摩擦锥里；转动副条件：驱动力作用在摩擦圆里。

27.直齿圆柱齿轮传动存在哪些主要缺点？斜齿圆柱齿轮传动有何优缺点？

直齿圆柱齿轮传动在高速重载的情况下，会出现传动不平稳和承载能力差的情况。斜齿圆柱齿轮传动运转平稳，噪声小；承载能力较高；不根切最少齿数小于直齿轮。主要缺点是有轴向力。

28.什么是周转轮系？什么是周转轮系的转化轮系？

至少有一个齿轮的轴线的位置不固定，而绕其他固定轴线回转的轮系称为周转轮系。在周转轮系加上公共角速度-ωH后，行星架相对静止，此时周转轮系转化成定轴轮系，这个假想的定轴轮系即为转化轮系。

29.螺旋角β对斜齿轮的传动性能有何影响？其取值范围如何？

螺旋角β对斜齿轮的传动性能影响很大。β较小，优点不突出；β太大，则轴向力太大。设计时一般取β=8°-20°。

第五篇：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minOA；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CrT，对于凸轮的凹轮廓线CrT（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：minrT5rTmin521.7651mm；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(0.10.5)r0

及4.5rT22.5mm。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：

2max12204max120,0024max2 120

推程δo /2≤φ≤δo时：

2max1max(220)04max1(20)002,04max2120

回程δo+δs01≤φ≤δo+δs+δ'o/2时：

2max1max2'204max1'200,0'24max21'20

回程δo+δs+δ’o/2≤φ≤δo+δs+δ’o时：2max1(0')2'204max1('20')00'2,0'4max21'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