机械原理

本课程主要研究的是机构和机械系统的运动与动力问题,特别是机构和机械系统的运动设计问题。课程的目的:一是为后续课程奠定基础;二是用本课程所学的知识去解决实际工程问题。通过本课程的学习,使学习者初步掌握机构和机械系统运动设计的方法,以及机械系统运动方案设计的基本理论和方法。

北京航空航天大学

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机械原理
  • 分类: 工程
  • 平台: 中国大学MOOC
  • 语言: 中文

课程概述

本课程是为培养学生机构运动设计能力而开设的工科机械类系列教学主干课程。课程教学以一般中等复杂程度的机构运动设计能力培养为目标,通过本教学过程,学习机械装置的原理和机构设计中的基本理论与方法,使学生达到可以自如解决中等复杂程度的机构运动设计问题,并具备拓展机械设计知识,解决相应的机械设计实际问题的能力。

授课大纲

课程名称:机械原理(Theory of Machines and Mechanisms)E07B2030
学分学时:4学分,60学时
先修课程:理论力学,画法几何,机械制图

一. 教学目标
本课程是为培养学生机构运动设计能力而开设的工科机械类系列教学主干课程。课程教学以一般中等复杂程度的机构运动设计能力培养为目标,通过本教学过程,学习机械装置的原理和机构设计中的基本理论与方法,使学生达到可以自如解决中等复杂程度的机构运动设计问题,并具备拓展机械设计知识,解决相应的机械设计实际问题的能力。

二. 教学内容及基本要求
本课程的研究对象为机构,主要包括机构的组成和结构、常用机构的分析与设计、机械系统的动力学基础等问题。主要章节内容和学时分配如下:
绪论(1学时)
0.1 机械原理课程的研究对象
0.2机械原理课程的研究内容
0.3机械原理课程的地位、作用和学习方法

第1章 机构的组成和结构(4学时)
1.1 机构的组成
1.2 机构运动简图及其绘制
1.3 构件的自由度与运动副的约束
1.4 平面运动链的自由度及其计算及自由度计算时应注意的事项
1.5 运动链成为机构的条件

第2章 机构的运动分析(3学时)
2.1 机构运动分析的目的和方法
2.2 速度瞬心法作平面机构的速度分析
2.3 解析法作平面机构的运动分析

第3章 连杆机构(8学时)
3.1 平面连杆机构的类型
3.2 平面连杆机构的工作特性
3.3 平面连杆机构的设计

第4章 凸轮机构(6学时)
4.1 凸轮机构的组成和类型
4.2 从动件常用的运动规律
4.3 凸轮廓线的设计
4.4 凸轮机构基本尺寸的设计

第5章 齿轮机构(14学时)
5.1 齿轮机构的类型
5.2 齿廓啮合基本定律
5.3 渐开线齿廓
5.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算
5.5 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动
5.6 渐开线齿轮的加工
5.7 渐开线变位齿轮
5.8 斜齿圆柱齿轮
5.9 圆锥齿轮
5.10 蜗杆蜗轮

第6章 轮系(4学时)
6.1 轮系的类型
6.2 轮系的传动比计算
6.3 行星轮系的齿数设计

第7章 其他常用机构(2学时)
7.1 棘轮机构
7.2 槽轮机构
7.3 不完全齿轮机构
7.4 螺旋机构
7.5 万向联轴节

第8章 机械的摩擦与效率(5学时)
8.1 概述运动副的摩擦与自锁
8.2 机械效率与自锁
8.3 斜面传动和螺旋传动的机械效率

第9章 机械的平衡(2学时)
9.1机械平衡的目的和分类
9.2刚性转子的平衡原理及方法
9.3平面连杆机构的平衡

第10章 机械系统动力学(5学时)
10.1 概述
10.2 机械的等效动力学模型
10.3 机械运动方程式的建立与求解
10.4 机械的速度波动及其调节方法

第11章 机构系统运动方案设计(6学时)
11.1机构系统运动简图设计的任务与步骤
11.2 机构及机构系统设计的创新途径
11.3 组合机构
11.4 机构选型及机构系统运动方案设计
11.5 机构系统运动循环图
11.6 机械系统运动方案设计实例

三.教学安排和方法
1.教学安排
开课时间一般在大学二年级下学期和三年级上学期。课堂授课60学时,在线讨论答疑6学时。
2.教学方式
视频教学+单元测试+辅导答疑,课内外学时比例为1:2。

四.考核方式
本课程以期末闭卷考试、期中闭卷考试和各章测试评定相结合。期末闭卷考试为50分,期中考试成绩为20分,各章测试成绩为30分。

证书要求

总成绩(100分)= 单元测试(30分)+ 期中考试(20分)+ 期末考试(50分)
总成绩60分以上:颁发“合格证书”
总成绩80分以上:颁发“优秀证书”

预备知识

高等数学,机械制图,理论力学

参考资料

郭卫东. 机械原理(第2版). 北京:科学出版社,2013
郭卫东. 机械原理教学辅导与习题解答(第2版). 北京:科学出版社,2013
郭卫东,李守忠,马璐. ADAMS2013应用实例精解教程. 北京:机械工业出版社,2015

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