《機械原理》課程教學大綱

《機械原理》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱機械原理課程編號課程性質必修課課程類別核心課程開課單位機電工程學院授課學期第4學期學分/學時3.5/56課內(nèi)學時56理論授課52上機學時0課內(nèi)實踐0實驗學時4課外學時84適用專業(yè)機械設計制造及其自動化、車輛工程機械設計制造及其自動化（中外合作辦學）是否雙語否先修課程機械制圖，理論力學，工程材料后續(xù)課程機械設計、機械制造技術等二、課程簡介《機械原理》是機械設計制造及其自動化專業(yè)、車輛工程等機械類專業(yè)必修的一門核心技術基礎課。通過本課程的學習，使學生獲得機構分析和機構運動設計的基本理論、基本方法，具有進行機構運動尺寸設計、機械動力分析、機械運動系統(tǒng)方案設計的基本技能；具有運用標準、規(guī)范、圖冊等技術資料的能力；了解機械原理學科發(fā)展的概況，關注機械原理學科的最新發(fā)展。通過實驗、課程設計等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生理論與實際相結合的能力，并鞏固和加深對理論知識的理解和掌握，為學習機械類相關專業(yè)課打好基礎，為機械產(chǎn)品的創(chuàng)新設計以及對現(xiàn)有機械的合理使用和革新改造、從事有關機械工程方向的工作打基礎。三、課程目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐（一）課程目標結合我校機械設計制造及其自動化、車輛工程專業(yè)的培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求，進行學情分析，遵循OBE理念，制定了如下課程目標：課程目標1.知識儲備：機構組成原理；常用機構的工作原理、運動特性、運動尺寸設計的原理和方法；機構的運動分析和機器的動力學的理論與知識和技能。課程目標2.能力訓練：常用機構的設計與分析能力；應用標準、規(guī)范、圖冊等技術資料的能力，具有創(chuàng)新意識和運用原理的理論知識解決復雜機械工程方案設計的能力。課程目標3.素養(yǎng)養(yǎng)成：樹立正確的機械設計思想，具有從事機械類專業(yè)技術工作的責任心、嚴謹認真的工程態(tài)度、精益求精的工匠精神和求知熱情與創(chuàng)新精神。（二）課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐課程目標支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求課程目標11.3運用機械設計制造及其自動化專業(yè)基礎知識，完成解決復雜機械工程問題的基本思路和方法的訓練；工程知識能夠將數(shù)學、自然科學、機械工程學科基礎和機械設計與制造的專業(yè)知識用于解決機械設計及制造過程中的復雜工程問題。課程目標2課程目標32.2能基于相關學科原理和數(shù)學建模方法正確表達機械設計與制造領域復雜工程問題問題分析能夠應用數(shù)學、自然科學和機械工程學科的基本原理，識別、表達并通過文獻研究分析機械設計與制造領域的復雜工程問題，以獲得有效結論。四、課程基本教學內(nèi)容及對課程目標的支撐（一）課程基本教學內(nèi)容第一章緒論（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容課程的學習目的、研究對象、課程內(nèi)容、學習方法、課程特點；學科的發(fā)展動態(tài)。2.重點和難點機構、機器、構件、零件等術語以及它們之間的關系。3.學生學習預期成果認知機器的組成，明確傳動裝置、執(zhí)行機構的作用。4.教學方式課堂講授（多媒體+適當板書）5.支撐課程目標課程目標3：激勵學生樹立為國爭光的遠大理想和求知熱情與創(chuàng)新精神。第二章平面機構的結構分析（學時數(shù)：8學時）1.課程主要內(nèi)容構件和運動副的定義和分類；運動鏈和機構的區(qū)別；機構的組成要素；機構運動簡圖的繪制；平面機構的自由度計算及復合鉸鏈、局部自由度及虛約束等注意事項；機構的組成原理和機構的結構分析；桿組的定義和分類；高副低代。2.重點和難點重點是平面機構自由度的計算、機構運動簡圖的繪制；難點是機構自由度計算中的虛約束判別。3.學生學習預期成果能繪制或讀懂平面機構運動簡圖，能用簡圖符號表達復雜機器的運動傳動路線；能熟練計算平面機構的自由度，分析機構的運動可能性及確定性；進行機構的結構分析；借助于桿組，進行機構的創(chuàng)新設計。4.教學方式課堂講授+翻轉課堂+課堂討論+測試+實驗5.支撐課程目標課程目標1：掌握機構結構學的基礎知識；課程目標2：進行機構的結構分析和創(chuàng)新設計。第三章平面機構的運動分析（學時數(shù)：4學時）1.課程主要內(nèi)容瞬心的定義、數(shù)目、求法；運用瞬心法對簡單高副、低副機構進行速度分析；運用矢量方程解析法對Ⅱ級機構進行運動分析。2.重點和難點運用瞬心法對機構進行速度分析；運用矢量方程解析法對機構進行運動分析。3.學生學習預期成果掌握瞬心及在速度分析上的應用；會用速度瞬心法進行機構的運動分析。了解用解析法、現(xiàn)代化軟件對機構進行運動分析。4.教學方式課堂講授+自主學習+課堂討論+課后作業(yè)+測試5.支撐課程目標課程目標1：掌握對機構進行運動分析的基本知識。課程目標2：能夠對機構進行運動分析。第四章平面機構的力分析、效率和自鎖（學時數(shù)：4學時）1.課程主要內(nèi)容移動副、轉動副中的總反力；考慮摩擦時，對簡單高、低副機構的力分析；會用多種方法求得機構的機械效率；串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)機組的效率；機械的自鎖及其現(xiàn)場應用；自鎖條件的確定。2.重點和難點考慮摩擦時機構的力分析；分析求解機械的自鎖條件。3.學生學習預期成果掌握考慮摩擦時機構的力分析；掌握自鎖及現(xiàn)場應用，會分析計算機器或機構的自鎖條件；了解單一機械或機組的效率確定。建議學會使用ADAMS等現(xiàn)代化軟件進行機構的動力分析。4.教學方式課堂講授+自主學習+課堂討論+課后作業(yè)5.支撐課程目標課程目標1：具備對機構進行力分析和判斷機構自鎖的基礎知識。課程目標2：能夠對機構進行力分析；會分析設計自鎖機構。第五章平面連桿機構及其設計（學時數(shù)：6學時）1.課程主要內(nèi)容平面連桿機構的定義、應用及傳動特點；四桿機構的基本形式及實際應用；四桿機構曲柄的存在條件，壓力角、傳動角、死點、極位夾角、行程速比系數(shù)及急回運動等；按行程速比系數(shù)K、或連桿的若干個對應位置、或按連架桿的對應位置、或按預定軌跡設計四桿機構。2.重點和難點重點是平面連桿機構的工作特性分析和設計；難點是平面連桿機構的設計。3.學生學習預期成果掌握按行程速比系數(shù)K、或連桿的若干個對應位置設計四桿機構；了解按連架桿的對應位置、或按預定軌跡設計四桿機構。會分析機構的急回程度、傳力性能等。4.教學方式課堂講授+自主學習+翻轉課堂+課堂討論+課后大作業(yè)5.支撐課程目標課程目標1、2、3：可以按工程現(xiàn)場的實際要求進行四桿機構的設計，并進行機構運動特性分析等；樹立正確的機械設計思想，具有嚴謹認真的工程態(tài)度。第六章凸輪機構及其設計（學時數(shù)：6學時）1.課程主要內(nèi)容凸輪機構的應用和分類；推桿的常用運動規(guī)律及沖擊特點；圖解法或解析法設計盤形凸輪；基圓半徑、凸輪轉角、從動件位移（擺角）、機構的壓力角等概念；凸輪機構的許用壓力角、基圓半徑、滾子半徑、平底尺寸的確定原則；從動件偏置的目的及應用。2.重點和難點重點是盤形凸輪輪廓曲線的設計及凸輪機構參數(shù)的確定；難點是凸輪輪廓曲線的解析法設計。3.學生學習預期成果學生具有根據(jù)實際情況確定推桿的運動規(guī)律、確定凸輪機構的基本尺寸、采用圖解法或解析法完成凸輪機構設計的能力，并能夠對凸輪機構進行仿真分析。建議拓展對凸輪機構的運動學分析、力分析、仿真分析、三維參數(shù)化設計、圓柱凸輪機構的設計等內(nèi)容。4.教學方式課堂講授+自主學習+翻轉課堂+課堂討論+課后大作業(yè)5.支撐課程目標課程目標1、2、3：可以按工程現(xiàn)場的實際需求設計凸輪機構，并進行機構的運動分析等。樹立正確的機械設計思想，具有從事機械類專業(yè)技術工作的責任心、嚴謹認真的工程態(tài)度。第七章齒輪機構及其設計（學時數(shù)：8學時）1.課程主要內(nèi)容齒輪機構的類型和應用；齒廓嚙合基本定律；漸開線的性質、漸開線方程、漸開線齒廓的嚙合特點；漸開線直齒、斜齒圓柱齒輪傳動的幾何尺寸計算；漸開線直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、蝸輪蝸桿傳動的正確嚙合條件；連續(xù)傳動條件；重合度的定義、意義及計算；標準齒輪的標準安裝和非標準安裝的特征；實際嚙合線段、理論嚙合線段，一對輪齒的嚙合過程；漸開線齒廓的切削加工原理及方法；漸開線齒輪的根切，標準直齒圓柱齒輪、變位直齒圓柱齒輪不根切的條件；變位齒輪傳動的類型及常用幾何尺寸計算；齒條的特征；圓錐齒輪、蝸輪蝸桿傳動的幾何參數(shù)和傳動特點。2.重點和難點重點是漸開線直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算和嚙合傳動、齒輪傳動類型確定；難點是漸開線齒輪的嚙合過程、正確嚙合條件、齒輪的安裝、連續(xù)傳動條件、齒廓的切制及變位齒輪等。3.學生學習預期成果掌握漸開線圓柱齒輪的設計、幾何尺寸計算，理解蝸桿傳動、錐齒輪傳動的從動輪方向確定、傳動特點等；了解齒輪的加工方法。建議拓展：齒輪的三維參數(shù)化設計；個性化研究弧齒錐齒輪的尺寸計算、嚙合特性和數(shù)控加工等內(nèi)容。4.教學方式課堂講授+自主學習+課后大作業(yè)+齒輪加工參觀+測驗+實驗5.支撐課程目標課程目標1、2、3：培養(yǎng)同學選擇設計齒輪機構傳動類型、分析設計齒輪機構的能力。樹立正確的機械設計思想，具有從事機械類專業(yè)技術工作的責任心、嚴謹認真的工程態(tài)度和創(chuàng)新精神。第八章輪系及其設計（學時數(shù)：6學時）課程主要內(nèi)容輪系的分類和應用；定軸輪系、周轉輪系、復合輪系的傳動比計算；行星輪系的設計。2.重點和難點重點是定軸輪系、周轉輪系及復合輪系的傳動比計算；難點是復合輪系的傳動比計算。3.學生學習預期成果熟練掌握各種輪系的傳動比計算；能夠根據(jù)實際要求，計算設計輪系。建議拓展：了解RV減速器、諧波減速器的實際應用；行星輪系的齒數(shù)配比條件及確定方法等。4.教學方式課堂講授+自主學習+翻轉課堂+課堂討論+課后作業(yè)5.支撐課程目標課程目標1、2、3：具備根據(jù)原動機和工作機之間傳動比的要求和工作條件，計算設計輪系的基本能力。具有從事機械類專業(yè)技術工作的責任心、嚴謹認真的工程態(tài)度。第九章其它常用機構、組合機構及其設計（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容棘輪機構、槽輪機構等間歇機構的組成、工作原理、特點和應用；組合機構的應用。2.重點和難點重點是棘輪機構、槽輪機構的工作原理、運動特點和功能；難點是組合機構的設計。3.學生學習預期成果了解棘輪機構、槽輪機構等間歇機構的組成、工作原理、特點和應用；了解組合機構的應用。4.教學方式課堂講授+自主學習+課堂討論5.支撐課程目標課程目標1、2：具備根據(jù)實際需求，進行間歇機構的選型及初步設計能力。第十章機械的平衡（學時數(shù)：2學時）課程主要內(nèi)容剛性轉子靜平衡和動平衡的原理、條件、平衡方法；剛性轉子的靜平衡、動平衡計算；轉子的靜平衡實驗和動平衡實驗的方法及過程；轉子的平衡狀態(tài)判斷。2.重點和難點剛性轉子的靜平衡、動平衡計算。3.學生學習預期成果能夠從設計角度保證剛性轉子處于平衡狀態(tài)（平衡計算法），了解靜平衡實驗和動平衡實驗方法。4.教學方式課堂講授+自主學習+課堂討論+測驗5.支撐課程目標課程目標1：判斷轉子的平衡狀態(tài)的基本知識。第十一章機械的運轉及其速度波動的調(diào)節(jié)（學時數(shù)：4學時）1.課程主要內(nèi)容等效動力學模型；等效質量（轉動慣量）、等效力（力矩）的計算；機器的等效動力學方程及運用；機器周期性速度波動和非周期性速度波動的調(diào)節(jié)方法；飛輪的調(diào)速原理、飛輪轉動慣量的計算。2.重點和難點重點是等效量的計算和周期性速度波動的調(diào)節(jié)；難點是機器真實運動的求解和最大盈虧功的確定。3.學生學習預期成果掌握飛輪的調(diào)速原理、飛輪轉動慣量的計算；掌握等效動力學模型的種類及其上等效量的計算；了解機器運動方程式的種類及求解。4.教學方式課堂講授+自主學習+測驗5.支撐課程目標課程目標1：了解通過建立等效動力學模型研究機器運動的原理和方法，掌握速度波動的特征和調(diào)節(jié)方法。五、教學內(nèi)容、教學方式支撐課程目標匯總序號主要內(nèi)容主要教學方式學時分配課內(nèi)課外學時比例支撐課程目標1第一章緒論課程的學習目的、研究對象、課程內(nèi)容、學習方法、課程特點；學科的發(fā)展動態(tài)。課堂講授21:1.5課程目標32第二章平面機構的結構分析機構的組成要素；構件和運動副的定義和分類；機構運動簡圖的繪制；平面機構的自由度計算及復合鉸鏈、局部自由度及虛約束等注意事項；機構的組成原理和機構的結構分析；桿組的定義和分類；運動鏈；高副低代課堂講授+翻轉課堂+課堂討論+測試+實驗81:1.5課程目標1、23第三章平面機構的運動分析瞬心的定義、數(shù)目、求法；運用瞬心法對簡單高副、低副機構進行速度分析；運用矢量方程圖解法（相對運動圖解法）對Ⅱ級機構進行運動分析；影像原理及其運用；哥氏加速度課堂講授+自主學習+課堂討論+課后作業(yè)+測試41:1.5課程目標1、24第四章平面機構的力分析、效率和自鎖移動副、轉動副中的總反力；動態(tài)靜力分析和靜力分析的含義和使用場合；考慮摩擦時，對簡單高、低副機構的力分析；會用多種方法求得機構的機械效率；串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)機組的效率；機械的自鎖及其現(xiàn)場應用；自鎖條件的確定。課堂講授+自主學習+課堂討論+課后作業(yè)41:1.5課程目標1、25第五章平面連桿機構及其設計平面連桿機構的定義、應用及傳動特點；四桿機構的基本形式及實際應用；四桿機構曲柄的存在條件，壓力角、傳動角、死點、極位夾角、行程速比系數(shù)及急回運動等；按行程速比系數(shù)K、或連桿的若干個對應位置、或按連架桿的對應位置、或按預定軌跡設計四桿機構。課堂講授+自主學習+翻轉課堂+課堂討論+課后大作業(yè)61:1.5課程目標1、2、36第六章凸輪機構及其設計凸輪機構的應用和分類；推桿的常用運動規(guī)律及沖擊特點；圖解法或解析法設計盤形凸輪；基圓半徑、凸輪轉角、從動件位移（擺角）、機構的壓力角等概念；凸輪機構的許用壓力角、基圓半徑、滾子半徑、平底尺寸的確定原則；從動件偏置的目的及應用。課堂講授+自主學習+翻轉課堂+課堂討論+課后大作業(yè)61:1.5課程目標1、2、37第七章齒輪機構及其設計齒輪機構的類型和應用；齒廓嚙合基本定律；漸開線的性質、漸開線方程、漸開線齒廓的嚙合特點；漸開線直齒、斜齒圓柱齒輪傳動的幾何尺寸計算；漸開線直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、蝸輪蝸桿傳動的正確嚙合條件；連續(xù)傳動條件；重合度的定義、意義及計算；標準齒輪的標準安裝和非標準安裝的特征；實際嚙合線段、理論嚙合線段，一對輪齒的嚙合過程；漸開線齒廓的切削加工原理及方法；漸開線齒輪的根切，標準齒輪、變位齒輪不根切的條件；變位齒輪傳動的類型及常用幾何尺寸計算；齒條的特征；圓錐齒輪、蝸輪蝸桿傳動的幾何參數(shù)和傳動特點。課堂講授+自主學習+課后大作業(yè)+齒輪加工參觀+測驗+實驗81:1.5課程目標1、2、38第八章輪系及其設計輪系的分類和應用；定軸輪系、周轉輪系、復合輪系的傳動比計算，行星輪系的設計。課堂講授+自主學習+翻轉課堂+課堂討論+課后作業(yè)61:1.5課程目標1、2、3、49第九章其它常用機構、組合機構及其設計棘輪機構、槽輪機構等間歇機構的組成、工作原理、特點和應用；組合機構的應用。課堂講授+自主學習+課堂討論21:1.5課程目標1、210第十章機械的平衡剛性轉子靜平衡和動平衡的原理、條件、平衡方法；剛性轉子的靜平衡、動平衡計算；轉子的靜平衡實驗和動平衡實驗的方法及過程；轉子的平衡狀態(tài)判斷。課堂講授+自主學習+課堂討論+測驗21:1.5課程目標111第十一章機械的運轉及速度波動調(diào)節(jié)等效動力學模型；等效質量（轉動慣量）、等效力（力矩）的計算；機器的等效動力學方程及運用；機器周期性速度波動和非周期性速度波動的調(diào)節(jié)方法；飛輪的調(diào)速原理、飛輪轉動慣量的計算。課堂講授+自主學習+測驗41:1.5課程目標1六、考核方式課程的考核以考核學生能力及培養(yǎng)目標的達成與否為主要目的，以檢查學生對各知識點的掌握程度和應用能力為重要內(nèi)容，包括實驗、課后作業(yè)、專題測試、課堂展示和期末考核等環(huán)節(jié)。課程總評成績?yōu)榘俜种疲n程實驗權重5%，課程作業(yè)權重20%，專題測試權重10%，課堂展示權重5%，，期末成績權重60%。各考核環(huán)節(jié)所占分值比例可根據(jù)具體情況進行調(diào)整，建議值及考核細則如下。課程成績構成及比例考核環(huán)節(jié)目標分值考核/評價細則支撐的課程目標課程實驗5%機構運動簡圖繪制、齒輪范成原理100根據(jù)實驗情況和實驗報告質量單獨評分，滿分為100分，取各次實驗成績的平均分作為實驗成績。課程目標1、2、3課程作業(yè)20%課程作業(yè)100機構運動簡圖、自由度、運動分析、力分析、連桿機構設計、凸輪機構設計、齒輪機構、輪系、平衡、飛輪調(diào)速、等效動力學模型等主要考核學生對各章知識點的理解和掌握程度、知識應用和創(chuàng)新能力；每次作業(yè)按100分制單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)最終成績。課程目標1、2專題測試10%專題測試100在每個專題學習結束后的一兩周內(nèi)，完成指定的專題測試，系統(tǒng)自動記錄成績。課程目標1、3課堂展示5%課堂展示100小組或個人的課堂展示情況課程目標3期末考試60%知識40（1）卷面成績100分，以卷面成績的60%計入課程總評成績。（2）主要考核機構的結構分析、運動分析和力分析；平面連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、輪系等常用機構的設計及分析；平衡和速度波動調(diào)節(jié)等內(nèi)容?？荚囶}型為：選擇題、填空題、簡答題、設計計算題、作圖及分析題等。課程目標1、2技能30綜合應用20創(chuàng)新10課程考核標準如下表?？己谁h(huán)節(jié)基本要求評價標準75-89分60-74分0-59分課程作業(yè)機構運動簡圖、自由度計算、運動分析、力分析、連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、輪系、調(diào)速等（支撐課程目標1、2、3）認真完成作業(yè)；基本概念正確、邏輯清