第一篇：《機械原理》課程設計教學大綱

《機械原理》課程設計教學大綱

課程編碼：100790學

時：

27學時

學

分：1學分 開課學期：第五學期 課程類別：實踐性教學環節 課程性質：課程設計

適用專業：機械類、非機械類和近機械類

一、課程設計目的與任務：

課程設計教學所要達到的目的是：

1、培養學生理論聯系實際的設計思想，訓練學生綜合運用機械原理課程的理論知識，并結合生產實際來分析和解決工程問題的能力。

2、通過制定設計方案、合理選擇機構的類型、正確地對機構的運動和受力進行分析和計算，讓學生對機構設計有一個較完整的概念。

3、訓練學生收集和運用設計資料以及計算、制圖和數據處理及誤差分析的能力，并在此基礎上利用計算機基礎理論知識，初步掌握編制計算機程序并在計算機上計算來解決機構設計問題的基本技能。

課程設計教學的任務是：機械原理課程設計通常選擇一般用途的機構為題目，根據已知機械的工作要求，對機構進行選型與組合，設計出幾種機構方案，并對其加以比較和確定，然后對所選定方案中的機構進行運動和動力分析，確定出最優的機構參數，繪制機構運動性能曲線。

二、課程設計時間：1周

三、課程設計的教學要求：

機械原理課程設計是在機械原理課程進行中或完成后集中進行的教學環節，它是在教師指導下由學生獨立完成的。每個學生都應明確課程設計的任務和要求，擬定設計計劃，保證設計進度、設計質量，按時完成課程。在設計過程中，提倡獨立思考、深入鉆研，主動地、創造性地進行設計工作。要求設計態度嚴肅認真、一絲不茍，反對不求甚解，這樣才能確保課程設計達到教學基本要求，并在設計思想、方法和技能等方面得到良好的訓練和提高。

1、機械原理課程設計步驟：

（l）設計準備 認真研究設計任務書，明確設計要求、條件、內容和步驟，收集和閱讀有關資料、圖紙，復習有關課程知識；準備設計所需的工具和用具，擬定設計計劃。

（2）機構方案設計 根據設計任務書的要求，繪制各種方案的機構運動簡圖，進行機構的選型和組合，研究運動形式的變換與聯接，并對機構進行結構分析和性能比較，繪制出傳動系統示意圖。

（3）機構運動設計 對所選定的機構方案進行運動綜合，要求既滿足機械的用途、功能和工藝要求，又滿足機構原動計運動規律及機構位移、速度和加速度等運動參數的要求，并將機構運動簡圖、速度圖和加速度圖以及相應的運動線圖畫在圖紙上。

（4）機構動力設計 在機構的運動設計基礎上，根據各構件的質量及轉動慣量確定機構的慣性力、慣性力偶矩、各位置的運動副反力及應加于原動件上的平衡力矩，繪制平衡力矩及運動副反力的變化線圖，以便清楚地了解在一個運動循環中，平衡力矩及運動副反力的變化情況。

（5）整理說明書 將課程設計的有關內容和設計體會以文字形式編寫成說明書。

機械原理課程設計要求學生繪制一張1號圖紙，完成規定的設計內容，并書寫設計說明書。

課程設計答辯要求如下：

2、課程設計答辯要求：

經過一段集中時間的課程設計后，要進行課程設計的答辯，其目的是進一步檢查和總結學生在課程設計過程中對所用有關的理論、概念和方法的理解和應用的情況以及對課程所涉及的有關知識的了解情況，進一步掌握學生獨立完成課程設計的程度和能力。學生應正確回答指導教師提出的問題。答辯過程也可以融入課程設計過程中，隨時對設計的某一環節提出有關問題，以期達到更準確了解學生對設計的態度、創新意識及獨立完成的能力。

3、成績評定

機械原理課程設計成績相對機械原課程考試成績是獨立的，單獨記載。課程設計成績分優秀、良好、中等、及格和不及格五級，成績不及格應重新設計。根據學生的設計態度、設計質量、創新性及答辯情況綜合評定學生課程設計的成績等級。

四、課程設計的內容：

任何一部新的機械都要經過設計、研制、生產和使用等四個階段，其中設計階段通常分為機構運動設計和結構設計，機構運動設計是根據機械的設計任務和要求，擬定機械中各機構的方案，利用機械原理課程的理論知識，對該機構方案進行結構分析、運動分析和動力分析，從而設計出滿足使用要求、經濟可靠、運動性能和動力性能優異的機構。而結構設計則是根據機械中各構件 的工況和失效形式，選擇合理的材料，確定合理的幾何形狀和尺寸，繪制具體零件的工作圖、部件裝配圖和總裝圖。經過審批投入試制，通過試驗考證后才能正式投入生產。因此，機構結構設計是機構運動設計后所進行的設計階段，是把具有發明創造性的機構方案設計轉化為實際應用機械的具休實施設計階段，而機構方案設計是機構運動設計的重要組成部分，機構運動設計正是機械原理課程設計的主要任務。

機械原理課程設計分為圖解法和解析法兩大類：

1、圖解法

運用所學基本理論中的基本關系式，用圖解的方法將其結果確定出來，并清晰地以線圖的形式表現在圖紙上，具有直觀、定性簡單、檢查解析的正確性方便的特點，尤其在解決簡單機構的分析與綜合時更為方便。圖解法進行課程設計，能培養學生工程圖算能力，要求計算準確、作圖精確，有利于培養學生嚴謹的工作作風。

2、解析法

運用求解方程式的方法求解未知量，計算精度高，并可借助計算機，避免大量重復人工勞動，可以迅速得到結果，能夠看到全貌。用解析法進行課程設計，能培養學生運用計算機解決工程實際問題的能力。圖解法和解析法各有優點，互為補充，兩種方法并重。工程實際要求學生（未來的工程技術人員）應熟練地掌握這兩種方法。

五、課程設計的參考軟件：

C語言，FORTRAN，QBASIC等

六、課程設計的實驗內容

指導學生在計算機上完成解析法內容的程序設計，計算位移、速度、加速度和平衡力矩的結果并繪制出曲線。

七、微機實驗室安排 上機全部集中在機械學院CAD中心完成（現有微機180臺），機械原理課程設計安排上機學時15小時。

八、課程設計報告

收集整理課程設計報告工作關系到課程設計的成敗，通過這項工作，能提高學生的技術概括能力和表達能力，其主要內容有：

1、編寫課程設計說明書

課程設計說明書是學生證明自己設計正確合理并供有關人員參考的文件，它是課程設計的重要組成部分。編寫說明書也是科技工作者必須掌握的基本技能之一。因此，學生在校期間就應加強這方面的訓練。課程設計說明書應在課程設計過程中逐步形成，課程設計結束時，再作必要的補充和整理。而設計說明書的內容視設計任務而定，大致包括：（1）設計題目（包括設計條件和要求）。（2）機構運動簡圖或設計方案的確定。（3）全部原始數據。

（4）完成設計所用方法及其原理的簡要說明。

（5）建立設計所需的數學模型并列出必要的計算公式、計算過程及說明，寫出設計計算結果。

（6）繪出計算機程序框圖，寫出自編的程序。若調用其他子程序．應寫出子程序名，并自編出主程序。

（7）用表格列出計算結果并畫出主要曲線圖。

（8）對設計結果進行分析討論，寫出課程設計的收獲和體會。（9）列出主要參考文獻資料。

2、設計說明書的編寫要求：

（1）說明書應該用鋼筆或油筆寫在 16開紙上，要求步驟清楚、敘述簡明、文句通順、書寫端正。

（2）對每一自成單元的內容，都應有大小標題，使其醒目突出。（3）對所用公式和數據，應標明來源——參考資料的編號和頁次。（4）說明書應加上封面裝訂成冊。

九、課程設計參考資料：

安子軍.機械原理教程.機械工業出版社,2003

第二篇：機械原理課程設計

機械原理 課程設計說明書

設計題目：牛頭刨床的設計

機構位置編號：11 3

方案號：II

班 級： 姓 名： 學 號：

年 月 日

目錄

一、前言………………………………………………1

二、概述

§2.1課程設計任務書…………………………2 §2.2原始數據及設計要求……………………2

三、設計說明書

§3.1畫機構的運動簡圖……………………3 §3.2導桿機構的運動分析…………………4 §3.3導桿機構的動態靜力分析3號點……11 §3.4刨頭的運動簡圖………………………15

§3.5飛輪設計………………………………17

§3.6凸輪機構設計…………………………19 §3.7齒輪機構設計…………………………24

四、課程設計心得體會……………………………26

五、參考文獻………………………………………27

一〃前言

機械原理課程設計是高等工業學校機械類專業學生第一次較全面的機械運動學和動力學分析與設計的訓練，是本課程的一個重要實踐環節。是培養學生機械運動方案設計、創新設計以及應用計算機對工程實際中各種機構進行分析和設計能力的一門課程。其基本目的在于： 

⑴．進一步加深學生所學的理論知識培養學生獨立解決有關本課程實際問題的能力。

⑵.使學生對于機械運動學和動力學的分析設計有一較完整的概念。

⑶.使學生得到擬定運動方案的訓練并具有初步設計選型與組合以及確定傳動方案的能力。

⑷.通過課程設計，進一步提高學生運算、繪圖、表達、運用計算機和查閱技術資料的能力。

⑸.培養學生綜合運用所學知識，理論聯系實際，獨立思考與分析問題能力和創新能力。

機械原理課程設計的任務是對機械的主體機構連桿機構、飛輪機構凸輪機構，進行設計和運動分析、動態靜力分析，并根據給定機器的工作要求，在此基礎上設計凸輪，或對各機構進行

運動分析。

二、概述

§2.1課程設計任務書

工作原理及工藝動作過程 牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機床，如圖(a）所示，由導桿機構1-2-3-4-5帶動刨頭5和削刀6作往復切削運動。工作行程時，刨刀速度要平穩，空回行程時，刨刀要快速退回，即要有極回作用。切削階段刨刀應近似勻速運動，以提高刨刀的使用壽命和工件的表面 加工質量。切削如圖所示。

§2.2.原始數據及設計要求

三、設計說明書(詳情見A1圖紙)

§3.1、畫機構的運動簡圖

以O 4為原點定出坐標系，根據尺寸分別定出O 2點B點，C點。確定機構運動時的左右極限位置。曲柄位置圖的作法為，取1和8’為工作行程起點和終點所對應的曲柄位置，1’和7’為切削起點和終點所對應的曲柄位置，其余2、3?12等，是由位置1起，順ω2方向將曲柄圓作12等分的位置，如下圖：

§3.2 導桿機構的運動分析

11位置的速度與加速度分析 1）速度分析

取曲柄位置“11”進行速度分析。因構件2和3在A處的轉動副相連，故VA2=VA3，其大小等于W2lO2A，方向垂直于O2 A線，指向與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）

取構件3和4的重合點A進行速度分析。列速度矢量方程，得

υA4= υA3+ υA4A3 大小 ?

√ ? 方向 ⊥O4B ⊥O2A ∥O4B 取速度極點P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm，作速度多邊形如下圖

由圖得

υA4=0.567m/s

υA4A3 =0.208m/s

用速度影響法求得

VB5=VB4=VA4*04B/O4A=1.244m/s 又

ω4=VA4/O4A=2.145rad/s 取5構件為研究對象,列速度矢量方程,得

vC = vB+ vCB 大小

? √ ? 方向 ∥XX ⊥O4B ⊥BC 取速度極點P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm, 作速度多邊行如

上圖。則圖知，vC5= 1.245m/s

Vc5b5=0.111m/s

ω5=0.6350rad/s

2）加速度分析

取曲柄位置“11”進行加速度分析。因構件2和3在A點處的轉動副相連，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構件重合點A為研究對象，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 取加速度極點為P＇,加速度比例尺μa=0.1（m/s2）/mm, 作加速度多邊形如下圖所示.由圖可知

aA4=2.593m/s2 用加速度影響法求得

aB4= aB5 = aA4* L04B / L04A =5.690 m /s2 又

ac5B5n =0.0701m/s2 取5構件為研究對象,列加速度矢量方程,得

ac5= aB5+ ac5B5n+ a c5B5τ 大小

?

√

w52 Lbc

? 方向

∥XX √

c→b

⊥BC 作加速度多邊形如上圖，則

″

aC5B5τ= C5′C5·μa =2.176m/s2

aC5 =4.922m/s2

3號位置的速度與加速度分析 1)速度分析

取曲柄位置“3”進行速度分析，因構件2和3在A處的轉動副相連，故VA3=VA2，其大小等于w2〃lO2A，方向垂直于O2 A線，指向與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）取構件3和4的重合點A進行速度分析，列速度矢量方程，得，VA4

=VA3

+ VA4A3

大小

?

√

?

方向

⊥O4B

⊥O2A

∥O4B 取速度極點P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm，作速度多邊形如下圖

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構件作為研究對象，列速度矢量方程，得

υC =

υB

+

υCB

大小

?

√

? 方向 ∥XX(向右)

⊥O4B

⊥BC

取速度極點P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm, 作速度多邊形如上，則

Vc5=0.669m/s

Vcb=0.102m/s

W5=0.589rad/s 2）.加速度分析

取曲柄位置“3”進行加速度分析。因構件2和3在A點處的轉動副相連，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構件重合點A為研究對象，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（沿導路）取加速度極點為P＇,加速度比例尺μa=0.1（m/s2）/mm, 作加速度多邊形下圖所示：

則由圖知：

aA4 =P′a4′〃μa =3.263m/s2 aB4= aB5 = aA4* L04B / L04A =4.052 m/ s2 取5構件為研究對象,列加速度矢量方程,得

ac = aB + acBn+ a cBτ

大小 ? √ ω5l2CB ? 方向 ∥X軸 √ C→B ⊥BC 其加速度多邊形如上圖，則 ac =p ′c〃μa =4.58m/s2 §3.3 導桿機構的動態靜力分析 3號點 取3號位置為研究對象：

①.5-6桿組共受五個力，分別為P、G6、Fi6、R16、R45, 其中R45和R16 方向已知，大小未知，切削力P沿X軸方向，指向刀架，重力G6和支座反力R16 均垂直于質心，R45沿桿方向由C指向B，慣性力Fi6大小可由運動分析求得，方向水平向左。選取比例尺μ=(40N)/mm，受力分析和力的多邊形如圖所示：

已知：

已知P=9000N，G6=800N，又ac=ac5=4.58m/s2 那么我們可以計算 FI6=-G6/g×ac =-800/10×4.5795229205 =-366.361N 又ΣF=P + G6 + FI6 + F45 + FRI6=0，方向 //x軸 → ← B→C ↑ 大小 9000 800 √ ？ ？ 又

ΣF=P + G6 + Fi6 + R45 + R16=0，方向

//x軸

→

←

B→C

↑ 大小

8000

620

√

？

？ 由力多邊形可得：F45=8634.495N

N=950.052 N 在上圖中，對c點取距，有

ΣMC=-P〃yP-G6XS6+ FR16〃x-FI6〃yS6=0 代入數據得x=1.11907557m ②.以3-4桿組為研究對象（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 對O4點取矩：

MO4= Ms4 + Fi4×X4 + F23×X23-R54×X54-G4×X4 = 0 代入數據，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 方向豎直向下

③.對曲柄分析，共受2個力，分別為F32,F12和一個力偶M,由于滑塊3為二力桿，所以F32=F34，方向相反，因為曲柄2只受兩個力和一個力偶，所以F12與F32等大反力。受力如圖：

h2=72.65303694mm,則，對曲柄列平行方程有，ΣMO2=M-F32〃h2=0 即

M=0.0726*11810.773=0，即M=858.088N〃M

§3.4刨頭的運動簡圖

§3.5飛輪設計

1.環取取曲柄AB為等效構件，根據機構位置和切削阻力Fr確定一個運動循的等效阻力矩根據個位置時

值，采用數值積分中的梯形法，計算曲柄處于各的功

??。因為驅動力矩可視為

，確定等效驅動力常數，所以按照

矩Md。

2.估算飛輪轉動慣量 由

確定等效力矩。

§3.6凸輪機構設計

1.已知：擺桿為等加速等減速運動規律，其推程運動角?o?=10o，回程運動角?0'=70o，擺桿長度=70遠休止角001lo9D=135mm，最大擺角?max=15o，許用壓力角[?]=38.2.要求:(1)計算從動件位移、速度、加速度并繪制線圖。（2）確定凸輪機構的基本尺寸，選取滾子半徑，劃出凸輪實際輪廓線，并按比例繪出機構運動簡圖。

3.設計步驟：

1、取任意一點O2為圓心，以作r0=45mm基圓；

2、再以O2為圓心，以lO2O9/μl=150mm為半徑作轉軸圓；

3、在轉軸圓上O2右下方任取一點O9;

4、以O9為圓心，以lOqD/μl=135mm為半徑畫弧與基圓交于D點。O9D即為擺動從動件推程起始位置，再以逆時針方向旋轉并在轉軸圓上分別畫出推程、遠休、回程、近休，這四個階段。再以11.6°對推程段等分、11.6°對回程段等分（對應的角位移如下表所示），并用A進行標記，于是得到了轉軸圓山的一系列的點，這些點即為擺桿再反轉過程中依次占據的點，然后以各個位置為起始位置，把擺桿的相應位置

?畫出來，這樣就得到了凸輪理論廓線上的一系列點的位置，再用光滑曲

線把各個點連接起來即可得到凸輪的外輪廓。

5、凸輪曲線上最小曲率半徑的確定及滾子半徑的選擇

（1）用圖解法確定凸輪理論廓線上的最小曲率半徑min?：先用目測法估計凸輪理論廓線上的min?的大致位置（可記為A點）；以A點位圓心，任選較小的半徑r 作圓交于廓線上的B、C點；分別以B、C為圓心，以同樣的半徑r畫圓，三個小圓分別交于D、E、F、G四個點處，如下圖9所示；過D、E兩點作直線，再過F、G兩點作直線，兩直線交于O點，則O點近似為凸輪廓線上A點的曲率中心，曲率半徑?min?OA?；此次設計中，凸輪理論廓線的最小曲率半徑?min? 26.7651mm。

凸輪最小曲率半徑確定圖（2）凸輪滾子半徑的選擇（rT）

凸輪滾子半徑的確定可從兩個方向考慮： 幾何因素——應保證凸輪在各個點車的實際輪廓曲率半徑不小于1~5mm。對于凸輪的凸曲線處???C?rT，對于凸輪的凹輪廓線???C?rT（這種情況可以不用考慮，因為它不會發生

失真現象）；這次設計的輪廓曲線上，最

小的理論曲率半徑所在之處恰為凸輪

上的凸曲線，則應用公式：???min?rT?5?rT??min?5?21.7651mm；滾

子的尺寸還受到其強度、結構的限制，不能做的太小，通常取rT?(0.1?0.5)r0

及4.5?rT?22.5mm。綜合這兩方面的考慮，選擇滾子半徑可取rT=15mm。

然后，再選取滾子半徑rT，畫出凸輪的實際廓線。設計過程 1.凸輪運動規律 推程0≤2φ≤δo /2時：

???2?max1??2??20????4?max?1?2????0,?0???0??2???4?max?2 ????1??20

推程δo /2≤φ≤δo時：

????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時：

????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時：????2?max1(?0'??)2??'20????4?max?1??(?????'20'??)0???0'?2,??0'???4?max?2????1??'20

2.依據上述運動方程繪制角位移ψ、角速度ω、及角加速度β的曲線，由公式得出如下數據關系（1）角位移曲線：

（2）角速度ω曲線:

（3）角加速度曲線:

4）、求基圓半徑ro及lO9O2

3.由所得數據畫出從動桿運動線圖

§3.7齒輪機構設計 1、設計要求：

計算該對齒輪傳動的各部分尺寸，以2號圖紙繪制齒輪傳動的嚙合圖，整理說明書。

2.齒輪副Z1-Z2的變位系數的確定

齒輪2的齒數Z2確定：

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

計算兩齒輪的幾何尺寸：

小齒輪

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 心得體會

機械原理課程設計是機械設計制造及其自動化專業教學活動中不可或缺的一個重要環節。作為一名機械設計制造及其自動化大三的學生，我覺得有這樣的實訓是十分有意義的。在已經度過的生活里我們大多數接觸的不是專業課或幾門專業基礎課。在課堂上掌握的僅僅是專業基礎理論面，如何去面對現實中的各種機械設計？如何把我們所學的專業理論知識運用到實踐當中呢？我想這樣的實訓為我們提供了良好的實踐平臺。

一周的機械原理課程設計就這樣結束了，在這次實踐的過程中學到了很多東西，既鞏固了上課時所學的知識，又學到了一些課堂內學不到的東西，還領略到了別人在處理專業技能問題時顯示出的優秀品質，更深切的體會到人與人之間的那種相互協調合作的機制，最重要的還是自己對一些問題的看法產生了良性的變化。

其中在創新設計時感覺到自己的思維有一條線發散出了很多線，想到很多能夠達到要求的執行機構，雖然有些設計由于制造工藝要求高等因素難以用于實際，但自己很欣慰能夠想到獨特之處。這個過程也鍛煉了自己運用所學知識對設計的簡單評價的技能。

五、參考文獻

1、《機械原理教程》第7版

主編：孫桓

高等教育出版社

2.《機械原理課程設計指導書》主編:戴娟

高等教育出版社

3.《理論力學》主編：尹冠生

西北工業大學出版社

第三篇：機械原理課程設計

機械原理課程設計

培養和提高學生的創新思維能力是高等教育改革的一項重要任務．機械原理是機械類專業必修的一 門重要的技術基礎課，它是研究機械的工作原理、構成原理、設計原理與方法的一門學科，特別是機械原理

課程中關于機械運動方案的設計是機械工程設計中最具有創造性的內容，對培養學生的創新設計能力起

著十分重要的作用．機械原理課程設計是機械原理教學的一個重要實踐環節，以往我們在機械原理課程設

計中存在著很多不足，主要問題是學生完成課程設計后，在后續課程的學習與實踐中，不能正確地選用和

設計機構，特別是創造性設計能力與分析解決實際工作問題的能力、動手能力和適應能力顯得不足．高等

學校工科本科《機械原理課程教學基本要求》中，對機械原理課程設計提出的要求是：“結合一個簡單的機

械系統，綜合運用所學的理論和方法，使學生受到擬定機械運動方案的訓練，并能對方案中某些機構進行

分析和設計”．它要求針對某種簡單機械進行機械運動簡圖設計，其中包括機器功能分析、工藝動作過程確

定、執行機構選擇、機械運動方案評定、機構尺度綜合等．依據這一基本精神，要求把培養學生的創新設計、開拓能力作為一條主線貫穿于課程設計的始終，在深入掌握機械原理基本知識、強化學生運算能力和繪圖

基本功的同時，開展創造性教育，培養學生創造性設計能力．如何在機械原理課程設計中體現這種能力培

養，幾年來我們不斷地對課程設計內容、設計方法和設計手段等進行了一些探索與實踐． 1 合理安排課程設計內容，培養學生創新思維能力

對于機械原理課程設計的內容選擇，以往教學中存在著兩種不同的看法：一種認為選用已有的典型機 械，對其進行比較系統的運動分析與受力分析等，以加深學生對機械原理課程各章節內容的理解和掌握；

另一種認為根據某些功能要求，要求學生獨立地確定機械系統的運動方案，并對其中的某些機構進行設

計．前者側重于分析，后者則側重于設計．我們在課程設計內容選擇問題上也進行了多年探索，如以培養學

生的運算、繪圖的基本技能和鞏固基本知識為主要目的，選用對典型機械進行分析設計的題目，但是在后

續的課程教學中發現學生創造性設計新機械的能力與分析解決實際工作問題的能力和適應能力顯得不

足．我們也曾經嘗試只給出設計題目，讓學生自己獨立地進行機械運動方案確定和對其中某些機構進行設

計．雖然這種設計內容能夠促使學生主動地進行獨立思考，自覺地進行一些相關資料的查詢，但是由于學

生沒有進行過一次比較系統的設計過程訓練，大多數學生不知從哪里下手，較難進入設計狀態，設計

過程

中出現多次反復修改使得設計進度非常緩慢．從最后的設計結果來看，只有少數學生比較理想，多數學生的設計都出現了一些錯誤，設計結果不能滿足題目要求，而且由于多次修改使得圖面質量較差．經過多年的探索與實踐，我們認為在機械原理課程設計中，分析與設計都是很重要的兩個環節，對典型機械的分析__和學生獨立創新機械的設計對于學生來說都是不能缺少的．那么怎樣才能在有限的設計時間內把這些內

容都安排進去而又同時能保證設計質量呢?我們結合現有實際條件，交給學生的課程設計內容是：先進行

典型的機械分析，然后進行創新機械設計．我們選擇了牛頭刨床傳動方案作為課程設計題目，要求學生不

能照搬現有牛頭刨床傳動方案，每個學生必須至少提出一種新的傳動方案，并且提出的方案越多越好．學

生在方案構思過程中，積極查閱資料，熱烈討論，表現出了極大的主動性，提出了很多方案，最后經過歸納

得出l0種可以實現刨床運動要求的方案，如圖I所示．在這一過程中，使學生突破了固有傳動方案模式，拓寬了方案構思思路，得到了一次提高創新思維能力的訓練．

第四篇：機械原理課程設計格式

機械原理課程設計格式

目錄

一、設計題目

1、題目及設計要求

2、基本數據

二、功能分解

三、機構選型

實現每個工藝動作機構的選型

四、機械運動方案的擬定

1、機構組合方式

2、機械運動方案的擬定（擬定2～3個方案，并畫出相應的運動方案示意圖）

3、方案的評價

4、方案的確定（在圖紙上畫出機械運動方案簡圖）

五、運動循環圖

六、機構尺寸的確定及設計計算

1、傳動比計算

2、機構尺寸的確定

3、連桿機構的設計（進行運動分析，并畫出運動線圖）

4、齒輪機構的設計（幾何參數設計）

5、凸輪機構的設計（根據選定從動件的運動規律設計凸輪輪廓線圖，在圖紙上單獨繪制輪廓線圖，保留作圖軌跡）

注意：如果采用解析法進行設計，如果是用計算機編程，建立數學模型，寫出流程框圖，程序列在附錄，附錄附在設計說明書后面。

七、總結

八、參考文獻

格式：羅洪量主編.《機械原理課程設計指導書》（第二版）.北京：高等教育出版社，1986年。2 JJ.杰克（美）主編.《機械與機構的設計原理》（第一版）.北京：機械工業出版社，1985年。

注意事項：

1、設計說明書用鋼筆、中性筆書寫，書寫要規范、認真，采用統一的課程設計用紙；

2、對自成單元的內容應有大小標題，做到層次分明醒目突出；

3、編寫說明書時應做到條例清楚、敘述簡明、重點突出、計算正確、文句通順、書寫整潔；

4、所用的公式和數據應注冊來源（參考資料的編號和頁次）；

5、全部計算中所用的符號和腳注必須前后一致、不能混淆；

6、繪制機械運動簡圖時應采用規定的符號、按比例作圖；

7、對計算結果應有簡明的結論。如果實際所取的數值與計算結果有較大的差異，應作必要的解釋，說明原因。

第五篇：《機械原理》教學大綱

《機械原理》教學大綱

Syllabus of Theory of Machines and Meachanisms

一、課程性質與任務

1．課程性質

機械原理是為工科各專業而開設的一門專業技術基礎課，它是以高等數學、普通物理、機械制圖及理論力學等課程為基礎，同時又為以后學習機械設計和有關專業課程以及掌握新的科學技術打好工程技術的理論基礎，并能受到一些必要的嚴格的基本技能和創造思維的訓練，為二十一世紀祖國的騰飛，為現代化建設創造條件。

在高等工業學校開設本課的目的是在于使學生們學到有關機械的結構分析、運動分析和綜合的能力，為學習后續課程：機械設計、機床等有關專業課程，以及掌握新的科學技術打好工程技術的理論基礎，并能使學生受到一些必要的嚴格的基本技能和創造思維的訓練。

2．課程主要任務 《機械原理》課程是機械專業本科學生的一門主干技術基礎課。著力培養和提高大學生的創新意識和能力。它具有很強的工程性、實踐性和應用性。不僅是機械類專業，就是近機類專業也要學習該課程，不但為學生后續機械類專業課程打下堅實的理論基礎，而且還將增強學生對機械技術工作的適應性，提高其開發創新能力。

二、課程教學目的與要求

1．教學目的

本課程教學目的在于使學生學到有關機構的結構分析，運動分析和機器動力學方面的某些基本理論和基本知識，初步具有機構分析和綜合的能力，并受到有關機械的設計計算和實驗研究等某些必要的技術技能的初步訓練，為學生學習有關的后續課程和掌握專業知識及新的科學技術成就打好工程技術基礎。

2．教學要求

1．熟悉平面機構的組成原理，及運動分析方法。2．熟練掌握各種常用機構的工作原理，特點和應用以及各種常用機構的運動設計方法。3．了解機構造型的組合概念，能對簡單機械系統具有初步確定方案的能力。4．了解機械動力學的有關原理和減輕機械震動的基本知識。

三、學時分配計劃

本課程3.5學分，64學時，其中理論教學60學時，實驗教學4學時，課程設計1周。具體學時分配表如下表：

章次 1 2 3 4 5 6 7

教學內容

緒 論

平面機構結構分析平面機構運動分析平面連桿機構及設計 凸輪機構及其設計 齒輪機構及其設計 輪系及其設計

學時 1 4 5 5 4 14 6

實驗1 8 9 10 11 12 13 1其它常用機構 機構運動方案的擬定平面機構力分析平面機構平衡 機器的機械效率

機器運轉及其速度波動的調節 計算機在機構分析和綜合中的應用 合計學時 課程設計 1 4 4 3 3 4 2 60 1周

四、教學中應注意的問題

1．注意機械原理課程的特點，樹立工程觀點，即“選擇與比較”“理論分析與實驗根據相結合”的觀點。

2．用心觀察，仔細分析，逐步熟悉各種機構，“動態”地學習本課程。

五、課程教學內容

緒

論

(一)基本內容

1．本課程研究的對象和內容 2．學習本課程的目的 3．如何進行本課程的學習(二)教學基本要求

1．明確本課程的研究對象及教學內容。2．明確學習本課程的目的及教學基本要求

3．了解本課程的性質、特點及學習時應注意的事項。

(三)教學重點難點

本課程研究對象及內容(四)教學建議

為彌補同學的感性認識缺乏的弱點，建議安排一次電教片《機器的組成》，以使同學們能通過認識具體的機器來加深對本課程研究的對象及內容的理解。

第一章

平面機構的結構分析

(一)基本內容

1．機構結構分析的內容及目的 2．機構的組成 3．機構運動簡圖

4．機構具有確定運動的條件 5．平面機構自由度的計算

6．計算平面機構的自由度時應注意的事項 7．機構的組成原理及平面機構的結構分類* 8．平面機構中的高副低代*(二)教學重點難點 重點：

1．運動副及其分類。

2．平面機構運動簡圖。

3．掌握機構運動簡圖的概念及其繪制方法。難點：機構中的虛約束的判定問題。(三)教學基本要求

1．各種平面運動副的一般表示方法，搞清運動副，運動鏈、約束和自由度等重要概念 2．機構運動簡圖的概念及其繪制方法。

3．熟練掌握平面機構的自由度的計算。能識別平面機構運動簡圖中的復合鉸鏈、局部自由度和經常見的虛約束?會運用自由度計算公式，計算平面機構的自由度。并判斷其運動是否確定。

(四)教學建議

1．為使同學掌握重點內容，應安排一次機構運動簡圖測繪實驗

2．對于本章難點可在搞清什么是機構中的虛約束這一概念基礎上，進一步介紹在什么情況下會有虛約束存在，但要注意此難點非本章的重點，不能占過多的精力。

3．本章主要研究平面機構的結構分析，重點是看懂和繪制平面機構運動筒圖，并計算平面機構的自由度。判斷虛約束是個難點，只要求掌握教材中列舉的幾種實例，不宜對此花費過多精力。

第二章

平面機構的運動分析

（一）基本內容

1．機構運動分析的目的和方法

2．速度瞬心及其在平面機構的速度分析中的應用 3．用相對運動圖解法求機構速度、加速度 4．用解析法作機構的運動分析(二)教學重點難點

重點：速度瞬心及“三心定理”的運用，速度多邊形、加速度多邊形作法。

難點：機構處于特殊位置時，其速度多邊形及加速度多邊形的作法。(三)教學基本要求

了解速度瞬心的有關概念及其在速度分析中應用。掌握相對運動圖解法對一般平面機構進行速度、加速度分析。能以解析法寫出一般平面機構的位置方程式、速度、加速度方程式。

熟練掌握速度瞬心以及“三心定理”、相對運動圖解法的綜合分析。(四)教學建議

1.本章平面機構速度分析和加速度分析的方法，理論基于《理論力學》中的運動學，在學習本章前應布置學生復習理力中的運動學部分，特別是點的復合運動和剛體有平面運動部分，務必把點的相對運動，牽連運動和絕對運動，速度合成定理和加速度合成定理，哥式加速度，瞬時轉動中心等概念搞清楚。

2．建議安排一次課堂討論，通過討論及練習突破難點，突出重點。

第三章平面連桿機構及設計(一)基本內容

1．平面連桿機構的特點及設計的基本問題 2．平面四桿機構的類型和應用 3．平面四桿機構的主要工作特性 4．平面四桿機構運動設計(二)教學重點難點

重點：四桿機構形式及演化，四桿機構的一些基本知識及設計方法。難點：四桿機構工作特性。(三)教學基本要求

1．了解有關四桿機構的一些基本概念，了解四桿機構設計的基本方法

2．掌握平面四桿機構的基本類型及其演化和平面四桿機構設計中的一些共性問題。3．熟練掌握平面四桿機構的主要工作特性及根據給定的運動和幾何條件設計平面四桿機構的基本原理和方法。

(四)教學建議 1．“四桿機構的基本形式與演化”安排看—次展柜，上課時可帶一定的教具模型。2．如果條件和時間允許，建議帶學生到農機庫看一看農機具，以了解連桿機構在農業機械中的廣泛應用。

3．建議上一次多媒體課。4．建議安排一次習題討論課。

第四章 凸輪機構及其設計

(一)基本內容

1．凸輪機構的應用和分類。2．推桿的運動規律。3．凸輪輪廓曲線的設計。4．凸輪機構基本尺寸的確定。(二)教學重點難點

重點：從動件運動規律，壓力角和機構尺寸和受力關系，輪廓曲線設計。

難點：基本尺寸的確定與受力關系。從動件常用運動規律的特點，凸輪機構壓力角與機構尺寸的關系，盤形凸輪機構的設計。

(三)教學基本要求

了解了解凸輪機構應用及分類，了解從動件常用運動規律，了解凸輪機構基本尺寸確定及設計方法。

掌握推桿常用運動規律的特性及推桿運動規律的選擇原則。熟練掌握凸輪機構基本尺寸確定的方法。能夠根據選定機構型式和推桿運動規律設計出常用凸輪的輪廓曲線。

(四)教學建議 1．“凸輪機構的應用和分類”可安排一次展柜參觀，不作課堂講授。2．“用解析法設計凸輪的輪廓曲線”課堂講授時只簡單介紹，解析方程式的推導方法，留待課程設計再作編程，上機，練習。

第五章 齒輪機構及其設計(一)基本內容

1.齒輪機構的應用及分類。2.齒廓嚙合基本規律。3.漸開線及漸開線齒廓。

4.漸開線齒輪的各部分名稱及標準齒輪尺寸。5.漸開線齒輪的嚙合傳動。

6.漸開線齒輪展成法加工及根切現象。7.變位齒輪及其傳動。

8.平行軸斜齒圓柱齒輪機構。9.蝸桿機構及圓錐齒輪機構。(二)教學重點難點

重點：漸開線直齒園柱齒輪外嚙合傳動的基本理論和設計計算。

難點：漸開線齒輪傳動的基本理論中一些概念的理解和區分。變位齒輪。(三)教學基本要求

了解齒廓嚙合基本定律及有關共軛齒廓等基本概念。了解漸開線及其性質，掌握漸開線齒輪的嚙合特性。了解齒輪變位和變位齒輪傳動的概念。

掌握漸開線齒輪各部分的名稱，基本參數及各部分的尺寸關系，能對漸開線齒輪傳動(包括直齒及斜齒圓柱齒輪，直齒圓錐齒輪，一般蝸輪蝸桿)進行幾何計算，了解基本參數的選擇，會計算基本尺寸。

熟練掌握熟悉漸開線齒輪傳動的正確嚙合條件，連續傳動條件及有關嚙合參數。能對齒輪傳動進行幾何設計。

(四)教學建議

1．本章重點是漸開線直齒圓柱齒輪外嚙合傳動的基本理論和設計計算，其他類型的齒輪及其嚙合傳動對照直齒圓柱齒輪來講，除介紹它們與直齒圓柱齒輪嚙合傳動的共同點以外，著重介紹它們各自的特點。

2．漸開線齒輪傳動的基本理論的一些概念既是難點又是本章的重點，建議在講直齒圓柱齒輪外嚙合傳動及變位齒輪傳動的基本概念之后，安排一次課堂討論，以加深對一些容易混淆概念的理解，如分度圓與節圓，嚙合角和壓力角，正負變位與正負傳動等。

3．本章內容較多，其特點有“三多”，名詞術語參數多，計算公式多，各種圖表多，在教學中要引導學生切實搞清楚各符號參數的意義，一些重要的圖例要強調動態地去看，要看懂，搞熟。

第六章 輪系及其設計

(一)基本內容

1.輪系及其分類。

2.定軸輪系傳動比及應用。3.周轉輪系傳動比。

4.復合輪系傳動比及應用。

5.行星輪系各輪齒數及行星輪數的選擇。

(二)教學重點難點

重點：周轉輪系及復合輪系傳動比計算。難點：復合輪系傳動比計算。(三)教學基本要求 了解了解輪系的類型及功用。掌握各種輪系傳動比的計算方法。

熟練掌握復合輪系的正確劃分及傳動比的計算。(四)教學建議

本章內容較單一，主要就是傳動比的計算，而且又是重點。就傳動比的計算來說本身并不復雜，關鍵是如何正確區分輪系，所以建議精講多練，在講完計算方法后，安排一次習題討論課，通過課堂討論及較多的課堂練習來突破難點，掌握重點。

第七章 其它常用機構

(一)基本內容 1．棘輪機構。2．槽輪機構。

3．凸輪式間歇運動機構。4．不完全齒輪機構。5．螺旋機構。6．萬向鉸鏈機構。(二)教學重點難點

重點：萬向節、螺旋機構、槽輪機構、棘輪機構的介紹。難點：各種常用機構基本參數的確定。(三)教學基本要求

了解不完全齒輪機構，凸輪式間歇運動機構，非圓齒輪機構的工作原理，應用。各種常用機構的特點及工作原理。

掌握棘輪機構和槽輪機構的工作原理，傳動特點及其參數的確定。熟練掌握棘輪機構和槽輪機構的工作原理，傳動特點及應用。(四)教學建議

1．本章教學要求在于向學生介紹一些其它型式的也還比較常用的傳動機構，以開闊視野和思路，故對于它們的傳動性能和設計問題將不作過多的討論，而著重介紹它們的傳動特點和應用實例。

2．組合機構的內容不作課堂講授，安排觀看展柜。有條件時可安排一次多媒體課程。3．不完全齒輪機構，凸輪式間歇運動機構，非圓齒輪機構安排提示性自學，然后簡單小結。

第八章 機械運動方案的擬定

(一)基本內容

1．機構組合方式及有關的設計方法。2．機構選型。

3．機器執行機構的協調和運動循環圖。(二)教學重點難點

重點：機構選型，機構組合方式及有關設計方法。難點：組合機構設計方法。(三)教學基本要求

了解機構選型和組合的基本概念。掌握機械傳動系統方案設計的思路和方法。

熟練掌握運動循環圖的繪制與機械傳動系統方案的設計。(四)教學建議

本章內容可安排一次多媒體課并參觀展柜，能使學生拓展思路。講解時重點介紹設計的思路和方法。

第九章平面機構力分析

(一)基本內容

1．機構慣性力的確定及運動副中摩擦力確定。2．不考慮摩擦力的機構力分析。3．速度多邊形杠桿法。(二)教學重點難點

重點：動態靜力分析，運動副反力的確定。難點：運動副反力的確定。(三)教學基本要求

了解動有關基本概念。了解機構中作用的各種力及機構力分析的方法。掌握態靜力分析的方法。

熟練掌握運動副反力的確定。(四)教學建議

本章的教學目的就是要使學生掌握對機構進行力分析的常用的工程方法和力分析的過程，其教學的要求是能使學生掌握對一般平面機構進行動態靜力分析的過程。在教學時數允許的情況下，最好要求學會運用茹科夫斯基杠桿法（速度多邊形杠桿法）確定加于機械上的平衡力或平衡力偶短。因為這在理論力學中未講過，而且又有實用價值。

第十章平面機構平衡

(一)基本內容

1．機械平衡的目的及內容。2．常用剛性轉子的平衡計算。3．剛性轉子的平衡實驗。4．撓性轉子動平衡簡述。6．平面機構的平衡。(二)教學重點難點

重點：回轉體的動、靜平衡方法。難點：動平衡計算，機架上的平衡。(三)教學基本要求

了解平衡問題在機械工程中的重要性及撓性轉子平衡的概念及平面四桿機構的平衡方法。

掌握剛性轉子靜、動平衡的計算方法。

熟練掌握其靜、動平衡基本原理及平衡方法。(四)教學建議

鑒于本章課堂教學只安排兩個學時，介紹剛性轉子靜、動平衡的計算方法。如果能開平衡實驗，建議將中有關剛性轉子靜、動平衡實驗的內容穿插到實驗課中講。

第十一章 機器的機械效率

(一)基本內容

1．機器的運動和功能關系。2．機器的機械效率和自鎖。(二)教學重點難點

重點：機械效率和自鎖。

難點：確定效率和自鎖的方法。(三)教學基本要求

了解機器的運動和功能關系，機械效率和自鎖情況。(四)教學建議

重點講解機器的運動和功能關系，機械效率和自鎖情況。至于瞬時效率的計算分析，主要講清概念。

第十二章 機器運轉及其速度波動的調節

(一)基本內容

1．研究機器運轉及其速度波動調節的目的。2．機器等效動力學模型。3．機器運動方程式的建立。4．飛輪的設計。

5．兩類速度波動的調節。(二)教學重點難點

重點：機器的等效方法，兩類速度波動及調節方法，飛輪的設計。

難點：等效質量等的確定，機器運動方程式的建立及求解，飛輪的有關設計。(三)教學基本要求 了解調節的目的，機器運動方程式的建立，兩類速度波動的調節方法以及一些基本概念。掌握建立單自由度機械系統等效動力學模型及運動方程式的方法。等效質量，等效轉動慣量和等效力，等效力矩的意義，并能根據轉化的需要進行計算。

熟練掌握機械運動周期性速度波動和非周期性速度波動產生的原因，性質的區別以及它們各自的調節方法，并掌握飛輪轉動慣量簡易計算方法。

(四)教學建議

本章主要介紹速度波動的調節方法以及一些基本概念。重點講解等效動力學模型及運動方程式的建立，以及飛輪轉動慣量簡易計算方法。至于飛輪的解析法設計可根據學時情況靈活掌握。

第十三章 計算機在機構分析和綜合中的應用

(一)基本內容 1．概述。

2．單桿及桿組運動分析。3．單桿及桿組力分析。4．平面機構綜合分析。(二)教學重點難點

重點：各種桿組的數學模型建立，程序框圖的繪制。難點：數學模型的建立及求解。(三)教學基本要求

了解計算機在機構分析中應用。掌握運動分析和力分析程序框圖。熟練掌握各種機構的數學模型的建立。(四)教學建議

由于課時的原因，該章教學時主要講解各機構數學模型的建立方法。有條件時讓學生編程上機調試，輸出機構綜合分析的各主要參數。

六、教材及參考文獻：

（1）鄭文緯、吳克堅主編.《機械原理》第七版.高等教育出版社，1997.7（2）孫 恒主編.《機械原理》.西北工業大學出版社，1988.6（3）王知行、劉廷榮主編.《機械原理》.高等教育出版社，2000.2（4）鄒慧君、傅祥志等主編.《機械原理》.高等教育出版社，1999.6（5）黃茂林、秦偉主編.《機械原理》.機械工業出版社，2002.8（6）B.PAUL.《機構運動學與動力學》.上海科學技術出版社，1995.10