第一篇：機械原理答辯部分題目

1.為何選擇本機構作為牛頭刨床的主運動機構？

2.什么是急回運動？它的優點是什么？

3.什么是空行程？哪部分是空行程？空行程有什么特點？

4.什么是壓力角？本機構中壓力角最大的位置在哪？如何能使壓力角的最大值最小化？

5.簡述如何求滑塊C的速度？

6.簡述如何求導桿B點的加速度？

7.簡述如何求滑塊C的加速度？

8.對機構中的某一桿件進行受力分析？

9.對于主動件桿2是如何平衡的？

第二篇：機械原理課程設計(編程部分)

? 題目：油田用小型往復泵主體機構運動、動力分析、飛輪設計

已知條件：L1=0.063m,L2=0.333m, 曲柄組件質量m1=40kg, 質心在B點，轉動慣量忽略不計，曲柄轉速140r/min，連桿組件質量 m2=26kg,質心在BC連線上距離B點0.111m處，繞質心轉動慣量J2=0.25kg〃m2；活塞組件質量m3=16kg，質心在C點，活塞在吸入沖程受力忽略為零，在壓B

縮沖程受力4500NA。

任務：編程以實現 2C3n14

運動分析：每隔10°，求出各位置時連桿2的角位置、角速度、角加速度，活塞3的位移、速度、加速度

動力分析：每隔10°，求出各位置時曲柄上平衡力矩和各運動副反力的大小和方向

選曲柄為等效構件，并設等效驅動力矩為常數，許用運動不均勻系數[?]=1/5，求安裝在曲柄軸上飛輪的轉動慣量。

下為 C語言程序

#include

#include

#define PI 3.1415926

void main()

{ FILE *fp;

int i,th[37];

double L1=0.063, L2=0.333, a;

double w1, w2[37], Sc[37],Vc[37], a2[37], ac[37];

double th1[37],th2[37];

double

as2x[37],as2y[37],P12x[37],P12y[37],P11x[37],P11y[37],P13[37],M12[37];double

R43[37],R12x[37],R12y[37],R12[37],th12[37],R23x[37],R23y[37],R23[37],th23[37],R41x[37],R41y[37],R41[37],th41[37];

double Mb0[37],G1,G2,G3,m1=40.0,m2=26.0,m3=15.6,J2=0.25,fr,g=9.8;double Mb[37],Wr[37],Md,Wd[37],W[37],Wmax,Wmin,dtWm,Jf,delta=0.2;

if((fp=fopen(“wenjian.txt”,“w”))==NULL)

{printf(“cannot open file.n”);

exit(1);

}

w1=140*2*PI/60;

G1=m1*g;

G2=m2*g;

G3=m3*g;

for(i=0;i<=36;i++)

{

/*運動分析*/

th[i]=10*i;

th1[i]=PI*th[i]/180;

th2[i]=asin(-L1*sin(th1[i])/L2);

Sc[i]=L1*cos(th1[i])+L2*cos(th2[i]);

w2[i]=-L1*cos(th1[i])*w1/(L2*cos(th2[i]));

Vc[i]=-L1*sin(th1[i])*w1-L2*sin(th2[i]*w2[i]);

a=L1*sin(th1[i])*w1*w1+L2*sin(th2[i])*w2[i]*w2[i];

a2[i]=a/(L2*cos(th2[i]));

ac[i]=-L1*cos(th1[i])*w1*w1-L2*cos(th2[i])*w2[i]*w2[i]-L2*sin(th2[i])*a2[i];

/*動力分析*/

as2x[i]=2*L1*w1*w1*cos(PI+th1[i])/3+ac[i]/3;

as2y[i]=2*L1*w1*w1*sin(PI+th1[i])/3;

P12x[i]=-m2*as2x[i];

P12y[i]=-m2*as2y[i];

M12[i]=-J2*a2[i];

P13[i]=-m3*ac[i];

if(i<=18)

fr=0;

else fr=4500;

R43[i]=G3-(P12y[i]-G2)/3+((P12x[i]/3+P13[i]-fr)*L2*sin(th2[i])-M12[i])/(L2*cos(th2[i]));

R12x[i]=-(P12x[i]+P13[i]-fr);

R12y[i]=G2+G3-P12y[i]-R43[i];

R12[i]=sqrt(R12x[i]*R12x[i]+R12y[i]*R12y[i]);

th12[i]=atan2(R12y[i],R12x[i]);

th12[i]=th12[i]*180/PI;

if(th12[i]<0)th12[i]=360+th12[i];

R23x[i]=fr-P13[i];

R23y[i]=G3-R43[i];

R23[i]=sqrt(R23x[i]*R23x[i]+R23y[i]*R23y[i]);

th23[i]=atan2(R23y[i],R23x[i]);

th23[i]=th23[i]*180/PI;

if(th23[i]<0)th23[i]=360+th23[i];

P11x[i]=m1*w1*w1*L1*cos(th1[i]);

P11y[i]=m1*w1*w1*L1*sin(th1[i]);

R41x[i]=-P11x[i]+R12x[i];

R41y[i]=G1+R12y[i]-P11y[i];

R41[i]=sqrt(R41x[i]*R41x[i]+R41y[i]*R41y[i]);

th41[i]=atan2(R41y[i],R41x[i]);

th41[i]=th41[i]*180/PI;

if(th41[i]<0)th41[i]=360+th41[i];

Mb0[i]=sin(th1[i])*(P11x[i]-R12x[i])*L1-cos(th1[i])*(P11y[i]-R12y[i]-G1)*L1;th2[i]=180*th2[i]/PI;

}

/*飛輪設計*/

for(i=0;i<12;i++)

{

Mb[i]=Mb0[i]+Mb0[i+12]+Mb0[i+24];

Mb[i+12]=Mb[i];

Mb[i+24]=Mb[i];

}

Mb[36]=Mb[0];

Wr[0]=0.0;

for(i=0;i<36;i++)

{ Wr[i+1]=Wr[i]+0.5*(Mb[i]+Mb[i+1])*10*PI/180;

}

Md=Wr[36]/(2*PI);

for(i=0;i<=36;i++)

{Wd[i]=Md*i*PI*10/180;

W[i]=Wd[i]-Wr[i];

}

Wmax=W[0];

Wmin=W[0];

for(i=1;i<=36;i++)

{if(W[i]>Wmax)Wmax=W[i];

if(W[i]

}

dtWm=Wmax-Wmin;

Jf=900*dtWm/(PI*PI*140*140*delta);

/*輸出運動分析結果*/

fputs(“----------運動分析結果--------n”,fp);

fputs(“θ1(°)θ2(°)Sc(m)ω2(rad/s)Vc(m/s)α2(rad/s^2)

ac(m/s^2)n”,fp);

for(i=0;i<=36;i++)

{fprintf(fp,“%dt”, th[i]);

fprintf(fp,“%8.3ft%8.3ft%8.3ft”,th2[i], Sc[i],w2[i]);

fprintf(fp,“ %8.3ft%8.3ft%8.3fn”,Vc[i],a2[i],ac[i]);

}

/*輸出運動分析結果*/

fputs(“----------動力分析結果--------n”,fp);

fputs(“θ(°)R43(N)R12(N)β12(°)R23(N)β23(°)R41(N)β41(°)Mb0(Nm)Mb(Nm)n”,fp);

for(i=0;i<=36;i++)

{fprintf(fp,“%dt”, th[i]);

fprintf(fp,“%-8.3ft%-8.3ft%-8.3ft”,R43[i],R12[i],th12[i]);

fprintf(fp,“ %-8.3ft%-8.3ft%-8.3ft%-8.3ft%-8.3ft%-8.3fn”,R23[i],th23[i],R41[i],th41[i],Mb0[i],Mb[i]);

}

/*輸出飛輪設計結果*/

fputs(“----------飛輪設計結果---------n”,fp);

fprintf(fp,“動力矩Md(Nm):%fn最大盈虧功△Wm(J):%fn飛輪轉動慣量

飛輪矩JF(Kg.m^2):%fn平均功率P(W):%fn

GAD(Nm^2):%fn”,Md,dtWm,Jf,Md*w1,4*g*Jf);

fputs(“θ(°)Wr(J)Wd(J)△Wm(J)n”,fp);

for(i=0;i<=36;i++)

{fprintf(fp,“%dt”, th[i]);

fprintf(fp,“%-8.3ft%-8.3ft%-8.3fn”,(-1)*Wr[i],Wd[i],W[i]);

}

fclose(fp);

}

第三篇：機械原理習題

1、用平面低副聯接的二構件間，具有相對運動數為（b）A.1

B.2

C.3

D.≥

22、某平面機構共有5個低副，1個高副，機構的自由度為1，則該機構具有幾個活動構件？（b）

A.3

B.4

C.5

D.6

3、某機構中有6個構件，則該機構的全部瞬心數目為（d）

A.3

B.6

C.9

D.15

4、機構發生自鎖是由于（c）

A.驅動力太大

B.生產阻力太大

C.效率小于零

D.摩擦力太大

5、對結構尺寸為 b/D ≥ 0.2 的不平衡剛性轉子，需進行（a）

A.動平衡

B.靜平衡

C.不用平衡

6、對于周期性速度波動，應如何調節（b）

A.用調速器

B.用飛輪

C.用解調器

D.用彈簧

7、等效轉動慣量的值（d）

A.一定是常數

B.一定不是常數

C.可能小于零

D.一定大于零

8、在曲柄滑塊機構中，如果增大曲柄的長度，則滑塊的行程（a）

A.增大

B.不變 C.減小

D.減小或不變

9、在鉸鏈四桿機構中，若滿足“最短桿長度＋最長桿長度 ≤ 其余兩桿長度之和”的條件，使機構成為雙搖桿機構，則應（d）

A.固定最短桿

B.固定最短桿的鄰邊

C.固定最長桿

D.固定最短桿的對邊

10、凸輪轉速的大小將會影響（d）

A.從動桿的升距

B.從動桿的壓力角

C.從動桿的位移規律

D.從動桿的速度

11、在凸輪機構中，下列從動件的運動規律，哪種無沖擊？（d）

A.等速運動

B.等加速等減速運動

C.余弦加速度運動

D.正弦加速度運動

12、漸開線直齒外嚙合正傳動的一對齒輪，可滿足的中心距條件是（a）

A.a’ = a

B.a’ ＞ a

C.a’ ＜ a

13、加工負變位齒輪，刀具應如何移位？（c）

A.刀具中線與分度圓相切

B.刀具中線與分度圓相離

C.刀具中心與分度圓相割

14、斜齒圓柱齒輪的當量齒數公式為（a）

A.C.15、正變位齒輪的齒距P（a）A.=

16、一對標準漸開線直齒圓柱齒輪傳動中，若實際中心距大于標準中心距，則其傳動比將（b）

A.變大

B.不變

C.變小

D.變小或不變 Zv?Z/cos3?

B.Zv?Z/cos2? Zv?Z/cos?

D.Zv?Z/cos3?

?m

B.＞ ?m

C.＜ ?m

D.≥ ?m

第四篇：機械原理問答題

1.構具有確定運動的條件是什么？若此條件不滿足，將會產生什么結果？

機構具有確定運動的條件是F＞0，且F等于原動件數。F＞0時，如原動件數目少于自由度數，則運動不能確定；如原動件數目多于自由度數，則機構不能滿足所有原動件的給定運動。F＝0時，構件之間不可能存在相對運動，是一個剛性桁架。F＜0時，構件之間所受約束過多，成為超靜定桁架。

2.何謂平面連桿機構？何謂平面四桿機構？何謂鉸鏈四桿機構？

平面連桿機構是許多構件用低副（轉動副和移動副）連接組成的平面機構，有時也稱為低副機構。由四個構件組成的平面連桿機構稱為平面四桿機構。全部四個運動副都是轉動副的平面四桿機構，稱為鉸鏈四桿機構。

3.平面連桿機構有哪些優缺點？

優點：面接觸，承載能力高，耐磨損；制造簡便，易于獲得較高的制造精度。缺點：不易精確實現復雜的運動規律；設計較為復雜；構件數和運動副數較多時，效率較低。

4.剛性轉子的靜平衡條件和動平衡條件是什么？

靜平衡：偏心質量產生的慣性力平衡，離心慣性力的合力為零；動平衡：偏心質量產生的慣性力和慣性力矩同時平衡，離心慣性力系的合力及合力矩為零。

5.飛輪是如何調節周期性速度波動的？

飛輪實質是一個能量儲存器。當機械出現盈功速度上升時，飛輪的角速度只做微小上升，他將多余的能量儲存起來；當機械出現虧功速度下降時，他將能量釋放出來，飛輪的角速度只做微小下降。

6.造成轉子動不平衡的原因是什么？如何平衡？

轉子的偏心質量產生的慣性力和慣性力偶矩不平衡。平衡方法：增加或減少配重使轉子偏心質量產生的慣性力和慣性力偶矩同時平衡。

7.造成轉子不平衡的原因？平衡目的是什么？

原因：轉子質心與其回轉中心存在偏距。平衡目的：使構件的不平衡慣性力和慣性力矩平衡以消除或減小其不良影響。

8.何謂凸輪工作廓線的變尖現象和推桿運動的失真現象？它對凸輪機構的工作有何影響？如何加以避免？

凸輪理論廓線的曲率半徑ρ等于滾子半徑時，實際廓線的曲率半徑為零。于是工作廓線將出現尖點，尖點變尖現象。應在滿足滾子強度條件下，減小其半徑大小。當ρ

9.鉸鏈四桿機構存在曲柄的條件是什么？以不同構件為機架時，各為何種機構？

⑴最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和；⑵取最短桿或最短桿相鄰桿為機架。取最短桿為機架時，為雙曲柄機構。取最短桿相鄰桿為機架時，為曲柄搖桿機構。

10.何謂壓力角？何謂傳動角？它們的大小對連桿機構工作有何影響？

在不計各桿質量和運動副中的摩擦的情況下，作用在從動件上的驅動力和該力作用點處從動件的絕對速度之間所夾的銳角，稱為壓力角，用α表示。壓力角的余角，稱為傳動角，用γ表示。α越小，γ越大，傳動越省力，機構傳力性能越好，傳動效率越高。反之，α越大，γ越小，傳動越費力，機構傳力性能越差，傳動效率越低，并有可能自鎖。

11.凸輪輪廓曲線設計的基本原理是什么？如何選擇推桿滾子半徑？。

1）反轉法原理。2）在滿足強度條件下，保證凸輪實際輪廓曲線不出現尖點和失真，即小于凸輪理論輪廓的最小曲率半徑。

12.凸輪機構有哪些優缺點？

優點：只要正確地設計和制造出凸輪的輪廓曲線，就能把凸輪的回轉運動準確可靠地轉變為從動件所預期的復雜運動規律的運動，而且設計簡單；凸輪機構結構簡單、緊湊、運動可靠。缺點：凸輪與從動件之間為點或線接觸，故難以保持良好的潤滑，容易磨損；加工制造較復雜。

13.何謂凸輪機構的壓力角？壓力角的大小與凸輪機構的傳力性能有何關系？

壓力角是不計摩擦時，凸輪對從動件的作用力（法向力）與從動件上受力點速度方向所夾的銳角。壓力角越小，凸輪機構的傳力性能越好。

14.判定機械自鎖的條件有哪些？

1）驅動力位于摩擦錐或摩擦圓內；2）機械效率小于等于0；3）工作阻力小于或等于0。

15.齒輪機構有哪些主要優缺點?

齒輪機構的優點有：使用的圓周速度和功率范圍廣；效率較高；能保證恒定的傳動比；壽命長；工作平穩，可靠性高；能傳遞任意夾角兩軸間的運動。缺點有：制造、安裝精度要求較高，因而成本也較高；不宜作遠距離傳動。

16.機構運動分析當中的加速度多邊形具有哪些特點？

1）極點p’的速度為零；2)由極點向外放射的矢量代表絕對加速度，而連接倆絕對加速度矢端的矢量代表該兩點的相對加速度；3)加速度多邊形相似于同名點在構件上組成的多邊形。

17.要使一對齒輪傳動時保持定角速比，則齒廓曲線應滿足什么條件？

欲使兩齒輪瞬時角速比恒定不變，則無論齒廓在何處嚙合，過接觸點所作的齒廓公法線必須與連心線交于一個定點。

18.什么是齒輪的節圓？標準直齒輪在什么情況下其節圓與分度圓重合？

經過節點、分別以兩嚙合齒輪回轉中心為圓心的兩個相切的圓稱為節圓。當兩標準齒輪按標準中心距安裝時其節圓與分度圓重合。

19.圓的漸開線是怎樣形成的？有哪些主要性質？

當一直線在一圓周上純滾動時，此直線上任意一點的軌跡稱為該圓的漸開線。這個圓稱為漸開線的基圓，該直線稱為發生線。

漸開線的性質有：1)發生線在基圓上滾過的一段長度等于基圓上相應被滾過的一段弧長。2)漸開線上任意一點的法線必與基圓相切。3)漸開線齒廓上各點的壓力角不等。離輪心越遠，壓力角越大。4)漸開線的形狀取決于基圓的大小。5)基圓內無漸開線。

20.漸開線齒廓嚙合的特點？

1）定傳動比；2）可分性；3）輪齒的正壓力方向不變

21.漸開線齒輪有哪些傳動特性？

1）漸開線齒廓滿足定角速比要求。2）漸開線齒輪傳動嚙合角不變，正壓力的大小和方向也不變，傳動過程比較平穩。3）漸開線齒廓具有中心距的可分性。

22.什么是標準中心距？一對標準齒輪的實際中心距大于標準中心距時，其傳動比和嚙合角分別有無變化？

一對標準齒輪安裝時他們的分度圓相切即各自分度圓與節圓重合時的中心距為標準中心距。當實際中心距大于標準中心距時，傳動比不變，嚙合角增大。

23.漸開線直齒圓柱齒輪/外嚙合斜齒圓柱齒輪輪傳動/直齒錐齒輪傳動/蝸桿傳動的正確嚙合條件是什么？

兩輪的模數和壓力角分別相等/兩斜齒輪的法面模數相等；兩斜齒輪的法面壓力角相等；兩斜齒輪的螺旋角大小相等，方向相反。/兩輪大端模數相等，兩輪壓力角相等，兩輪外錐距相等/蝸桿的軸向模數等于蝸輪的端面模數，蝸桿的軸向壓力角等于蝸輪的端面壓力角，蝸桿中圓柱上螺旋線的導程角等于蝸輪分度圓上的螺旋角，且螺旋線方向相同。

24.何謂漸開線齒輪的重合度？它對傳動有何影響？齒輪連續傳動的條件是什么？

實際嚙合線長度與基圓齒距的比值稱為重合度，以ε表示。重合度大對提高齒輪傳動的平穩性和承載能力都有重要意義齒輪連續傳動的條件是ε＞1。

25.什么叫根切？有何危害？

用展成法加工齒輪時，若刀具的齒頂線（或齒頂圓）超過理論嚙合線極限點N時，被加工齒輪齒根附近已加工出的漸開線齒廓將被切去一部分，這種現象稱為根切。根切使齒輪的抗彎強度削弱、承載能力降低、嚙合過程縮短、傳動平穩性變差，因此應避免根切。

26.什么是機械的自鎖？移動副和轉動副自鎖的條件分別是什么？

自鎖：無論驅動力多大，機構都不能運動的現象。移動副條件：驅動力作用在摩擦錐里；轉動副條件：驅動力作用在摩擦圓里。

27.直齒圓柱齒輪傳動存在哪些主要缺點？斜齒圓柱齒輪傳動有何優缺點？

直齒圓柱齒輪傳動在高速重載的情況下，會出現傳動不平穩和承載能力差的情況。斜齒圓柱齒輪傳動運轉平穩，噪聲小；承載能力較高；不根切最少齒數小于直齒輪。主要缺點是有軸向力。

28.什么是周轉輪系？什么是周轉輪系的轉化輪系？

至少有一個齒輪的軸線的位置不固定，而繞其他固定軸線回轉的輪系稱為周轉輪系。在周轉輪系加上公共角速度-ωH后，行星架相對靜止，此時周轉輪系轉化成定軸輪系，這個假想的定軸輪系即為轉化輪系。

29.螺旋角β對斜齒輪的傳動性能有何影響？其取值范圍如何？

螺旋角β對斜齒輪的傳動性能影響很大。β較小，優點不突出；β太大，則軸向力太大。設計時一般取β=8°-20°。

第五篇：機械原理教案

課程教案

（按章編寫）

課程名稱：機械原理

適用專業：機械設計制造及自動化等機械類專業 年級、學年、學期：2010級，2011-2012學年第一學期 教材：《機械原理》，鄒慧君 張春林 李杞儀主編，高等教育出版社，2006

《機械原理》，黃錫鎧 鄭文緯主編，高等教育出版社，1999

任課教師：胡昌軍

編寫時間：2011年08月 機械原理課程教案

緒 論

緒 論

一、教學目標及基本要求

1.認識和了解機器及其基本功能結構—機構；了解機構的基本功能和結構特征；對機構、可動聯接、構件、零件等有明確的概念和具體的認識。

2.了解本課程的研究對象、主要內容以及在機械設計和人才培養中的地位和作用；了解學習本課程的要求和方法

通過“緒論”的學習，使學生能為后繼內容的學習打下一定的感性認識和理性認識基礎；明確本課程的內容與作用，激發學生學習的興趣和積極性。

二、教學內容及學時分配

第一節 機器的功能結構及機構（1學時）第二節 機械原理課程的定位與任務

第三節 機械原理課程的主要內容、基本要求與學習方法（第二、三節共0.5學時）

三、教學內容的重點和難點

1.從機器及機械系統的總體去認識機構。

2.機構的基本功能特征—傳遞與變換運動；機構的基本功能結構—構件及可動聯接。3.本課程的學習內容與要求，注意突出其系統綜合性和創新性。

四、教學內容的深化與拓寬

介紹本學科領域的現狀及發展前沿。

五、教學方式與手段及教學過程中應注意的問題

充分利用多媒體教學手段，通過典型機器案例的功能分析、結構分析及工作過程（特別是其運動傳遞、變換與做功的過程）分析，具體、形象、生動地認識了解機構及其結構與運動學特征，認識典型常用機構。

應強調學習知識和培養培養能力是相輔相成的，但后者比前者更重要。本課程的教學內容較多而教學時數相對較少，因此在講授本課程時，著重講重點、講難點、講思路、講方法。學生在學習本課程時，應把重點放在掌握研究問題的基本思路和方法上，著重于能力的培養。這樣，就可以利用自己的能力去獲取新的知識。

六、主要參考書目 黃茂林，秦偉主編．機械原理．北京：機械工業出版社，2002 2 申永勝主編．機械原理教程．北京：清華大學出版社，1999 3 王知行，劉廷榮主編．機械原理．北京：高等教育出版社，2000

七、相關的實踐性環節

參觀機械創新設計實驗室，認識及了解典型機器和機構。

機械原理課程教案

緒 論

八、課外學習要求

學生通過自學了解本學科（機械學、機構學）領域的現狀及發展方向、機械工程在國民經濟中的地位和作用。

九、思考題 0-1~0-3 2 機械原理課程教案

第一章 機構的結構設計

第一章 機構的結構設計

一、教學目標及基本要求

1.從功能與結構設計的角度認識和了解運動副與運動副元素。

2.熟練掌握機構運動簡圖的繪制方法。能夠將實際機構或機構的結構簡圖繪制成機構運動簡圖；能看懂各種復雜機構的運動簡圖；能用機構運動簡圖表達自己的設計構思。

3.了解運動鏈和機構的結構以及機構結構設計的理論和方法，掌握運動鏈成為機構的條件。

4.熟練掌握機構自由度的計算方法，從結構和功能設計的角度了解局部自由度及虛約束，能準確識別出機構中存在的復合鉸鏈、局部自由度和虛約束，并作出正確處理；

5.掌握機構的組成原理和結構分析方法。了解高副低代的方法；會判斷桿組、桿組的級別和機構的級別；學會將Ⅱ級、Ⅲ級機構分解為機架、原動件和若干基本桿組的方法。

二、教學內容及學時分配

第一節 機構的基本結構及簡圖（1.5學時）

第二節 運動鏈及機構的自由度計算和機構運動簡圖的繪制（2.5學時）第三節平面運動鏈與機構的結構設計（1學時）

第四節 按基本桿組的機構結構綜合與結構分析（1.5學時）

三、教學內容的重點和難點 重點：

1.機構運動簡圖的繪制。2.機構自由度的計算。3.運動鏈成為機構的條件。4.機構的組成原理與結構分析。難點：

1.機構運動簡圖的繪制。

2.復合鉸鏈的準確識別和虛約束的正確判斷。

四、教學內容的深化與拓寬 空間單封閉形機構自由度計算。

五、教學方式與手段及教學過程中應注意的問題 充分利用多媒體教學手段，圍繞教學基本要求進行教學。

本章是進入整個機械系統設計的開篇。它不僅為學習各類機構的運動設計和動力設計打下必要的基礎，也為機械系統方案設計和新機構的創新設計提供一條途徑。在教學過程中，應注重突出重點，多采用啟發式教學以及教師和學生的互動。運動簡圖是設計者交流設計思想所需要的一種工程語言，既要求簡潔，又要在討論和評價設計方案時，能夠正確表達設計思想，顯示出設計方案；保證機構運動學、動力學分析計算無誤。介紹繪制機構運動簡圖和 3 機械原理課程教案

第一章 機構的結構設計

機構自由度計算時，應通過典型例題的分析，指出初學者容易犯的錯誤，并要求學生在繪制機構運動簡圖和機構自由度計算時，采用正確、嚴謹的步驟。

六、主要參考書目 黃茂林，秦偉主編．機械原理．北京：機械工業出版社，2002 2 申永勝主編．機械原理教程．北京：清華大學出版社，1999 3 王知行，劉廷榮主編．機械原理．北京：高等教育出版社，2000 4 曹惟慶．機構組成原理．北京：高等教育出版社，1983

七、相關的實踐性環節

機械設計及結構展示與分析實驗。

八、課外學習要求

自學虛約束與過約束的設計及分析、運動鏈結構公式推導法、運動鏈的演化與派生及運動副元素與構件的功能結構演化等內容。

九、習題

1-2，1-4，1-5，1-6 4 機械原理課程教案

第二章平面連桿機構及其分析與設計

第二章平面連桿機構及其分析與設計

一、教學目標及基本要求

1.掌握平面連桿機構的基本類型，掌握其演化方法。

2.掌握平面連桿機構的運動特性，包括具有整轉副和存在曲柄的條件、急回運動、機構的行程、極限位置、運動的連續性等；

3.掌握平面連桿機構運動分析的方法，學會將復雜的平面連桿機構的運動分析問題轉換為可用計算機解決的問題。

4.掌握連桿機構的傳力特性，包括壓力角和傳動角、死點位置、機械增益等；能夠熟練地對移動副中的摩擦問題進行分析計算；掌握轉動副中摩擦問題分析和計算方法；掌握機械效率的概念、效率的各種表達形式及機械效率的計算方法；正確理解自鎖的概念，掌握確定自鎖條件的方法。

5.掌握平面連桿機構的靜力學分析方法，學會合理選擇與設計平面連桿機構。6.了解平面連桿機構設計的基本問題，掌握根據具體設計條件及實際需要，選擇合適的機構型式；學會按2~3個剛體位置設計剛體導引機構、按2~3個連架桿對應位置設計函數生成機構及按K值設計四桿機構；對機構分析與設計的現代解析法有清楚的了解。

二、教學內容及學時分配 第一節 概述（1.5學時）

第二節平面連桿機構運動特性與分析方法（4.5學時）第三節平面連桿機構的傳力特性與受力分析（3.5學時）第四節平面四桿機構綜合的內容與方法（4.5學時）

三、教學內容的重點和難點 重點：

1.平面四桿機構的基本型式及其演化方法。

2.平面連桿機構的運動特性，包括存在整轉副的條件、從動件的急回運動及運動的連續性；平面連桿機構的傳力特性，包括壓力角、傳動角、死點位置、機械增益。

3.平面連桿機構運動分析的瞬心法、相對運動圖解法和桿組法。

4.總反力的確定，移動副和轉動副中摩擦問題的分析方法，自鎖條件的判定和機械效率的計算。

5.按給定2~3個位置設計剛體導引機構，按給定的2~3個對應位置設計函數生成機構，按K值設計四桿機構。

難點：

1.平面連桿機構運動分析的相對運動圖解法求機構的加速度。2.總反力的正確確定。

3.機械的自鎖問題及移動副自鎖條件的求解。4.按給定的2~3個對應位置設計函數生成機構。

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第二章平面連桿機構及其分析與設計

四、教學內容的深化與拓寬平面連桿機構的優化設計。

五、教學方式與手段及教學過程中應注意的問題 充分利用多媒體教學手段，圍繞教學基本要求進行教學。

在教學中應注意要求學生對基本概念的掌握，如整轉副、擺轉副、連桿、連架桿、曲柄、搖桿、滑塊、低副運動的可逆性、壓力角、傳動角、極位夾角、行程速度變化系數、死點、自鎖、摩擦角、摩擦圓、總反力、速度影像、加速度影像、裝配模式等；基本理論和方法的應用，如影像法在機構的速度分析和加速度分析中的應用、連桿機構設計的剛化—反轉法等。在教學過程中，應注意突出重點，多采用啟發式教學以及教師和學生的互動。

六、主要參考書目 黃茂林，秦偉主編．機械原理．北京：機械工業出版社，2002 2 申永勝主編．機械原理教程．北京：清華大學出版社，1999 3 華大年，華志宏，呂靜平．連桿機構設計．上海：上海科學技術出版社，1995

七、相關的實踐性環節

機構運動學參數測試實驗，工業機器人認識及應用實驗，機械創新展示與分析實驗。

八、課外學習要求

自學運動分析的相對運動圖解法，機構的合理選用，平面四桿機構的優化設計和空間連桿機構等內容。

九、習題

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 機械原理課程教案

第三章 凸輪機構及其設計

第三章 凸輪機構及其設計

一、教學目標及基本要求

1.了解凸輪機構的基本結構特點、類型及應用，學會根據工作要求和使用場合選擇凸輪機構。

2.了解凸輪機構的設計過程，對凸輪機構的運動學、動力學參數有明確的概念。3.掌握從動件常用運動規律的特點及適用場合，了解不同運動規律位移曲線的拼接原則與方法。

4.掌握凸輪機構基本尺寸設計的原則，學會根據這些原則確定移動滾子從動件盤形凸輪機構的基圓半徑、滾子半徑和偏置方向，擺動從動件盤形凸輪機構的擺桿長、中心距以及移動平底從動件平底寬度。

5.熟練掌握應用反轉法原理設計平面凸輪廓線，學會凸輪機構的計算機輔助設計方法。

二、教學內容及學時分配 第一節 概述

第二節 凸輪機構的傳力特性

第三節 凸輪機構的設計過程（第一、二、三節共1.5學時）

第四節 凸輪機構運動學參數和基本尺寸的設計（1學時）第五節平面凸輪輪廓曲線的設計（1.5學時）第六節 凸輪機構從動件的設計（1學時）

三、教學內容的重點和難點 重點：

1.凸輪機構的型式選擇。2.從動件運動規律的選擇及設計。

3.盤形凸輪機構基本尺寸的設計，凸輪輪廓曲線設計的圖解法和解析法。3.從動件的設計，包括高副元素形狀選擇，滾子半徑和平底寬度的確定。難點：

凸輪輪廓曲線設計的圖解法

四、教學內容的深化與拓寬 空間凸輪機構與高速凸輪機構簡介。

五、教學方式與手段及教學過程中應注意的問題 充分利用多媒體教學手段，圍繞教學基本要求進行教學。

在教學過程中應強調凸輪機構的運動學參數與結構參數的概念及其選用設計；應用反轉法原理進行凸輪輪廓曲線的圖解法設計時凸輪轉角的分度，要注意從動件反轉方向；正確確定偏置移動從動件凸輪機構在反轉過程中從動件所依次占據的位置線；滾子從動件凸輪機構理論輪廓曲線與實際輪廓曲線的聯系和區別等。要注意突出重點，多采用啟發式教學以及教 7 機械原理課程教案

第三章 凸輪機構及其設計

師和學生的互動。

六、主要參考書目 黃茂林，秦偉主編．機械原理．北京：機械工業出版社，2002 2 申永勝主編．機械原理教程．北京：清華大學出版社，1999 3 石永剛，徐振華．凸輪機構設計．上海：上海科學技術出版社，1995

七、相關的實踐性環節 凸輪機構運動參數測試實驗。

八、課外學習要求

學生通過自學了解空間凸輪機構的應用特點和高速凸輪機構設計應注意的問題。

九、習題

3-1，3-3，3-5，3-6，3-7，3-8，3-11，3-12 8

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第四章 輪系及其設計

第四章 輪系及其設計

一、教學目標及基本要求

1.了解各類輪系的組成和運動特點，學會判斷一個已知輪系屬于何種輪系。

2.熟練掌握各種輪系傳動比的計算方法，會確定主、從動輪的轉向關系；掌握周轉輪系的傳動特性與類型和結構的關系。

3.了解各類輪系的功能，學會根據各種要求正確選擇輪系類型。4.了解行星輪系效率的概念及其主要影響因素。

5.了解復合輪系的組合方法，學會分析復合輪系的組成，正確計算其傳動比。6.了解行星輪系設計的幾個基本問題；了解幾種其它類型行星傳動的原理及特點。

二、教學內容及學時分配 第一節 輪系的分類

第二節 定軸輪系及其設計（第一、二節共1學時）第三節 周轉輪系及其設計（3.5學時）第四節 復合輪系及其設計(0.5學時)第六節 少齒差傳動簡介（1學時）

三、教學內容的重點和難點 重點：

1.輪系傳動比的計算。2.輪系的設計。難點：

復合輪系傳動比計算

四、教學內容的深化與拓寬 新型少齒差傳動

五、教學方式與手段及教學過程中應注意的問題 充分利用多媒體教學手段，圍繞教學基本要求進行教學。

在教學過程中應注意強調應用反轉法原理求解周轉輪系傳動比方法的實質、轉化機構的概念、正確劃分基本輪系的方法。要注意突出重點，多采用啟發式教學以及教師和學生的互動。

六、主要參考書目 黃茂林，秦偉主編．機械原理．北京：機械工業出版社，2002 2 申永勝主編．機械原理教程．北京：清華大學出版社，1999 3 曲繼方，安子軍，曲志剛．機構創新設計．北京：科學出版社，2001

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第四章 輪系及其設計

七、相關的實踐性環節 參觀機械創新設計實驗室。

八、課外學習要求

自學定軸輪系的傳動效率計算、定軸輪系設計中的幾個問題、封閉型輪系的功率流等內容。

九、習題

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 其它常用機構

第五章 其它常用機構

一、教學目標及基本要求

了解槽輪機構、棘輪機構、不完全齒輪機構、凸輪式間歇機構及螺旋機構的工作原理、運動特點和適用場合。

二、教學內容與學時分配 第一節 間歇運動機構 第二節 螺旋機構

第三節 摩擦傳動機構（第一、二、三節共1學時）

三、教學內容的重點和難點 重點：

1.槽輪機構、棘輪機構、不完全齒輪機構、凸輪式間歇運動機構及螺旋機構的組成和運動特點。

2.簡單螺旋機構與復式螺旋機構位移與轉角之間的關系。3.摩擦傳動機構傳動比的計算。

四、教學內容的深化與拓寬 液動、氣動機構及電磁傳動機構。

五、教學方式與手段及教學過程中應注意的問題 充分利用多媒體教學手段，圍繞教學基本要求進行教學。

本章教學應側重于概念分析，簡要介紹這些機構的工作原理、運動特點和適用場合。通過學習，開闊眼界和思路，擴大知識面，為機械系統方案設計提供一些基礎知識。在教學過程中，應注意突出重點，多采用啟發式教學以及教師和學生的互動。

六、主要參考書目 黃茂林，秦偉主編．機械原理．北京：機械工業出版社，2002 2 申永勝主編．機械原理教程．北京：清華大學出版社，1999

七、相關的實踐性環節 機電流體傳動控制實驗。

八、課外學習要求

自學液動機構、電磁傳動機構等內容。

九、思考題 5-1~5-4

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第六章 機械動力學

第六章 機械動力學

一、教學目標及基本要求

1.明確認識慣性力、慣性力矩對機械工作的穩定性、動載荷和輸入力矩的影響，了解機構動態靜力分析的方法。

2.了解機械平衡的目的及其分類，掌握機械平衡的方法。熟練掌握剛性轉子的平衡設計方法，了解平衡試驗的原理及方法，了解平面機構慣性力平衡的方法。

3.掌握機械運轉過程的三個階段，機械系統的功、能量和原動件運動速度的特點。了解作用在機械中的力與某些運動參數之間的函數關系。

4.掌握建立單自由度機械系統等效動力學模型以確定機械的真實運動規律的基本思路及建立運動方程式的方法，能求解等效力矩和等效轉動慣量均是機構位置函數時機械的運動方程式。

5.了解周期性速率波動的調節方法，掌握飛輪調速原理及飛輪的設計方法，能求解等效力矩是機構位置函數時飛輪的轉動慣量。

二、教學內容與學時分配

第一節 機構的動態靜力分析 2學時 第二節 機械的平衡 1.5學時

第三節 機械的運轉及其速度波動的調節 4.5學時

三、教學內容的重點和難點 重點：

1.剛性轉子靜平衡、動平衡的原理及平衡設計方法。

2.單自由度機械系統等效動力學模型的建立及機械系統真實運動規律的求解。3.機械系統運動的波動及其調節方法。難點：

1.剛性轉子動平衡計算

2.等效力（力矩）、等效質量（等效轉動慣量的計算）

四、教學內容的深化與拓寬

機械系統的計算機輔助運動學和動力學。

五、教學方式與手段及教學過程中應注意的問題 充分利用多媒體教學手段，圍繞教學基本要求進行教學。

在教學過程中應強調，機械的真實運動規律是由其各構件的尺寸、質量、轉動慣量和作用在各構件上的力等許多參數決定的。只有根據這些參數確定出機械原動件的真實運動規律，才能進而對其進行運動分析，確定各構件的真實運動規律。了解機械的真實運動情況，是對機械進行動力學研究與分析所必需的。要注意突出重點，多采用啟發式教學以及教師和學生的互動。

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第六章 機械動力學

六、主要參考書目 黃茂林，秦偉主編．機械原理．北京：機械工業出版社，2002 2 申永勝主編．機械原理教程．北京：清華大學出版社，1999 3 唐錫寬，金德聞．機械動力學．北京：高等教育出版社，1984

七、相關的實踐性環節 剛性回轉體平衡實驗。

八、課外學習要求

自學機構動態靜力分析的圖解法等內容。

九、習題

6-1，6-4，6-5，6-7，6-8，6-11，6-14

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第七章 機械系統運動方案設計

第七章 機械系統運動方案設計

一、教學目標及基本要求

1.了解機械系統設計的整個過程，明確機械系統總體方案設計階段的設計目的及工作內容。

2.了解機械系統總體方案設計中應具有的現代設計觀念以及機械現代設計和創新設計的特點，逐步學會在機械執行系統、傳動系統的方案設計和原動機選擇過程中，正確靈活運用這些設計思想。

3.了解機械執行系統方案設計的過程和具體設計內容，學會根據機械預期實現的功能要求，進行功能原理設計的創新構思；學會根據工作原理提出的工藝動作要求，創造性地構思出合適的運動規律。

4.掌握執行機構型式設計的原則，學會運用選型和構型的方法進行執行機構型式的創新設計。

5.了解執行系統協調設計的目的和原則，掌握機械運動循環圖的繪制方法。6.了解方案評價的意義、評價準則、評價指標和評價方法。

二、教學內容與學時分配

第一節 機械總體方案設計（1學時）

第二節 現代設計觀念與創新設計簡介（1學時）第三節 機械執行系統運動方案設計（3學時）第五節 機械系統運動方案設計舉例（1學時）

（注：課內只安排2學時，著重介紹第一、三節的部分內容，其余內容安排在課程設計進行時講授）

三、教學內容的重點和難點 重點：

1.機械系統總體方案設計階段的設計內容和設計思想。

2.機械執行系統方案設計的內容和全過程，執行系統方案設計的具體方法。

四、教學內容的深化與拓寬 機械現代設計方法。

五、教學方式與手段及教學過程中應注意的問題 充分利用多媒體教學手段，圍繞教學基本要求進行教學。

在教學過程中，要強調機械總體方案設計是機械產品設計中十分重要的一環，產品的功能是否齊全、性能是否優良，在很大程度上取決于總體方案設計階段的工作；執行系統的方案設計是機械總體方案設計的核心，對機械系統能否實現預期的功能以及工作質量的優劣和產品在市場上的競爭力，都起著決定性的作用。要注意突出重點，多采用啟發式教學以及教師和學生的互動。

機械原理課程教案

第七章 機械系統運動方案設計

六、主要參考書目 黃茂林，秦偉主編．機械原理．北京：機械工業出版社，2002 2 申永勝主編．機械原理教程．北京：清華大學出版社，1999

七、相關的實踐性環節

機械創意組合設計實驗，機械運動方案創新設計實驗。

八、課外學習要求

自學現代設計觀念與創新設計、機械傳動系統的方案設計和原動機的選擇、機械系統運動方案設計舉例等內容。

九、思考題 7-1~7-3 15