哈尔滨工业大学 机械原理 视频教程
所属部门 哈尔滨工业大学
课程名称 机械原理
课程层次 本科专业分类体系
所属一级学科名称 工学
所属二级学科名称 机械类
课程负责人 陈明
教学设计
机械原理课程教学设计
一、基本描述
课程名称：机械原理
总学时：60h，讲课学时：46h，课内设计训练：4h，实验学时：10h
上机学时：20h（课外）
授课对象：机械设计制造及其自动化专业，热能与动力工程专业本科生
课程类别：技术基础课
课程要求：必修
开课时间：第4学期
先修课：工程制图、理论力学、计算机实用基础等
二、课程的性质、研究对象和任务
机械原理课程是高等工业学校机械专业普遍开设的一门重要技术基础课程，主要研究机械系统的运动学和动力学分析及机械方案设计基本理论，包括研究各种机构的结构分析、运动分析和受力分析问题，常用机构的设计问题，机器动力学和机构的选型及机械系统设计的问题。学好本课程，不仅为学习有关后读课程和掌握专业知识打好基础，也为日后从事机械工程领域的技术工作创造了条件，在培养机械类专业人才的教学计划中占有重要地位，是一门主干课程。它的任务是：
1）通过本课程的学习，使学生能认识机械、了解机械，并掌握分析机械的基本方法。
2）通过本课程的学习，使学生掌握机构分析与设计的基本理论和基本方法，培养学生的创新精神和机械系统运动方案创新设计的能力。
三、教材的选择与分析
在全国高等工业学校中有多种《机械原理》教材，我校曾用过孙桓、付则绍主编的《机械原理》，现在采用我校王知行、刘延荣主编的《机械原理》。
孙桓、付则绍主编的《机械原理》教材在各高校中应用比较广泛，主要是内容全面，在着重介绍基本概念、基本理论和基本方法的前提下，适当“增加了各种常用机构的主要类型、特点和应用”一章，使学生在深入学习有关机构的分析及设计问题前，对各种常用机构有个初步了解和认识，增加了“机构的造型和机构传动系统的设计”一章，以培养学生确立机械运动方案和合理选用机构的初步能力，还针对计算机技术的应有，适当加强了有关解析法的内容。而且内容安排合理，符合国家教委批准的《机械原理课程教学基本要求》，符合机械原理课程在培养机械类高级人才的教学计划中的地位要求。同时该教材出版较早，第一版为1959年，历经40余年，培养了一大批用户，因此应用比较广泛，我校也曾经用过。但该书内容较多，有些内容如图解法不适应当前科学技术的发展状况，仅有文字教材，没有软件教材，在学时压缩的情况下，教学内容与学时发生矛盾，而且学生无法利用软件自学，鉴于这种情况，我校从99年起试用自己编写的教材。
王知行、刘延荣主编的《机械原理》是根据面向21世纪高等工程教育教学内容和课程体系改革的基本思想及教育部机械基础教学指南小组制订的《机械原理》课程教学基本要求，在总结我校多年的教学经验，特别是自1992年以来开展计算机辅助教学（CAI）研究与实践的基础上，并融合了我校在机构方面的科研成果编写而成的。是面向21世纪课程教材和普遍高等教育“九五”国家教委重点教材，是国内第一部机械原理多媒体教材，它包括文字教材和软件教材两部分。它具有以下特点：
1．贯彻以设计为主线的思想，增加了机构综合即设计的内容，如机构结构综合、连杆机构有实用设计方法和机构运动方案设计等，以适当前机械工业发展的需要。
2．充分利用计算机设计，把机构的分析与设计结合起来，鼓励学生更好一探索机构分析与机构综合的新方法。
3．利用可视技术，把解析法与图解法很好地结合起来，发挥各自的优势和特点。
4．利用科学技术发展的最新成果，更新了课程内容，例如在连杆机构设计中，引入了我校在连杆机构研究方面的成果——数值比较综合法，这有利于推动和促进学生思考运用最新的成果解决那些尚未很好解决的技术问题。
5．把多种信息传播媒体结合起来，给出许多栩栩如生的参数化的机构运动仿真模型，可以开发学生装的形象思维能力，促进机构结构结构的可变性和多样性的认识，培养学生的创新精神和创新思维能力，而且多种培养媒体引入教学过程，有利于促进教学方法和教学手段的现代化，强化教学和自学过程的多重刺激，提高教学效率和效果。
6．理顺与先修课和后续课的关系，做好课程内容衔接。
本教材已在我校试用二年，适合我校教改需要，学生可通过软件自学，进一步得高教学质量，效果很好，因此决定继续选用本教材做为我校《机械原理》课程的主教材。
四、课程基本内容、学时分配及重点与难点
第一章 绪论（1h）
课程的研究对象和内容，机器、机构与机械的概念，教学目的。
第二章 机构的结构分析和综合（3h）
运动副的分类，机构运动简图的绘制，机构的自由度计算，机构组成原理。
重点是：计算机构自由度时对机构中虚约束的正确判别。
第三章 连杆机构分类和设计（10h）
四杆机构的类型及其演化，曲柄存在条件，压力角、行程速比系数和死点位置等概念，瞬心法、解析法机构运动分析，运动副中的摩擦及考虑摩擦时的机构受力分析，机械效率及自锁，平面四杆机构设计，机器人操作机。
重点是：
1平面四杆的基本类型及其演化，有关四杆机构的一些基本知识，基本概念和基本设计方法。
2有关瞬心的基本概念，瞬心法在平面机构运动分析中的适用，用解析法进行平面机构运动分析。
3有关机械中的力、移动副和转动副中摩擦的概念，摩擦力或摩擦力矩的计算，计算及摩擦时平面杆机构的受力分析，机械效率计算及机械条件的确定。
难点是：
1平面四杆机构的设计；
2杆组法平面机构运动分析；
3平面机构中运动副总反力作用线的确定和机械自锁条件的确定。
第四章 凸轮机构及其条件（4h）
凸轮机构的应用及分类，从动件运动规律，凸轮轮廓设计，凸轮机构基本尺寸的确定。
重点是：从动件规律及其特性，平面凸轮轮廓曲线的设计方法和凸轮机构基本尺寸的确定。
难点是：反转法——要正确确定从动件的反转方向、从动件在反转运动中占据的位置及从动件的位移量。
第五章 齿轮机构及其设计（7h）
齿轮机构类型及其应用，齿廓曲线、渐开线。圆柱齿轮参数及其尺寸计算，齿廓加工原理，齿厚、公法线、变位等基本概念，渐开线齿轮啮合传动，变位齿轮传动，斜齿圆柱齿轮传动，交错轴曲线传动，圆锥齿轮传动，蜗杆传动。
重点是：渐开线标准直齿圆柱齿轮外啮合传动的基本理论及设计计算，其它齿轮传动副及其啮合传动和设计计算的特点。
难点是：一对齿轮传动的啮合过程，斜齿轮的当量齿数及圆锥齿轮的背锥和当量齿数的概念。
第六章 轮系及其设计（5h）
轮系的应用，定轴轮系传动比计算，周转轮系传动计算，混合轮传动比计算行星轮系率计算简介，行星轮系设计，其他行星传动简介。
重点是：轮系传动计算。
难点是：混合轮系传动比的计算，关键是正确划分轮系。
第七章 其他常用机构（4h）
棘轮机构，槽轮机构，不完全齿轮机构，方向联轴节，组合机构。
重点是：这些常用机构的组成、运动特点及其设计要点。
难点是：这些常用机构的设计要点，如棘轮齿形和棘爪数目n的选择，槽轮径向槽数z和圆柱销数目k的选择等。
第八章 机械的运动方案及机构的创新设计（4h）
机构创新设计，典型机构，机械运动方案设计过程，实例分析
重点是：机械运动方案设计和机构的创新设计——对原有机构的创新应有。新机构的构思的原动机构的创新发展。
难点是：机械运动方案的设计与评价，机构的创新设计。
第九章 机构的运动及其速度波动的调节（4h）
机械系统的等效力学模型，机械的真实运动规律，机械疲劳速度波动的调节。
重点是：机械系统系统等效力模型的建立及其求解，机械运动速度波动及其调节方法。
难点是：等效转动惯量、等效力矩量大盈亏功的计算。
第十章 机械的平衡（4h）
刚性转子的静平衡和动平衡，挠性转子动平衡与平面机构平衡简介。
重点是：刚性转子静平衡、动平衡的原理及计算方法。
难点是：刚性转子平衡的计算与实验。
五、教学环节
1.课堂讲授（4h）
为了充分发挥课堂讲授的作用，提高教学质量，要求任课教师努力做以下几点：
1）认真备课，熟练掌握本课程的基本内容。
2）转变教育思想和教学观念，以学生为中心，采用启发式、讨论式等教学方法，注意调动学生的学习主动性和积极性，重视培养学生的逻辑思维能力、独立分析解决问题能力和创新能力，课堂学习气氛活跃。
3）讲课的思路要清晰，要有问题的提出、解决问题的已知条件与建立模型、分析解决问题的思路、总结等，概念要准确，重点要突出，要理论联系实际，多举一些实例，要适时反映本学科发展状况，特别是反映本教研室的科研成果。
4）教学手段要完备，要根据教学内容的要求，恰当运用实物、教具、挂图、录相片和CAI课件。
5）上课精神饱满，教书育人，为人师表。
教研室要开展以下教学活动：
1） 集体备课；
2） 编写制作教师课堂用CAI课件；
3） 试讲；
4） 互相听课；
5） 组织检查组进行课堂教学检查；
6） 教学法研讨，撰写教研论文。
2.设计训练
1）作业
包括计算、小设计和小论文多种类型，是引导学生主动积极探索理解与掌
握知识，培养运用知识解决问题的能力的重要不节。要求教师每章课后都要留有足够量的作业，而且要认真批阅，评出成绩，并有记录。
各章的作业是：
第一章：写一篇文章谈一下您对《机械原理》课程的认识，并介绍您本人的兴趣、爱好和特长。
第二章：1.习题2-2、2-3a)、2-4、2-5a)：
2.写一篇文章论述自由度、约束、机构的自由度和虚约束，题目自拟，500字以上，至少要阅读3篇考文献。
第三章：1．习题3-3、3-4、3-6、3-15、3-21、3-31。
2．收集连杆的应用实例（不少于10例，标示其出处，并说明其功能和工作原理）。
第四章：1．习题4-3 1）~4-4 1）~4）；
2．收集凸轮机构的应用实例（不少于10例，标出其出处），并说明其功能和工作原理。
第五章：习题5-5、5-6、5-7、5-15、5-17
第六章：1．习题6-3、6-4、6-6、6-8、6-10、6-12、6-13；
2．收集各种轮系的应用实例（不少于10例，标出其出处），并说明其功能和工作原理。
第七章：1．习题7-1、7-2、7-3、7-4、7-5；
2．收集各种棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构和万向联轴节的应用实例（均不少于5例，标出其出处），并分别说明其功能和工作原理。
第九章：习题9-1、9-3、9-4
第十章：10-3、10-4
2）上机（课外20学时）
适应科学技术的发展，进行计算机辅助设计，培养学生的计算机应用能力。
上机作业有：习题3-10、3-11、3-12、4-6、5-11、5-12。
学生上机训练时有教师辅导，作业完成后，要在计算机上进行考试，评出成绩，并有记录。
3）创新设计大作业（课内4学时）
引导学生综合运用已学到的知识和实践经验进行机械系统运动方案创新设计，培养学生的综合设计能力和创新能力。
题目：①在“典型机械系统运动方案创新设计导引”中任选；
②自拟。
本作业要求学生完成1张机械系统运动方案简图和1份设计计算说明书。
教师要认真批阅，给出成绩并有记录。
3．实验（12h）
本课程是一门实践性、设计性很强的技术基础课，实验教学是培养学生创新精神和实践能力的重要教学环节。共安排了10个实验，其中必修实验4个,分别是：
①典型机构的认识及机构运动简图测绘与分析（3h）；
②齿轮范成原理与分析（2h）；
③典型机械拆装及其运动方案分析（课内4h，课外16h）；
④刚性转子动平衡分析（3h）。
实验时，每组人数1-2人，每位教师指导人数一般不超过15人，任课教师都要指导实验，并至少批阅一个小班的实验报告。
实验报告要用学校统一印制的封面和实验报告纸书写，并装订成册。
教师要认真批阅每份报告，并在封面上写出评语、评出成绩并有记录。
4．课外科技活动
引导学生充分利用机械基础实验中心的条件，到实验中心开展科技活动，培养学生理论实际的科学精神的动手能力，促进学生的个性发展，为此要做好如下几项工作：
1） 配备指导教师；
2） 准备科技活动项目；
3） 准备参考资料；
4）准备辅导讲座。
六、信息交流，教学相长
1．编写《机械原理》课程学习指南中有所用教师、教学环节、考核方法等有关规定；教学日历和要掌握的基本内容与作业。开学时发给每位同学，使学生从一开始学习就清楚知道为什么学、学什么、怎么学和怎样考核，调动学生的学习主动性和积极性。
2．教师通过讲评作业，肯定学生装在知识能力诸方面的进步，指出学习中存在的问题，并提出希望与要求，引导学生端正学习态度，掌握正确的学习方法。
3．通过定期召开学生座谈会或问卷调查，认真听取学生对教学工作的反映，了解学生在想什么，有什么要求。教师要有的放矢地改进教学。
七、考核办法
采用累加式的考核办法，即课程的总成绩由以下几部分构成。
·创新设计占20%
·实验占10%
·期末考试占70%
。。。。。。 
工控吧＞
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