《机械原理》课程学习指南2013-2014学年第1学期，适用于机械1221-2任课教师：孟宪举说明：为配合学生《机械原理》课程的学习，根据机电工程学院本科《机械原理》课程教学大纲的要求，对本课程基本情况、性质、任务、教材和多媒体课件的处理、学习参考书、考核要求及各章节重点、难点等均在本学习指南中做出了较详细的说明。

同时针对各章的不同要求，配备了一定数量的自测练习题，学生通过自测检查可以发现自身学习中存在的问题，有的放矢地进行学习。

一、课程基本情况、性质、研究对象和任务总学时：56学时，课堂教学：50学时，实验教学：6学时。

先修课：大学物理、高等数学、机械制图、理论力学、材料力学、计算机应用基础等。

《机械原理》是高等工业院校机械类专业普遍开设的一门重要技术基础课，在整个教学计划中，以主干课程的角色，起着承上启下的作用，具有十分重要的地位。

本课程主要研究机械系统的运动学和动力学分析及机械系统方案设计基本理论，包括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，机器动力学问题和机械运动系统设计的问题。

它的主要任务是：1、通过本课程的学习，使学生掌握机构学和机器动力学的基本理论、基本知识和基本技能。

2、通过本课程的学习，使学生学会常用机构的分析和综合方法，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。

二、教材及多媒体课件说明1、教材本课程教材选用由刘会英、杨志强、张明勤编著，机械工业出版社出版的新世纪高校机电工程规划教材《机械原理》。

本教材内容精炼、结构合理、理论性强，是“十一五”国家级规划教材。

由于计划学时有限，不可能在课堂上对教材所有内容一一进行详细讲解。

因此，学生应该抓住每章节的重点、难点，搞清分析问题、解决问题的基本思路，并注意寻找同类问题间的内存规律。

真正做到举一反三，将问题由“繁”变“易”，将课本由“厚”读“薄”。

2、多媒体课件机械原理多媒体教学课件是本校机械基础学科组集体创作的，它综合了图、文、声、像、二维图形、三维动画等多种媒体手段，经科学、合理的重组、整合、加工，构筑了一种虚拟实际场景的教学氛围。

对学生开阔视野、扩展思路、增强工程实践意识以及提高分析问题、解决问题的能力和创造能力都具有非常重要的作用。

但是，应该提醒的是，在利用多媒体课件进行学习时，不能将注意力只集中在丰富多彩的课件画面上，而忽视对课程内容的关注和理解；课堂学习中，由于信息量较大，课堂进度较快，应注意对重要内容作记录，并在课下及时复习和总结。

三、参考书1、《机械原理》孙桓陈作模主编2、《机械原理教程》申永胜主编3、《机械原理学习指南》孙桓主编4、《机械原理辅导与习题》申永胜主编5、《机械原理常见题型解析及模拟题》葛文杰主编6、《机械原理试题精选与答题技巧》焦映厚编四、课程考核《机械原理》课程的考核成绩由以下几部分构成：1、平时表现（以作业为主，包括课程出勤、课堂讨论、提问等情况）：20 %2、实验(未完成规定实验者不得参加期末考试)：10 %3、期末考试：70 %五、各章基本内容、重点难点及自测练习题第一章绪论一、本章要求1、掌握机械原理学科的研究对象及机械、机器、机构等名词概念。

2、了解机械原理学科的研究内容、发展趋势及学习特点。

二、本章重点和难点机械原理课程的研究对象是机器和机构，对于机器和机构的含义和特征应清楚地掌握，这是本章的重点。

同时，要注意课程的性质和学习特点。

至于课程内容的几个方面及发展趋势，有一初步了解即可。

三、自测练习题1、填空题（1）零件是机器中的单元体；构件是机构中的单元体。

（2）内燃机中的连杆属于。

A：零件B：机构C：构件（3）机器与机构的主要区别是：。

A：机器较机构运动复杂B：机器能完成有用的机械功或转换能量C：机器能变换运动形式。

（4）一种相同的机构机器。

A：只能组成相同的B：可以组成不同的C：只能组成一种2、简答题（1）什么是机械、机器、机构、构件、零件？各举一例说明。

（2）《机械原理》课程研究的对象与内容是什么？第二章平面机构的结构分析一、本章要求1、了解机构的组成。

搞清运动副、运动链、约束、自由度等基本概念。

2、掌握机构运动简图的绘制方法。

能将实际机构结构图绘制成机构运动简图；能看懂机构的运动简图并以此表达自己的设计构思。

3、掌握平面机构自由度的计算及平面机构具有确定运动的判断方法。

能准确识别机构中存在的复合铰链、局部自由度和虚约束，并作出正确的处理。

能对机构是否具有确定的运动作出判断。

4、了解平面机构组成原理及结构分析方法。

能够将简单机构分解为机架、原动件和若干基本杆组，并正确判断机构的级别。

学会根据机构组成原理对简单的设计方案进行分析。

二、本章重点和难点本章的重点一是机构运动简图的绘制，二是平面机构自由度计算。

至于平面机构的高副低代内容，属于拓宽知识面性质的内容，不作重点要求。

在机构运动简图的绘制是本章的重点也是难点，其关键在于如何根据相接触的两构件间的联接方式分析确定两者的运动性质，即判定运动副种类。

此外，在运动简图上绘制构件时，只表达与运动有关的因素，与运动无关的因素（如构件复杂的外形）应略去。

在平面机构自由度计算中，有关虚约束的识别及处理是本章的另一个难点，但不是重点。

因此，只要对虚约束有一明确的概念，并对机构存在虚约束的一些常见情况能够作出识别和判断，以便正确计算机构的自由度即可。

三、自测练习题1、填空题（1）两构件通过点或线接触而构成的运动副为；它引入个约束。

两构件通过面接触而构成的运动副为，它引入个约束。

（2）根据平面机构组成原理，任何机构都可看成是由加和组成。

（3）机构中相对静止的构件称为，机构中按给定运动规律运动的构件称为。

（4）杆组是自由度等于的运动链。

A：1 B：0 C：原动件数（5）某机构为Ⅲ级机构，那么该机构应满足的必要充分条件是。

A：至少含有一个Ⅲ级杆组B：至少含有三个基本杆组C：含有基本机构和二个基本杆组（6）机构中只有一个。

A：原动件B：从动件C：机架（7）有两个平面机构的自由度都等于1，现用一个有两铰链的运动构件将它们串成一个平面机构，这时其自由度等于。

A：1 B：0 C：22、计算分析题（1）画出下图所示各机构的运动简图。

（a）（b）（c）（2）计算下图所示各机构的自由度并判断机构是否具有确定的运动。

（在计算中，如有复合铰链、局部自由度和虚约束应说明）（a）（b）（3）下面所示两图分别为一机构的初拟设计方案。

试：计算图示各机构的自由度，如有复合铰链，局部自由度和虚约束需说明。

分析其设计是否合理，如此初拟方案不合理，请用简图表示其修改方案，并对其合理性进行验证。

（a）（b）（4）分析下图所示机构的杆组组成，画图表示拆杆组过程并指出各级杆组的级别和机构的级别。

①若构件1为机架、构件5为原动件，分析机构组成；②若构件2为机架、构件3为原动件，分析机构组成。

第三章平面机构的性能分析一、本章要求1、了解平面机构运动分析和力分析的目的和不同方法。

2、掌握图解法对平面机构进行运动分析的基本方法。

3、理解速度瞬心的概念及“三心定理”，能够运用瞬心法对简单平面机构进行速度分析。

4、能够运用矢量方程图解法对平面机构进行速度分析和加速度分析。

5、掌握机构力分析的基本方法。

运用图解法或解析法对平面机构进行动态静力分析；熟悉移动副、转动副及螺旋副中摩擦力的确定。

6、对机械效率、自锁有明确的概念。

二、本章重点和难点1、本章重点是图解法对平面机构进行速度和加速度分析，其中包括瞬心法和矢量方程图解法。

2、本章的难点一是运用瞬心法对机构进行速度分析，二是运用矢量方程图解法对平面机构进行加速度分析。

三、自测练习题1、填空题（1）在由6个构件组成的机构中，瞬心总数为个，其中有个相对瞬心，有个绝对瞬心。

（2）当两构件的相对运动为动，牵连运动为动时，两构件的重合点之间将有哥式加速度。

（3）在用矢量方程图解法对机构进行运动分析时，影像原理适用于各点之间速度和加速度关系。

A：任意构件上B：同一机构上C：同一构件上。

（4） 机械效率等于 功与 功之比，它反映了输入功在机械中的有效利用程度。

（5） 平面移动副的自锁条件是：驱动力作用在 ；转动副的自锁条件是：驱动力作用在 ；用机械效率判断自锁的条件是： 。

（6） 当移动副中摩擦系数大于零时，滑块所受导路总反力的方向与滑块运动方向成 。

A ：直角B ： 锐角C ：钝角。

（7） 两运动副的材料一定时，当量摩擦系数取决于 。

A ：运动副元素的几何形状B ：运动副元素间的相对运动速度C ：运动副元素间作用力（8） 一台机器空运转，对外不作功，这时机器的效率 。

A ：大于零B ：等于零C ：小于零2、 作图分析题（1） 在下图所示机构中，设已知各构件长度m m 85=AD l ，m m 25=AB l ，mm 45=CD l ，mm 70=BC l ，原动件以角速度rad/s 101=ω转动，试用图解法求在图示位置时E 点的速度E v 和加速度E a ，及构件2的角速度2ω和角加速度2ε。

（2） 在下图（a ）所示曲柄滑块机构中，已知各构件的尺寸及位置，设原动件的角速度1ω为常数。

图b 和图c 分别为该机构在图示位置时的速度多边形和加速度多边形，各图的比例尺分别为：mm mm 2=l μ，mmmm/s 20=v μ，mm mm/s 1202=a μ ① 列出与图（b ）速度多边形相对应的速度矢量方程式，并标明速度多边形中各线段所代表的矢量。

② 列出与图c 加速度多边形相对应的加速度矢量方程式，并标明加速度多边形中各线段所代表的矢量。

③ 求构件2的角速度ω2和角加速度ε2。

要求写出计算关系式，并根据图中线段尺寸比例求出其大小，说明其方向。

④ 利用影像原理，求出构件2上速度为零的点2E 和加速度为零的点2F 。

（a ） （b ） （c ）（3） 在下图所示机构中， 曲柄1上作用着驱动力矩M ，滑块3上作用有工作阻力Q 。

设已知机构尺寸、移动副中的摩擦角 以及转动副中摩擦圆（图中虚线圆所示）。

若不计各构件的质量，试求：构件2上运动副B 、C 处的反力方向和位置；构件1上运动副A 处的反力方向和位置；并分析滑块的受力情况（列出平衡方程，并画力多边形）。

第四章 平面连杆机构一、 本章要求1. 了解平面四杆机构的基本形式及演化方法。

对铰链四杆机构的三种基本形式及演化方式中的曲柄摇杆机构和摆动导杆机构要熟悉其结构组成和运动特点。

2. 掌握平面连杆机构的运动特性的分析方法。

对曲柄存在条件、急回特性、行程速比系数、传动角或压力角、死点有明确的概念；3. 掌握设计平面四杆机构的基本方法。

能够按照给定行程速比系数、给定连杆位置或两连架杆位置运用图解法或解析法完成四杆机构各构件基本尺寸的确定。

二、 本章重点和难点1. 本章的重点一是铰链四杆机构基本形式的判断；二是四杆机构中急回特性分析、传动角压力角分析及死点位置分析；三是平面四杆机构的设计。