机械原理是机械各专业的核心技术基础课，我校的机械原理理论授课学时为52学时。
机械原理课程教学内容主要分为四部分。第一部分为机构分析，包括机构的结构分析、运动分析、力分析等；第二部分为常用机构的分析与设计，包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系、其他常用机构等；第三部分为机器动力学，包括机械的平衡、运转和调速。第四部分为机械系统运动方案设计。课程的培养目标如下：
知识目标：通过本课程的学习，学生掌握机构学及机器动力学的理论、知识和技能，学会常用机构的分析和设计方法，能够进行机械系统的运动方案设计。能够运用现代化化手段分析和设计机构，将理论与工程紧密结合，为后续课程学习和从事机械设计、产品开发创新奠定重要基础。
能力目标：培养学生的自主学习能力、群体合作能力、工程设计能力，突出创新能力、解决实际工程问题和复杂问题的能力、高级思维的培养。
素质目标：树立终身学习意识和为国争光的远大理想，培养严谨求实、敢于创新的科学态度。
《机械原理》课程教学大纲
课程编码
H03CT121
课程名称
机械原理
课程英文名称
Theory of Machines and Mechanisms
先修课
高等数学、理论力学
适用专业
机械设计制造及其自动化、车辆工程
总学分：3.5
总学时：56
授课学时：52
上机学时：0
实践学时：4
制定单位
机械工程学院
制定时间
2019.3
一、 课程性质和课程目标
《机械原理》是研究机械共性问题的机械类各专业的一门核心技术基础课，是所有机械专业课程的奠基石，为学习相关技术基础和专业课程起到承前启后的作用。在培养高级机械工程技术人才的全局中，具有增强学生对机械技术工作的适应性，培养其开发创新能力的作用。
结合我校机械设计制造及其自动化、车辆工程专业的培养目标和毕业要求，进行学情分析，遵循OBE理念，制定了课程的知识目标、能力目标和素质目标：
知识目标：通过本课程的学习，学生掌握机构学及机器动力学的理论、知识和技能，学会常用机构的分析和设计方法，能够进行机械系统的运动方案设计。能够运用现代化化手段分析和设计机构，将理论与工程紧密结合，具备解决实际工程问题的能力。
能力目标：培养学生的自主学习能力、群体合作能力、工程设计能力，突出创新能力、解决复杂问题的能力、高级思维的培养。
素质目标：树立终身学习意识和为国争光的远大理想，培养严谨求实、敢于创新的科学态度。
二、课程教学内容和学时分配
第一单元 绪论（2学时）
【目的与要求】 通过本单元学习，了解机器的组成；了解本课程的研究对象及内容；了解本学科的发展动态。
【内容与重点】掌握机构、机器、构件、零件等术语；了解本课程的学习目的、研究对象、课程内容、学习方法、课程特点；了解本学科的发展动态。使学生了解机械工程设计人员应具备的高标准工程伦理、工程责任感和社会责任感，树立综合考虑法律政策、环境资源和经济可持续发展的绿色设计理念。
【知识拓展】原动机的种类及选型，传动装置的作用、机器的种类等。
第二部分 平面机构的结构分析（建议学时数：6学时）
【目的与要求】 通过本单元学习，了解机构的组成，掌握机构运动简图的绘制方法、平面机构的自由度计算、机构的组成原理和机构的结构分类。
【内容与重点】熟练掌握运动副的定义和分类；了解构件、运动副、运动链和机构的关系；能绘制或读懂平面机构运动简图，能用简图符号表达复杂机器的运动传动路线；重点掌握平面机构的自由度计算，正确辨识复合铰链、局部自由度及虚约束；重点掌握机构具有确定运动的条件；理解平面机构的组成原理，了解高副低代的方法，会进行低副机构的结构分析。
【知识拓展】）空间机构的自由度计算；含有齿轮副、纯移动副等平面机构的自由度计算；会用机构组成原理进行机构的创新设计。
第三单元 平面机构的运动分析（4学时）
【目的与要求】 通过本单元学习，掌握瞬心及在速度分析上的应用；了解用矢量方程图解法进行机构的运动分析。了解用解析法、现代化软件对机构进行运动分析的方法。
【内容与重点】 掌握瞬心的定义、数目、求法。能够熟练运用瞬心对简单高副、低副机构进行速度分析。掌握用矢量方程图解法（相对运动图解法）对Ⅱ级机构进行运动分析。理解影像原理及其运用；会判断并计算哥氏加速度的大小和方向。
【知识拓展】建议学会使用Matlab、ADAMS、Creo、Solidwork等计算机辅助分析软件进行机构的运动分析。
第四单元 平面机构的力分析、效率和自锁（4学时）
【目的与要求】 通过本单元学习，掌握移动副、转动副中总反力的确定方法和考虑摩擦时机构的力分析。了解单一机械或机组的效率确定，掌握自锁的概念及现场应用，会计算机器或机构的自锁条件。
【内容与重点】 领会移动副、转动副中总反力的确定；了解动态静力分析和精力分析的含义和使用场合；掌握考虑摩擦时，对简单高、低副机构的力分析，会计算平衡力、平衡力矩等。会用不同的方法求得机构的机械效率；了解串联、并联和混联机组的效率；掌握机械的自锁；自锁条件的求法。重点掌握自锁现象、自锁条件及自锁的应用实例。
【知识拓展】建议学会使用ADAMS等现代化软件进行机构的动力分析。
第五单元 平面连杆机构及其设计（6学时）
【目的与要求】 通过本单元学习，培养同学根据实际情况，进行方案设计的能力。掌握极位夹角等基本概念，了解机构设计方法，能够按预定要求完成平面连杆机构的尺度综合、并就机构的运动特性和传力特性等进行分析。
【内容与重点】 了解平面连杆机构的定义、应用及传动特点；明确铰链四杆机构的基本形式、演化途径及应用实例；重点掌握四杆机构曲柄的存在条件，压力角、传动角、死点、极位夹角、行程速比系数及急回运动等概念；掌握按行程速比系数K或连杆的若干个对应位置以及死点、传动角、极位夹角等概念，设计、分析四杆机构；了解按连架杆的对应位置设计四杆机构。
【内容扩展】解析法设计四杆机构；可以按工程现场的实际要求进行四杆机构的优化设计
第六单元 凸轮机构及其设计（5学时）
【目的与要求】通过本单元学习，使学生具有根据实际情况确定推杆的运动规律、确定凸轮机构的基本尺寸、进行凸轮机构设计的能力。能够采用图解法或解析法完成凸轮机构的设计，并能够对凸轮机构进行运动分析。
【内容与重点】 了解凸轮机构的应用和分类；了解推杆的常用运动规律及冲击特点，了解等速运动、等加速等减速运动等位移线图的绘制；掌握图解法设计盘形凸轮机构的方法；重点掌握作图法确定盘形凸轮机构的一些参数，如基圆半径、凸轮转角、从动件位移（摆角）、机构的压力角等；会用解析法写出凸轮廓线的直角坐标方程；领会凸轮机构的压力角、基圆半径和滚子半径的确定原则；知道从动件偏置的目的，会确定正确的偏置方向。
【拓展与创新】对凸轮机构的运动学分析、力分析、仿真分析、三维参数化设计等。研究圆柱凸轮机构的设计。
第七单元 齿轮机构及其设计（8学时）
【目的与要求】 通过本单元学习，培养同学选择设计齿轮机构传动类型，分析设计齿轮机构的能力。了解齿轮的加工方法。
【内容与重点】 了解齿轮机构的类型和应用，掌握齿廓啮合基本定律；掌握渐开线的性质、渐开线方程；领会渐开线齿廓的啮合特点，掌握可分性；重点掌握渐开线直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算；掌握渐开线直齿轮圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、蜗轮蜗杆传动的正确啮合条件；掌握齿轮的连续传动条件，掌握重合度的定义及意义，会计算直齿轮传动的重合度；掌握标准齿轮的标准安装和非标准安装的特征；会确定实际啮合线段、理论啮合线段，正确认识一对轮齿的啮合过程；了解渐开线齿廓的切削加工原理及方法；掌握渐开线齿轮的根切，标准齿轮、变位齿轮不根切的条件；明确变位齿轮传动的类型，会计算啮合角、节圆半径以及变位齿轮的常用几何尺寸等；了解根据齿轮与齿条的相对位置确定变位系数、齿轮及齿条的参数等；能计算标准斜齿圆柱齿轮传动的几何尺寸；了解圆锥齿轮、蜗轮蜗杆传动的几何参数和传动特点，掌握传动比计算、从动轮转向的确定。
【拓展与创新】齿轮的三维参数化设计；个性化研究弧齿锥齿轮的尺寸计算、啮合特点和数控加工
第八单元 轮系及其设计（5学时）
【目的与要求】 了解轮系的分类和应用；具备根据原动机和工作机之间传动比的要求和工作条件，计算设计轮系的基本能力。
【内容与重点】 了解轮系的分类和应用；重点掌握定轴轮系、周转轮系、混合（组合）轮系的传动比计算，能够熟练确定从动轮的转向；掌握利用同心条件确定齿轮齿数。
【内容与重点】了解RV减速器、谐波减速器的实际应用；行星轮系的齿数配比等。
第九单元 其它常用机构、组合机构及其设计（1学时，可自学）
【目的与要求】 了解其它常用机构，了解间歇运动机构的应用。
【内容与重点】 了解棘轮机构、槽轮机构的组成、工作原理、特点和应用；了解组合机构的应用及形式。
【知识拓展】槽轮机构的设计
第十单元 机械的平衡（3学时）
【目的与要求】 通过本单元学习，会判断刚性转子的工作状态和进行平衡计算；了解平衡实验方法。
【内容与重点】 掌握刚性转子静平衡和动平衡的原理、条件、平衡方法。会进行刚性转子的静平衡、动平衡计算。会判断转子的平衡状态。了解平衡实验的原理和方法。
【拓展内容】现场的动平衡机种类
第十一单元 机械的运转及其速度波动的调节（5学时）
【目的与要求】 了解通过建立等效动力学模型研究机器运动的原理和方法，掌握速度波动的特征和调节方法。
【内容与重点】 了解等效动力学模型；掌握等效质量（转动惯量）、等效力（力矩）的计算方法；了解机器的等效动力学方程及运用；领会机器周期性速度波动和非周期性速度波动的调节方法，重点掌握飞轮的调速原理，平均角速度、不均匀系数、最大盈亏功，飞轮转动惯量的计算。
【内容拓展】机器运动方程式的求解
三、课堂教学方法
以学生为中心，以问题为牵引，合理使用自建网络教学平台、MOOC、虚拟仿真实验和雨课堂平台等，进行课前预习、课中翻转、课后拓展三阶段的线上线下学习和课堂面授，最大限度地调动学习的主动性、参与性和创造性，有效达成课程目标。
课中使用翻转课堂。使用多媒体为主，采用PBL、TBL、学生展示、项目探究、案例剖析等形式，采用启发讨论式、案例式教学，教师主要将重点、难点、疑点和课堂讲评。
课内外学时比至少为1:1.。通过综合创新性项目，最大限度地调动学习的主动性、参与性和创造性，有效达成课程目标。
四、考核方式
加强过程化考核，逐步从知识型考核向能力考核转变。从多维度、全方位考核评价课程成绩，课程评定由自学视频、随堂讨论、课堂展示、线下作业、专题测试、期末考试等6部分组成，大致占比依次为：9%、6%、20%、15%、10%、40%，可根据具体情况进行适度调整。
五、教学参考书目
1、冯立艳，张雪雁，席晓燕.机械原理(2版）. 北京：机械工业出版社，2023.10
2、孙桓，陈作模，葛文杰. 机械原理（第9版）. 北京：高等教育出版社，2021.5
3、申永胜. 机械原理教程. 北京：清华大学出版社，2015
4、翁海珊. 机械原理与机械设计课程实践教学选题汇编. 北京：高等教育出版社，2008.1
5、郭卫东，李守忠等. ADAMS2013应用实例精解教程. 北京：机械工业出版社，2015.1
6、蔡玉强. Creo2.0设计应用基础及精彩实例. 北京：机械工业出版社，2011.4
