机械原理课程学习指南

《机械原理》课程学习指南

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岀了较详细的说明。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“ ^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、学习参考书

《机械原理》 孙桓陈作模主编 《机械原理教程》

申永胜主编

孙桓主编 申永胜

主编

葛文杰主编 焦映厚编

《机械原理学习指南》 《机械原理辅导与习题》 械原理试题精选与答题技巧》 四、关于课程的考核

《机械原理》课程的考核成绩由以下几部分构成： ? 平时成绩（包括课外作业、课堂出勤、课堂表现等情况） ?实验成绩（未完成规定实验者不得参加期末考试 ?考试成绩（未参加期末考试的该课程无成绩） 五、各章基本内容、重点难点及自测练习题

《机械原理常见题型解析及模拟题》 《机

20 %

）

10 % 70 %

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能清楚地掌握，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

）机构中的构件是由一个或多个零件所组成的，这些零件间 __________________ 产生相对运动。

A .可以；

械功或转换能量；

B.

不能；

C.

不确定

3）机器与机构的主要区别是： _________ 。A.机器较机构运动复杂； C.

机器能变换运动形式。

B. 机器能完成有用的机

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 2） 《机械原理》课程研究的对象与内容是什么

？各举一例说明。

？

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 2 3

）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。

）根据平面机构组成原理，任何机构都可看成是由 _____________________ 加 _________ 和 ________ 组成。 ）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。

5） 某机构为川级机构，那么该机构应满足的必要充分条件是 _________________

A .至少含有一个川级杆组 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 .2

2.计算分析题

A .1

B.0

原动件数

。

1 ）画出下图所示各机构的运动简图。

(a)

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。 部自由度和虚约束应说明）

(a)

（c）

（在计算中，如有复合铰链、局

FG

(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。

(b)

(a)

4）分析右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。理解速度瞬心的概念及“三心定理”

用瞬心法对简单平面机构进行速度分析；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。

，能够运

3.

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； 转动副及螺旋副中摩擦力的确定；对机械效率、自锁有明确的概念。

（二）本章重点和难点

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。

掌握机构力分熟悉移动副、

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

瞬心。

）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

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，

A.任意构件上；

B

影像原理适用于 __________ 各点之间速度和加速度关系。

.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

2 ?作图分析题

B.

等于零

C.

小于零

1）在右图所示机构中，设已知各构件长度 l AD=85mm,

l AE=25mm, I CD=45mm, l BC=70mm,原动件以角速度 ? 产10 rad/s

转动，试用图解法求在图示位置时 E点的速度vE和加 速度及构件2的角速度3 2和角加速度

2

。

i

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3 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：

为常数。图b

mm

i 2

mm/s

, v 20

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3 2和角加速度& 2。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 E和加速度为零的点 F2。

mm mm

mm/s2 120

mm

图a

图b

b

3）在右图所示机构中， 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

。若不计各构件的质量，试求：

寸以及转动副中摩擦圆（图中虚线圆所示）

构件2上运动副B、C处的反力方向和位置；构件 1的转动方向3 1。

3）题图

第四章 平面连杆机构

（一） 本章要求