二、标准齿轮的基本参数 ............................................................................................. 59 三、标准直齿轮的几何尺寸 ......................................................................................... 59 四、标准齿条的特点 ..................................................................................................... 60 五、任意圆上的齿厚 ..................................................................................................... 60 §5-5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 ............................................................................... 60
一、啮合过程和正确啮合的条件 ................................................................................. 60 二、齿轮传动的无侧隙啮合及标准齿轮的安装 ......................................................... 61 三、渐开线齿轮连续传动的条件 ................................................................................. 62 §5-6 渐开线齿廓的展成加工及根切现象 ........................................................................... 63
一、渐开线齿廓的展成加工原理 ................................................................................. 63 二、渐开线齿廓的根切现象与最小齿数 ..................................................................... 64 三、渐开线标准齿轮不发生根切的最少齿数 ............................................................. 64 §5-7 变位齿轮 ....................................................................................................................... 64
一、齿轮的变位原理 ..................................................................................................... 64 二、最小变位系数 ......................................................................................................... 64 三、变位齿轮的几何尺寸 ............................................................................................. 65 §5-9 平行轴斜齿圆柱齿轮机构 ........................................................................................... 65
一、斜齿轮齿廓曲面的形成及啮合特点 ..................................................................... 65 二、斜齿轮的基本参数 ................................................................................................. 65 三、平行轴斜齿轮传动的正确啮合条件和重合度 ..................................................... 66 四、斜齿轮的当量齿数 ................................................................................................. 67 五、平行轴斜齿轮传动的几何尺寸计算 ..................................................................... 67 六、平行轴斜齿轮传动的主要优缺点 ......................................................................... 67 §5-11 蜗杆传动 ..................................................................................................................... 67
一、蜗杆蜗轮的形成 ..................................................................................................... 67 二、蜗杆涡轮机构的分类 ............................................................................................. 67 三、蜗杆传动正确啮合的条件 ..................................................................................... 68 四、蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 ................................................................. 68 五、蜗轮蜗杆机构的优缺点 ......................................................................................... 68 §5-12 圆锥齿轮机构 ............................................................................................................. 68 第六章 轮系及其设计 ................................................................................................................... 70
§6-1 齿轮系及其分类 ........................................................................................................... 70 §6-2 定轴轮系的传动比 ....................................................................................................... 71
一、定轴轮系的传动比 ................................................................................................. 71 二、定轴轮系的应用 ..................................................................................................... 71 §6-3 周转轮系的组成及传动比 ........................................................................................... 71
一、周转轮系的组成 ..................................................................................................... 71 二、周转轮系的传动比 ................................................................................................. 72 §6-4 复合轮系的传动比及应用 ........................................................................................... 72
一、复合轮系的传动比 ................................................................................................. 72 二、周转轮系和复合轮系的应用 ................................................................................. 72 §6-5 行星轮系各轮齿数和行星轮数的选择 ....................................................................... 73 第七章 其他常用机构 ................................................................................................................... 74
§7-1 万向联轴节 ................................................................................................................... 74
6
§7-3 棘轮机构 ....................................................................................................................... 74
一、棘轮机构的工作原理和类型 ................................................................................. 74 二、棘爪自动啮紧棘轮齿根的条件 ............................................................................. 75 四、棘轮机构的优、缺点和应用 ................................................................................. 75 §7-4 槽轮机构 ....................................................................................................................... 76
一、槽轮机构的工作原理和类型 ................................................................................. 76 四、槽轮机构的优缺点和应用 ..................................................................................... 76 §7-5 不完全齿轮机构 ........................................................................................................... 76
一、不完全齿轮机构的工作原理和类型 ..................................................................... 76 四、不完全齿轮机构的优、缺点和应用 ..................................................................... 76 §7-6 凸轮式间歇运动机构 ................................................................................................... 76
一、凸轮式间歇机构的工作原理和类型 ..................................................................... 76 三、凸轮式间歇机构的优、缺点和应用 ..................................................................... 76
第九章 平面机构的力分析 ........................................................................................................... 77
§9-1 研究机构力分析的目的和方法 ................................................................................. 77
一、作用于机构中力的分类 ......................................................................................... 77 二、研究机构力分析的目的和方法 ............................................................................. 78 §9-2 构件惯性力的确定 ..................................................................................................... 78
一、构件惯性力的计算 ................................................................................................. 78 二、质量代换法 ............................................................................................................. 79 §9-3 运动副中摩擦力的确定 ............................................................................................. 79
一、移动副中的摩擦力 ................................................................................................. 79 二、转动副中的摩擦力 ................................................................................................. 80 §9-4 不考虑摩擦力的机构力分析 ..................................................................................... 81
一、动态静力法的应用及静定条件 ............................................................................. 81 二、实例 ......................................................................................................................... 81
第十章 平面机构的平衡 ............................................................................................................... 82
§10-1 平衡的目的和分类 ................................................................................................... 82 §10-2 刚性回转体的平衡 ................................................................................................... 82
一、质量分布在同一回转面内（静平衡） ................................................................. 82 二、质量分布不在同一回转面内 （动平衡） ........................................................... 83 §10-3 刚性回转件的平衡试验法 ....................................................................................... 83
一、静平衡试验法 ......................................................................................................... 83 三、回转件的许用不平衡量及平衡精度 ..................................................................... 84 §10-5 机架上的平衡 ........................................................................................................... 84
一、完全平衡法 ............................................................................................................. 84 二、近似平衡法 ............................................................................................................. 84 三、对称布臵法 ............................................................................................................. 84
第十一章 机器的机械效率 ........................................................................................................... 85
§11-1 机器的运动和功能关系 ............................................................................................. 85 §11-2 机器的机械效率和自锁 ........................................................................................... 85
一、机器的机械效率 ..................................................................................................... 85 二、机械的自锁 ............................................................................................................. 86
第十二章 机器的运转及其速度波动的调节 ............................................................................... 87
7
§12-1 研究机器运转及其速度波动调节的目的 ............................................................... 87 §12-2 机器等效力学模型 ................................................................................................... 88 §12-3 机器运动方程式的建立及解法 ............................................................................... 89 §12-4 机器周期性速度波动的调节方法和设计指标 ....................................................... 90 §12-5 飞轮的设计 ............................................................................................................... 90 实验 ................................................................................................................................................ 91
实验一：机构运动简图的绘制 ............................................................................................. 91 实验二：机构运动创新设计 ................................................................................................. 93 实验三：机械原理陈列柜演示实验 ..................................................................................... 93 实验四：渐开线齿轮范成实验 ............................................................................................. 93
8
《机械原理》教学大纲
课程名称：《机械原理》
英文名称：Principle of Machinery 课程性质：专业基础课程 课程编号：0510086
所属系部：物理与电子工程系 周 学 时：5学时
总 学 时：58学时（含实验8课时）
学 分：4学分
教学对象（本课程适合的专业和年级）：机电一体化专业（专科）二、三年级学生；机械设计制造及其自动化（本科）二、三年级学生；过程装备与控制工程专业（本科）二、三年级学生 预备知识：
《机械制图》，《高等数学》，《材料与金属工艺学》，《理论力学》，《材料力学》。 课程在教学计划中的地位作用：
本课程是为大学工科本、专科学生而开设的专业基础课。 教学方式：多媒体课件教学 教学的目的与要求：
机械原理是机械类专业的一门主要干课程。它是一门研究机械共性问题的。教学的目的和要求是使学生掌握机械和机械动力学的基本理论、基本知识和基本技能，并初步具有确定机械运动方案，分析和设计机械的能力。它在培养机械类高级工程技术人才的全局，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。
课程教材：郑文纬 《机械原理》高等教育出版社，1997年第7版 参考书目：朱理 《机械原理》 高等教育出版社，2004年第1版 编写日期：2011年8月制定
课程内容及学时分配： 绪论（1学时）
了解本课程研究的对象、内容及其在培养高级工程技术人才中的地位、作用和任务；了解机械原理学科的发展趋势及在四个现代化中的作用。? 第一章 平面机构的结构分析（7学时）
了解机构的组成，运动副、运动链、约束和自由度等基本概念；能绘制常用机构的机构运动简图；能计算平面机构的自由度,了解机构的组成原理并能进行结构
分析。?
重点：运动副和运动链的概念、机构运动简图的绘制、机构具有确定运动的条件及机构自由度的计算。?
难点：机构自由度计算中有关虚约束的识别及处理。 第二章 平面机构的运动分析（6学时）
明确机构运动分析的目的和方法；能用图解法对平面二级机构进行运动分析；理解速度瞬心（绝对瞬心和相对瞬心）的概念，并能运用“三心定理”确定一般平面机构各瞬心的位臵；能用瞬心法对简单高、低副进行速度分析。
重点：速度瞬心的概念和“三心定理”的应用，用图解法求机构上点的速度和加速度。?
难点：用图解法求机构上点的速度和加速度。? 第三章 平面连杆机构及其设计（7学时）
了解平面连杆机构的组成及特点，平面连杆机构的基本型式及其演化和应用，曲柄存在条件、传动角、死点、急回运动、行程速比系数、运动连续性等基本概念。了解解析法设计四杆机构，掌握用作图法设计平面四杆机构的方法。? 重点：平面铰链四杆机构的演化。? 难点：曲柄存在条件的全面分析、平面多杆机构的传动角和平面四杆机构最小传动角的确定、平面铰链四杆机构运动连续性的判断。? 第四章 凸轮机构及其设计（6学时）
了解凸轮机构的分类及应用，推杆常用的运动规律及推杆运动规律的选择原则；掌握在确定凸轮机构的基本尺寸时应考虑的主要问题（包括压力角对尺寸的影响、压力角对凸轮受力情况、效率和自锁的影响及失真等问题）；凸轮轮廓曲线的设计（以图解法为主）。? 重点：推杆常用运动规律的特点及其选择原则；盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计；凸轮基圆半径与压力角及自锁的关系。?
难点：凸轮廓线设计中所应用的“反转法”原理和压力角的概念。? 第五章 齿轮的啮合原理和几何设计（10学时） 了解齿轮机构的类型和应用；平面齿轮机构的齿廓啮合基本定律及有关共轭齿廓的基本知识；深入了解渐开线直齿圆柱齿轮的啮合特性及渐开线齿轮传动的正确啮合条件和连续传动条件；熟悉渐开线齿轮各部分的名称、基本参数及各部分几何尺寸的计算；了解渐开线齿廓的展成切齿原理及根切现象；渐开线标准齿轮的最少齿数及渐开线齿轮的变位修正和变位齿轮传动的概念；了解斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成、啮合特点，并能计算标准斜齿圆柱齿轮的几何尺寸；了解标准直齿圆锥齿轮的传动特点及其基本尺寸的计算；对蜗轮蜗杆的传动特点有所了解。 重点：渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动的基本理论和设计计算。?
难点：共轭齿廓的确定；一对轮齿的啮合过程；变位齿轮传动；斜齿轮和锥齿轮的当量齿轮和当量齿数。?
第六章 轮系及其设计（6学时） 了解轮系的分类和功用，能计算多种轮系的传动比；了解行星轮系传动效率的计算、行星轮系的选型及行星轮系设计中的均载问题，理解行星轮系各轮齿数的四个条件。? 重点：周转轮系及复合轮系传动比的计算，轮系的功用及行星轮系设计中齿轮齿数的确定问题。?
10