spContent=我校的机械学科始于1919年唐山路矿学堂，经历了百年的发展历史。机械原理课程一直是机械类本科的重点课程， 2007年获评国家级精品课程，2016年获得“国家级精品资源共享课”的称号，多人次曾任教育部机械基础课程教学指导委员会的委员，在全国同类课程中具有重要的地位和作用。
本课程将带您进入机械运动、动力分析和设计的殿堂，揭示机械的原理和奥秘，展示现代机械设计的理论和方法与传统机械的融合发展。
我校的机械学科始于1919年唐山路矿学堂，经历了百年的发展历史。机械原理课程一直是机械类本科的重点课程， 2007年获评国家级精品课程，2016年获得“国家级精品资源共享课”的称号，多人次曾任教育部机械基础课程教学指导委员会的委员，在全国同类课程中具有重要的地位和作用。
本课程将带您进入机械运动、动力分析和设计的殿堂，揭示机械的原理和奥秘，展示现代机械设计的理论和方法与传统机械的融合发展。
—— 课程团队
课程概述
课程教学内容：本课程主要介绍机械系统的运动、动力分析和设计的基本理论和基本方法，内容包括机构的结构设计和分析、常用机构的运动分析及设计、机械系统动力学分析及设计。
课程特色：
课程特色1：随着科学及技术的发展，机电一体化产品在生产与生活中的应用日益广泛，机械工业经历了从传动机械到现代机械的转变，传统的单自由度复杂机构被计算机控制的多自由度机构所取代，新型驱动装置不断涌现。为了适应工业技术的发展，本课程利用任务空间维度和基本杆组的概念建立了平面多自由度机构结构设计的基本方法，并且增加了多自由度机构运动分析的相关内容；选择了机械系统和电子电气系统相统一、适用于多自由度系统的广义拉格朗日方程作为建立机械系统动力学方程式基本方法。
课程特色2：以机构的运动功能设计为主线，从日常生活常用的雨伞、台灯、缝纫机等机械装置开始，最后再延伸到当代机械研究和设计的热点问题，例如：机器人的腕关节、踝关节、膝关节、肘关节设计、医疗和康复机械的设计、仿生翅翼机构、风力发电装置的设计等。
授课目标
课程教学目标：通过本课程的学习，可以使大家了解常用机械的运动及动力设计的基本思想；增强对机械工程相关专业的认识和学习热情；掌握机构结构设计、运动分析及设计、机械系统动力分析和设计的基本理论和基本方法；具有解释各种机构和机器工作的基本原理的能力，以及按照机械的运动功能进行运动方案及尺度设计的基本能力。
课程大纲
从缝纫机说起-----机器、机构、构件、运动副、机构运动简图
课时目标：了解相关名词及其概念、运动副设计的基本思想，掌握机构运动简图的绘制方法。
1.1 传统与现代的缝纫机
1.2 机构及其基本组成
1.3 运动副及其类型
1.4 机构运动简图
1.5 运动副设计
1.6 机器人的手腕设计
思考题及习题
从雨伞说起---机构自由度及基本杆组
课时目标：掌握机构自由度的计算方法，了解机构结构设计的基本理论和方法。
2.1 雨伞的结构
2.2 机构自由度的概念
2.3 机构自由度计算公式
2.4 基本杆组及其类型
2.5 机构的结构设计
2.6 挖掘机机构的结构分析
思考题及习题
连杆机构变换的奥秘---曲柄存在条件及机构演化方法
课时目标：了解连杆机构的演化的演化方法，掌握曲柄存在条件的分析方法。
3.1 铰链四杆机构的类型
3.2 曲柄滑块机构及其演化
3.3 导杆机构及其类型
3.4 翅翼机构的结构
3.5 踝关节及膝关节机构
3.6五杆和六杆机构及其变换
思考题及习题
从台灯机构说起----平行四边形机构及其变换
课时目标：了解机构中平行四边形的应用，以及机构运动的主要特性及分析方法。
4.1 台灯机构的结构分析
4.2 平行四边形机构的运动
4.3 一种振动筛机构的设计
4.4 手术机器人机构的设计
4.5 扩张和收缩机构
思考题及习题
往复运动机构的设计----急回作用及机构设计
课时目标：了解往复运动机构的主要类型，掌握急回作用的分析和设计方法。
5.1 构件往复运动及其实现机构
5.2 导杆机构的设计
5.3 曲柄摇杆机构的设计
5.4 曲柄滑块机构的设计
5.5 凸轮机构及其他机构的设计
5.6 急回作用与俘能器设计
思考题及习题
多样的连杆曲线----连杆机构的运动分析及轨迹曲线应用
课时目标：了解连杆曲线的应用，掌握连杆机构运动分析的直角坐标法。
6.1五杆机构的连杆曲线
6.2五杆机构的逆运动学
6.3 曲柄滑块机构的连杆曲线
6.4 连杆间歇运动机构的设计
6.5 机器人腿机构的设计
思考题及习题
从液压铰链的设计说起----刚体导引问题及求解
课时目标：掌握实现连杆位置的机构设计理论和基本方法，特别是位移矩阵及其在机构运动设计中的应用。
7.1 液压铰链中的连杆机构
7.2 3自由度机构及其设计
7.3 2自由度机构设计
7.4 转杆滑块机构设计
7.5 仿生翅翼机构设计
7.6 多功能轮椅机构的设计
思考题及习题
再说雨伞机构的设计----函数发生及点位对应问题及求解
课时目标：掌握实现连架杆对应位置、点位对应等机构设计的基本方法。
8.1锁定滑环与伞骨的运动关系
8.2 函数发生问题的图解法
8.3 函数发生问题的解析法
8.4 解算机构
8.5 点位对应问题的解析法
8.6 微创手术机构设计
思考题及习题
低副机构与高副机构---速度瞬心及其应用
课时目标：掌握速度瞬心的基本概念及其在机构速度分析、机械增益分析中的应用；了解瞬心线机构、共轭曲线机构的基本原理和设计方法；掌握高副低代的机构分析方法。
9.1 速度瞬心的概念及确定
9.2在机构速度分析中的应用
9.3在机械增益分析中的应用
9.4 高机械增益机构
9.5 瞬心线机构（摩擦轮机构）
9.6 共轭曲线机构
9.7 高副低代及其应用
思考题及习题
凸轮送进机构----直动从动件盘形凸轮机构的设计
课时目标：掌握从动件运动规律的设计方法；掌握尖底、滚子、平底从动件凸轮轮廓曲线的设计方法。
10.1 凸轮送进机构的特点
10.2 从动件运动规律及其设计
10.3 凸轮机构的基本尺寸
10.4 尖底从动件凸轮轮廓
10.5 滚子及平底从动件凸轮轮廓
10.6 凸轮廓线的变尖与失真
思考题及习题
凸凹之间多变换----凸轮机构的类型及应用
课时目标：了解各种凸轮机构的结构类型及应用。
11.1 凸轮的形变
11.2 摆动从动件凸轮机构
11.3 机械花瓣机构
11.4 电子凸轮机构
思考题及习题
并不简单的齿轮机构---齿轮齿廓曲线的设计
课时目标：掌握渐开线的基本性质，了解其他齿廓类型传动的特点。
12.1 齿廓啮合基本定律
12.2 渐开线齿廓的形成及性质
12.3 渐开线齿轮传动的特点
12.4 齿轮-齿条传动及其特点
12.5 其他类型的齿廓曲线
思考题及习题
渐开线齿轮传动----几何尺寸和参数设计及啮合传动
课时目标：掌握渐开线直齿圆柱齿轮设计的基本方法，包括尺寸计算、基本参数以及啮合分析及设计的基本理论和方法。
13.1 直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算
13.2 变位系数及根切现象
13.3 直齿圆柱齿轮的正确啮合条件
13.4 直齿圆柱齿轮的传动类型
13.5 直齿圆柱齿轮的正确安装
13.6 直齿圆柱齿轮传动的重合度
13.7 直齿圆柱齿轮传动的齿廓滑动
13.8 其他类型的齿轮传动
思考题及习题
组合产生新功用------轮系及组合机构
课时目标：掌握轮系的分析方法，了解各种轮系的应用及设计的基本原理。
14.1 定轴轮系及其传动比计算
14.2 周转轮系及其传动比计算
14.3 混合轮系及其传动比计算
14.4 风力发电装置中的轮系
14.5 机械臂关节中的轮系
14.6 肘关节康复机构中的轮系
思考题及习题
谈谈机械输出功率和效率---压力角、传动角和死点及效率计算
课时目标：掌握机械系统效率分析的基本方法，掌握压力角、传动角的基本概念及分析、设计方法。
15.1 连杆机构的压力角与传动角
15.2 凸轮机构的压力角
15.3 死点及其应用
15.4 机械系统效率计算
思考题及习题
螺旋副中的奥妙---移动副摩擦及螺旋机构
课时目标：掌握螺旋及螺旋机构的运动及力分析的基本方法。
16.1 螺旋及螺旋副
16.2 螺旋机构
16.3 螺旋副的受力分析及效率
16.4 螺旋副的自锁
16.5 非常规螺旋副
思考题及习题
自锁机构---转动副摩擦、力及效率分析、自锁机构设计
课时目标：掌握考虑摩擦的机构力分析方法，了解自锁机构设计的基本原理和设计方法。
17.1 在起重设备及夹具中的应用
17.2 机构效率及自锁条件
17.3 转动副中的摩擦分析
17.4 考虑摩擦的机构力及效率分析
17.5 螺旋副的设计
17.6 斜面机构的设计
思考题及习题
机械的受力与运动----机械系统动力学方程及控制技术基础
课时目标：了解机械系统动力分析计算模型的建立方法；掌握机械系统动力学方程建立的基本理论和方法；了解动力学方程的应用和求解方法。
18.1 齿轮传动的动力学分析
18.2 动力分析的计算模型
18.3 广义拉格朗日方程及其应用
18.4 MEMS静电驱动的动力学方程
18.5 单摆的动力学方程及求解
18.6 RP机器人机械臂的分析及控制
思考题及习题
机械运动的惯性力---利用惯性力的机构、转子及机构的平衡
课时目标：掌握机械系统中惯性力及其作用的分析方法；掌握刚性转子的平衡方法，了解机构平衡的基本理论和方法。
19.1 利用惯性力的机构
19.2 转子的平衡
19.3 机构的平衡
思考题及习题
机械运动和动力分析的仿真及实验---计算机程序设计及商业软件、实验装置
课时目标：了解在机构运动和动力分析中常用的计算机技术及软件；了解机械原理实验的基本内容。
20.1 机构运动分析及动力分析商业软件
20.2 实验装置
思考题及习题
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预备知识
证书要求
为积极响应国家低碳环保政策， 2021年秋季学期开始，中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书，仅提供电子版的认证证书服务，证书申请方式和流程不变。
电子版认证证书支持查询验证，可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询，或者访问 https://www.icourse163.org/verify，通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。
完成课程教学内容学习和考核，成绩达到课程考核标准的学生（每门课程的考核标准不同，详见课程内的评分标准），具备申请认证证书资格，可在证书申请开放期间（以申请页面显示的时间为准），完成在线付费申请。
认证证书申请注意事项：
1. 根据国家相关法律法规要求，认证证书申请时要求进行实名认证，请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。
2. 完成实名认证并支付后，系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。
参考资料
谢进，万朝燕，杜立杰主编. 机械原理（第3版），北京：高等教育出版社，2020年。
浙公网安备 33010802012594号
