本课程是机械设计制造及其自动化、车辆工程专业的专业核心课程，以机械工程图学、理论力学为前导课程，为专业课程学习提供机构学和机械力学方面的基础。本课程主要包括机构的结构分析、机构的运动分析和力分析及常用机构设计等内容。学生需了解常用机构的工作特性，理解机构的组成原理，掌握常用机构的设计方法和力学分析方法，并能灵活运用课程知识设计简单的机械运动系统。通过学习本课程，学生学会机械运动和力学的基本分析和设计方法，获得应用相关科学原理并采用合适科学方法针对工程问题进行研究的能力，锻炼和提升就工程问题与业界同行和社会公众进行有效沟通和交流能力。
考核方式
本课程考核采用开卷考试的形式
综合成绩占比：1.平时成绩一（考勤、课堂讨论）占20%；
2.平时成绩二（作业、实验）占30%；
3.期末考试成绩（开卷）占50%。
学习本课程应先修《高等数学》、《机械工程图学》和《理论力学》课程。
编 码：ME04024 Code: ME04024
课程名称：机械原理 Course Title: Mechanical Principles
课程类别：学类核心 Course category: Core Course in General Category
学 分：4 Credit(s): 4
开课单位：机械与运载工程学院 Offering College/School: College of Mechanical &
Vehicle Engineering
课程描述：本课程是机械设计制造及其自动化、车辆工程专业的专业核心课程，以机械工程图学、理论力学为前导课程，为专业课程学习提供机构学和机械力学方面的基础。本课程主要包括机构的结构分析、机构的运动分析和力分析及常用机构设计等内容。学生需了解常用机构的工作特性，理解机构的组成原理，掌握常用机构的设计方法和力学分析方法，并能灵活运用课程知识设计简单的机械运动系统。通过学习本课程，学生学会机械运动和力学的基本分析和设计方法，获得应用相关科学原理并采用合适科学方法针对工程问题进行研究的能力，锻炼和提升就工程问题与业界同行和社会公众进行有效沟通和交流能力。
Course description: This course is a core curriculum for major of mechanical design manufacturing and automation, vehicle engineering and the leading courses of which are mechanical engineering drawings, theoretical mechanics, it provide mechanism and mechanical aspects of the foundation for professional courses learning.This course mainly includes the structural analysis, kinematic analysis and force analysis of mechanism, common mechanism design. Students are required to understand the composition and the working principle of the mechanism, to grasp the method of mechanism design and analysis and to design simple mechanical motion system by flexible using the curriculum knowledge. Through this course, students learn the basic analysis and design methods of mechanical kinematics and dynamics, to obtain ability the application of scientific principles and methods to study the engineering problems, exercise and promotion effective communication skills with industry peers and the public on engineering issues.
课程内容
（一）课程教学目标
通过本课程的教学，使学生具备以下能力：
1. 具有解决复杂机械工程问题所需的机械原理基础知识及其应用能力（毕业要求1.3）。
2. 能够提出解决复杂机械运动系统工程问题的多种可能方案，并通过文献研究比较、分析方案的优缺点（毕业要求2.2）。
3. 通过分析复杂机械的运动和动力问题的影响因素，论证解决方案的可行性与合理性，并获得有效结论（毕业要求2.3）。
4. 能够在机械运动系统设计环节中体现创新意识（毕业要求3.3）。
（二）基本教学内容
第1章 绪论
教学目的： 通过本章的学习，要求学生明确机械原理课程研究的对象及内容，了解机械原理学科的发展趋势，明确本课程的学习目的与学习要求。
相应毕业要求：1.3
教学内容：1. 机械原理课程研究的对象和内容。
2. 机械原理学科的发展趋势。
3. 课程的性质、目的与学习要求。
学时分配：课堂教学1学时
第2章 平面机构的结构分析
教学目的： 通过本章的学习，掌握机构的组成原理，机构自由度的意义及计算。具有用机构运动简图表达机构设计构思的能力，具有确定机构可动性和运动确定性的能力，能针对要求的运动，设计出具有确定运动的机构。
教学重点：机构运动简图的绘制，机构自由度的意义及计算。
教学难点：机构运动简图的绘制，自由度计算中的虚约束分析。
相应毕业要求：1.3、2.2、2.3、3.3
教学内容：1. 机构的组成。
2. 机构运动简图的绘制。
3. 机构自由度的意义及计算方法。
4. 机构具有确定运动的条件。
学时分配：课堂教学5学时，小班讨论1学时。
第3章 平面机构的运动分析
教学目的： 通过本章的学习，要求学生掌握利用速度瞬心分析机构速度的方法，用解析法作机构位移、速度和加速度分析的一般过程。能通过运动分析判断机构是否满足其工作所需的运动要求。
教学重点：利用速度瞬心作机构的速度分析，用解析法作机构的运动分析。
教学难点：多构件机构速度瞬心的确定及利用，解析法作机构的位移分析。
相应毕业要求：1.3
教学内容：1. 利用速度瞬心作机构的速度分析。
2. 用解析法作机构的位移、速度和加速度分析。
学时分配：课堂教学3学时，小班讨论1学时
第4章 平面机构的力分析
教学目的： 通过本章的学习，要求学生理解与掌握移动副和转动副中摩擦力的作用规律，能应用这些规律确定机构中构件之间总反力的作用线和方向，能在考虑摩擦力的条件下对简单机构进行力分析。
教学重点：移动副和转动副中的摩擦力，考虑摩擦力时机构的受力分析。
教学难点：转动副中总反力作用线和方向确定，考虑摩擦时机构中各构件受力图的绘制。
相应毕业要求：1.3
教学内容：1. 移动副和转动副中的摩擦力。
2. 考虑摩擦力时机构的受力分析。
学时分配：课堂教学2学时
第5章 机械的效率和自锁
教学目的： 通过本章的学习，要求学生了解与掌握机械效率的计算方法，机械自锁的分析方法。能估算机械系统的机械效率，能分析确定机械自锁或不自锁的条件。
教学重点：机械效率的计算，机械自锁条件的确定。
教学难点：机械自锁条件的分析和确定。
相应毕业要求：1.3
教学内容：1. 机械的效率及其计算方法。
2. 机械的自锁及自锁条件的分析。
学时分配：课堂教学2学时，小班讨论1学时
第6章 机械的平衡
教学目的： 通过本章的学习，要求学生掌握转子静平衡和动平衡的条件，能进行静平衡和动平衡计算，能确定平面机构的平衡方案。
教学重点：转子的静平衡和动平衡计算。
教学难点：转子动平衡计算。
相应毕业要求：1.3、2.2、2.3
教学内容：1. 刚性转子的平衡计算。
2. 平面机构的平衡。
学时分配：课堂教学2学时
第7章 机械的运转及其速度波动的调节
教学目的： 通过本章的学习，要求学生能建立机械系统的等效动力学模型和动力学方程式，了解机器运转速度波动的原因，掌握机器速度波动调节的方法。
教学重点：机械的等效动力学模型和动力学方程，周期性速度波动的调节。
教学难点：等效转动惯量、等效力矩、飞轮转动惯量的确定。
相应毕业要求：1.3
教学内容：1. 机器的动力学方程式。
2. 稳定运转状态下机器的周期性速度波动及其调节。
学时分配：课堂教学4学时，小班讨论1学时
第8章 平面连杆机构及其设计
教学目的： 通过本章的学习，要求学生了解四杆机构的工作特性和应用特点，掌握四杆机构的设计方法。能按不同的工作要求构思出各种形式的四杆机构，能按所需的位置和运动规律要求设计四杆机构。
教学重点：四杆机构的设计。
教学难点：用倒置法设计四杆机构。
相应毕业要求：1.3、2.2、2.3、3.3
教学内容：1. 连杆机构及其传动特点。
2. 平面四杆机构的类型和应用。
3. 平面四杆机构的基本知识。
4. 平面四杆机构的设计。
学时分配：课堂教学6学时，小班讨论1学时
第9章 凸轮机构及其设计
教学目的：通过本章的学习，要求学生了解凸轮机构的工作特性和应用特点，掌握从动件常用的运动规律，用反转法原理设计凸轮轮廓曲线。能按所需的工作要求设计凸轮机构。
教学重点：从动件常用的运动规律，凸轮轮廓曲线的设计，凸轮机构基本尺寸的确定。
教学难点：用反转法原理设计凸轮的轮廓曲线。
相应毕业要求：1.3、2.2、2.3、3.3
教学内容：1. 凸轮机构的应用和分类。
2. 从动件的运动规律。
3. 凸轮轮廓曲线的设计。
4. 凸轮机构基本尺寸的确定。
学时分配：课堂教学6学时，小班讨论1学时
第10章 齿轮机构及其设计
教学目的：通过本章的学习，要求学生了解齿轮机构的类型和应用特点，齿廓传动原理。掌握渐开线直齿圆柱齿轮的参数、尺寸和传动原理。了解斜齿轮、圆锥齿轮、蜗杆蜗轮的传动特点，能按所需的传动要求设计齿轮机构。
教学重点：渐开线直齿圆柱标准齿轮和变位齿轮的传动原理、啮合特点和基本尺寸。
教学难点：变位齿轮传动。
相应毕业要求：1.3、2.2、2.3、3.3
教学内容：1. 齿轮机构的应用和分类。
2. 齿廓啮合基本定律。
3. 渐开线齿轮的基本参数、尺寸和啮合传动。
4. 渐开线齿轮的变位修正。
5. 斜齿轮传动、蜗杆传动、圆锥齿轮传动。
学时分配：课堂教学12学时
第11章 齿轮系及其设计
教学目的：通过本章的学习，要求学生了解轮系的分类和应用特点，掌握定轴轮系、周转轮系、复合轮系传动比的确定方法。能按所需的传动要求设计齿轮系传动机构。
教学重点：定轴轮系、周转轮系、复合轮系传动比的确定。
教学难点：周转轮系和复合轮系传动比的计算。
相应毕业要求：1.3、2.2、2.3
教学内容：1. 齿轮系的分类。
2. 定轴轮系的传动比。
3. 周转轮系的传动比。
4. 复合轮系的传动比。
5. 轮系的功用。
学时分配：课堂教学5学时，小班讨论1学时
第12章 其他常用机构
教学目的：通过本章的学习，要求学生掌握棘轮机构、槽轮机构、螺旋机构、万向铰链机构的工作特性及其基本参数的确定，了解凸轮式间歇运动机构、蜗杆式间歇运动机构、不完全齿轮机构的工作特性。能按所需的运动要求选择和设计这些常用机构。
教学重点：棘轮机构、槽轮机构、螺旋机构、万向铰链机构。
教学难点：棘轮机构、槽轮机构基本参数的确定。
相应毕业要求：1.3、2.2、2.3、3.3
教学内容：1. 棘轮机构、槽轮机构、螺旋机构、万向铰链机构。
2. 凸轮式间歇运动机构、蜗杆式间歇运动机构、不完全齿轮机构。
学时分配：课堂教学4学时，小班讨论1学时
考核方式
本课程考核采用开卷考试的形式
综合成绩占比：1.平时成绩一（考勤、课堂讨论）占20%；
2.平时成绩二（作业、实验）占30%；
3.期末考试成绩（开卷）占50%。
持续改进方法
1. 以培养目标能力为导向，不断改进和优化课程教学方案。
2. 逐步增加工程项目类作业，减少习题类作业。
3. 不断收集整理机构运动方案设计工程问题，改善能力培养的教学环境。
4. 改进授课，减少知识介绍的时间，增加情境研讨的时间。
教材及参考书
1、孙桓等主编. 机械原理. 高等教育出版社.
2、郑文纬等主编. 机械原理. 高等教育出版社.
3、邹慧君主编. 机械原理. 高等教育出版社.
授课手段（教学方法）
本课程的课堂教学学时为52学时，课堂多媒体演示讲解；课堂讨论8学时，实验课8学时。
孙桓等主编.《机械原理》.高等教育出版社 杨华主编.《机械原理》.湖南大学出版社
