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浙江理工大学虚拟现实实验室简介
杨文珍
    杨文珍,男,博士,教授,机械设计及理论专业硕导,控制工程专业硕导,计算机应用技术专业硕导。浙江大学机械设计及理论专业硕士,浙江大学CAD&CG国家重点实验室计算机科学与技术专业博士,浙江大学控制科学与工程流动站博士后出站,美国乔治梅森大学访问学者。
长期致力于人机交互、机器人和虚拟现实领域的研究,在盲文点显器、计算机触觉、计算机嗅觉、灵巧机械手、运动健康等方面,形成了研究特色。
研究方向:
    
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本科生课程:机械原理 全英文教学
时间:2012-03-11 22:20:07    浏览次数:5895        

Theory of Machines and Mechanisms

The main contents :

Chapter 1  Introduction
1.1  About this Course
1.2  Mechanisms and Machines
1.3  Content of this Course

Chapter 2  Structure Analysis of Mechanisms

2.1  Introduction
2.2  Composition of Mechanisms
2.3  Kinematic Diagrams
2.4  Mechanism with Confirmed Motion
2.5  Number of Degrees of Freedom of the Mechanisms
2.6  Notes when Determine the Number of DOF of Planar Mechanisms

Chapter 3  Kinematic Analysis of Mechanisms
3.1  Tasks and Methods of Kinematic Analysis
3.2  Velocity Analysis by the Method of Instantaneous Center
3.3  Kinematic Analysis by Complex Numbers

Chapter 4  Friction and Efficiency of Machineries
4.1  Introduction
4.2  Friction in Joints/Kinematic Pairs
4.3  Efficiency of Machineries
4.4  Self-lock of Machineries

Chapter 5  Planar Linkage Mechanisms
5.1  Introduction
5.2  The Types of Four-bar Mechanisms and Application
5.3  Characteristics Analysis of Four-bar Linkages
5.4  Synthesis of Four-bar Mechanism

Chapter 6  Cams and Their Design
6.1  Introduction
6.2  Cam and Follower Types
6.3  Process of Cam Synthesis
6.4  Displacement Diagrams of Follower
6.5  Graphical Cam Profile Synthesis
6.6  Analytical Cam Profile Synthesis
6.7  Cam Size and Physical Characteristics

Chapter 7  Gears and Their Design
7.1  Introduction
7.2  Applications and Types of Gear Mechanisms
7.3  Fundamental Law of Toothed Gearing
7.4  Involute Properties
7.5  Terminology and Definition of Gears
7.6  Involute Geometry
7.7  Mesh and Trains of Involute Spur Gears
7.8  Contact Ratio
7.9  The Forming of Involute Spur Gear
7.10  Interference and Undercutting
7.11  Pofile shifted Gear
7.12  Helical Gears
7.13  Crossed Helical Gears
7.14  Worm Gearing
7.15  Bevel Gears

Chapter 8  Gear Trains
8.1  Introduction
8.2  Ordinary Gear Trains
8.3  Epicyclic Gear Trains
8.4  Compound Gear Trains
8.5  Design of Planetary Gear Trains
8.6  Efficiency of Planetary Gear Trains

Chapter 9  The Design of Combined Mechanism and Other Common Mechanisms
9.1  Ratchet Mechanism
9.2  Geneva Wheel
9.3  Intermittent Gearing
9.4  Universal Joint Mechanism
9.5  Combination of Mechanism

Chapter 10  Machinery Operation and Adjustment of Velocity Fluctuation in Machineries
10.1  Introduction
10.2  Kinetic Equations of Machinery
10.3  Solution of the Kinematic Equation of Motion
10.4  Flywheels and Periodic Fluctuation of Speed of Machinery Problems

Chapter 11  Balancing
11.1  Introduction
11.2  Static Balance
11.3  Dynamic Balance
11.4  Balancing of Planar Linkages

 

《机械原理》教学大纲 (全英文教学) in chinese

 

课程中文名称:  机械原理    课程代码:

课程英文名称:  Theory of Machines and Mechanisms

课程性质与类别:学科基础必修课

总学时: 48学时  ( 其中讲课:48学时  )

学分:3   

先修课程:高等数学、机械制图、理论力学、金属工艺学、计算机程序设计    

面向对象:机械设计制造及其自动化、机械电子工程、过程装备与控制工程专业

开课系(室):机械设计与制造研究所               

 

一、课程教学目标

机械原理是机械类各专业学生研究机械的运动学和动力学方面分析与设计基本理论问题的技术基础课,是一门研究机械共性问题的主干技术基础课,它在基础课与专业课之间起到承上启下的作用。它在培养学生的机械设计能力和创新能力所需的知识、能力和素质结构中,占有十分重要的地位。

通过本课程的教学,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,学会常用机构的分析和综合方法,并具有进行机械系统设计的初步能力。在培养高级机械工程技术人才的全局中,本课程为学生从事机械方面的设计、制造、研究和开发奠定重要的基础,并具有增强学生适应机械技术工作能力的作用。

通过英语教学,在保证理解和掌握课程教学内容的基础上,掌握机械原理英文教材的专业词汇和表达方法,提高学生阅读英文机械原理教材的能力,并且能用英文解答课程内容中的习题,建立机械原理课程内容中英文的映射关系,培养学生用英文阅读、理解和掌握机械类专业的自学能力。

    (一)知识目标

通过学习,使学生掌握机构学和机械动力学的基本理论、基本知识,主要是各种机构的分析,包括:机构的结构分析、机构的运动分析和机构的力分析;常用机构的设计,包括:连杆机构、凸轮机构、齿轮机构及各种间歇机构等。了解机器动力学基本问题。

通过英语教学,使学生掌握机械学和机械动力学的基本专业词汇,能看懂英文教材的内容,并能理解英文教材的实例和习题。

(二)能力目标

通过学习,学生应具有对机构进行结构分析、运动分析和力分析的能力,具备常用机构的运动设计能力,并初步具有拟定机械运动方案、分析和设计机构的能力,同时强化计算机的领域应用能力。

通过英语教学,学生能应用英文理解和分析机械原理课程中的重要内容,能用英文解答相应的习题,并能阅读其它机械类相关英文资料和文献。

    (三)素质目标

    通过本课程的学习,应注意培养学生运用所学的基本理论和方法去发现、分析和解决工程实际问题的能力,提高对事物的分析、判断、决策的能力。养成综合分析、全面考虑问题的习惯,培养良好的科学态度和创新精神。

通过英语教学,使学生能熟悉英文表达机械原理知识的方法和习惯,拓宽学生的知识面,提高学生的自信心。

二、课程教学内容与学习目标

知识单元1  平面机构的结构分析              

参考学时:8学时

学习目标:

1. 理解零件、构件、运动副及运动链、机构、机械、机器的概念。

2. 掌握机构运动简图的绘制。

3. 了解机构引入运动副之后运动所受到的约束,掌握平面机构的自由度计算及机构具有确定运动的条件,并能识别机构中的复合铰链、局部自由度和虚约束。

4. 了解平面机构的高副低代方法和Ⅱ级、Ⅲ级杆组的结构特点,了解平面机构的组成原理和结构分析方法。

知识单元2  平面机构运动分析         

参考学时: 4学时

学习目标:

1.理解速度瞬心的概念,掌握机构速度瞬心的确定方法以及速度瞬心法在机构速度分析中的应用。

2. 掌握相对运动图解法的速度分析方法,了解其加速度分析一般原理。

3.了解用解析法求平面机构的位移、速度和加速度的一般原理。

知识单元3  平面连杆机构及其设计                            

参考学时:  8学时

学习目标:

1. 了解平面四杆机构的基本型式、特点及其演化。

2. 熟悉平面四杆机构的主要工作特性(包括平面四杆机构存在曲柄的条件,急回特性与极位夹角,压力角和传动角及最小传动角出现位置,以及死点位置)。

3.掌握平面四杆机构设计图解法(a实现连杆位置的运动设计;b两连架杆对应位置;c已知行程速度变化系数及附加条件)

4.了解平面四杆机构解析法设计原理。

知识单元4  凸轮机构及其设计                            

参考学时:  4学时

学习目标:

1.了解凸轮机构的类型特点和应用。

2. 掌握从动件基本运动规律及其特性,能绘制3种基本运动规律(等速运动规律、等加速等减速运动规律、简谐运动规律)的位移线图。

3. 理解凸轮机构偏心、凸轮基圆、推程运动角、远休止角、回程运动角、近休止角、理论轮廓与实际轮廓、从动件行程及机构压力角等概念,并能在图中标出;

4. 了解直动从动件盘形凸轮机构正配置、负配置对压力角的影响;理解基圆半径与压力角的定性影响关系。

5. 掌握按给定运动规律设计各类盘形凸轮轮廓曲线,重点是图解法,了解解析法原理。

知识单元5  齿轮机构及其设计                            

参考学时:  9学时

学习目标:

1. 了解齿轮传动的特点、应用及类型。

2. 了解齿廓啮合基本定律。理解渐开线和渐开线齿廓的啮合性质(定传动比传动、中心距可分性)。掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称、基本参数及几何尺寸计算。理解啮合线、啮合角、节圆、标准齿轮、标准安装与标准中心距等概念。

3. 理解渐开线标准直齿圆柱齿轮啮合传动应满足的条件(正确啮合条件、无侧隙啮合条件及标准安装、连续传动条件)。理解渐开线标准齿轮与变位齿轮的切制特点、根切现象及最少齿数。

4. 理解齿轮变位原理。

5. 理解标准斜齿圆柱齿轮的齿廓曲面的形成、法面参数与端面参数的关系、几何尺寸计算、当量齿轮的概念。

6.了解蜗杆传动的特点和类型。理解蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算。理解蜗杆、蜗轮转向与轮齿旋向之间的关系。

7.了解直齿圆锥齿轮的齿廓曲面、背锥、当量齿数及几何尺寸计算。

知识单元6  轮系及其设计                             

参考学时:  4学时

学习目标:

1.了解各类轮系的组成、运动特点和应用。

2.掌握定轴轮系、周转轮系和复合轮系传动比的计算方法及主、从动轮转向关系的确定。

知识单元7  其他常用机构                            

参考学时:  2学时

学习目标:

1.理解棘轮机构、槽轮机构的组成、工作原理及运动特点、适用场合。

2.了解擒纵机构、凸轮式间歇运动机构、不完全齿轮机构、星轮机构、非圆齿轮机构、螺旋机构、万向铰链机构的组成、工作原理及运动特点、适用场合。

知识单元8  平面机构的力分析和机械效率                          

参考学时:  4学时

学习目标:

1. 理解运动副中摩擦力的确定、计入运动副摩擦时的机构静力分析方法。

2. 理解机械效率及计算方法、机械自锁概念,能通过力分析或效率分析进行机械自锁性判别。

知识单元9  刚性回转件的平衡                        

参考学时:  2学时

学习目标:

1. 掌握刚性回转件的静平衡。

2. 理解动平衡原理。

知识单元10  机械的运转及其速度波动的调节                        

参考学时:  3学时

学习目标:

1. 理解机械系统等效动力学模型的等效原则。

2. 理解机械运转的平均速度和不均匀系数的概念,周期性与非周期性速度波动的原因及调节方法;掌握机器周期性速度波动的飞轮调速原理。

三、课程学时分配与教学方法

(一)理论性教学内容课时分配表

教学方式

 

教学时数

 


课程内容(知识单元)

理论

讲授

备 注

小 计

知识单元1: 平面机构的结构分析

7

1

 

 

8学时

知识单元2: 平面机构运动分析

4

 

 

 

4学时

知识单元3: 平面连杆机构及其设计

7

1

 

 

8学时

知识单元4: 凸轮机构及其设计

3

1

 

 

4学时

知识单元5: 齿轮机构及其设计

8

1

 

 

9学时

知识单元6: 轮系及其设计

3

1

 

 

4学时

知识单元7: 其他常用机构

2

 

 

 

2学时

知识单元8: 平面机构的力分析和机械效率

4

 

 

 

4学时

知识单元9: 刚性回转件的平衡

2

 

 

 

2学时

知识单元10: 机械的运转及其速度波动的调节 

3

 

 

 

3学时

总             计

43

5

 

 

48学时

(二)说明

1. 教学方法

机械原理是一门实践性较强的课程,必须坚持理论与实践并重的原则。采用启发式教学,培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力;引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识,增加习题课及答疑质疑等教学环节。

机械原理英语教学的教学方法是依据不同的教学内容,分别采用沉浸式、半沉浸式等方法开展教学,引导学生主动的适应英文表达的机械原理课程,并能理解、掌握和应用。

2. 教学手段

本课程属于技术基础课,在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段,以确保在有限的学时内,全面地、高质量地完成机械原理课程的教学任务。

机械原理英语教学的教学手段是釆用以适当中文辅助的英文电子教案为主,结合中文CAI课件开展教学。

3. 习题课

习题课的目的在于帮助消化和巩固本课程中重要的和较繁难的基本内容,培养引导学生分析问题和解决问题的能力,习题课也是教师了解学生掌握课程内容程度和沟通师生联系的一种形式。

习题课内容建议从以下各项中选取:平面机构的结构分析、连杆机构设计及分析、反转法原理在凸轮机构分析中的应用、齿轮机构设计、混合轮系传动比计算、机械的运转及其速度波动的调节等章节中。

机械原理英语教学的习题课培养学生用英文解题的方法和表达方法。

3. 实验教学

机械原理课程的实验教学采用单独设课的方式,具体详见《机械基础实验1》教学大纲。

4. 机械原理课程设计

二周的课时(单独设课),以机构分析及设计为主,详见《机械原理课程设计》教学大纲。

四、课程自主学习

(一)课外作业

课外习题是引导学生学习、检查教学效果的重要环节,也是体现课程要求的标志,习题的选取应围绕教学要求强调基本习题训练,应尽量精选一些既能培养学生分析和解决问题能力、巩固所学知识、又贴近工程实际可激发学生学习兴趣的作业。一般每3学时一次作业,使用与教材配套的《机械原理作业集》。另外还可布置解析法设计凸轮轮廓、解析法机构运动分析大作业等内容。积极引导学生参加一年一度的省级机械设计竞赛。

(二)自主学习

提高学生自学能力和获取知识能力是重要环节,要适当布置学生自学的讲授内容。

利用机械原理作为省级精品课程建设的网络资源,向学生提供丰富的教学资源,延伸课堂教学的时空领域,提供课外学习服务。学生可以利用网络课堂进行自学、复习、个性化学习。网站平台可以提供在线作业,答疑系统、考试系统、交流平台,教师可以答疑学生问题。

(三)课外指导

课外指导主要是切实做好课后对学生辅导答疑和质疑,以及开展第二课堂教学。原则上规定每讲授3学时,答疑1学时。辅导答疑时间可安排在晚上学生自习时间,解答学生本章学习存在的问题,如有普遍性问题可集体辅导。

五、课程考核方式

1、考试命题

考核也是引导学生学习、检查教学效果的重要环节,也是体现课程要求的标志,要积极探索体现素质教育特征的考核方式。

机械原理英语教学的考试:笔试严格按大纲要求出题,题型设有选择、填空、判断、分析、设计、计算题等。

2、考核方式:平时成绩加期终笔试。建议每学期平时成绩(包括作业成绩、缺课和听课等情况)占总评成绩的20%,期末考试成绩占80%。

3、试卷批改:采用流水作业形式。

六、推荐教材及参考资料

(一)教材

[1] 孙恒、陈作模、葛文杰主编:《机械原理》(第七版),高等教育出版社,2006年。

[2] 葛文杰主编:《机械原理作业集》(第二版),高等教育出版社,2006年。

[3]  “Mechanisms and Machine Theory ”,李璨主编, 武汉大学出版社,2006年。

(二)主要参考书

[1] 王知行、刘廷荣主编:《机械原理》,高等教育出版社,2000年出版。

[2] 郑文纬主编:《机械原理》(第七版),高等教育出版社,2001年出版。

[3] 董海军主编: 《机械原理典型题解分析及自测》, 西北工业大学出版社,2001

(三)网络资源

[1] http://10.11.81.73/jxylwz/index.asp(浙江理工大学)

[2] http://jd.gzauto.org/News_View.asp?NewsID=170(华南理工大学)

[3] http://www.njtu.edu.cn/depart/xyjxdq/data/lesson/jxyl/kcgk/jxdg/jxdg.html(北京交通大学)

 

建设中:

 

 

 

 


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