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《机械原理》课程思政教学大纲一、课程基本信息中文名称：机械原理英文名称：Theory of Machinesand Mechanisms课程编码：10S1116B、10S3116B、10S4116B课程类别：专业核心课程总学时：48（理论学时42；实验学时6）总学分：3学分适用专业：机械设计制造及其自动化、机械电子工程、智能制造工程先修课程：高等数学、大学物理、机械制图、理论力学开课系部：机电工程系二、课程性质、课程目标及其对毕业要求的支撑1、课程性质机械原理是机械类专业的一门专业主干课程，它是研究机械共性问题的课程。
是一门为工程实际构件和机构设计分析以及机械的方案设计提供必要理论基础的重要技术基础课。
也是支撑我校机械设计制造及其自动化专业、机械电子工程专业培养“基础扎实、素质全面、具有创新精神和实践能力”高素质应用研究型人才的专业必修课程。
2、课程目标表1本课程的课程目标课程目标与毕业要求的对应关系如表2。
指标点1-3：具有解决复杂机械工程问题所需的专业基础知识，并应用于机械工程中的设计原理、制造技术、系统传动、测试与控制等问题的分析与解决。
指标点2-2：能够对复杂机械工程问题进行表达、建模与求解。
指标点3-1：能够针对复杂机械工程问题进行分析并提出解决方案。
指标点4-2：能够对机械零部件、装置、系统的科学原理进行研究，采用科学方法制定实验方案、搭建实验系统，并进行实验。
指标点4-3：能够对实验结果进行分析和解释，通过信息综合得到合理有效的结论。
表2课程目标与毕业要求对应关系课程思政目标如表3。
表3本课程的课程思政目标 第一章、绪论（课程目标3，思政目标P5）[教学内容与要求]了解和熟悉机械原理的研究对象、内容及机械原理学科的发展趋势。
了解课程在教学计划中的地位和学习的特点；明确课程学习的重要性和方法。
[教学重点]机械原理的研究对象 [课程思政要素]通过对课程研究对象的讲解，让学生了解人类生活中的小机械、大国重器，增强学生的民族自豪感。
合工大机械原理答案1.两构件组成运动副的必要条件是两构件（）。
[单选题] *A.直接接触且具有相对运动(正确答案)B.直接接触但无相对运动C.虽然不接触但具有相对运动D.既不接触也无相对运动2.平面四杆机构中，若存在急回运动特性，则其行程速比系数（）。
[单选题] *A.k>1(正确答案)B.K=1C.k<1D.k=03.一对渐开线标准直齿圆柱齿轮啮合传动中，其啮合角的大小是（）。
[单选题] *A.由大到小逐渐变化B.由小到大逐渐变化C.由小到大再到小逐渐变化D.始终保持不变(正确答案)4.要将连续的单向转动变换成具有停歇功能的单向转动，可采用的机构是（）。
[单选题] *A.曲柄摇杆机构B.摆动从动件盘形凸轮机构C.棘轮机构D.槽轮机构(正确答案)5.机构具有确定运动的条件是机构的自由度（）。
[单选题] *A.大于主动件数B.等于主动件数(正确答案)C.小于主动件数D.与主动件数无关6.凸轮机构常用的推杆的运动规律有a等速运动；b等加速等减速运动；c余弦加速度运动；d正弦加速度运动。
其中适用于高速运动的有（）。
[单选题] *A.aB.a与bC.a,b与cD.d(正确答案)7.若忽略摩擦，一对渐开线齿廓啮合时，齿廓间作用力沿着（）方向。
[单选题] *A.齿廓公切线B.节圆公切线C.中心线D.基圆内公切线(正确答案)8.具有相同理论廓线，只有滚子半径不同的两个对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，其从动件的运动规律（），凸轮的实际廓线不同。
[单选题] *A.相同(正确答案)B.不同C.不一定9.刚性转子动平衡的力学条件是（）。
[单选题] *A.惯性力系的主矢为零B.惯性力系的主矩为零C.惯性力系的主矢、主矩均为零(正确答案)10.机械在周期变速稳定运转阶段，一个循环内的驱动功Wd（）阻抗功Wr。
[单选题] *A.大于B.等于(正确答案)C.小于D.不一定11.从机械效率的观点看，机构发生自锁是由于（）。
合肥工业大学机械工程考研科目机械设计原理是考研机械工程常用的一门理论科目，主要涵盖机械设计过程、机械设计模块化、机械元件设计、机械装配结构设计、工程技术绘图及编程设计等内容。
该科要求考生具有较强的理论基础，能够运用现代工程设计和分析理论，充分利用相关软件实现机械设计与绘图要求，具备良好的技能和专业知识的运用能力。
机械制造原理是考研机械工程的一门复科，主要包括材料切削学、机床与其他机械加工装备、数控加工、机械涂装技术、焊接焊接技术、机械维修理论等内容，考生应具备机械制造技术的良好基础知识和认知能力，能够熟练地运用机械制造自动化、数控技术和其他相关技术进行设备的有效应用和管理。
实验力学是考研机械工程的一门重要理论科目，主要涉及力学的基本概念、力的测定、杆的弯曲和扭矩、轴的弯曲、振动与波、力学系统模型计算、静力学分析以及力学仿真等内容。
考生要具备较强的力学分析能力，熟练掌握实验分析和理论分析技术，能够正确求解力学问题。
材料力学是考研机械工程一门重要理论科目，主要涵盖材料基础、材料物理力学性能、材料断裂力学原理、材料结构与特性、材料表面性能等内容，考生要掌握材料的工程特性与性能，运用实验分析和理论计算方法求解材料力学问题，具备进行材料建模的能力。
机械制造自动化是考研机械工程的一门理论科目，主要涵盖自动化工厂的基本概念、自动化和计算机辅助制造系统、机械元件自动化、机械装配过程自动化、工厂自动化管理等内容，考生应具备较强的理论基础，能够熟练运用计算机辅助设计、机械自动化控制、机械电气控制等技术，以及掌握自动化工厂系统的组建、模块化和操作。
数控技术也是考研机械工程的一门理论科目，主要涵盖数控机床的基础理论、数控系统的结构与特点、数控编程技术、点路图程序设计、数控系统维护与管理、编程加工技术、编程模拟等内容，考生应掌握数控技术的相关理论和工艺，做到操作熟练，能够解决数控技术的实际问题。
计算机辅助设计也是考研机械工程的一门理论科目，主要涵盖计算机辅助设计的基本原理、CAD软件的使用、三维模型的建立、设计可行性的分析、物理模拟等方面的内容，考生要掌握有关理论和软件，能够运用计算机辅助设计软件进行产品开发、分析及绘图等工作，具备良好的技术知识应用能力。
布丁考研网的合工大团队由数位合肥工业大学在读研究生学长组成，我们都亲身亲历过合工大考研，不仅备考复习经验丰富，手头上有大量的专业课复习资料，而且考入合工大后，收集到了很多工大本身不对外公布的真题资料。
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合肥工业大学机械设计创造及其自动化专业指导性教学计划说明一、培养目标与基本规格培养目标：本专业培养适应社会主义现代化建设需要、德智体美全面发展、基础扎实、知识面宽、能力强、素质高，适应国家和地方经济社会发展、适应国际竞争和经济结构调整需要的宽厚、复合、开放、创新特征的高水平、高素质的高级专门人材。
学生通过3年在校学习及总计1年的企业学习，通过在产品的设计、开辟、生产、设备、工艺、系统，操作或者维修产品、服务等领域的训练，胜任相应的工作，并能在工作中根据自己的特长获得充分的发展机会，表现出一定的创新精神和创造能力。
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机械原理课程设计7档双离合自动变速器结构研究与设计姓名：孔令兴学号：20091096班级：车辆09级4班指导教师：陈奇合肥工业大学机械与汽车工程学院2012年5月目录概述 (3)第一章双离合自动变速器简介 (5)1.1 传统变速器以及其他新兴自动变速器存在的问题 (5)1.2 DCT自动变速器的结构与工作原理 (6)一、DCT自动变速器的结构 (6)二、DCT变速器的工作原理 (9)1.3 DCT双离合自动变速器的工作特点 (11)第一章双离合变速器的传动路线的设计 (12)2.1 传动轴的设计 (12)2.2 各档传动路线的设计 (13)第三章传动装置几何参数的确定 (17)3.1 各档位传动比的确定 (17)（一）、最大传动比的确定 (17)（二）、最小传动比的确定 (18)（三）、其他各档位传动比的设计计算 (19)3.2 传动齿轮参数的确定 (19)（一）、中心距的设计 (19)（二）齿轮结构特征参数的设计 (20)（三）、各档齿轮齿数分配 (22)总结 (27)参考文献 (28)概述变速器是汽车的关键部件。
随着消费者对汽车动力性、经济性的越来越高的要求，研发动力性能好、机械效率高、操作方便的变速箱已经成为各大汽车厂家的重要工作。
近年来，自动变速器（AT）、手自一体变速器（AMT）、机械式无级变速器（CVT）以及双离合式自动变速器的研究和应用都取得了极大的进步，带来了巨大的经济效益。
双离合器式自动变速器( DCT ) 除具有自动变速器起步和换挡品质优良、实现自动变速的特点外, 还具有手动变速器( MT ) 传动效率高、安装空间紧凑、质量轻、制造成本低等诸多优点, 产品加工制造过程对MT具有良好的工艺继承性, 发展应用前景良好, 是现有量产配套的各类变速器的有效替代产品。
目前, DCT 虽主要用于轿车, 但就其工作原理而言,亦可以应用于大、中型车辆及工程机械、自走式农业机械等其他非道路车辆, 应用范围较广。
我们也要正确面对考试成绩。
“不以物喜，不以己悲"，胜败乃兵家常事，对于一次考试的成功，我们不能盲目乐观，无论是谁，都不可能完美无缺，也许你还有许多弱点和缺点没有暴露，每份试卷都 会有不同的结果。
应该说，良好的开端是成功的一半，那另一半就是你要善于总结，不停地拼搏。
假如你还一直陶醉在暂时的幸福中，失败只是迟早到来的结局。
在顺利登上理想的彼岸之前，不轻言成功，这才是我们应取的态度。
考试失利的同学也未必是坏事，失败是一支清醒剂，是不断成功的动力，即使我们一百次跌倒也要 第一百零一次爬起，因为我们正处在人生攀登的山腰上，还有好长的路等待我们去开拓、创造。
失败乃成功之母，有人说我怎么只遇到成功的母亲。
是的，关键是你 没有能抓住成功的父亲，那就是——“态度、目标、勤奋、恒心”。
态度决定一切。
有这样一句话：“当我冷眼旁观时，生命是一只蓝色的蛹；当我热情相拥时，生命是一只金色的蝶”。
学习也是这样，当你把学习当作自己成 长发展的需要时，才能体验到学习的快乐；当你把学习当作是一种负担时，学习就是一种痛苦。
谁愿在一片郁闷和痛苦中学习呢？所以说，我们首先要调整心态，以愉快的心情投入到紧张的学习生活中，并善于在学习的过程中体验获取知识的快乐，体验克服困难的快乐，体验取得成功的快乐。
1、如图a 所示为一简易冲床的初拟设计方案，设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。
试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。
解 1）取比例尺l μ绘制其机构运动简图（图b ）。
2）分析其是否能实现设计意图。
图 a ） 由图b 可知，3=n ，4=l p ，1=h p ，0='p ，0='F 故：00)0142(33)2(3=--+⨯-⨯='-'-+-=F p p p n F h l因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。
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平面运动链自由度计算公式为HL 23p p n F --=运动链成为机构的条件运动链成为机构的条件是：取运动链中一个构件相对固定作为机架，运动链相对于机架的自由度必须大于零，且原动件的数目等于运动链的自由度数。
满足以上条件的运动链即为机构，机构的自由度可用运动链自由度公式计算。
一、平面机构的结构分析计算错误的原因例题圆盘锯机构自由度计算解n =7，p L =6，p H =0F =3n -2p L -p H =3⨯7-2⨯6=9错误的结果！12345678ABCD E F两个转动副12345678ABCD EF●复合铰链(Compound hinges )定义：两个以上的构件在同一处以转动副联接所构成的运动副。
k 个构件组成的复合铰链，有(k -1)个转动副。
正确计算B 、C 、D 、E 处为复合铰链，转动副数均为2。
n =7，p L =10，p H =0F =3n -2p L -p H =3⨯7-2⨯10=1准确识别复合铰链举例关键：分辨清楚哪几个构件在同一处用转动副联接12 31342413231 2两个转动副两个转动副两个转动副两个转动副1234两个转动副1423两个转动副例题计算凸轮机构自由度F=3n-2p L-p H=3⨯3-2⨯3-1=2？●局部自由度(Passive degree of freedom)定义：机构中某些构件所具有的仅与其自身的局部运动有关的自由度。
考虑局部自由度时的机构自由度计算设想将滚子与从动件焊成一体F=3⨯2-2⨯2-1=1计算时减去局部自由度FPF=3⨯3-2⨯3-1-1(局部自由度)=1●虚约束(Redundant constraint,Passive constraint)定义：机构中不起独立限制作用的重复约束。
计算具有虚约束的机构的自由度时，应先将机构中引入虚约束的构件和运动副除去。
虚约束发生的场合⑴两构件间构成多个运动副两构件构成多个导路平行的移动副两构件构成多个轴线重合的转动副两构件构成多个接触点处法线重合的高副⑵两构件上某两点间的距离在运动过程中始终保持不变未去掉虚约束时F =3n -2p L -p H =3⨯4-2⨯6=0 构件5和其两端的转动副E 、F 提供的自由度F =3⨯1-2⨯2=-1即引入了一个约束，但这个约束对机构的运动不起实际约束作用，为虚约束。
去掉虚约束后?3241AC BDEF5AB =CD AE =EFF =3n -2p L -p H =3⨯3-2⨯4=1⑶联接构件与被联接构件上联接点的轨迹重合构件3与构件2组成的转动副E 及与机架组成的移动副提供的自由度F =3⨯1-2⨯2=-1即引入了一个约束，但这个约束对机构的运动不起实际约束作用，为虚约束。
去掉虚约束后构件2和3在E 点轨迹重合3E 4125AB CBE =BC =AB∠EAC =90︒F =3n -2p L -p H =3⨯3-2⨯4=11B 342A⑷机构中对传递运动不起独立作用的对称部分对称布置的两个行星轮2'和2"以及相应的两个转动副D 、C 和4个平面高副提供的自由度F =3⨯2-2⨯2-1⨯4=-2即引入了两个虚约束。
未去掉虚约束时F =3n -2p L -p H =3⨯5-2⨯5-1⨯6=-1去掉虚约束后F =3n -2p L -p H =3⨯3-2⨯3-1⨯2=11234A DBC2'2"虚约束的作用⑴改善构件的受力情况，分担载荷或平衡惯性力，如多个行星轮。
⑵增加结构刚度，如轴与轴承、机床导轨。
⑶提高运动可靠性和工作的稳定性。
注意机构中的虚约束都是在一定的几何条件下出现的，如果这些几何条件不满足，则虚约束将变成实际有效的约束，从而使机构不能运动。
机构的结构分析基本思路驱动杆组(Driving groups)基本杆组(Basic groups)机构由原动件和机架组成，自由度等于机构自由度不可再分的自由度为零的构件组合基本杆组应满足的条件F =3n -2p L =0即n =(2/3)p L基本杆组的构件数n =2，4，6，…基本杆组的运动副数p L =3，6，9，…⑴n =2，p L =3的双杆组(II 级组)内接运动副外接运动副R-R-R 组R-R-P 组R-P-R 组P-R-P 组R-P-P 组=6的多杆组⑵n=4，pL①III级组结构特点有一个三副构件，而每个内副所联接的分支构件是两副构件。
r 1r 2O 1O 2O 2r 2O 1高副低代接触点处两高副元素的曲率半径为有限值接触点处两高副元素之一的曲率半径为无穷大高副低代虚拟构件虚拟构件高副低代例4 对图示电锯机构进行结构分析。
解n =8，p L =11，p H =1，F =3n -2p L -p H =3⨯8-2⨯11-1⨯1=1。
机构无复合铰链和虚约束，局部自由度为滚子绕自身轴线的转动。
高副低代O 6D O 1345721CB A109H G FEIJ8123456789OAB CDE FG IH JKO 19O 12BA1057H FI拆分基本杆组II 级机构G 6J8D34CE二、平面连杆机构的基本性质四杆机构中转动副成为整转副的条件⑴转动副所连接的两个构件中，必有一个为最短杆。
⑵最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和。
曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构同一运动链可以生成的不同机构1423AB CD1423AB CD1423ABCD1423AB CD曲柄滑块机构曲柄摇块机构转动导杆机构1423ABC1432AB C431C AB2431C AB2三、平面连杆机构速度分析的相对运动图解法理论基础点的绝对运动是牵连运动与相对运动的合成步骤●选择适当的作图比例尺,绘制机构位置图●列出机构中运动参数待求点与运动参数已知点之间的运动分析矢量方程式(Vector equation)●根据矢量方程式作矢量多边形(Vector polygon)●从封闭的矢量多边形中求出待求运动参数的大小或方向v A⑴同一构件上两点之间的速度关系BAA B v v v +=大小方向√√√?v B?⊥BA选速度比例尺μv (m /s /mm )，在任意点p 作图，使v A =μv paa b p由图解法得到B 点的绝对速度v B =μv pb ，方向p →b B 点相对于A 点的速度v BA =μv ab ，方向a →b BACCAACvv v +=大小? √ ?方向? √⊥CA方程不可解牵连速度相对速度CBB C v v v +=联立方程由图解法得到C 点的绝对速度v C =μv pc ，方向p →cC 点相对于A 点的速度v CA =μv ac ，方向a →cBAC大小? √ ?方向? √⊥CBCBB CA AC v v v v v+=+=大小? √ ? √?方向? √⊥CA √ ⊥CBC 点相对于B 点的速度v CB =μv bc ，方向b →c方程不可解方程可解cabp同理因此ab /AB =bc /BC =ca /CA于是∆abc ∽∆ABCBAC角速度ω=v BA /L BA =μv ab /μl AB ，顺时针方向ω=μv ca /μl CA ω=μv cb /μl CB速度多边形速度极点(速度零点)ωcabp●连接p点和任一点的向量代表该点在机构图中同名点的绝对速度，指向为p→该点。
●连接任意两点的向量代表该两点在机构图中同名点的相对速度，指向与速度的下标相反。
如bc代表vCB 而不是vBC。
常用相对速度来求构件的角速度。
速度多边形(Velocity polygon)的性质●∆abc∽∆ABC，称∆abc为∆ABC的速度影像(Velocity image)，两者相似且字母顺序一致，前者沿ω方向转过90º。
●速度极点p代表机构中所有速度为零的点的影像。
B ACcabp ω⑵两构件上重合点之间的运动关系转动副移动副2121B B B B a a v v ==3232B B B B a a v v ≠≠BCAD12ω重合点B 132ACω重合点速度关系B 132A Cpb 22323B B B B v v v +=大小方向?⊥CB ω21L AB ⊥AB ?//BCb 3B 3点的绝对速度v B 3=μv pb 3，方向p →b 3由图解法得到B 3点相对于B 2点的速度v B 3B 2=μv pb 3，方向b 2→b 3ω3=μv pb 3/L BC ，顺时针方向ω3ω1牵连运动相对运动四、平面连杆机构的运动设计平面连杆机构的三类运动设计问题⑴实现刚体给定位置的设计⑵实现预定运动规律的设计⑶实现预定轨迹的设计图解法直观易懂，能满足精度要求不高的设计，能为需要优化求解的解析法提供计算初值。
θ3P 3(一)实现刚体给定位置的设计机构运动时A 、D 点固定不动，而B 、C 点在圆周上运动，所以A 、D 点又称为中心点(Center point )，B 、C 点又称为圆周点(Circumference point )。
D A B 1C 1θ1P 1θ2P 2刚体运动时的位姿，可以用标点的位置P i 以及标线的标角θi 给出。
铰链四杆机构，其铰链点A 、D 为固定铰链点。
铰链点B 、C 为活动铰链点。
刚体导引机构的设计，可以归结为求平面运动刚体上的圆周点和与其对应的中心点的问题。
中心点中心点圆周点圆周点B 2C 2B 3C 3(二)实现预定运动规律的设计设计要求通常为在主动连架杆的转角α和从动连架杆的转角ϕ中，选定有限个角位置αi 与ϕi的对应值，以满足传动函数ϕ=ϕ(α)。
设计特点两连架杆的传动函数与杆长的绝对值无关，仅与其相对值有关。
设计时，通常预先确定机架的长度(即确定两个固定铰链的位置)。
机构的待求参数为两连架杆的长度(即两连架杆上连接连杆铰链的四个坐标分量)。
设计关键确定连杆BC上活动铰链点C的位置。
应用原理机构转化原理(三)具有急回特性机构的设计有急回运动要求机构的设计可以看成是函数生成机构设计的一种特例。
设计步骤有急回运动平面四杆机构设计的图解法用图解法按给定的行程速度变化系数设计四杆机构行程速度变化系数K极位夹角 机构设计其它辅助条件五、凸轮机构熟练应用掌握反转法原理对凸轮机构进行分析熟练掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮参数计算和部分传动参数计算分度圆直径d =mz 中心距a =1/2⨯(d 1+d 2)=m/2⨯(z 1+z 2)a '=a cos α/cos α'齿顶高h a =h a *m 齿根高h f *=(h a *+c *)m 齿全高h =(2h a *+c *)m 齿顶圆直径d a =d +2h a 齿根圆直径d f =d -2h f 分度圆齿厚s =πm /2基圆齿距p b =πm cos α六、齿轮机构轮系的类型轮系定轴轮系所有齿轮几何轴线位置固定空间定轴轮系平面定轴轮系周转轮系行星轮系(F=1)差动轮系(F=2)复合轮系由定轴轮系、周转轮系组合而成某些齿轮几何轴线有公转运动七、轮系周转轮系的传动比计算1.周转轮系传动比计算的基本思路周转轮系假想的定轴轮系原周转轮系的转化机构转化机构的特点各构件的相对运动关系不变转化方法给整个机构加上一个公共角速度(-ωH )转化H321O 1O 3O 2O H-ωHωHω1ω3ω2O 1O 3O 2321ω3Hω2Hω1H3H12O 1O HO 3O 23H12O 1O HO 3O 2周转轮系中所有基本构件的回转轴共线，可以根据周转轮系的转化机构写出三个基本构件的角速度与其齿数之间的比值关系式。
