機械原理(北京航空航天大學建設的慕課)

機械原理課程是北京航空航天大學建設的慕課、國家精品線上開放課程。該課程於2015年05月19日首次在中國大學MOOC開課。該課程授課教師是郭衛東。據2021年7月中國大學MOOC官網顯示，該課程已開課14次。

機械原理課程共有11章節，包括緒論、機構的組成、平面機構的運動分析、平面連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、輪系、其他常用機構、機械中的摩擦與效率、機構的平衡、機械系統動力學基礎、機械系統運動方案設計等內容。

基本介紹

• 中文名：機械原理
• 提供院校：北京航空航天大學
• 類別：慕課、國家精品線上開放課程
• 開課時間：2015年05月19日（首次）
• 授課平台：中國大學MOOC
• 授課教師：郭衛東

課程性質

• 課程定位

該課程是為培養學生機構運動設計能力而開設的工科機械類系列教學主幹課程。課程教學以一般中等複雜程度的機構運動設計能力培養為目標，通過該教學過程，學習機械裝置的原理和機構設計中的基本理論與方法，使學生達到可以自如解決中等複雜程度的機構運動設計問題，並具備拓展機械設計知識，解決相應的機械設計實際問題的能力。

課程簡介

機械原理課程共有11章內容，第一章介紹機構組成元素和平面機構的自由度、組成原理與結構分析；第二章介紹機構運動分析的目的和方法；第三章介紹平面連桿機構的特點、套用與類型；第四章介紹凸輪機構的套用與分類、工作過程、設計概述、傳力特性、基本參數確定；第五章介紹齒輪機構的類型及特點；第六章介紹輪系的定義與分類，定軸輪系、周轉輪系、混合輪系的傳動比，輪系的功用；第七章介紹其他常用機構和萬向聯軸節；第八章介紹運動副的摩擦，機構的受力分析；第九章介紹剛性轉子的靜平衡計算、動平衡計算、平衡試驗；第十章介紹機械系統的等效動力學模型、真實運動求解、速度波動及其調節；第十一章介紹機械系統運動循環圖設計、方案設計實例，機構選型及機械系統運動方案設計。

課程大綱

第0章 緒論	5-9 斜齒輪
0-0 引言	5-10 圓錐齒輪
0-1 課程的研究對象	5-11 蝸桿蝸輪
0-2 課程的研究內容	5-12 本章小結
0-3 課程的學習要求	第5章 單元測驗
第0章 單元測驗	第6章 輪系
第1章 機構的組成	6-0 引言
1-0 引言	6-1 輪系的定義與分類
1-1 機構組成元素	6-2 定軸輪系的傳動比
1-2 機構的表達-----機構的運動簡圖繪製	6-3 周轉輪系的傳動比
1-3 平面機構的自由度	6-4 混合輪系的傳動比
1-4 平面機構的組成原理與結構分析	6-5 行星輪系的齒輪齒數設計
1-5 本章小結	6-6 輪系的功用
第1章 單元測試	6-7 本章小結
第2章 平面機構的運動分析	第6章 單元測驗
2-0 引言	第7章 其他常用機構
2-1 機構運動分析的目的和方法	7-0 引言
2-2 速度瞬心法作機構的速度分析	7-1 棘輪機構
2-3 相對運動圖解法作機構的運動分析	7-2 槽輪機構
2-4 解析法作機構的運動分析	7-3 不完全齒輪機構
2-5 虛擬樣機仿真法作機構的運動分析	7-4 螺旋機構
2-6 本章小結	7-5 萬向聯軸節
第2章 單元測試	第7章 單元測試
第3章 平面連桿機構	第8章 機械中的摩擦與效率
3-0 引言	8-0 引言
3-1 平面連桿機構的特點、套用與類型	8-1 運動副的摩擦
3-2 平面連桿機構的運動特性	8-2 機構的受力分析
3-3 平面連桿機構的傳力特性	8-3 機械效率與自鎖
3-4 平面連桿機構的設計-----機構設計概述	8-4 斜面機構及其傳動
3-5 平面連桿機構的設計-----急回機構設計	8-5 本章小結
3-6 平面連桿機構的設計-----引導機構設計	第8章 單元測試
3-7 平面連桿機構的設計-----函式機構設計	第9章 機構的平衡
3-8 平面連桿機構的設計-----軌跡機構設計	9-0 引言
3-9 平面連桿機構的設計-----機構設計結果的虛擬樣機仿真驗證	9-1 概述
3-10 本章小結	9-2 剛性轉子的靜平衡計算
第3章 單元測驗	9-3 剛性轉子的動平衡計算
第4章 凸輪機構	9-4 剛性轉子的平衡試驗
4-0 引言	9-5 機構的慣性力平衡
4-1 凸輪機構的套用與分類	9-6 本章小結
4-2 凸輪機構的工作過程	第9章 單元測試
4-3 從動件的運動規律	第10章 機械系統動力學基礎
4-4 凸輪機構的設計概述	10-0 引言
4-5 凸輪機構的圖解法設計	10-1 概述
4-6 凸輪機構的解析法設計	10-2 機械系統的等效動力學模型
4-7 凸輪機構的虛擬樣機法設計	10-3 機械系統的真實運動求解
4-8 凸輪機構的傳力特性	10-4 機械系統的速度波動及其調節
4-9 凸輪機構的基本參數確定	10-5 本章小結
4-10 本章小結	第10章 單元測試
第4章 單元測驗	第11章 機械系統運動方案設計
第5章 齒輪機構	11-6 機械系統運動循環圖設計
5-0 引言	11-7 機械系統運動方案設計實例
5-1 齒輪機構的類型及特點	11-8 本章小結
5-2 齒廓嚙合基本定律	11-0 引言
5-3 漸開線及其性質	11-1 概述
5-4 漸開線標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸	11-2 機械系統設計的創新途徑
5-5 漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動	11-3 機構的組合方式
5-6 齒輪的加工	11-4 典型組合機構的設計
5-7 齒輪加工的根切問題	11-5 機構選型及機械系統運動方案設計
5-8 變位齒輪及其嚙合傳動	第11章 單元測驗

（註：課程大綱從左至右列出，表格內容參考資料）

開課信息

開課次數	開課時間	授課教師	學時安排	參與人數
第1次開課	2015年05月19日~2015年08月30日	郭衛東	4小時每周	20516
第2次開課	2015年09月07日~2016年01月12日			13008
第3次開課	2016年02月29日~2016年07月31日			6811
第4次開課	2016年09月01日~2016年12月31日			3535
第5次開課	2017年02月26日~2017年07月30日			5039
第6次開課	2017年09月01日~2017年12月31日		3~5小時每周	3999
第7次開課	2018年03月01日~2018年06月30日		4小時每周	4766
第8次開課	2018年09月03日~2018年12月31日			3589
第9次開課	2019年02月25日~2019年06月30日			2990
第10次開課	2019年09月02日~2019年12月31日			2701
第11次開課	2020年02月17日~2020年06月30日			6458
第12次開課	2020年09月01日~2021年01月10日		3學時每周	3137
第13次開課	2021年02月22日~2021年06月30日		3~5小時每周	3861
第14次開課	2021年08月30日~2021年12月31日		4小時每周	待定
（註：表格內容參考資料）

教學目標

該課程主要研究的是機構和機械系統的運動與動力問題，特別是機構和機械系統的運動設計問題。課程的目的：一是為後續課程奠定基礎；二是用該課程所學的知識去解決實際工程問題。該課程教學以一般中等複雜程度的機構運動設計能力培養為目標，通過該課程的學習，使學習者初步掌握機構和機械系統運動設計的方法，以及機械系統運動方案設計的基本理論和方法，使學生達到可以自如解決中等複雜程度的機構運動設計問題，並具備拓展機械設計知識，解決相應的機械設計實際問題的能力。

學習預備

預備知識

學習該課程需要具備高等數學，機械製圖，理論力學等知識。

學習資料

書名	作者	ISBN	出版時間	出版社
《機械原理MOOC》	郭衛東	-	2021年	機械工業出版社
《機械原理（第2版）》	郭衛東	978-7-03-036307-7	2013年	科學出版社
《機械原理（雲教材）》	郭衛東	978-7-900815-11-8	2016年	西安交通大學出版社
《ADAMS2013套用實例精解教程》	郭衛東、李守忠、馬璐	978-7-111-49116-3	2015年	機械工業出版社
《虛擬樣機技術與ADAMS套用實例教程（第2版）》	郭衛東、李守忠	978-7-5124-2761-7	2018年	北京航空航天大學出版社

（註：表格內容參考資料）

考核標準

總成績（100分）=單元測試（30分）+期中考試（30分）+期末考試（30分）+課程討論（10分）。

總成績60分以上：頒發“合格證書”。

總成績80分以上：頒發“優秀證書”。

所獲榮譽

2017年12月26日，該課程被認中華人民共和國教育部認定為“首批國家精品線上開放課程”。

教師簡介

郭衛東，北京航空航天大學教授，博士生導師，碩士生導師，北京高等學校優秀專業課（公共課）主講教師，研究的主要方向為機器人技術，虛擬樣機技術，人機互動技術。