流体机械原理课程安排

流体机械原理课程安排（共7篇）

流体机械原理课程安排 篇1

《流体机械原理》课程教学大纲

适用对象：

1）能源与动力工程学院：热能与动力工程专业；核工程与核技术专业；

制冷与低温工程专业；过程装备与控制工程专业。

2）建筑工程与人居环境学院：建筑环境与设备工程专业。先修课程：高等数学、大学物理、工程热力学、流体力学。使用教材及参考书：

教

材：徐忠，离心压缩机原理（第三版），北京：机械工业出版社，1998。

李超俊，余文龙，轴流压缩机原理与气动设计，北京：机械工业出版社，1998。

参考书：朱报祯，郭涛，离心压缩机，西安：西安交通大学出版社，1999。

常鸿寿，离心式制冷压缩机，北京：机械工业出版社，1990。

A Whitfield, N.C.Baines.Design of radial Turbomachines, New York：

Longman Scientific & Technical, 1996

一、本课程的性质、目的及任务

《流体机械原理》是能源与动力工程学院流体机械专业高年级学生的专业必修课程，也是上述相关专业的必修或选修课程。课程的主要任务是给学生讲授离心式和轴流式压缩机的基本工作原理，包括气体在压缩机中流动的基本方程和基本概念，能量损失的机理及分析，叶轮和固定元件，压缩机的流动相似，压缩机的性能曲线与调节，压缩机热力设计等。另外，将实际气体和三元流动基础作为机动或选学内容。

本门课程教学的目的和要求可分为三个层次。基本要求是培养学生掌握和运用专业知识，第二个层次是引导学生学到具体专业知识背后具有共性的东西：即正确的思维方法及独立分析问题和解决问题的能力，最高层次是启发学生具有创新意识，并懂得创新是为了更好地解决问题而不是标新立异，应能够脚踏实地地从小的改进做起。

二、课程各章节的主要内容和学时：

第一章 气体流动的基本方程和基本概念（10学时）

第一节 速度三角形、欧拉方程 第二节 能量方程，伯努利方程

第三节 气体压缩过程，压缩功，级总耗功和总功率 第四节 级中气体状态参数变化。级效率

第五节 流量和流量系数，能量头和能里头系数。第二章 级中能量损失（4学时）

第一节 摩擦损失，分离损失

第二节 二次流损失，尾迹损失 第三节 Re数与M数对流动损失的影响

第四节 级性能曲线，密封的工作原理

第五节 内漏气损失及轮阻损失系数的计算 附 实验：离心压缩机级性能试验 第三章 叶 轮（4学时）

第一节 叶轮分类，叶轮典型结构比较

第二节 周速系数计算，叶道中粘气体速度分布

第三节 叶轮中气体流动特点及主要参数对性能的影响。

第四节 半开式与混流式叶轮 第四章 固定元件（4学时）

第一节 吸气室

第二节 无叶扩压器，叶片扩压器 第三节 弯道，回流器，蜗壳 第五章 相似理论及基应用（6学时）

第一节 流动相似的基础知识，透平压缩机的相似条件

第二节 相似理论的应用 第三节 相似模化设计 第四节 性能换算

第六章 离心压缩机性能曲线与调节（6学时）

第一节 离心压缩机的性能曲线，级数对性能的影响

第二节 压缩机与管网联合工作，喘振

第三节 离心压缩机的串联与并联

第三节 离心压缩机调节 第七章 实际气体

第一节 实际气体的P-V-T关系，实际混合体的混合法则。

第二节 实际气体的热力学性质

第三节 实际气体的热力学过程 第八章 三元流动基础 共计课内34学时，试验2学时

三、课程的教学要求及辅助教学环节：

第一章：气体流动的基本概念 教学要求：

1、掌握欧拉方程二种形式。物理意义，适用条件

2、掌握级（包括叶轮）及固定元件中的能量方程及伯努利方程式的不同形式和物理意义。

3、不同效率定义。及物理意义

4、静参数和滞止参数，沿流道的变化规律，能熟练地运用能量方程。伯努利方程等计算级中各主要截面上的气功与热力参数。

5、流量系数。能量头系数的概念，轴向涡概念。辅助教学环节：

（1）看离心压缩机模型，增加对离心压缩机中元件的观性认识。（2）轴向涡小试验

（3）习题及思考题，以及小测验，解答

第二章：级中能量损失

教学要求：

（1）、了解级中气体流动过程中所产生的流动损失：摩擦、分离、二次流及尾迹损失产生的机理。

（2）、Recr.Men,Mmax的基本概念

（3）掌握离心压缩机级性能试验（Qin-.Qin-pot Qin-Ni）（4）旋转脱离，喘振。滞止流量的概念。

（5）一般梳齿密封的基本工作原理，以及计算漏气及轮阻损失方法。辅助教学环节：

（1）级学生看离心压缩机叶轮中内部流场的实测图片（2）习题及思考题 第三章：叶轮 教学要求：

（1）掌握反作用度与滑移系数的概念

（2）使学生对不同型式叶轮在作功能力（hth）.效率及工况范围之间有一个辩认来选择叶轮的型式。同时对各种型式叶轮的特点有一个完整的认识。（3）了解叶轮的进口截面。出口截面气流的运动规律，初步了解叶道中无粘气体的速度分布规律。

（4）了解周速系数的概念。掌握周速系数的计算 辅助教学环节：

（1）看各种样本，扩大对离心压缩机以及各种不同型式的叶轮的观性认识（2）看叶轮模型以及解叶轮型式和结构参数（3）作习题及思考题 第四章：固定元件 教学要求：

（1）掌握气体在固定元件、吸气室、扩压器（无叶、有叶）弯道，回流器及蜗 壳中的气流运动规律。

（2）流道型线或结构尺寸变化时对气体流动损失的影响。辅助教学环节 作习题及思考题； 第五章：相似理论及其应用 教学要求：

（1）理解何为流动相似。相似准则。（决定性相似准则，和非决定性相似准则）（2）掌握离心压缩机相似条件（重点在K=K`，Mu=Mu´）.（3）掌握如何应用相似理解决C.C设计及试验过程中的实际问题，（相似模化设计，满足相似条件下性能换算，不满足相似条件下，似性能换算）。辅助教学环节 思考题和习题

第六章：离心压缩机的性能曲线和调节 教学要求；

（1）级数、转数对压缩机性能曲线的影响

（2）压缩机与管网联合工作的平衡工况眯与变工况的概念（3）离心压缩机串、并联特性曲线的变化趋势（4）离心压缩机的喘振与防止（5）离心压缩机的变工况调节原理 辅助教学环节 思考题及习题 第七章、实际气体 教学要求；

（1）实际气全的P-U、T关系与理想气体

状态方程偏离的原因。对比态原理，实际混合气体的混合法则。

（2）实际气体的I,s.Cp与理想气体的I,s.Cp主要差异。（3）实际气体的热力学过程与理想气体的异同。（4）实际气体热力过程的计算 辅助环节： 思考题

透平压缩机原理教学大纲（轴流式部分）

一、课程的性质、目的与任务：

（一）课程的性质与对象

本课程系流体机械专业学生必修的专业课题之一，通过本课程学习使学生了解轴流式压缩机的基本工作原理，热力空气动力设计计算方法，为今后完成毕业设 4 计及从事压缩机事业打下良好的基础。

（二）课程的基本要求：

1、掌握轴流压缩机的基本工作原理

2、掌握轴流压缩机各特性参数对级性能的影响

3、了解轴流压缩机设计计算的基本方法

（三）课程与其他课程的联系与分工：

本课程以工程热力学，机械原理，理论力学，流体力学为基础的专业技术课。并与离心式压缩机配合进行，为以后选修课相衔接，为这方面的毕业设计打下良好基础。

二、主要内容：

第一章 概述

1、分类

2、轴流式压缩机典型产品结构

3、轴流式压缩机发展概况 第二章 热力学基础

1、气体状态方程式

2、稳定流动的能量方程式

3、热力学第一定律方程式

4、伯努利方程式

5、混合气体、湿空气 第三章 气体动力学基础

1、连续性方程式

2、理想流体的运动微分方程

3、涡度

4、速度环理

5、动量方程与动量矩方程

6、气动力函数

7、相似理论 第四章 基元级

1、概述

2、流量、流量系数

3、能量头、能量头系数

4、反应度与预扭

5、气体绕流叶栅的气动力方程

6、基元级的效率

第五章 叶栅设计及实验数据

1、翼型及叶栅参数

2、按孤立翼型吹风实验数据方法设计叶栅

3、按平面叶栅吹风实验数据方法设计叶栅

4、按平面叶栅吹风数据的翼叶造型

5、叶栅中的损失

6、马赫数和雷诺数的限制

7、叶栅负荷或扩压变限制

8、超音速叶栅

第六章 级的理论—简化三元流动设计

1、径向平衡方程式

2、等环理级

3、等环理级设计中的某些问题

4、等反应度等值功的级

5、等am的级

6、强迫涡流级

7、一般设计规律

第七章 多级压缩机设计计算（平面叶栅法）

1、通流部分形式

2、多级压缩机工作特点

3、主要参数选择

4、亚音速轴流式压缩机气动力计算（平面叶栅法）第八章 多级压缩机设计计算（模拟级法）

1、轴流式压缩机气流相似条件

2、单级模型试验数据简介

3、某些结构参数对压缩机特性的影响

4、亚音速轴流式压缩机级模型法计算 第九章 轴流式压缩机特性

1、轴流式压缩机特性线

2、压缩机的不稳定工况—阻塞、旋转失速和喘震

3、多级轴流式压缩机的喘震及防止方法

4、轴流式压缩机的通用特性线

三、课程的教学要求

各章内容的重点及深广度 第一章 概述

重点为轴流式压缩机在国民经济的作用。共筒图、压缩机分类 第二章 热力学基础

复习热力学应用的一些基本概念 第三章 气体动力学基础

复习气体动力学应用到的一些方程的基本概念 第四章 基元级

重点为基元级的概念、各特性参数的意义。不同反应度级（=0：5，=1：0）的比较，叶栅举力产生的机理。

第五章 叶栅设计及实验数据

重点为叶栅实验的正常特性线及额定特性线的来由及应用，气流参数与叶栅几何参数的关系，叶栅损失的物理现象。

第六章 级的理论—筒化三元流动设计

重点为怎样简化三元流动。为何要保证径向平衡，几种典型流型的特点。特别是等环。等反庆度及等am 级。流型与几何制造型的关系。

第七章 多级压缩机设计计算（平面叶栅法）

重点为多级压缩机工作特点。通流部分形式。平面叶栅法计算的特点及主要步骤。

第八章 多级压缩机设计计算法（模拟级法）

重点为模型的设计方法特点及某些结构参数对级特性的影响 第九章 轴流压缩机特性

重点为压缩机变工况特性、阻塞、旋转失速和喘震的物理现象及防喘震方法。

三、学时数安排：

第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章

离心式压缩机课程设计教学大纲

一、本课程的性质。目的及任务

离心式压缩机课程设计是动力机械工程系流体机械专业高年级学生的必修课

2学时

2学时（自学为主）2学时（自学为主）3学时 3学时 2学时 2学时 2学时 2学时

总计20学时,试验2学时

程，在完成离心式压缩机原理课程教学基础上，本课程进一步讲述离心式压缩机的热力设计（内容包括压缩机分段。段最佳压力比的分配。设计参数的整理。主要气动参数及几何尺寸的确定，方案设计，逐渐详细计算及流道图的绘制等）。同时在教师指导下，每个学生应独立完成一台离心式压缩机的热力与气动设计说算并绘制流道图。

本课程的目的是使学生掌握离心式压缩机的一般计算方法。、了解设计过程。通过方案设计，和逐级计算使学生对压缩机参数选择。参数匹配。参数迭代计算法等有一定认识。从而巩固。加深了已学的透平压缩机原理基础。所以离心式压缩机课程设计是理论联系实际培养学生独立分的问题、解决问题能力的极为重要的环节。

二、课程各章节的主要内容和学时 第一部分。以讲课方式（课内6学时）

第一节：中间冷却与分类

第二节：热力设计

第三节：气动参数和主要几何尺寸的确定原则 第二部分：学生在教师指导下独立完成（36学时）

第一阶段：由设计任务书整理设计参数，作方案设计作方案比较（12学时）

第二阶段：逐渐计算（16学时）

第三阶段：画制流道示意图（4学时）

第四阶段：整理课程设计计算书。写心得体会（4学时）

三、课程的教学要求及辅助教学环节

第一部分：课内教学的要求：

第一节：（1）要求学生认识中间冷却次数与节省功的辨证关系从而正确理解和掌握最佳分段数的确定。

（2）要求学生了解最佳压力的分配原则。计算方法。通过最终设计。使学生体会到压力分配要综合分析单从总耗功最小原则考虑是不全面的。第一节：要求

（1）掌握方案设计中主要参数的选择及调整

（pot 2A Do/D2.D1/D2.1A.冲角1。等确定原则，与做功能力，与损失的关系。

（2）叶轮进口部分的设计，轮壳直径d的确定。（3）主要气动参数Mw1.Mc2 W1/W2的控制与调整。（4）扩压器、弯道、回流器的设计。（5）蜗壳型线的设计； 第二部分：（学生作课程设计）要求：（1）按设计任务书整理设计参数

（2）完成方案计算

以表形式作方案比较。拖出合理的方案。并讲出该方案的特点。（组织一次全班讨论。由优秀学生发言。学生进行讨论、教师作总结）。

（3）完成逐级计算。并要说明逐级计算结果气功，热力参数的合理性。

（4）按比例画制流道示意图

（5）写出设计计算书，合同图纸及总结设计中的心德体会及意见交教师审阅。

流体机械原理课程安排 篇2

一、国际卓越工程师培养模式的特点

随着世界工业化水平的稳步快速发展, 世界各国对本国工程师的培养工作都十分重视, 尤其是在技术革新周期明显加快的前提下, 美国、德国、日本等工业强国都对工程师的培养模式也在逐步更新, 不断探寻出较为完善的卓越工程师培养模式。

美国工程教育受其唯实主义和民主主义两大教育思想的影响, 同时通过吸取英法德等国家工程师培养的经验, 经过学徒制、工厂培养式、工程科学式、工程实践式等模式逐渐走向成熟, 逐渐形成了多元、灵活、务实、平等的工程师培养理念[3]。德国的工程教育一直传承其传统及洪堡的教育思想精髓, 形成了独具特色的严谨、精英化培养理念, 近些年随着工业化的推进和教育理念的更新, 德国工程师教育强调把工业化所需要的知识与技术引进学校[4], 逐步促成了双轨制的德国工程师培养模式, 即接受培养的人要在学校和企业这两个不同的、但是培养目标一致的并且共同起作用的部门接受培训[5]。德国工程教育重视质量培养这一重要特性也使得德国卓越工程师的培养非常成功, 成为世界的典范。日本的工程师教育以美国模式为基础, 同时参考欧洲模式, 结合本国特点发展和完善形成自己独特的“日本模式”, 即大学和企业相互补充、默契配合的工程师教育培养模式[6], 该模式尤其强调企业的作用和终身培训的理念, 要求卓越工程师与技术的同步发展。此外, 法国工程师教育注重基础化、国际化和自主创新性[7];瑞典工程师教育培养领域提出了CDIO模式等。

综合世界各国对工程师培养的模式特点, 可以看出各国在进行卓越工程师培养过程中, 重点对工程师工程的实践能力, 综合的知识背景以及整体性的思维方式进行严格的训练与培养, 加强企业的深度参与培养过程, 夯实工程原理与理论的基础知识, 引导工程师形成自主学习能力、终身学习态度和科技创新意识。同时, 各国都很注重国际通用卓越工程师的培养, 在语言能力、职业道德、社会责任感、团队协作、人文素养、经济法律等多方面进行有针对性的培养, 体现了卓越工程师人才培养的国际化。

二、我国卓越工程师双语教学培养模式探索

随着我国经济水平的提高、工业化程度的发展、以及教育水平的提升, 我国工程师培养模式不再单纯学习国外已有模式, 而是根据我国国情开始探寻自己的培养模式, 着力培养具有国际竞争力的卓越工程师, 促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国。

(1) 卓越定位, 培养学生专业兴趣

由于本《流体机械》课程是面向“卓越班”, 所以在课程开始的第一节专门设计了该学科领域的最新前沿介绍。主要通过视频的方式, 以世界各国流体机械工程师自身为视角, 运用中英文语言, 展示给学生流体机械研究的最前沿, 让学生有一种感同身受的体验, 培养学生对该课程的兴趣。同时, 授课教师结合自身经历, 通过双语授课与学生分享流体机械学科流域的研究动向, 激发学生的专业兴趣, 调动起自主学习和探索的能动性, 并且明确该课程培养的定位:面向国际培养高素质的卓越工程师。

(2) 面向国际, 拓展思维创新能力

“卓越班”学生在培养过程中尤其重视其创新性思维的培养, 结合双语教学的特点, 授课团队有别于普通班的学生, 精心设计了多种教学方式来拓展“卓越班”学生的国际视野和创新思维。

三、结论

经过3年《流体机械》课程“卓越班”双语教学的实践, 我校第一届“卓越班”学生已毕业就业, 两个班共63人, 在校时《流体机械》课程平均成绩平均分高于普通班4.26分;班级学生共承担国家大学生实践创新项目6项, 省级创新项目8项, 校级创新项目17项;以第一作者发表核心期刊以上论文21篇, 申请专利23项, 获得省级以上科技竞赛奖励9项、省级以上英语竞赛奖励7项。该班学生在专业基本素质、自主学习训练、实践创新水平、英语交流能力、团队协作精神等方面都明显优于普通工科学生, 达到了卓越工程师培养的目标。

参考文献

[1]中华人民共和国国务院.《国家中长期人才发展规划纲要 (2010-2020年) 》[Z].2010-06-06.

[2]中华人民共和国教育部.卓越工程师教育培养计划[Z].2010-06-23.

[3]廖娟, 李小忠.美国工程师培养模式研究[J].中国高教研究, 2011 (2) :52-55.

[4]黄亚妮.德国高等工程教育模式改革的特点及其启示[J].教育与经济, 2006 (2) :61-64.

[5]张君芳.以卓越工程师培养为导向改革物理实验教学的研究[D].合肥:合肥工业大学图书馆, 2012:4.

[6]王沛民.日本工程教育的研究:结构特色[J].比较教育研究, 1994, (3) :43-47.

流体机械原理课程安排 篇3

[摘 要]“流体机械测试技术”是卓越工程师培养的一门重要的专业基础课程，该课程与实验仪器仪表、企业实验台精密结合，其教学更应注重基础理论和实践相结合。科研和工程实际经验丰富的教师承担该课程的教学任务，是提高其教学效果的关键因素之一。结合本校流体机械及工程专业的教学特点和培养特色，从教学的内容和方法、实验教学方面介绍该课程改革的一些措施，以促进课堂教学效果的提高和学生实践应用能力的培养，推进卓越工程师教育培养计划在具体教学环节中的实施。卓越工程师教育培养目标明确，其专业课程在企业和学校学习时间安排、教学内容和方法上仍需进一步研究与优化。

[关键词]卓越工程师计划 流体机械测试技术 教学内容和方法 教学实验 改革措施

[中图分类号] TH311[文献标识码] A[文章编号] 2095-3437（2015）07-0108-03

0引言

2010年教育部实施的“卓越工程师教育培养计划”是面向工业界、面向世界、面向未来的工程教育改革，该计划突出了工科人才的工程实践能力与创新能力的培养。[1] [2] [3] [4]兰州理工大学流体机械及工程专业是我国最早的水力机械专业，始建于1954年的哈尔滨工业大学，1965年该专业整建制（包括水泵、水轮机实验室）迁至兰州理工大学（原甘肃工业大学），原有水轮机、水泵、液压3个专业化方向，现在已发展为流体机械、流体传动、流体测控、水利水电和新能源5个方向。2007-2012年分别获评教育部“国家级特色专业”、“‘卓越工程师计划实施专业”和“专业综合改革试点专业”3项教学质量工程，与沈阳鼓风机集团股份有限公司共建实践教学基地获评国家级工程实践教育中心，1998-2014年连续4轮获省级重点学科，拥有省级精品课程4门、省级实验教学示范中心1个、省级工程技术中心5个。该专业从起始阶段起就是典型的产品设计专业，涉及耗能占全国各行各业25%的泵产品与发电占全国总发电量22%的水轮机产品，虽然专业面向归口行业较单一，专业对应行业产品却广泛应用到全国各行各业，具有“小专业、大市场、专业地位特殊”的特点。

“流体机械测试技术”是卓越工程师培养的一门重要的专业基础课程，是一门既有一定理论又有很强应用性的课。卓越工程师培养采用 “3+1”模式，即学生在学校完成累计3年时间的学习任务，在企业完成累计1年时间的学习和实践任务，其培养计划的课程体系已发生了很大变化。如何将卓越工程师教育培养融入教学环节，尤其是实践教学环节，需适时地在该课程教学过程中进行改革和探索。

一、课程教学环节存在难点

结合“流体机械测试技术”课程教学内容、卓越班的培养目标及要求[5] [6]，目前该课程教学环节存在以下几个难点：

（1）“流体机械测试技术”课程的知识框架及课时数如图1所示。基础部分各章内容相互独立，而应用部分是以水泵与水轮机为被测对象，涵盖了基础部分各章知识点，是理论与实践的具体结合。教学难点在于在保持理论框架完整的基础上，为了突出工程应用的要求，如何将基础部分与应用部分有机结合。

（2）该课程突出泵与水轮机这一专业对象，具有很强的针对性和实践性，其教学难点是如何将以解决实际测试问题为目标的教学理念贯穿于课堂教学、实验教学和企业教学过程中。

（3）该课程涉及水泵的性能实验、汽蚀性能实验、串联性能实验、并联性能实验、振动与噪声测量和水轮机能量实验，这些实验项目虽属单独设课的“流体机械实验”课程的教学内容，但也是本课程教学工作的落脚点，易发生脱离实践教理论、学理论的现象。

二、把握课程教学的核心，突出工程应用要求[7] [8] [9] [10] [11]

“流体机械测试技术”理论学时数为32课时，在课堂中追求大而全的教学目标显然是不现实的。为了贯彻以解决实际测试问题为目标的教学理念，围绕泵与水轮机的能量性能实验和空蚀性能实验，提出该课程核心教学内容是压力、流量、转速、转矩及功率5大参数的测量原理及方法。压力测量教学重点是弹性式压力计和压力传感器的工作原理及使用技巧。流量测量教学重点是涡轮流量计、电磁流量计和时差法超声波流量计的工作原理及其流量方程式描述的物理意义、3种流量计结构区别及其前后直管段长度的安装要求。关于转速、转矩及功率测量一章，教学重点是光电式转速传感器、磁电式转速传感器、磁电相位差式转速转矩传感器、电阻应变式转矩传感器的工作原理及使用方法。

在教学过程中，教师应在讲清楚各类仪表基本工作原理的基础上，注重基础部分与应用部分的有机结合，充分发挥自身在长期的科研和教学中积累的测试经验，通过一些测试实例，强化学生对各章知识点的综合应用能力，让学生体会到所学知识的具体应用对象，有利于学生掌握理论知识，也为后续的实验教学与就业打下了扎实的基础理论功底。例如以实测水泵扬程为例，让学生学会根据水泵实验台精度要求和被测泵扬程，选择泵进出口压力传感器的量程及精度;应用流体静力学基础理论，解决测点液体压力、压力计读数和测点至压力计中心的垂直高度之间的关系问题。例如以实测水泵输入功率为例，对电测法测量水泵输入功率，让学生掌握其实质是测三相异步电动机输入功率，现场观摩功率表接线方法，掌握功率表常数与电动机输入功率的计算方法，并能根据电动机特性曲线计算泵输入功率;对扭矩法测量水泵输入功率，它是在水泵与电动机之间安装转速转矩传感器来测量泵输入功率，并配有一台扭矩仪显示泵的转速、扭矩和功率。通过测试现场教学，使学生学会转速转矩传感器“清零”方法，加深理解转速、扭矩和功率之间的关系，并能根据水泵配套电动机功率及转速选择转速转矩传感器。在理论教学过程中，引入大量工程测试实例，解决了基础部分与应用部分有机结合的问题。这样，既能保证学生掌握完备的流体机械测试理论体系，满足学生进一步深造的需求，又能使学生有机会接触到更多的应用实例，更利于学生理论联系实际，学以致用，形成了以提高学生动手能力、培养学生工程意识为主线的教学特色，而这一特色与卓越工程师的培养目标相一致。

三、采用问题式教学法，引导学生转变角色

“流体机械测试技术”课程涉及较多的其他学科专业基础知识，在教学过程中，仅侧重课本内容讲授，学生在课堂学习过程中很难快速全面地把自身储备的知识与新学知识做到融会贯通和综合应用，从而使学生在课程学习过程中产生茫然的学习状态，有些学生甚至产生厌学心理，这将使整个课程的教与学过程变得非常艰难，以至于课程的教学质量严重下滑。因此提出“提出问题——解决问题的理论基础——测试技术知识的运用——解决问题”的教学模式，其实质是将理论教学与工程实践相结合，让学生体会到所学知识的具体应用对象。对每一节课，在正式授课前，教师应利用多媒体展示本节的教学重点、思考题与计算题。因学生带着问题学习，在教学过程中，教师更应注重以身边的生活实例和工程案例设疑式地启发学生，有目的地引导学生对思考题与计算题中所涉及的测试技术基本原理和技术展开积极讨论，让学生成为教学过程的主体。问题式教学法能使学生对教学内容产生强烈的求知欲和浓厚的学习兴趣，调动学生的学习积极性和培养学生自主思考、分析和解决问题的能力，逐步培养其理论联系实际的能力和创造性思维能力，其工程意识和创新能力势必会有所提高。

四、实验教学改革

实验课是验证理论、应用理论和锻炼学生动手能力的重要环节。[12] [13] [14]随着该课程理论教学的不断改革与进步，实验教学的内容、学时和时间安排也应进行相应的改革，其主要改革措施有：（1）单独开设24学时的“流体机械专业实验”课程，理论课和实验课分别设置，实验教学不再附属于理论课教学，克服了实验课教学学时偏少、理论课和实验课相互挤占学时的现象。（2）在已开设的水泵性能实验、水泵汽蚀性能实验、水泵振动测量、噪声测量、水轮能量实验的基础上，利用自主研发的自循环多功能离心泵教学实验台，增开泵的串联性能实验和并联性能实验。（3）增加实验学时数。调整后实验学时数见表2。（4）任课教师与实验教师联合制订实验计划及每组学生数，一般每组学生数不超过6人，要求学生在规定时间段内完成相应的实验项目，便于上级部门监督检查实验教学质量及进程。（5）为了强化理论教学和实验教学的效果，学校要求任课教师承担一定工作量的实验教学任务。

表2   流体机械专业实验项目及学时数

■

“流体机械专业实验”课程开设的实验项目属多参数测量的综合性实验，涵盖了“流体机械测试技术”课程所有章节知识点，因此实验教学采用以练为主、讲练结合的方法，通过实验前预习、实验现场讲解和实际测试工作等教学环节，使每个学生在切实感受到每个测试环节的同时，对测试过程有一个系统的认识，并且掌握测试装置的工作原理、各参数测量原理及技巧，培养学生团队协作能力和组织测试工作的能力。实验项目测试完毕后，在实验课内要求学生应用EXCEL软件计算数据、绘图、数据拟合并得出经验公式。这种教学方法解决了学生不认真学习实验指导书和实验报告相互抄袭的问题。通过上述严格训练，使学生在掌握本学科基本的实验技术和方法的同时，又学会了EXCEL软件的使用，更有利于掌握理论知识，激发学生的学习兴趣，发挥学生主体性，变“要我学”为“我要学”，有效地培养了学生的工程意识、组织测试工作能力和创新能力，为学生就业打下了坚实的基础。

五、结束语

“流体机械测试技术”是卓越工程师培养的一门重要的专业基础课程，该课程与实验仪器仪表、企业实验台精密结合，其教学更应注重基础理论和实践相结合。让科研和工程实际经验丰富的教师承担该课程的教学任务，是提高其教学效果的关键因素之一。文中结合本校流体机械及工程专业的教学特点和培养特色，从教学的内容和方法、实验教学方面介绍了该课程改革的一些措施，以促进课堂教学效果的提高和学生实践应用能力的培养，推进卓越工程师教育培养计划在具体教学环节中的实施。卓越工程师教育培养目标明确，其专业课程在企业和学校学习时间安排、教学内容和方法上仍需进一步研究与优化。

[ 注 释 ]

[1] 教育部高等教育司.最新高校卓越工程师教育培养计划实施探索与国家创新工程技术人才培养方案指导全书[M].北京：高等教育出版社，2011.

[2] 林健.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案研究[J].清华大学教育研究，2011（4）：47-55.

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[13]  唐爱坤，潘剑锋，邵霞，张彭岗.“卓越工程师培养计划”下实践教育的思考[J].中国电力教育，2013（29）：62-62.

[14]  李书伟，刘绍娜.“卓越工程师培养计划”下实践教育的思考[J].中国现代教育装备，2011（11）：138-140.

机械原理课程设计规范[推荐] 篇4

1．内容要求

（1）绘制正确的机构简图。

（2）使用正确的技术数据进行必要的分析、计算和校核。

（3）进行逻辑清晰、层次完整、语言流畅的说明和论述。

（4）使用必要的CAD/CAE技术进行数值分析或模拟。

2．字数要求

机械原理课程设计说明书字数不少于15000字，相关图幅可作为正文插图或正文后附图。

说明书每页按850字折算；纸张为A4纸，21cm×29.7cm；页面边距设置为上3cm、下2 cm、左4 cm、右2 cm；左侧装订。

3．格式要求（按装订顺序。指导教师评价表、答辩评价表与课程设计说明书直接装订在一起。）

（1）封面页：格式见1—封面。

（2）签名页：格式见2——签名页。

（3）目录页：格式见3——目录。

（4）正文部分：格式见4——课程设计说明书的正文格式。

（5）参考文献：格式见5——参考文献。

（6）个人总结：格式见6——个人总结。

（7）附录、附图页（必要时）：格式见7——说明书附录、附图。

（8）指导教师评价表：格式见8——指导教师评价表。

（9）答辩评价表：格式见9——答辩评价表。

4．质量要求

（1）机械原理课程设计的质量要求参见“指导教师评价表”和“答辩评价表”。

（2）指导教师质量评价分值小于48分，为课程设计质量不及格；答辩质量评价分值小于12分，为答辩不及格。课程设计质量不及格的或答辩不及格的，不予课程设计修改和二次答辩，须重修课程设计并参加下届学生的课程设计。

流体机械原理课程安排 篇5

（一）课程设计

题目：洗瓶机推瓶机课程设计

班级：

姓名： 学号：

指导老师：

学校：

目录

一、总体设计方案

1.1设计要求------------2 1.2原始数据和设计要求--3 1.3方案设计------------4

二、执行机构的设计

1.4机构尺寸及设计------5 1.5运动分析------------6 三、传动机构设计

1.6凸轮动力输出装置的减速设计-------------------------7 1.7心得体会（总结）----10 1.8参考文献------------11

1.1设计要求

1)总功能要求和工作原理选择设计，洗瓶机主要由推瓶机构，导辊机构，转刷机构组成。如图1.1所示，待洗的瓶子放在两个不同转向的导棍上，导辊带动瓶子旋转。当推头M把瓶子推向前进时，转动的刷子就把瓶子外面洗干净。当前一个瓶洗刷完毕时，后一个待洗的瓶子已送入导辊待推。

2)为实现功能要求，清洗刷需要转动，瓶子需要转动，瓶子需要沿导棍移动，需要有输送瓶的机构，经过分析机构的设计要求可知：设计的推瓶机构应使推头M以接近均匀速度推瓶。平稳的接触和脱离瓶子，然后推头快速的返回原位，准备第二个工作循环。

根据设计要求，推头M可走图1.2所使的示意轨迹，而且推头M在工作行程中应做匀速直线运动，在工作前后可有变速运动，回程时有急回。

图1.2 推头M运动轨迹

1.2原始数据和设计要求

设计推瓶机构时的原始数据和要求为： 1)瓶子尺寸：大端直径d=80mm,长200mm。

2)推进距离l=600mm。推瓶机构应使推头M接近均匀的速度推瓶，平稳地接触和脱离瓶子，然后，推头快速返回原位，准备第二个工作循环。

3)按生产率的要求，推程平均速度为v=45mm/s，返回时平均速度为工作行程的3倍。

4)画出机构运动方案简图（机械运动示意图）5)对机械传动系统和执行机构进行尺寸计算 6)机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便

1.3方案设计

凸轮—铰链四杆机构方案

如图1.3所示，铰链四杆机构的连杆2上点M走近似于所要求的轨迹，M点的速度由等速转动的凸轮通过构件3的变速转动来控制，由于此方案的曲柄1是从动件，所以要注意过死点的措施，由于推程有600MM，导致凸轮尺寸太大，整个组合所占体积过大。

图1.3凸轮-铰链四杆机构方案

1.4机构尺寸及设计

1)杆长的设计

A.为满足传动角的一定要求，设计11和12在两个特殊位置（推头位移最大和最小时）所形成的这一夹角值在一定范围内。

B.杆长14由于与中心具的距离和基圆的大小有关，而基圆半径不宜过大，但基圆半径的大小又与压力角有关，由此设计14的长度。C.杆长13对另一个凸轮的基圆有一定影响，同样为了保证压力角在许可范围内，由此设计长度13 杆长计算：

L=900mm, l1=700mm, l3=600mm, l4=135mm, Ψ1=133° Ψ2=26° Ψ3=47° E=200mm F=140mm 2）设计的推导公式 l1+ L =M l1cos1 + Lcos2 = Mx l2sin1 + Lsin2 = My

222M2+

Ml2Mlcos2MlsinLy1x11y11xAcos2+Bsin1C0

2其中

A=2Mxl1;B2MyL1;CL2Mx2Myl12

BB2A2C2 12arctanAC2arctanMyl1sin1Mxl1cos1

l1+ l2=  + l3 l1cos1l2cos2E

l1sin1l2sin2qyl3 qyr0s

2arctanqyl3l1sin1El1cos1

qy(El1cos1)tan2l1sin1l3

3）运动图如下

图1.4机构运动示意图

1.5运动分析 所用凸轮设计及其曲线

图1.5凸轮位移曲线图

1）取基圆半径r=100mm，h=60mm，偏置圆e=40mm。如下图凸轮的理论轮廓线。

图1.6凸轮的理论轮廓线。

2）移动从动件凸轮取基圆半径r=72mm，h=60mm，偏置圆e=40mm。如下图1.7凸轮的理论轮廓线。

图1.7移动从动件凸轮轮廓线

3）运动参数设计

已知：推程V=45mm/s；回程V=135mm/s；整个运动机构的周期： T=T推程+T回程=16.30s；凸轮的角速度ω=2π/T=0.386rad/s

1.6凸轮动力输出装置的减速设计

已知：电动机转速为1450r/min，凸轮的角速度0.386rad/s，即转速为3.68r/min，则现设计的变速箱内各齿轮的齿数为：Z1=20;Z2=Z6=60;Z3=16;Z4=80;Z5=15;Z7=20;Z8=44;装置如图1.9所示

图1.9减速装置

齿数 模数 分度圆直径（mm）Z1=20 m=2 d1=40 Z2=60 m=2 d2=120 Z3=16 m=2 d3=32 Z4=80 m=2 d4=160 Z5=15 m=2 d5=30 Z6=60 m=2 d6=120 Z7=20 m=2 d7=40 Z8=44 m=2 d8=88 1.7心得体会

经过近两个星期的忙碌，我们终于不负众望将课程设计任务拿下来，其中有艰苦但更多的是快乐，在此之中的经验教训及总结记录下来。

课程设计的任务结束了，我们学到了很多，对机械原理这门课我们有了更深的理解，对比以前不懂得的的有了新的认识。除了课本上的东西，还学到了一些课外的东西，团队合作精神，独立思考能力，不断创新能力.....总之这次课程设计，让我受益匪浅。

通过这次课程设计，我有了很多收获，首先，通过这次的课程设计，我进一步巩固和加深了所学机械方面的基本理论，基本概念和基本知识。培养了自己分析和解决与本课程有关的具有机械所涉及的实际问题的能力。对于平面连杆机构和齿轮有了更加深的理解，为后续课程设计的学习奠定了坚定的基础，而且这次课程设计过程中，与同学共同讨论，团结合作，最终实现了预期的目的。

其次通过这次的课程设计，对机构的工作原理及机构选型，运动方案的确定以及对连杆机构进行运动分析有了更加精确和深入的了解。这都将为我们以后实际和出去社会参加工作奠定了坚定的基础。

虽然这次课程设计结束了。但我们在机械方面的设计及创新才刚刚开始。

1.8参考文献

1.郑军红 朱建儒 刘喜平《机械原理》北京——机械工业出版社

成人机械原理精品课程建设探讨 篇6

机械原理是以高等数学、机械制图、理论力学及普通物理等先修课程为基础, 并为学习机械设计和有关机械类专业课程奠定必要基础的一门课程。通过课程的学习, 学生需要掌握机构学和机械动力学的基本理论、基本知识和基本技能, 并初步具有拟定机械系统方案、分析和设计机构的能力。机械原理课程理论性较强, 且各章节相对较独立, 内容多, 因此在其教学过程中应注重贯彻少而精的原则, 不强调面面俱到, 知识点要浅些, 宽广度需适应成人教育的特点。成人教育具有和普通高等教育不一样的特点, 主要体现在个体差异大, 知识结构参差不齐, 整体水平不高;一般年龄偏大, 工作和家庭负担重, 工作忙碌, 学习时间难保证;原有的知识结构不适应目前所从事的工作, 需要提高自身的专业素质;随着年龄的增长, 成人的理解力增强, 记忆力较差, 但是成人学员大多为一线工作人员, 实践经验丰富, 对与现场联系较密切的教学内容及实践兴趣极高。近年来入学的成人学生的年龄有不断减小的趋势, 其记忆力方面较强, 但在实践经验方面略有欠缺。国家提倡的精品课程建设是以一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等为特点的示范性课程。成人机械原理精品课程建设的目的是针对成人教育的特点, 从教学队伍建设、教学内容和课程体系改革、先进的教学方法和手段、教材建设、理论与实践结合、课程建设全面规划等方面进行努力和发展, 使成人的机械原理课程教育教学在各方面符合国家示范性课程的要求。

二、课程建设方法

根据精品课程建设的要求, 并结合我校自身的发展和基础条件, 从以下几个角度进行了相关工作:

1. 面向工程应用的课程设置。

机械原理是机械类专业的一门重要的专业基础课, 在整个专业培养和课程体系中具有十分突出的地位, 是从基础课过渡到专业课、从理论性分析为主过渡到工程实践为主的一门中间课程。该课程是学生接触工程化的第一个实践环节, 因此如何深化工程化的概念对于机械原理的教学十分重要。随着各高校的扩招, 年轻教师越来越多, 而且具有博硕士学位的比例越来越高。但目前的年轻教师主要是从学校到学校, 缺少工程经验, 工程化的师资队伍建设成为时代发展的需求。结合国家级“河海大学-宝菱重工卓越工程实践中心”的建设, 为增加年轻教师的学习经历, 在学生进驻企业的同时, 各指导教师全程陪同, 参与企业的项目建设。建立各学习模块, 为各模块配备校内导师和企业教师, 企业导师负责实践教育, 校内导师负责理论教育, 相互学习, 既提高了校内导师的实践能力, 也为企业带去了较高的理论分析水平。而为了提高课堂教学时课程的工程应用比例, 还借鉴了蚌埠学院的相关做法, 如: (1) 优先引进同时具有高学历和工程实践背景的师资人才, 聘请企业内高级技术人员做校外兼职导师; (2) 集合学院乃至校区的力量, 积极参与常州市及周边地区的建设, 增强校企联合; (3) 鼓励专利、产学研结合和技术服务, 而不仅仅是理论研究和科技论文。

2. 课程实施条件。

在课程的具体实施过程中, 主要从教师队伍建设、教材规划、教学条件保障等方面进行: (1) 主讲教师。从机械原理的教学人员构成来看, 任课教师中有1名教授、1名副教授、3名讲师, 学历均在硕士以上。年龄从35岁到50岁, 结构合理, 形成了一个教师梯队。课程的主讲教师在成人以及本科教育教学、教改研究等方面具有十分丰富的经验。全体任课教师定期召开教学例会、集中备课、针对教学过程中出现的问题及时处理和分析。 (2) 教材规划。理论课教学选用了由清华大学出版、申永胜编著的普通高等教育“十五”国家级规划教材《机械原理教程》。该教材配有习题集可有效提供成人学生自主学习和研究性学习的资料。精品课程建设中, 教材规划参考天水师范学院的立体化教材建设方法。立体化教材包括主教材、教师参考书、学习指导书、电子教案、CAI课件、网络课程、试题库等。该教材的建设与整个机械原理课程内容、体系的改革相结合, 电子教案和课件能够及时反映教学改革的要求, 网络课程建设促进教学改革的尝试, 逐步提高机械原理的教学水平。 (3) 教学保障。成人的机械原理教育依托于本科教学环节, 能够使课程教学的教学条件得到充分保障。学院经过二十多年的建设, 教学设备先进, 教学设施齐全。学院设有本科教学的机械基础省级实验教学示范中心、机电工程学院实验中心和河海大学常州校区工程训练中心, 机械基础省级实验教学示范中心2007年立项建设, 2010年顺利通过江苏省验收;专用与通用仪器和设备价值达2000余万元;学院实验室占地4000余平方米, 拥有实验设备仪器1200余台套。目前实验室开设的实验课程主要包括:机构运动简图测绘;齿轮参数测量和范成实验;机构运动拼接实验;机构运动参数实验。目前实验课程主要对本科生开设, 对于成人教育正逐步开展进行。 (4) 网络化教学。针对成人学生的上课时间较难保证、课时紧等问题, 要鼓励学生能够充分利用课余时间, 因此建设好机械原理课程的网络资源是十分重要的。我校机械原理的精品课程网站内容主要包括课程简介、教学管理、教师队伍介绍、教学资源等。其中教学资源主要包括助学式课件、思考题、练习题、习题答案、课程重点及难点解析等。网站中还有留言信箱, 方便同学对于课程的疑问和问题能够及时和老师沟通和联系。

3. 课程评价体系。

课程评价围绕课程培养目标, 不仅要评价学生掌握的知识与技能, 而且还要评价学生课堂的表现、出勤率和学习过程。评价时以课程考试为主要的评价方式, 并辅助以课堂表现和出勤率等, 力求评价方式的多样化[5]。单纯的期末考试不能完全反映出一个学生对课程的掌握程度, 目前各高校大多都采用多种方式如课后作业、报告、实验、小测验、考试等进行考核, 表1所示为根据我校成人教育的特点采用的评分标准和比例。多样化的考核方式, 使学生必须注重平时的学习积累, 不能通过突击的方式完成课程考试, 学生有了积极学习的压力和动力, 更能均衡反映学生学习的实际水平和学习效果, 符合正态分布。

4. 课程改革与创新。

机械原理课程具有较强的实践性和可动性的特点。即课程研究的所有问题都来源于生产和生活中实际的机构和机器, 并且研究对象都是具有确定运动的机构。因此学习方法也要与之相适应, 在学习过程中, 尤其应注意理论知识与实践应用相结合、机构运动简图与具体实物相结合、机构的静态分析与动态分析相结合、形象思维与逻辑思维相结合。机械原理的课堂教学、教学方法与手段等方面力求创新改革, 探索适合成人学生学习的课程体系和教学方式, 培养学生的学习兴趣、创新思维和独立分析问题、解决问题的能力。 (1) 教学内容的创新。针对成人教育中学生的理论学习时间少而又急需提高应用能力的学习特点和需求, 机械原理课堂教学的主要内容为:机械运动方案选型设计、机构运动分析与尺寸综合、机械动力学分析和设计。此外还要重视介绍学科发展的新动态、新方向、新内容, 注重激励学生的学习欲望, 调动学生的积极性, 让学生了解更多更新的理论、技术与方法。实践教学方面主要包括小项目和专题、实验教学、课程设计、课外创新等。如近年来国家以及省级组织的大学生创新训练计划, 在创新竞赛的过程中提高了学生的创新意识, 学生得到了实践锻炼的机会、开阔了眼界。 (2) 教学方法的创新。机械原理教学方法配合教学内容的改革, 加强与学生的互动, 要将以教师为主的“灌输式”教学向以启发式、问题式、讨论式教学为主的新的教学方法转变, 让学生从被动学习转变为主动学习, 真正成为教学活动的主体。鼓励学生应用成熟的工程软件进行相关课程的学习。例如在很多章节中涉及到图形法可以采用Auto CAD软件来分析和设计, 可以得到比手工绘图精确得多的解, 又可以锻炼利用Auto CAD软件绘图的能力。如图2所示为图解法分析凸轮机构的相关参数。在解析法中可以结合matlab软件教学, 既可以直接利用matlab编程的方法, 具有丰富的库函数、编程简单、可视化功能强, 又可以采用simulink和sim Mechanics进行机构的运动学和动力学分析。如图3所示, 某曲柄摇杆机构中, 各杆件长度分别为l1=120mm, l2=40mm, l3=70mm, l4=100mm, 曲柄运动角速度250rad/s, 利用simulink分析得到杆件BC和CD的角速度图形。 (3) 教学手段的创新。在教学手段上, 着重培养学生对机械系统的整体认识, 课程重点突出, 难点得到有效分析, 课堂教学过程吸引学生的注意力, 注重学生的参与, 启迪学生的思考、联想。加强学生对所学基础理论的理解。培养学生应用所学过的知识, 锻炼其独立解决工程实际问题的能力。教学方法得当, 充分利用多媒体教学, 努力激发学生学习兴趣和提高教学效果。多媒体课件中除了课程的文字性内容外, 主要包括自制的动画课件和机械相关的视频信息, 如企业内各种设备、工具和零部件及加工录像等。此外, 在机械原理课程中有关结构分析、运动分析、力学分析等方面的教学还应该注意多媒体和板书的综合利用。

三、总结归纳

机械原理课程在机械类成人教育的课程体系中处于承上启下的地位, 因此加强成人机械原理的精品课程建设具有非常重要的意义和作用。在课程建设过程中, 从面向工程化、保证课程实施、课程评价体系以及课程改革和创新等方面采取不同的措施和方法, 可提高成人的教育教学质量, 提高学生的学习兴趣和自主性, 提高学生的实践能力和创新能力, 使学生能够牢固掌握机械原理中的相关基础知识和内容, 为机械类的后续课程的学习打下良好的基础。

参考文献

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流体机械原理课程安排 篇7

摘 要：机械原理是一门理论性和实践性很强的基础课。本文针对教学中出现的问题，从教学内容的共性知识提炼，以问题的提出和解答为主线，适时地从引入和拓展新知识等方面着手，探讨了具体内容的教学模式和方法，激发学生学习的积极性和思考的主动性，有效地提高了机械原理课程的课堂教学质量。

关键词：机械原理；教学方法；教学质量

“机械原理”课程是机械设计制造及其自动化等专业的一门学科基础课，具有很强的工程性、实践性和应用性。在“机械原理”课程学习中，学生要掌握机构结构分析、机构的运动学分析和机构的动力学分析三方面的理论知识，培养学生对现有机构的理论分析能力。“机械原理”课程的培养目标是使学生具有创新机构运动方案的设计能力，即针对不同的设计任务，综合运用各方面的相关知识，提出多种机构运动方案，并进行综合评价。因此，它又是一门实践性很强的学科。

作为大学二年级的本科学生来讲，由于大多数学生缺乏实践知识和实践经验，经常对所讲的机构结构学、运动学和机器动力学等内容缺乏实际验证，普遍感到抽象、难学。如所表达运动特征的机构运动简图与实际机器相差甚远，很难将两者有机地联系起来。在机械系统运动方案创新设计环节中和完成习题时经常出现和所学理论脱节，甚至感到无从下手的状况。所提出的运动机构设计方案过于简单，或者作业完成耗时过长，难以体现教学成果。因此，本文从激发学生主动学习能力和知识应用能力，提高机械原理的课堂教学质量角度，探讨机械原理教学过程中的注意事项和实践工作。

一、教学内容要注重共性知识的提炼

该课程重点在于使学生掌握关于机构的结构、机构运动学和机器动力学的基本理论、基本知识和基本方法，难点是理论性强，知识点多，学生在有限的课堂教学中不容易理解和掌握。因此，教师应在对课程内容深入理解的基础上，抓住重点和难点，综观全局，提炼出分布在各章节中的共性知识。

如机械原理课程中多次用到“当量分析法”，是一种科学抽象方法。教材中考虑移动副摩擦时，针对非平面的槽面接触、圆柱面接触等几何形状改变的移动副时，采用当量摩擦因数和当量摩擦角将形状的影响与平面接触的摩擦因数和摩擦角时统一起来。在斜齿轮研究时，以齿形与斜齿轮法面齿形相当的齿轮作为当量齿轮，方便选择加工斜齿轮的铣刀号、斜齿轮的强度计算以及选择端面变位系数。由于锥齿轮大端的球面渐开线投影到背锥上得到的齿廓曲线与球面渐开线上的齿廓曲线非常接近，近似用背锥齿形代替圆锥齿轮大端齿形，而将背锥张开的扇形齿轮补充为完整的圆柱齿轮即为锥齿轮的当量齿轮。

依据理论力学中相对运动原理，课程中贯穿始终采用的“反转机构法”。讲解时采用模型、动画演示连杆机构及凸轮机构的运动变化，说明反转机构方法的实质并不改变构件之间的相对运动关系。比如在铰链四杆机构三种基本类型转换时，就是选择不同构件作为机架，即仅仅是参考坐标改变而已。在给定连架杆的位置设计平面四杆机构时，采用“反转机构法”设计原理实现将函数机构设计问题转变为导引机构设计问题。对于凸轮轮廓曲线设计的图解法和解析法，假设凸轮静止不动，保证凸轮与从动件之间相对运动不变，从动件尖顶的运动轨迹就是凸轮轮廓曲线，所依据的基本原理也是“反转法”原理。后续的齿轮轮系设计章节中，计算周转轮系传动比采用固定行星架的方法也以“转化机构法”为基础，将周转轮系转变为定轴轮系。

在教材中针对平面机构进行机构运动分析中和动态静力分析过程中均采用的“杆组法”两者的思想同样基于机构组成原理而来，但在具体使用中又有差别。平面机构运动和动力分析图解法方法中使用的速度多边形、加速度多边形、力多边形和机械静平衡和动平衡中采用的质径积分析方法等，均基于“矢量多边形方法”。

这样在讲解相关内容时，就可以共性知识研究的基本方法和思路为主线，提纲挈领，使学生对不同内容贯穿起来，涉及的不同的学习内容通过类比、触类旁通。共性知识的提炼，既理清了思路，又节省了教学时间，得到事半功倍的学习效果。

二、讲解要善于提出问题，引导学生主动思考

在教学过程中，学生必须成为教学过程的参与者，才能使学生从被动接受转为主动学习。因此，教师应力求对内容高度熟练，将重点内容整理成几个主要问题，以问题为主线展开，学生在试图解答问题时，就会主动思考，积极参与，由此提高教学效果。

机构自由度计算部分是教学的重点内容，老师要做到深入浅出地讲授构件和运动副的概念，分析运动副产生约束作用，由此自然给出平面机构自由度计算公式。在自由度计算例题中，故意导入“误区”，引导学生找出问题，引申出复合铰链、局部自由度和虚约束等需要注意的三个因素，并加以归纳和总结，加深学生对公式的理解和正确运用。这部分内容环环相扣，逻辑性强，其中涉及的概念和公式都按照自由度主线来表述。讲解时力求学生弄清楚我们进行了怎样的推理才得出公式的表达？我们做了哪些假设才可以正确运用？我们的结论对机构的运动有什么意义？引导学生逐步理解课程的重点和难点，这样使课堂内容的系统性加强，引导学生走向一门学科，融入科学，培养学生分析和解决问题的能力。

在讲授齿轮机构分析与设计这一章内容时采取问题启发式，使教学内容充实生动，且抓住学生对于问题答案的好奇心进行知识的传授。利用各种机器中使用的不同类型齿轮机构的模型、联系实际进行介绍。比如可以提出如下问题：“齿轮机构的类型虽然很多，但为什么直齿圆柱齿轮机构是最简单，最基本，也是应用最广泛的一种”，“不同的齿轮啮合传动背后隐藏那些规律”，“齿轮的齿廓曲线与一对齿轮的传动比有什么关系”。通过一对齿轮的运动分析，归纳出齿廓啮合基本定律并进一步给出共轭齿廓曲线的概念。进一步提出“为什么目前绝大部分的齿轮仍然采用渐开线作为齿廓曲线”，介绍其原因在于渐开线齿廓具有许多独特的优点，而这些优点与渐开线的特性密切相关。从渐开线的形成入手，分析渐开线的特性，为后面分析渐开线齿廓的传动特点打下基础。在介绍斜齿轮、蜗轮蜗杆齿轮和圆锥齿轮时，重点介绍其与渐开线直齿圆柱齿轮的异同，可以提出“实际生产中是斜齿轮使用的多还是直齿轮多？两类齿轮的加工方法或加工设备需要改变吗？”等问题，引发学生去探索和求解问题的答案，加深学习的兴趣和思考的主动性。

三、教学过程要注重新知识的吸收和拓展

经过多年的发展，机械原理的分析方法相对成熟，但是有些分析方法已相对陈旧，如对机构的运动和动力分析，目前主要有图解法、解析法。图解法与解析法两种方法兼容并存、相得益彰。图解法主要用于阐明机构分析与设计的原理，并为解析法建立数学模型奠定基础；解析法的重点放在如何建立机构分析与设计的数学模型，以适应计算机辅助设计和解决工程问题的通用性。在讲解时由于准确性差或直观性等问题，学生在学习时感觉接受起来比较困难，制约了教学效果。而适时引入虚拟样机技术、机械工程软件则极大简化教学过程，弥补实践环节的不足，能有效地提高学生的学习热情和学习效果。

在讲解机构的自由度概念时，拓展学生课外讨论的兴趣，让学生分析人体上肢有多少自由度？一般的机械手的自由度有几个？结合机械手指的设计，指出每个手指有三个关节，即3个自由度，5个手指则具有15个自由度。根据机械原理的理论知识得知，如果机构具有确定运动，则需要给定原动件的数量和自由度相同，进一步分析当两者不同时出现何种情况？对于原动件数小于自由度时，机构将产生不确定或无规则的运动。对于原动件数大于自由度的情况，即冗余驱动机构则会出现运动的干涉或损坏。为了激发学生的兴趣，可吸收新知识，引申出新型的欠驱动机构，指出该类机构可以采用新型控制策略来实现，或者可以通过机构的特殊结构类型设计，使其具有确定运动。更进一步则提出变结构或柔性结构的概念，通过新知识的拓展，引导学生跳出课本思维，激发学生大胆进行深入思考。

机械原理课程是培养机械类专业人才的重要基础课程，是进一步学习其他专业课程的桥梁，在学科体系中起承上启下的作用。教师的教学工作不仅传授知识，更重要的是激发学生的学习兴趣、思考的主动性和强烈的求知欲。作者结合多年的教学实践经验，针对学生学习中出现的问题，总结了提高课堂授课效果和教学质量的方法。在教学过程中教师要熟悉教学内容，提炼其中的共性知识，讲解时要精选案例。教学方法上应以问题的提出和解答为主线，注重讲重点、讲难点、讲思路、讲方法，帮助学生自觉地走向科学的探究中。同时在教学中要注重知识拓展，使学生更加深刻地理解所学知识，引发深度思考，使教学质量跨上一个新台阶。

参考文献：

[1] 王行知，邓宗全. 机械原理（第二版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006.

[2] 高志，殷勇辉，章兰珠，崔立. 机械原理[M]. 上海：华东理工大学出版社，2011.

[3] 申永胜. 机械原理教程[M]. 北京：清华大学出版社，2005.

[4] 孙恒，陈作模. 机械原理（6版）[M]. 北京：高等教育出版社，2001.