機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)教案(共62頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上教 案 2013 - 2014 學(xué)年第 1 學(xué)期二 級學(xué)院（部）_建筑工程學(xué)院_ 教 研 室 _基礎(chǔ)教研室_ _課程名稱及代碼 _ 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)_ _課 程 類 別 _ _學(xué) 分 及 總 學(xué) 時 _ 48學(xué)時_ _授 課 專 業(yè) 班 級 建筑環(huán)境與設(shè)備工程_1101_主 講 教 師 _白瑩瑩_ _職 稱 職 務(wù) _無_ _ _使 用 教 材 _機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) 陳立德主編山東英才學(xué)院教務(wù)處制授課時間第 1 周 第 1、2 節(jié)課時安排2授課題目(教學(xué)章、節(jié)或主題)：第1章 機(jī)械設(shè)計概述教學(xué)目的、要求（分掌握、理解、了解三個層次）：本章概括地論述了兩大部分：第一部分為關(guān)于機(jī)械

2、總體設(shè)計的概述，第二部分為關(guān)于機(jī)械零件的設(shè)計概述。具體的教學(xué)要求如下：1）初步理解機(jī)械設(shè)計和設(shè)計機(jī)械零件應(yīng)滿足的基本要求。2）了解機(jī)械設(shè)計和零件設(shè)計的步驟。3）理解機(jī)械零件工作能力的判定方法和設(shè)計準(zhǔn)則。4）了解機(jī)械設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及通用化教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）：1. 機(jī)械設(shè)計的基本要求2. 機(jī)械設(shè)計的內(nèi)容與步驟3. 機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計計算準(zhǔn)則4. 機(jī)械零件設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及通用化重點(diǎn)：機(jī)械設(shè)計基本要求及機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計計算準(zhǔn)則。難點(diǎn)：從整體上建立起機(jī)械設(shè)計，尤其是機(jī)械零件設(shè)計的整體概念。討論、思考、作業(yè)：常見的失效形式有哪幾種？參考資料（含參考書、文獻(xiàn)等）：

3、濮良貴、紀(jì)名剛等.機(jī)械設(shè)計（第八版）,北京：高等教育出版社,2007.教學(xué)過程設(shè)計：復(fù)習(xí)10分鐘，授新課60分鐘，安排討論15分鐘，布置作業(yè)5分鐘授課類型： 理論課教學(xué)方式： 講授教學(xué)資源： 多媒體 第 1 次課的教學(xué)整體安排專心-專注-專業(yè)備課內(nèi)容 共 3 頁1.1 機(jī)械設(shè)計的基本要求一臺機(jī)器進(jìn)行設(shè)計包括以下兩種設(shè)計：1）應(yīng)用新技術(shù)，新方法開發(fā)創(chuàng)造新機(jī)器。2）在原有機(jī)器基礎(chǔ)以上重新設(shè)計或進(jìn)行局部改造，從而改變或提高原有機(jī)器的性能。設(shè)計質(zhì)量的高低直接關(guān)系到機(jī)械產(chǎn)品的性能、價格及經(jīng)濟(jì)效益。機(jī)械零件是組成機(jī)器的基本單元，在討論機(jī)械設(shè)計的基本要求之前，我們首先應(yīng)了解一下設(shè)計機(jī)械零件的基本要求。1.1

4、.1 設(shè)計機(jī)械零件的基本要求有二條：可靠，成本低。什么叫可靠，什么叫成本低，說明一下。為此要注意以下三點(diǎn)：1）合理選擇材料，降低材料費(fèi)用。2）保證良好工藝性，減少制造費(fèi)用。3）盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化，通用化設(shè)計零件，簡化設(shè)計過程，從而降低成本。1.1.2 機(jī)械設(shè)計的基本要求有五條：1.實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能；2.滿足可靠性要求；3.滿足經(jīng)濟(jì)性要求；4.操作方便，工作安全；5.造型美觀，減少污染。1.2 機(jī)械設(shè)計的內(nèi)容與步驟機(jī)械設(shè)計是一項復(fù)雜、細(xì)致、創(chuàng)造性和科學(xué)性很強(qiáng)的工作，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對設(shè)計的理解也在不斷深化，設(shè)計方法也在不斷發(fā)展，近年來發(fā)展起來的有：“優(yōu)化設(shè)計”，“有限元計算”，“計算機(jī)輔助設(shè)計”等等

5、。即使如此，常規(guī)設(shè)計方法仍然是工程技術(shù)人員進(jìn)行機(jī)械設(shè)計的重要方法，必須要很好掌握，常規(guī)設(shè)計方法有理論設(shè)計、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計和模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計等三種。機(jī)械設(shè)計的過程通常分為以下四個階段：1） 產(chǎn)品規(guī)劃階段 主要工作為提出設(shè)計任務(wù)和明確設(shè)計要求。2） 方案設(shè)計階段 在滿足設(shè)計任務(wù)書中具體要求的前提下，由設(shè)計人員構(gòu)思出各種可行方案進(jìn)行分析比較，選出較優(yōu)者。 3） 技術(shù)設(shè)計階段 完成機(jī)械產(chǎn)品的總體設(shè)計、部件設(shè)計、零件設(shè)計、設(shè)計結(jié)果以工程圖及設(shè)計書形式表達(dá)出來。4） 制造與試驗(yàn)階段 進(jìn)行試運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)問題反饋給設(shè)計人員，經(jīng)修改、完善，最后鑒定。與設(shè)計機(jī)械一樣，設(shè)計機(jī)械零件也需擬定出幾種方案，分析比較、選優(yōu)，那么設(shè)計零

6、件的一般步驟如下幾點(diǎn)。教材共有五點(diǎn)，分析之。對于不同的零件的工作條件，以上這五點(diǎn)可以有所不同，互相交錯，反復(fù)進(jìn)行，不能作機(jī)械分割。最后提出一點(diǎn)，什么叫條件性計算，這一點(diǎn)是大家所不大了解的，生疏的，但這是工程實(shí)際所需作的。1.3 機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計計算準(zhǔn)則失效形式在工程力學(xué)中已學(xué)過，結(jié)合到機(jī)械零件應(yīng)該如何，它的理論基礎(chǔ)還是一樣的，進(jìn)行機(jī)械零件設(shè)計必須要根據(jù)零件的失效形式分析失效原因，提出防止或減輕失效的措施，根據(jù)不同的失效形式提出不同的設(shè)計計算準(zhǔn)則。1.3.1 失效形式1） 斷裂 常見的有二種：斷裂，疲勞斷裂，解釋一下。2） 過量變形 應(yīng)力超過屈服極限，發(fā)生塑性變形。3） 表面失效 主要有

7、疲勞點(diǎn)蝕、磨損、壓潰和腐蝕等形式。4） 破壞正常工作零件引起的失效，例帶傳動。1.3.2 設(shè)計計算準(zhǔn)則同一零件對于不同失效形式的承載能力是各不相同的。這個承載能力就是零件的工作能力，它的計算方法就是設(shè)計計算準(zhǔn)則。下面對以上失效形式，談一下設(shè)計計算準(zhǔn)則。1. 強(qiáng)度準(zhǔn)則 是零件必須滿足的基本計算準(zhǔn)則?？煞譃檎w強(qiáng)度，表面強(qiáng)度二種。（1）整體強(qiáng)度的準(zhǔn)則 , 或可用安全系數(shù)來表示，ss（2）表面強(qiáng)度的準(zhǔn)則接觸強(qiáng)度HH；擠壓強(qiáng)度pp在進(jìn)行強(qiáng)度計算時，一般有如下兩種計算形式1）設(shè)計計算 可求出零件的主要幾何尺寸。2）校核計算 判斷一下是否符合強(qiáng)度條件；已有零件能否承受如此大的載荷，是否安全。2. 剛度準(zhǔn)則

8、3. 耐磨性準(zhǔn)則4. 散熱性準(zhǔn)則5. 可靠性準(zhǔn)則1.4 機(jī)械零件設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及通用化作一般性介紹，說明其重要性。第 2 次課的教學(xué)整體安排授課時間第 1 周 第 1、2 節(jié)課時安排2授課題目(教學(xué)章、節(jié)或主題)：第2章 摩擦、磨損及潤滑概述教學(xué)目的、要求（分掌握、理解、了解三個層次）：本章主要內(nèi)容為對摩擦、磨損、潤滑、密封的基本問題作簡單扼要的介紹。具體的教學(xué)要求如下：1）了解摩擦、磨損、潤滑、密封的基本概念和四者之間的聯(lián)系。2）了解干摩擦、流體摩擦、邊界摩擦、混合摩擦的特點(diǎn)與區(qū)別。3）初步了解磨損的一般規(guī)律及各種磨損的機(jī)理、物理特征和影響因素。4）了解潤滑的作用及潤滑劑的主要質(zhì)量指標(biāo)

9、。5）了解密封的作用及密封裝置。教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）：1. 摩擦與磨損2. 潤滑3. 密封方法及裝置重點(diǎn)：1）各類摩擦的機(jī)理、物理特征及其影響因素 2）各類磨損的機(jī)理、物理特征及其影響因素 3）潤滑與密封難點(diǎn)：如何根據(jù)工作情況，合適地選擇潤滑劑和密封裝置。討論、思考、作業(yè)：按摩擦副表面間的潤滑狀態(tài)，摩擦可分為哪幾類？各有何特點(diǎn)？參考資料（含參考書、文獻(xiàn)等）：濮良貴、紀(jì)名剛等.機(jī)械設(shè)計（第八版）,北京：高等教育出版社,2007.教學(xué)過程設(shè)計：復(fù)習(xí)10分鐘，授新課60分鐘，安排討論15分鐘，布置作業(yè)5分鐘授課類型： 理論課教學(xué)方式： 講授教學(xué)資源： 多媒體備 課 筆 記 共3 頁第

10、2章 摩擦、磨損及潤滑概述2.1 摩擦與磨損在人們生活中都存在摩擦與磨損，各種機(jī)械零件因磨損失效的占全部失效零件的一半以上。2.1.1 摩擦及其分類在法向力作用下，一個物體相對于另一個物體，有相對運(yùn)動或運(yùn)動趨勢時，兩物體接觸面間產(chǎn)生的阻礙物體運(yùn)動的切向阻力稱為摩擦力，這種現(xiàn)象稱為摩擦，這一對摩擦物體稱為摩擦副。根據(jù)二物體接觸時潤滑狀態(tài)的不同，可將摩擦狀態(tài)分為四種情況：放課件（摩擦副的表面潤滑狀態(tài)），一種一種解釋一下。1. 干摩擦（圖2.1a） 解釋后，可得出庫侖定律 F=f·FN2. 流體摩擦（圖2.1b）3. 邊界摩擦（圖2.1c）4. 混合摩擦（圖2.1d）2.1.2 磨損及其過

11、程表面物質(zhì)在摩擦過程中不斷損失的現(xiàn)象稱為磨損。一般情況下磨損是有害的。磨損過程，可分為三個階段，放課件（零件磨損過程），圖2.2所示，一個過程，一個過程解釋一下。1. 跑合磨損階段（oa階段）跑合磨損到一定程度后，表面上尖峰逐漸被磨平，磨損速度卻逐漸減慢，這階段對機(jī)械零件而言是十分必要的。2. 穩(wěn)定磨損階段（ab階段）磨損緩慢，磨損穩(wěn)定下來，零件進(jìn)入正常工作階段。3. 劇烈磨損階段（bc階段）此階段的特征為磨損速度及磨損率都急劇增大，直至零件失效。最后指出一點(diǎn)，在跑合結(jié)束后，一定要清洗零件，更換潤滑油，這樣才能正常地進(jìn)入穩(wěn)定磨損階段。2.1.3 磨損分類按照磨損的機(jī)理以及零件磨損狀態(tài)的不同，可

12、分為四種基本類型：粘著磨損、磨粒磨損、表面疲勞磨損（點(diǎn)蝕）、腐蝕磨損，教材中具體說明，略之。2.2 潤滑首先說明一下潤滑的作用2.2.1 潤滑劑的性能與選擇潤滑劑有幾種：油、脂、固體（石墨、二硫化銅）、氣體（空氣、氫氣、水蒸汽）。1. 潤滑油為目前使用得最多的潤滑劑，有礦物油、合成油、動植物油等，礦物油為應(yīng)用最廣的。物理性能指標(biāo)為粘度：表示液體流動時其內(nèi)摩擦阻力的大小，粘度大，內(nèi)摩擦阻力就越大，液體流動性就越差。粘度有三種表示，解釋一下。（1）動力粘度 （2）運(yùn)動粘度 我國采用的為運(yùn)動粘度（3）條件粘度（恩氏粘度）E還有一些性能指標(biāo)，如凝點(diǎn)、閃點(diǎn)、燃點(diǎn)等，表2.1列出。要指出一下：壓力、溫度對

13、粘度有影響的。2. 潤滑脂在潤滑油中加入稠化劑（鈣、鈉、鋰、金屬皂）而成的脂狀潤滑劑，又稱為黃油。主要物理性能指標(biāo)為滴點(diǎn)、針入度、耐水性。目前使用最多的為鈣基潤滑脂，它的耐水性強(qiáng)，耐熱性差，還是鈉基，鋰基的。使用時要注意使用條件，不要亂用，性能列于表2.2之中。3. 固體潤滑劑4. 氣體潤滑劑潤滑劑的選用原則為低速、重載、高溫、間隙大，應(yīng)選用粘度大的潤滑油；對脂主要用于速度低、載荷大，不需經(jīng)常加油，使用要求不高或灰塵較高的場合；氣體、固體的主要用于高溫、高壓，防止污染等一般潤滑油不能適用的場合。對潤滑劑選用一定要嚴(yán)肅對待，不能亂用。2.2.2 潤滑方法和潤滑裝置為了獲得良好的潤滑效果外，除了正

14、確選擇潤滑劑外，還應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臐櫥椒ê拖鄳?yīng)的潤滑裝置，具體情況學(xué)生自學(xué)教材內(nèi)容，不作講解。2.3 密封方法及裝置學(xué)生自學(xué)，不作講解。授課時間第 2 周 第 1、2 節(jié)課時安排2授課題目(教學(xué)章、節(jié)或主題)：1. 機(jī)構(gòu)的組成2. 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖教學(xué)目的、要求（分掌握、理解、了解三個層次）：本章內(nèi)容是學(xué)習(xí)機(jī)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)，為各類機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析和設(shè)計打下一定的基礎(chǔ)，同時也為機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計和新機(jī)構(gòu)設(shè)計提供了一種結(jié)構(gòu)分析的方法。具體的教學(xué)要求如下：1）了解平面機(jī)構(gòu)的基本概念。2）掌握平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制方法。3）熟練掌握平面機(jī)構(gòu)自由度的計算方法，能夠準(zhǔn)確地識別機(jī)構(gòu)中的局部自由度，復(fù)合鉸鏈和虛約束。教

15、學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）：1. 1）運(yùn)動副 2）自由度和運(yùn)動副的約束 3）運(yùn)動鏈和機(jī)構(gòu)2. 1）運(yùn)動副及構(gòu)件的表示法2）繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的步驟機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件平面機(jī)構(gòu)自由度的計算計算機(jī)構(gòu)自由度的注意事項重點(diǎn)：1）有關(guān)機(jī)構(gòu)組成的概念及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件。 2）機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及其繪制。 3）機(jī)構(gòu)的自由度。難點(diǎn)：1）機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制。 2）機(jī)構(gòu)中虛約束的正確判別。討論、思考、作業(yè)：機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件是什么？參考資料（含參考書、文獻(xiàn)等）：濮良貴、紀(jì)名剛等.機(jī)械設(shè)計（第八版）,北京：高等教育出版社,2007.教學(xué)過程設(shè)計：復(fù)習(xí)10分鐘，授新課60分鐘，安排討論15分鐘，布置作業(yè)5

16、分鐘授課類型： 理論課教學(xué)方式： 講授教學(xué)資源： 多媒體第3次課的教學(xué)整體安排備 課 筆 記 共6 頁第3章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析放課件，說明一下。機(jī)構(gòu)運(yùn)行時，除機(jī)架外其余所有構(gòu)件都按照某種運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動，如果機(jī)構(gòu)中的所有構(gòu)件都在相同或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動，這種機(jī)構(gòu)稱為平面機(jī)構(gòu)，否則稱為空間機(jī)構(gòu)，工程中常見的為平面機(jī)構(gòu)，本章就是研究平面機(jī)構(gòu)。3.1 機(jī)構(gòu)的組成3.1.1 運(yùn)動副圖3.1說明一下。使兩個構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對運(yùn)動的連接稱為運(yùn)動副。因此，副一定是一對接觸構(gòu)件，但還要保持相對運(yùn)動關(guān)系，同學(xué)以前見到過的，能舉例嗎？例如螺紋副，導(dǎo)軌副等。接觸情況有三種：點(diǎn)接觸，線接觸，面接觸，這點(diǎn)、線

17、、面稱為運(yùn)動副元素。根據(jù)運(yùn)動副各構(gòu)件間的相對運(yùn)動是平面運(yùn)動，還是空間運(yùn)動，這樣把運(yùn)動副可分為平面運(yùn)動副，空間運(yùn)動副。本章討論的為平面運(yùn)動副，它又可分為低副、高副二大類型。3.1.2 自由度和運(yùn)動副約束一個空間自由狀態(tài)的構(gòu)件，具有6個獨(dú)立運(yùn)動的參數(shù)，作平面運(yùn)動的構(gòu)件就具有三個獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)，放課件（平面運(yùn)動構(gòu)件的自由度），這個獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)的數(shù)目稱為構(gòu)件的自由度。兩個構(gòu)件通過運(yùn)動副連接，這樣相對運(yùn)動必會受到限制，這個限制稱為約束，引入一個約束條件將減少一個自由度。下面分析一下具體的運(yùn)動副的運(yùn)動、約束情況：1. 低副 什么叫低副說明一下。構(gòu)件之間以面接觸形成的運(yùn)動副稱為低副，放課件（轉(zhuǎn)動副）說明一下低

18、副定義。根據(jù)形成低副的兩個構(gòu)件之間的可以產(chǎn)生的相對運(yùn)動的形式不同，低副又可分為轉(zhuǎn)動副與移動副兩種。轉(zhuǎn)動副（轉(zhuǎn)動副） 圖3.3所示，這運(yùn)動副只能在某一平面內(nèi)作相對轉(zhuǎn)動，相對運(yùn)動形式為轉(zhuǎn)動。移動副（移動副） 只能沿某一方向作相對移動，相對運(yùn)動形式為移動，圖3.4所示。2. 高副 以點(diǎn)或線接觸組成的運(yùn)動副，圖3.5所示，分析一下運(yùn)動情況。那么約束如何：分析一下。對于轉(zhuǎn)動副：引入二個約束，保留了一個自由度。對于移動副：引入二個約束，保留了一個自由度。故平面低副的運(yùn)動副，引入二個約束，保留一個自由度。對于平面高副，引入一個約束，保留了二個自由度。3.1.3 運(yùn)動鏈和機(jī)構(gòu)圖3.6所示，放課件（運(yùn)動鏈），兩

19、個以上構(gòu)件以運(yùn)動副連接而成的系統(tǒng)稱為運(yùn)動鏈，如果運(yùn)動鏈中有的構(gòu)件只包括一個運(yùn)動副元素稱為開鏈（圖3.6a）。如每個構(gòu)件至少包括兩個運(yùn)動副元素，則構(gòu)件形成了封閉系統(tǒng)稱為閉鏈（圖3.6b）。如在閉鏈中將其中一個構(gòu)件固定，就成為機(jī)架，這運(yùn)動鏈就成為機(jī)構(gòu)。當(dāng)它的一個或幾個構(gòu)件具有獨(dú)立運(yùn)動，也就是這構(gòu)件的運(yùn)動規(guī)律為已知的，這機(jī)構(gòu)的運(yùn)動和動力由這一個構(gòu)件輸入，這構(gòu)件稱為原動件（主動件），其余構(gòu)件稱為從動件。3.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖課件（粉碎機(jī)）放一下，我們分析運(yùn)動，這圖就很復(fù)雜。為了使問題簡單化，在研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動時，可以不考慮那些與運(yùn)動無關(guān)的因素（如具體結(jié)構(gòu)、外形等等），僅用簡單的線條和符號來代表構(gòu)件和運(yùn)

20、動副，并按一定比例表示出各運(yùn)動副的相對位置，這種說明機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間的相對運(yùn)動關(guān)系的簡單圖形稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，課件（運(yùn)動副簡圖表示）放一下。這簡圖有二個作用：1）可以簡明地表達(dá)一部復(fù)雜機(jī)器的傳動原理。2）可以用圖解法求機(jī)構(gòu)上各點(diǎn)的軌跡、位移、速度、加速度等。3.2.1 運(yùn)動副及構(gòu)件的表示方法1. 構(gòu)件2. 轉(zhuǎn)動副 圖3.7 課件（轉(zhuǎn)動副）3. 移動副 圖3.8 課件（移動副）4. 平面高副 圖3.9 課件（平面高副）3.2.2 繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的步驟作圖時，因?yàn)閷?shí)物很大，無法按11繪制，只得選用一個比例尺，有位置比例尺，速度、加速度比例尺，下面只談位置比例尺如何表達(dá) 物體實(shí)際長度/構(gòu)件圖示長度 （

21、m/mm）繪制步驟教材中已談了，可自學(xué)一下。第2講 教案3.3 平面機(jī)構(gòu)的自由度3.3.1 平面機(jī)構(gòu)的自由度計算設(shè)某一平面運(yùn)動機(jī)構(gòu)，其中包括N個構(gòu)件，PL個低副，PH個高副，現(xiàn)以平面四桿機(jī)構(gòu)為例，說明一下N，PL，PH值=？這N個構(gòu)件中有一個構(gòu)件被看作為固定不動的為機(jī)架，所以其余均為活動的構(gòu)件，則活動構(gòu)件數(shù)就為n=N-1，這n個活動構(gòu)件，在未用運(yùn)動副將它們連接起來以前，共具有3n個自由度。在黑板上寫上3n。當(dāng)用PL個低副，PH個高副將構(gòu)件連接起來，便會使構(gòu)件活動受到影響，也就是3n個自由度就要被減少。以前已講過：加入一個低副，就引入二個約束，自由度只有1個。即 3n-2PL 在黑板上寫成 3n

22、-2PL 加一個高副，就引入一個約束，自由度只有2個。即 3n-PH 最后黑板上就寫成 3n-2PL-PH這式子就可說明為：整個機(jī)構(gòu)相對機(jī)架的自由度數(shù)就應(yīng)為活動構(gòu)件的自由度的總數(shù)減去（2PL+PH）個約束 機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)為F 則 這就是機(jī)構(gòu)的自由度計算公式3.3.2 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件一般要求一個機(jī)構(gòu)，當(dāng)原動件給定一個運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動時，從動件也就得到按某一個運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行運(yùn)動，不允許從動件亂動，無規(guī)律地運(yùn)動。圖3.1.3所示，課件（曲柄滑塊機(jī)構(gòu)）放一下，計算一下機(jī)構(gòu)自由度F=1，也就是這機(jī)構(gòu)能具有獨(dú)立運(yùn)動的數(shù)目為1，主動件為1，輸入運(yùn)動，從動件就按確定規(guī)律運(yùn)動，這就是機(jī)構(gòu)運(yùn)動的確定性。結(jié)論為機(jī)

23、構(gòu)自由度 = 原動機(jī)數(shù)圖3.12所示，課件（五桿鉸鏈機(jī)構(gòu)）放一下，計算出機(jī)構(gòu)自由度為2，如給機(jī)構(gòu)一個獨(dú)立運(yùn)動構(gòu)件，那么其它構(gòu)件運(yùn)動如何，從圖中可見出運(yùn)動是不確定的，構(gòu)件2，3，4位置不確定，當(dāng)構(gòu)件1占AB位置時，構(gòu)件2，3，4可占位置BC、CD、DE或BC、CD、DE或其它位置。如再給定一個原動件（二個原動件運(yùn)動規(guī)律可以相同，也可以不同）這時其它構(gòu)件運(yùn)動就確定了，這時機(jī)構(gòu)自由度數(shù)等于原動件數(shù)。結(jié)論：1）當(dāng)F0 這機(jī)構(gòu)不可能產(chǎn)生相對運(yùn)動，為一剛體 2）F>0 當(dāng)原動件數(shù)小于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)時，構(gòu)件間的相對運(yùn)動就為無規(guī)則的。 當(dāng)原動件數(shù)大于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)時，機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動。 當(dāng)原動件數(shù)等于機(jī)構(gòu)自由度

24、數(shù)時，構(gòu)件間才能確定的相對運(yùn)動，這就是機(jī)械運(yùn)動的確定條件。3.3.3 應(yīng)用公式時注意事項1. 局部自由度圖3.16所示，放課件（局部自由度）滾子繞其本身軸線作自由轉(zhuǎn)動，絲毫不會影響其它構(gòu)件的運(yùn)動，這在進(jìn)行自由度計算時，要將局部自由度去除，改為圖3.16b)。2. 復(fù)合鉸鏈圖3.14所示，放課件（復(fù)合鉸鏈）什么叫復(fù)合鉸鏈，如何進(jìn)行計算結(jié)論：由m個構(gòu)件匯成的復(fù)合鉸鏈應(yīng)當(dāng)作為m-1的轉(zhuǎn)動副，如圖3-1所示。圖3-1 復(fù)合鉸鏈計算3. 虛約束在運(yùn)動副所加的約束中，有些約束所起的限制作用是重復(fù)的，這種不起獨(dú)立限制作用的約束稱為虛約束，在計算自由度時，虛約束應(yīng)當(dāng)除去不計，圖3.17所示，放課件（圖3.17

25、），說明一下圖3.17b）中EF為虛約束，簡化成圖3.17a）虛約束是很難找出，一般可從下面二點(diǎn)來找1）運(yùn)動狀態(tài)不改變2）虛約束去掉前后F不同，圖3.17a中F=1，圖3.17b中F=0，故EF為虛約束。接下來放課件（圖3.183.22）說明一下。那么虛約束有什么用途？它可提高構(gòu)件的剛性，改善其受力情況，因此，在現(xiàn)場，還是被廣泛地使用。第 4、5次課的教學(xué)整體安排授課時間第 2、3 周 第 1、2 節(jié)課時安排4授課題目(教學(xué)章、節(jié)或主題)：第4章 平面連桿機(jī)構(gòu)教學(xué)目的、要求（分掌握、理解、了解三個層次）：本章主要內(nèi)容為對摩擦、磨損、潤滑、密封的基本問題作簡單扼要的介紹。具體的教學(xué)要求如下：1）

26、了解摩擦、磨損、潤滑、密封的基本概念和四者之間的聯(lián)系。2）了解干摩擦、流體摩擦、邊界摩擦、混合摩擦的特點(diǎn)與區(qū)別。3）初步了解磨損的一般規(guī)律及各種磨損的機(jī)理、物理特征和影響因素。4）了解潤滑的作用及潤滑劑的主要質(zhì)量指標(biāo)。5）了解密封的作用及密封裝置。教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）：1. 概述2. 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析3. 平面機(jī)構(gòu)的力分析4. 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及演化5. 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性6. 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計。重點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式、演化及其基本特性。難點(diǎn)：1）平面四桿機(jī)構(gòu)相關(guān)的基本概念。 2）平面四桿機(jī)構(gòu)的力分析。 3）平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計討論、思考、作業(yè)：機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析時

27、速度多邊形的特性是什么？參考資料（含參考書、文獻(xiàn)等）：濮良貴、紀(jì)名剛等.機(jī)械設(shè)計（第八版）,北京：高等教育出版社,2007.教學(xué)過程設(shè)計：復(fù)習(xí)10分鐘，授新課60分鐘，安排討論15分鐘，布置作業(yè)5分鐘授課類型： 理論課教學(xué)方式： 講授教學(xué)資源： 多媒體備課筆記 共 11 頁第1講 第4章 平面連桿機(jī)構(gòu)4.1 概述放課件（鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)）平面連桿機(jī)構(gòu)是由若干個構(gòu)件以低副連接形成的平面機(jī)構(gòu)。若干個構(gòu)件可以是4桿、5桿等，其中平面四桿機(jī)構(gòu)是平面連桿機(jī)構(gòu)中最常用的一種形式。平面連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)（教材中有，說明一下）4.2 用圖解法作平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析一個機(jī)構(gòu)必須要有確定運(yùn)動及其一定的運(yùn)動規(guī)律，因此必須要

28、進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析。其任務(wù)：根據(jù)機(jī)構(gòu)原動件的已知運(yùn)動規(guī)律，分析確定該機(jī)構(gòu)其它構(gòu)件上的某些點(diǎn)的位移、速度、加速度或角位移、角速度、角加速度等。研究這些有什么用途：1）如研究位移，就能看出構(gòu)件是否能到達(dá)這個位置、構(gòu)件間會不會發(fā)生互相碰撞。2）如知道了機(jī)構(gòu)的速度，就可求出機(jī)構(gòu)的功率等。分析方法有圖解法、解析法，這里只談圖解法，而圖解法中又有速度瞬心法、相對運(yùn)動法、線圖法，本章只談相對運(yùn)動圖解法，現(xiàn)只介紹應(yīng)用相對運(yùn)動圖解法進(jìn)行同一構(gòu)件點(diǎn)的速度分析。這里就要指出一點(diǎn)：這些運(yùn)動分析是在不考慮引起機(jī)構(gòu)運(yùn)動外力的影響下進(jìn)行的。放課件（同一構(gòu)件上各的運(yùn)動分析），圖4.1所示，這種四桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件間用鉸鏈相連的，又稱

29、為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。已知：1）各構(gòu)件的尺寸，位置 2）原動件1以等轉(zhuǎn)動求：1. 圖示位置時的機(jī)構(gòu)中C點(diǎn)、E點(diǎn)的、。2. 、分析時理論依據(jù)為工程力學(xué)，即剛體作平面運(yùn)動時可分解為隨基點(diǎn)的平動和繞基點(diǎn)的轉(zhuǎn)動，因此基點(diǎn)的選擇是一個關(guān)鍵問題，一定要選這個點(diǎn)上的速度為已知的，下面分析一下同一構(gòu)件上各點(diǎn)的速度求法。放課件，并按圖4-1所示的，一邊講，一邊徒手在黑板上作圖。圖4-1 同一構(gòu)件上點(diǎn)的速度分析選一個比例尺，做出機(jī)構(gòu)位置圖。步驟：（1）求取基點(diǎn)為A點(diǎn)，大小為，方向，指向與相同。取比例尺作圖，取一極點(diǎn)P，作一線段作矢量為。（2）求因?yàn)锽點(diǎn)與C點(diǎn)同為構(gòu)件2上的點(diǎn)，物體2作平面運(yùn)動，基點(diǎn)取在B點(diǎn)，這是為什么？

30、問一下學(xué)生，根據(jù)工程力學(xué)可知： ：為基點(diǎn)的速度。 ：為C點(diǎn)繞B點(diǎn)相對轉(zhuǎn)動的速度。 大小 ？ ？方向 下面說明二點(diǎn)：1）為什么的方向?yàn)?？在?gòu)件3上，C點(diǎn)的速度為在構(gòu)件2上，C點(diǎn)的速度為這C點(diǎn)為同一點(diǎn)，在二個構(gòu)件上，因此=，由于方向?yàn)?，所以方向也為?）為什么方向？C點(diǎn)相對于B點(diǎn)的速度，即為B點(diǎn)不動，C點(diǎn)的速度，構(gòu)件2作轉(zhuǎn)動，相對于B點(diǎn)作轉(zhuǎn)動，因此方向必定于BC。一邊作圖，一邊講解，根據(jù)相對運(yùn)動矢量方程，就可得出pbc圖形，求出大小及大小。量出線段長度 、 ， （3）求、 從速度多邊形中可見出，因?yàn)榉较蚍较驁D示，則為順時轉(zhuǎn)。 同上法，可得出為逆時轉(zhuǎn)。、標(biāo)在圖上。（4）求因?yàn)锽、C、E為同上構(gòu)件上的

31、點(diǎn)，同樣道理可得出下列矢量方程 這方程是以B點(diǎn)為基點(diǎn)，列出的。 這方程是以C點(diǎn)為基點(diǎn)，列出的。二者同等于則 大小 ？ ？ ？方向 ？ AB BE CE CE這矢量方程為二個未知數(shù)，就可用速度圖解法求出。這二線交于e點(diǎn)過b點(diǎn)作的方向線，beBE 過c點(diǎn)作的方向線，ceCE矢量代表，大小為，pbec為速度矢量多邊形，p為極點(diǎn)，根據(jù)上述，我們可得出速度多邊形的特性。1）極點(diǎn)p代表該構(gòu)件上速度為零的點(diǎn)。2）在速度多邊形中連接p點(diǎn)和任一點(diǎn)的矢量，便代表該點(diǎn)在機(jī)構(gòu)圖中的同名點(diǎn)的絕對速度，其指向是從p點(diǎn)指向該點(diǎn)。3）在速度多邊形中，連接其他任意兩點(diǎn)的矢量，便代表該兩點(diǎn)在機(jī)構(gòu)圖中的同名點(diǎn)間的相對速度，其指向與

32、速度下標(biāo)的順序相反。如代表而不是。4）從圖中可見出，代表各相對速度的矢量分別于機(jī)構(gòu)圖中的。因此BCE bce，且字母順序一致，（圖示的為順時針方向）。圖形bce稱為機(jī)構(gòu)圖中BCE的速度影像，這樣我們就可利用圖形相似原理求出同一構(gòu)件上某一點(diǎn)的速度。最后要強(qiáng)調(diào)一下，這原理只能用于同一個構(gòu)件上的各點(diǎn)速度求法，而不能用于機(jī)構(gòu)的不同構(gòu)件上各點(diǎn)速度求法。4.3 平面機(jī)構(gòu)的力分析作用于機(jī)構(gòu)上的力有5種類型1. 驅(qū)動力 驅(qū)使機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動的力，這力所作的功為正值，稱輸入功。2. 阻力 阻止機(jī)構(gòu)運(yùn)動之力，其功為負(fù)值，阻力又可分為二種。 1）有效阻力：這個與生產(chǎn)工作直接相關(guān)的阻力，其功稱有效功或輸出功，又稱工作阻力

33、。 2）有害阻力：除了有效阻力外的無效部分，其功對生產(chǎn)沒有用，反而有害的。3. 運(yùn)動副反力。 當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時，在運(yùn)動副中產(chǎn)生的反作用力簡稱為反力，在進(jìn)行力分析時，反力可分為沿運(yùn)動副兩構(gòu)件接觸處的法向和切向兩個分力。法向反力：又稱正壓力，它與運(yùn)動副元素的相對運(yùn)動方向相的。此力不作功。切向反力：即為運(yùn)動副中的摩擦力，因它是由于正壓力而產(chǎn)生的，起到阻止運(yùn)動的作用，一般情況下摩擦力對生產(chǎn)是無效的，有害的，但有些機(jī)構(gòu)中摩擦力是起到有利的作用，如帶傳動中的摩擦力?？紤]到摩擦力后的運(yùn)動副的反力稱為總反力。4. 重力。5. 慣性力 （在高速時才考慮它）。為了保證機(jī)構(gòu)作持續(xù)的預(yù)先確定運(yùn)動，根據(jù)此運(yùn)動條件與作用在機(jī)

34、構(gòu)上的已知外力，就可求出與之相平衡的未知外力，這未知外力稱為平衡力或平衡力矩，這一點(diǎn)學(xué)生一定要記牢，理解，以后就要用到這原理去求平衡力的。再說明一下未知外力與已知外力一起作用在機(jī)構(gòu)上，使機(jī)構(gòu)處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件就可求出未知外力（即平衡力，平衡力矩）。最后說明一下，研究機(jī)構(gòu)力的分析的目的有兩個。 確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動副的反力； 確定機(jī)構(gòu)需加的平衡力或平衡力矩。力的分析可為今后計算各構(gòu)件零件的強(qiáng)度，確定機(jī)械效率及軸承型式等提供了必需的資料。因此這一內(nèi)容不但是重點(diǎn)，也是一個難點(diǎn)，學(xué)生一定要掌握它。4.3.1 運(yùn)動副中的摩擦1. 移動副中的摩擦力最常見的移動副中的摩擦可分為平滑塊的摩擦和槽形滑塊的摩擦二

35、種，我們先談平滑塊的摩擦。圖4.3所示，放課件（平面摩擦），在黑板上按分析順序作圖。在外力F作用下，滑塊1向左移動，滑塊1和平面2組成一個移動副，因此分析一下滑塊1上作用什么力：驅(qū)動力F；平面2給1的反力。下面分析討論之。驅(qū)動力F：F力為作用在滑塊1上的所有作用力的合力，它與接觸面法線間所夾的角度為，將F力分解為法向分力Fn和切向分力Ft二部分。 Fn：使1滑塊緊貼于平面上。 Ft：使1滑塊在Ft作用下向左運(yùn)動或具有向左運(yùn)動趨勢。從圖中可得出 (4.4)反力：平面2加在滑塊1上的反作用力，它有兩部分組成。 正壓力FN ：為法向反力，它與Fn關(guān)系是大小相等，方向相等的力，這是為什么？學(xué)生去想一下

36、。 摩擦力Ff ：Ff的方向是與1相對于2的運(yùn)動方向相反，大小為fFN。FN與Ff的合力就是平面上加在滑塊1上的總反作用力FR，又稱總反力FR。 角稱為摩擦角（FN與Ff之間夾角），在一定工作條件下，f（摩擦系數(shù)）為一定的，也為一定值，可得出式（4.9）。討論一下：1）當(dāng)>時，說明了外力F的作用線在摩擦角之外的情況，這時Ft>Ff，推動力Ft大于摩擦力，使滑塊作加速運(yùn)動。2）當(dāng)=時，外力F的作用線與總反力FR作用線相重合。此時Ft=Ff，使滑塊作等速運(yùn)動，如滑塊原來不動、靜止，那么滑塊1仍然保持靜止不動狀態(tài)。3）<時，外力F的作用線在摩擦角所包圍區(qū)域的里面，此時Ft<F

37、f，滑塊作減速運(yùn)動，而終于靜止。如滑塊1原來不動，那么無論外力F加得多大，滑塊1都不能運(yùn)動，這種現(xiàn)象稱為自鎖。下面談一下楔形滑塊在楔形槽中的摩擦情況。放一下課件（楔形滑塊等速移動受力），圖4.4所示，滑塊1在楔形槽2中作等速滑移（圖中沿z向移動）。圖4.4 槽面摩擦分析方法同平滑塊的，作圖。驅(qū)動力為水平的F反力，滑塊的兩個接觸面上同時承受正壓、，和摩擦力Ff（畫圖加上這三個力）。根據(jù)平衡條件，經(jīng)推導(dǎo)可得出式（4.6）F=fFr/sin=fvFr 4.6式中fv稱為當(dāng)量摩擦系數(shù)，其數(shù)值始終大于f，也就是說槽面摩擦的摩擦力總是大于滑塊的摩擦力，這樣引入fv概念后，就可將槽面摩擦簡化為平面摩擦概念來

38、處理。2. 轉(zhuǎn)動副中的摩擦力軸承就是轉(zhuǎn)動副，軸在軸承孔中轉(zhuǎn)動，軸安裝在軸承孔的那一部分稱為軸頸。根據(jù)作用在軸頸上載荷的方向可分為徑向軸頸和軸向軸頸，本講只討論徑向軸頸摩擦問題。圖4.4所示，放課件（軸頸摩擦和摩擦圓、轉(zhuǎn)動副）。作用力如何？軸頸上作用著徑向載荷Fr及軸承孔2加在軸頸1上的總反力。在驅(qū)動力矩M作用下，使1在軸承孔2中作等速轉(zhuǎn)動12，根據(jù)平衡條件可知：Fr與必須構(gòu)成一個阻止軸頸轉(zhuǎn)動的力矩，這力矩稱為摩擦力矩Mf，這Mf大小必須與驅(qū)動力矩M相平衡。 M=Mf因此，必與Fr為大小相等，方向相反的二個力組成的一個力偶。其作用線間相距一個距離為，可得出Mf =·=Fr·。

39、可推出： =r·f0 (4.7)以軸心為圓心，為半徑，所作的圓稱為摩擦圓?？偡戳Φ淖饔镁€始終切于摩擦圓。下面總結(jié)一下，運(yùn)動副中反力情況：1）移動副：不計摩擦?xí)r，反力方向于相對移動的導(dǎo)路；考慮摩擦?xí)r，反力方向與相對移動導(dǎo)路的方向之間偏轉(zhuǎn)一個摩擦角，偏轉(zhuǎn)方向與移動方向相反，反力的大小與作用點(diǎn)位置為未知，隨著外力變化而變化的。2）轉(zhuǎn)動副：不計摩擦?xí)r，反力作用線經(jīng)過回轉(zhuǎn)中心；考慮摩擦?xí)r，反力作用線與摩擦圓相切，且反力對回轉(zhuǎn)中心的力矩的轉(zhuǎn)向，與組成轉(zhuǎn)動副的兩構(gòu)件間的相對轉(zhuǎn)動方向相反，反力大小和方向均為未知。3）高副：不計摩擦?xí)r，反力作用線為沿接觸點(diǎn)的公法線；考慮摩擦?xí)r，反力作用線為過接觸點(diǎn)與公

40、法線之間偏轉(zhuǎn)個摩擦角，偏轉(zhuǎn)方向與相對滑動方向相反，反力大小未知。4.3.2 機(jī)構(gòu)受力分析在不考慮慣性力情況下，構(gòu)件上受力后，要達(dá)到力的平衡，這些力有什么特點(diǎn)。教材中指出四個特點(diǎn)，說明一下就可以了。下面舉例說明一下如何進(jìn)行靜力分析，放課件（靜力分析）。例4.1 此曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，在滑塊3上受到驅(qū)動力F的作用，使1轉(zhuǎn)動，也就是克服工作阻力矩Mq使1作等轉(zhuǎn)動，具體解法見教材，這里不敘述，由教師們自編了。4.3.3 機(jī)械效率及自鎖 1. 機(jī)械效率的計算在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的周期內(nèi)，輸入功=輸出功+損失功 Wf值越小越好，表示出對能量的有效利用程度就越高。 這為效率用來衡量出對能量有效利用的程度，<1，不可能

41、大于1。 2. 機(jī)械自鎖 當(dāng)=0，不管驅(qū)動力加得多大，都不能使機(jī)械運(yùn)動，這現(xiàn)象稱為機(jī)械自鎖。因此機(jī)械自鎖條件為04.3.4 螺旋機(jī)構(gòu)的效率放課件（矩形螺旋副的受力），圖4.9所示為矩形螺紋，2為螺釘一部分螺紋，螺母畫出一小塊1，螺紋升角為，螺矩為P，將螺紋展開，就成為一斜面2，螺母為1滑塊。作一圖4.10a），邊分析，邊作圖?，F(xiàn)在擰螺母，相當(dāng)于滑塊在斜面上上升或下降，螺母1上受到軸向載荷Fa和驅(qū)動力Fd或矩Md，滑塊1作用的外力為Fa、Fd，使螺母沿軸向移動。放課件（滑塊等速上升受力），現(xiàn)在加上Fd，使滑塊上升，相當(dāng)于滑塊在驅(qū)動力Fd作用下，克服阻力Fa沿斜面上升（移動方向與Fr方向相反），這

42、種情況就相當(dāng)于擰緊螺母情況。力分析：螺母1上作用力為外力：Fd、Fa反力：根據(jù)移動副摩擦原理可知，這三個力Fd、Fa、作用下，根據(jù)平衡條件可得出若不考慮摩擦力（=0）擰緊后，如果螺母在作用力Fa作用下，會使滑塊1沿斜面下滑，這時Fa為驅(qū)動力，F(xiàn)d變?yōu)镕d為生產(chǎn)阻力（支持力），這時受力情況就成為圖4.10c）情況，放課件（滑塊等速下滑受力）同樣可得出下列公式。如果要求螺母還能承受Fa作用，即擰緊后，不會在Fa作用下，自動使螺母下滑，這時螺母沿軸向移動方向與Fa方向相同，卻螺母不會自動松開，這時就要求螺紋副自鎖即，可得出自鎖條件為 以上為矩形螺紋分析，對于螺紋分析方法一樣，它相當(dāng)于楔形滑塊在楔形槽

43、面內(nèi)滑動，只要將改為就可以了，這里可說明為什么螺紋用于連接之中，傳動用的螺紋就用矩形螺紋。第2講 4.4 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及演化4.4.1 四桿機(jī)構(gòu)的基本型式四個構(gòu)件以轉(zhuǎn)動副連接構(gòu)成的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，它是平面四桿機(jī)構(gòu)的最基本的型式。放課件（鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)），圖4.11所示。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式圖4.11所示，說明一下機(jī)架、連架桿、連桿、曲柄、搖桿的定義。根據(jù)兩連架桿為曲柄或搖桿的不同，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)可分為三種基本型式。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)，放課件（圖4.12圖4.18），說明一下。4.4.2 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化通過改變鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中一些構(gòu)件的長度和形狀、增大轉(zhuǎn)

44、動副的尺寸或取那一構(gòu)件為機(jī)架等途徑，可將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)演化成其它型式機(jī)構(gòu)。1. 擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副，使轉(zhuǎn)動副變成移動副放課件，圖4.19、圖4.20所示，說明一下。2. 取不同的構(gòu)件為機(jī)架放課件（圖4.21圖4.25）所示，說明一下。3. 移動副代替轉(zhuǎn)動副放課件（圖4.264.28），說明一下。第3講 4.5 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性4.5.1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件上面談了鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的三種基本型式，其區(qū)別在于機(jī)構(gòu)中是否有曲柄，取決于兩個因素：各桿的相對長度；選哪個機(jī)構(gòu)件為機(jī)架，下面談一下存在一個曲柄的條件是什么？這時必須要在設(shè)定機(jī)架基礎(chǔ)之上，談一個存在曲柄的條件。圖4.29所示，各桿長度分別為現(xiàn)假定

45、構(gòu)件1能作整周轉(zhuǎn)動，即為曲柄，在回轉(zhuǎn)過程中，一定能實(shí)現(xiàn)與機(jī)架拉直共線或重疊共線兩個特殊位置（圖4.29 b、c），從三角形中可推導(dǎo)出： ab , ac , ad a+bd+c a+cd+b a+db+c 結(jié)論：1）曲柄為最短桿。 2）最短桿與最長桿長度之和小于或等于其它兩桿長度之和。滿足這二個條件，才能存在曲柄。4.5.2 壓力角和傳動角放課件（壓力角與傳動角），圖4.31所示，在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，如果不考慮構(gòu)件的摩擦力，則連桿是二力桿，它要平衡，二端作用力必為沿著BC方向，這樣在C點(diǎn)作用于桿3上的力為F（圖示），由F力推動3桿使作功，F(xiàn)力可分解成二個分力Ft、Fn。 Ft=Fcos 方向?yàn)镃D

46、，使3桿轉(zhuǎn)。 Fn=Fsin 方向?yàn)檠刂鳦D方向，不作功。Ft越大，對傳動越有利，傳動效率越高。從動件的受力方向與受力點(diǎn)速度方向，所夾的銳角稱為壓力角，在圖中標(biāo)上角，在不同位置上，值是不同的。討論一下壓力角： 當(dāng)，F(xiàn)t，傳動有利，這時機(jī)構(gòu)的傳動性能越好。 當(dāng)，如=90o，F(xiàn)t =0，就傳不動，機(jī)構(gòu)發(fā)生了自鎖，也就是這一處為機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)。為了測量方便起見，通常用壓力角的余角來衡量機(jī)構(gòu)傳動性能的好、壞，稱為傳動角，傳動。在不同位置上，也是不同的。為保證傳動性能良好，設(shè)計時一般應(yīng)使min40o，也就是機(jī)構(gòu)有一個位置，這時=min，而min值一定要大于40o，這機(jī)構(gòu)才能使用，經(jīng)分析得出min值總是出現(xiàn)在

47、圖4.31所示的兩虛線位置上，即曲柄與機(jī)架兩個共線位置上。計算在這二位置時的值，比較一下，取一個最小值min40o。4.5.3 急回特性圖4.34所示，放課件（曲柄搖桿機(jī)構(gòu)極位夾角），以曲柄為主動件，作等速轉(zhuǎn)動，搖桿CD為從動件，作往復(fù)變速擺動。曲柄AB在回轉(zhuǎn)一周的過程中，有兩次與連桿BC共線，這時搖桿CD分別位于極限位置C1D、C2D，在此極限位置時，曲柄所在位置AB1、AB2之間所夾的銳角稱為極位夾角。分析：1）當(dāng)曲柄順時針轉(zhuǎn)過時，搖桿自C1D擺到C2D，其所需的時間為t1，而C點(diǎn)的平均速度為v1。2）當(dāng)曲柄順時針轉(zhuǎn)過時，搖桿自C2D擺到C1D，其所需的時間為t2，而C點(diǎn)的平均速度為v2。

48、由于曲柄作等速轉(zhuǎn)動，>，t1> t2 則v2> v1。由此可見，當(dāng)曲柄等速轉(zhuǎn)動時，搖桿作來回擺動，其速度是不同的，返回時速度較大，這個性質(zhì)稱為機(jī)構(gòu)的急回特性，這種特性用行程速度變化系數(shù)K來表示，教材中式（4.23）、式（4.24）表示了K、值。越大，K越大，急回特性越明顯，一般在回程時，為不工作的，希望快些回去，這時就可利用急回特性，節(jié)省回程時間，提高生產(chǎn)率。4.5.4 死點(diǎn)圖4.36所示說明一下。若曲柄為原動件，轉(zhuǎn)，搖桿肯定能搖動，不會被卡住。若搖桿為原動件，能否驅(qū)動曲柄1轉(zhuǎn)動，這就要分析一下：當(dāng)搖桿在兩極限位置（C1、C2）時，圖示虛線位置，BC桿為平衡狀態(tài)，它為二力桿，

49、力作用于BC上（沿BC）那么作用在AB桿上的力如何，必為由BA通過轉(zhuǎn)動中心A的力，這力由于=90o，不能產(chǎn)生驅(qū)動AB的作用，這力矩就不是驅(qū)動力矩，這位置稱為死點(diǎn)，如搖桿繼續(xù)擺動，那么曲柄運(yùn)動狀態(tài)就會出現(xiàn)三種狀態(tài)：繼續(xù)轉(zhuǎn)動下去；與原來相反方向轉(zhuǎn)動下去；卡死。對傳動而言，一定要設(shè)法克服之，但也有應(yīng)用這特性去工作的，圖4.39為夾緊機(jī)構(gòu)，使夾緊工作牢固可靠。4.6 平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計方法，這里只談圖解法，本講只介紹二種。4.6.1 . 按給定連桿位置設(shè)計平面四桿機(jī)構(gòu)4.6.2. 按給定兩連架桿的對應(yīng)位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)具體設(shè)計方法見教材。以上二種設(shè)計方法，在講授時，邊講，邊作圖，不用課件

50、來說明。第6、7 次課的教學(xué)整體安排授課時間第 3、4 周 第 1、2 節(jié)課時安排4授課題目(教學(xué)章、節(jié)或主題)：第5章 凸輪機(jī)構(gòu)教學(xué)目的、要求（分掌握、理解、了解三個層次）：本章的主要內(nèi)容為凸輪機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和適用場合、從動件常用運(yùn)動規(guī)律、凸輪的輪廓設(shè)計及凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定。具體的教學(xué)要求如下：1）了解凸輪機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和適合場合，學(xué)會根據(jù)工作要求和使用場合選擇凸輪機(jī)構(gòu)的類型。2）掌握從動件常用運(yùn)動規(guī)律及其選擇時應(yīng)考慮的因素，能根據(jù)工作要求選擇或設(shè)計從動件運(yùn)動規(guī)律。3）能根據(jù)給定的運(yùn)動規(guī)律，應(yīng)用反轉(zhuǎn)法繪制出尖頂、滾子從動件盤形凸輪的輪廓曲線。4）掌握凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸確定的原則，學(xué)會根

51、據(jù)這些原則確定尖頂、滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角、基圓半徑、滾子半徑。教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）：1. 凸輪機(jī)構(gòu)的分類、特點(diǎn)及適用范圍2. 常用的從動件運(yùn)動規(guī)律3. 盤形凸輪輪廓的設(shè)計與加工方法4. 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定5. 凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和精度重點(diǎn)：1）從動件運(yùn)動規(guī)律及其特性。 2）尖頂滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算。難點(diǎn)：1）反轉(zhuǎn)法。 2）凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角與機(jī)構(gòu)基本尺寸的關(guān)系討論、思考、作業(yè)：凸輪機(jī)構(gòu)常用的四種從動件運(yùn)動規(guī)律中，哪種運(yùn)動規(guī)律有剛性沖擊？哪種運(yùn)動規(guī)律有柔性沖擊？哪種運(yùn)動規(guī)律沒有沖擊？如何選擇從動件的運(yùn)動規(guī)律？參考資料（含參考書、文獻(xiàn)等）：濮良貴、紀(jì)名剛等.機(jī)械設(shè)計（第八版）,北京：高等教育出版社,2007.教學(xué)過程設(shè)計：復(fù)習(xí)10分鐘，授新課60分鐘，安排討論15分鐘，布置作業(yè)5分鐘授課類型： 理論課教學(xué)方式： 講授教學(xué)資源： 多媒體備課筆記 共 5頁第1講 第5章 凸輪機(jī)構(gòu)5.1 概述放課件（凸輪機(jī)構(gòu)）說明其組成部件，凸輪以1轉(zhuǎn)，依靠凸輪輪廓曲線形狀不同，產(chǎn)生不同從