機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)電(第二版)123章電子教案要點(diǎn)

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)電(第二版)123章電子教課設(shè)計(jì)重點(diǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)電(第二版)123章電子教課設(shè)計(jì)重點(diǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)電(第二版)123章電子教課設(shè)計(jì)重點(diǎn)第1章概論第一講：1.1本課程的研究對(duì)象、主要內(nèi)容及任務(wù)課題：1.1.1本課程的研究對(duì)象1.1.2本課程研究的主要內(nèi)容1.1.3本課程的主要任務(wù)教課目標(biāo)：1.使學(xué)生認(rèn)識(shí)本課程研究的對(duì)象、內(nèi)容以及其在培育高級(jí)機(jī)械人材全局中的地位、作用和任務(wù)，從而明確學(xué)習(xí)本課程的目的。認(rèn)識(shí)本學(xué)科的重要性在課程結(jié)構(gòu)中的重要性。掌握本課程研究對(duì)象、內(nèi)容、增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)。教課重點(diǎn)：機(jī)器與機(jī)構(gòu)、構(gòu)件與部件的差別教課方法：利用工程事例等多種教課軟件，展現(xiàn)本門課研究的對(duì)象、內(nèi)容。教課內(nèi)容：1.1.1本課程的研究對(duì)象1.主要研究的對(duì)象；（1）機(jī)械：是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的統(tǒng)稱。從研究機(jī)器工作原理、解析運(yùn)動(dòng)特色和設(shè)計(jì)機(jī)器的角度看，機(jī)器可視為若干機(jī)構(gòu)的組合體。圖1-1的單缸內(nèi)燃機(jī)。圖1-1單缸內(nèi)燃機(jī)2.機(jī)器的主要特色是:（1）它們都是人為實(shí)體（構(gòu)件）的組合;（2）各個(gè)運(yùn)動(dòng)實(shí)體（構(gòu)件）之間擁有確立的相對(duì)運(yùn)動(dòng);（3）可以實(shí)現(xiàn)能量的變換，取代或減少人類完成實(shí)用的機(jī)械功。3.機(jī)構(gòu)：是由構(gòu)件構(gòu)成的。4.構(gòu)件：是指機(jī)構(gòu)的基本運(yùn)動(dòng)單元。它可以是單一的部件，也可以是幾個(gè)部件聯(lián)接而成的運(yùn)動(dòng)單元。5.部件：是構(gòu)成機(jī)器的最小制造單元。實(shí)例：圖1-2齒輪機(jī)構(gòu)圖1-3凸輪機(jī)構(gòu)圖1-4連桿機(jī)構(gòu)6.機(jī)器：是由各種機(jī)構(gòu)構(gòu)成的，可以完成能量的變換或做實(shí)用功;而機(jī)構(gòu)則不過是起著運(yùn)動(dòng)的傳達(dá)和運(yùn)動(dòng)形式的變換作用。機(jī)構(gòu)的主要特色是:（1）它們都是人為實(shí)體（構(gòu)件）的組合;（2）各個(gè)運(yùn)動(dòng)實(shí)體之間擁有確立的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。1.1.2本課程研究的主要內(nèi)容1）機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和自由度計(jì)算2）平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等的構(gòu)成原理、運(yùn)動(dòng)解析及設(shè)計(jì)3）各種聯(lián)接部件（如螺紋聯(lián)接、鍵銷聯(lián)接等）的設(shè)計(jì)計(jì)算方法和標(biāo)準(zhǔn)選擇4）各種傳動(dòng)部件（如帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)等）的設(shè)計(jì)計(jì)算和參數(shù)選擇5）軸系部件（如軸、軸承等）的設(shè)計(jì)計(jì)算及軸承參數(shù)種類選擇。1.1.3本課程的主要任務(wù)（1）培育學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)理論解決簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)和部件的設(shè)計(jì)問題，掌握通用機(jī)械部件的工作原理、特色、采納及計(jì)算方法，初步擁有解析無效原由和提升改進(jìn)措施的能力。（2）培育學(xué)生建立正確的設(shè)計(jì)思想，擁有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單機(jī)械傳動(dòng)部件和簡(jiǎn)單機(jī)械的能力。（3）學(xué)會(huì)使用手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等設(shè)計(jì)資料第二講1.2機(jī)械部件的常用資料與結(jié)構(gòu)工藝性課題：1.2.1機(jī)械部件常用資料1.2.2資料的選擇原則1.2.3機(jī)械部件的結(jié)構(gòu)工藝性教課目標(biāo)：1.認(rèn)識(shí)機(jī)械部件常用的資料及選擇原則掌握機(jī)械部件的結(jié)構(gòu)工藝性教課重點(diǎn)：機(jī)械部件常用的資料教課難點(diǎn)：機(jī)械部件的結(jié)構(gòu)工藝性教課方法：課件教課內(nèi)容：1.2機(jī)械部件的常用資料與結(jié)構(gòu)工藝性1.2.1機(jī)械部件常用資料機(jī)械部件常用資料有碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金鋼、鑄鐵、有色金屬、非金屬資料及各種復(fù)合資料。此中，碳素結(jié)構(gòu)鋼和鑄鐵應(yīng)用最廣。1.2.2資料的選擇原則1.滿足使用性能要求（1）部件的受力狀況。（2）部件的環(huán)境狀況及特別要求。2.有優(yōu)異的加工工藝性（1）熱加工工藝性。（2）切削加工性能。3.選擇資料要綜合考慮經(jīng)濟(jì)性要求1）資料價(jià)格（2）提升資料的利用率（3）部件的加工和維修費(fèi)等要盡低。4）采納組合結(jié)構(gòu)（5）資料的合理代用。1.2.3機(jī)械部件的結(jié)構(gòu)工藝性1.鍛造部件的結(jié)構(gòu)工藝性（1）為了防范澆鑄不足，對(duì)于不一樣鍛造方法，鑄件壁厚有一同意的最小值。（2）部件箱壁交織部分要有過渡圓角，以防范尖角處產(chǎn)生裂紋，圖1-5（a）但是圓角不行太大，省得交點(diǎn)處尺寸太大，金屬齊集產(chǎn)生縮孔或縮松，圖1-5（b）建議D≈1.3d，圖1-5（c）。3）鑄件應(yīng)有明顯的分型面（圖1-6）。圖1-5鑄件過渡圓角大小應(yīng)合適圖1-6

鑄件應(yīng)有明顯的分型面（4）鑄件應(yīng)有必需的斜度以便于拿出模型。（5）為防范采納活塊，可將凸臺(tái)加長，如圖

1-7（b）所示引至分型面。圖1-7防范采納活塊（6）鑄鐵抗拉強(qiáng)度差而抗壓強(qiáng)度高，在設(shè)計(jì)部件形狀時(shí)應(yīng)盡可能把拉應(yīng)力（或曲折應(yīng)力）化作壓應(yīng)力（圖1-8）。圖1-8防范鑄鐵受拉力2.熱辦理部件的結(jié)構(gòu)工藝性（1）防范銳邊尖角，應(yīng)將其倒鈍或改成圓角，圓角半徑要大些。（2）部件形狀要求簡(jiǎn)單、對(duì)稱。（3）軸類部件的長度與直徑之比不行太大。（4）提升部件的結(jié)構(gòu)剛性，必需時(shí)增添增強(qiáng)肋。（5）形狀復(fù)雜也許不一樣部位有不一樣性能要求時(shí)，可用組合結(jié)構(gòu)（如機(jī)床鑄鐵床身上鑲裝鋼導(dǎo)軌）。3.切削加工部件的結(jié)構(gòu)工藝性（1）加工表面的幾何形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，盡可能布局在同一平面上或同一軸線上，盡可能一致尺寸，以便于加工。圖1-9圖1-9減速箱側(cè)面加工（2）有相互地址精度要求的各表面最好能在一次安裝中加工。圖1-10（a）的部件須從兩端加工。圖1-10兩孔在一次安裝中加工（3）加工時(shí)應(yīng)能正確立位、靠譜夾緊，并便于加工、易于丈量。（4）應(yīng)盡量減少加工面的數(shù)量，圖1-11（5）形狀應(yīng)便于刀具進(jìn)刀、退刀，如螺紋應(yīng)該有退刀槽。（6）被加工表面形狀應(yīng)有助于提升刀具的剛性和延長刀具壽命。如1-12圖1-11減少不用要的配合面D1圖1-12防范在斜面上鉆孔4.部件裝置的結(jié)構(gòu)工藝性（1）部件應(yīng)該有正確的裝置基面，圖1-13（a）汽缸蓋用螺紋聯(lián)接，因?yàn)槁菁y間有縫隙，對(duì)中不好，活塞桿易產(chǎn)生偏移。圖1-13（b）將螺紋聯(lián)接改為配合，使工作狀況有了改進(jìn)。圖1-13不該以螺紋面對(duì)中圖1-14應(yīng)使拆卸方便（2）應(yīng)使裝置方便，如圖1-11所示，D、D1處均有配合，裝置困難。（3）應(yīng)使拆卸方便，如圖1-14所示，第三講1.3機(jī)械部件設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則及設(shè)計(jì)步驟課題：1.3.1機(jī)械部件的主要無效形式1.3.2機(jī)械部件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1.3.3機(jī)械部件設(shè)計(jì)的一般步驟1.4當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)的新發(fā)展教課目標(biāo)：1.熟習(xí)機(jī)械部件的主要無效形式掌握機(jī)械部件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及一般步驟認(rèn)識(shí)當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)的新發(fā)展教課重點(diǎn)：機(jī)械部件的主要無效形式教課難點(diǎn)：機(jī)械部件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及一般步驟教課方法：例舉實(shí)例教課內(nèi)容：1.3機(jī)械部件設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則及設(shè)計(jì)步驟1.3.1機(jī)械部件的主要無效形式無效：機(jī)械部件因?yàn)槟撤N原由喪失正常工作能力稱為無效，部件的主要無效形式圖1-15。圖1-15部件的主要無效形式1.3.2機(jī)械部件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（1）強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:要求部件在工作時(shí)不產(chǎn)生強(qiáng)度無效，強(qiáng)度準(zhǔn)則應(yīng)取在部件中的危險(xiǎn)截面處，應(yīng)力不超出許用應(yīng)力。用公式表示為σ≤［σ］=σlim/Sσ（1-1）τ≤［τ=］τlim/Sτ（1-2）（2）剛度準(zhǔn)則:剛度是指部件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。剛度計(jì)算準(zhǔn)則要求部件的彈性變形小于或等于同意值。（3）耐磨性準(zhǔn)則:耐磨性是指部件抵抗磨損的能力。（4）振動(dòng)穩(wěn)固性準(zhǔn)則:假如某一個(gè)部件的固有頻率f與激振源的頻率fp相同或?yàn)槠湔麛?shù)倍關(guān)系時(shí)，則這些部件就會(huì)產(chǎn)生共振，以致使部件破壞或機(jī)器工作狀況失態(tài)等。（5）靠譜性準(zhǔn)則:靠譜性表示系統(tǒng)、機(jī)器或部件等在規(guī)準(zhǔn)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)固工作的程度或性質(zhì)?？煽啃猿Ｓ每孔V度R來表示。1.3.3機(jī)械部件設(shè)計(jì)的一般步驟1）依據(jù)部件的使用要求（功率、轉(zhuǎn)速等），選擇部件的種類及結(jié)構(gòu)形式。2）依據(jù)機(jī)器的工作條件，解析部件的工作狀況，確立作用在部件上的載荷。3）依據(jù)部件的工作條件（包含對(duì)部件的特別要求，如耐高溫、耐腐化等），綜合考慮資料的性能、供應(yīng)狀況和經(jīng)濟(jì)性等要素，合理選擇部件的資料。4）解析部件的主要無效形式，依據(jù)相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，確立部件的基本尺寸。（5）依據(jù)工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化的要求，設(shè)計(jì)部件的結(jié)構(gòu)及其尺寸。（6）繪制部件工作圖，擬訂技術(shù)要求。1.4當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)的新發(fā)展略第2章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及自由度第一講：2.1機(jī)構(gòu)的構(gòu)成課題：2.1.1運(yùn)動(dòng)副2.1.2構(gòu)件教課目標(biāo)：1.掌握運(yùn)動(dòng)副的看法及含義2..掌握不一樣種類的構(gòu)件教課重點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)副的看法及含義教課難點(diǎn)：含有各種運(yùn)動(dòng)副的構(gòu)件種類教課方法：利用各種不一樣種類構(gòu)件模型講解教課內(nèi)容：2.1.1運(yùn)動(dòng)副1.運(yùn)動(dòng)副的看法：兩構(gòu)件之間直接接觸并能產(chǎn)生必定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接稱為運(yùn)動(dòng)副，兩構(gòu)件只好在同一平面內(nèi)做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱為平面運(yùn)動(dòng)副。圖2-1平面低副2.平面運(yùn)動(dòng)副的分類按兩構(gòu)件間接觸性質(zhì)不一樣，平面運(yùn)動(dòng)副平時(shí)可分為低副和高副。（1）低副兩構(gòu)件形成面與面接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為低副，圖2-1，又可分為轉(zhuǎn)動(dòng)副和挪動(dòng)副。轉(zhuǎn)動(dòng)副：是兩構(gòu)件只好做相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。圖2-1（a）鉸鏈連接構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副。挪動(dòng)副：是兩構(gòu)件只好沿某一軸線相對(duì)挪動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副，圖2-1（b）（2）高副兩構(gòu)件以點(diǎn)或線的形式相接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副稱為高副。圖2-2圖2-2平面高副2.1.2構(gòu)件機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件有三類，固定不動(dòng)的構(gòu)件稱為機(jī)架（或固定構(gòu)件）;按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件稱為原動(dòng)件;機(jī)構(gòu)中其余活動(dòng)構(gòu)件稱為從動(dòng)件。1.擁有轉(zhuǎn)動(dòng)副元素的桿狀構(gòu)件圖2-3中（a）～（c）為含有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副元素的桿狀構(gòu)件，（d）～（f）為含有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副元素的桿狀構(gòu)件。圖2-3擁有轉(zhuǎn)動(dòng)副元素的桿狀構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)為了保證桿件受力時(shí)擁有足夠的強(qiáng)度和剛度，其截面形狀可以設(shè)計(jì)成不一樣形式，圖2-4圖2-4桿狀構(gòu)件截面形狀2.擁有挪動(dòng)副元素和轉(zhuǎn)動(dòng)副元素的構(gòu)件圖2-5單缸內(nèi)燃機(jī)第二講：2.2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖課題：2.2.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的看法2.2.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制教課目標(biāo)：1.弄清機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的看法掌握平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制的方法教課重點(diǎn)：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制的基本方法教課難點(diǎn)：能繪制常用平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖教課方法：多媒體課件教課內(nèi)容：2.2.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的看法1.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：能表示機(jī)構(gòu)的構(gòu)成和各構(gòu)件間運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形。2.機(jī)構(gòu)表示圖：不嚴(yán)格按比率繪制的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖稱為。2.2.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制（1）解析機(jī)構(gòu)的構(gòu)成，確立機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件。（2）由原動(dòng)件開始，挨次解析構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式，確立運(yùn)動(dòng)副的種類和數(shù)量。（3）選擇合適的視圖平面和原動(dòng)件地址，以便清楚地表達(dá)各構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。平時(shí)選擇與構(gòu)件運(yùn)動(dòng)平面平行的平面作為投影面。（4）選擇合適的比率尺μl=構(gòu)件實(shí)質(zhì)長度/構(gòu)件圖樣長度（單位:m.mm或mm.mm），依據(jù)各運(yùn)動(dòng)副間的距離和相對(duì)地址，以規(guī)定的線條和符號(hào)繪圖。例2-1繪制如圖2-6（a）所示的顎式破碎機(jī)主體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。圖2-6顎式破碎機(jī)主體機(jī)構(gòu)解（1）由圖可知，偏愛軸2為原動(dòng)件、動(dòng)顎3和肘板4為從動(dòng)件，（2）偏愛軸2與機(jī)架1、偏愛軸2與動(dòng)顎3、動(dòng)顎3與肘板4、肘板4與機(jī)架1均構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，其轉(zhuǎn)動(dòng)中心分別為A、B、C、D。選擇構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面為視圖平面，圖示機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)地址為原動(dòng)件地址，圖2-6（c）例2-2繪制如圖2-5所示單缸內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。已知LAB=75mm，LBC=300mm。圖2-7單缸內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖解（1）在內(nèi)燃機(jī)中，活塞為原動(dòng)件，曲軸AB為工作構(gòu)件。活塞的來去運(yùn)動(dòng)經(jīng)連桿BC變換為曲軸AB的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（2）活塞與缸體（機(jī)架）構(gòu)成挪動(dòng)副，與連桿BC在C點(diǎn)構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副

;曲軸與缸體在A點(diǎn)構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，與連桿BC在B點(diǎn)構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副。（3）選長度比率尺μ，按規(guī)定符號(hào)繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，圖2-7第三講：2.3平面機(jī)構(gòu)的自由度課題：2.3.1自由度和拘束的看法2.3.2自由度的計(jì)算和機(jī)構(gòu)擁有確立運(yùn)動(dòng)的條件2.3.3復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛拘束教課目標(biāo)：1.認(rèn)識(shí)拘束和自由度的看法能計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算中復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛拘束的鑒別4．能正確運(yùn)用平面機(jī)構(gòu)擁有確立運(yùn)動(dòng)的條件教課重點(diǎn)：平面機(jī)構(gòu)的自由度的計(jì)算。教課難點(diǎn)：機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算中有關(guān)虛拘束的鑒別及辦理教課方法：多媒體和演示柜。教課內(nèi)容：2.3.1自由度和拘束的看法圖2-8自由構(gòu)件的自由度1.自由度運(yùn)動(dòng)構(gòu)件相對(duì)于參照系所擁有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)量，稱為構(gòu)件的自由度。做平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件有三個(gè)自由度。2.拘束當(dāng)兩構(gòu)件構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副后，它們之間的某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)遇到限制，2.3.2自由度的計(jì)算和機(jī)構(gòu)擁有確立運(yùn)動(dòng)的條件設(shè)一個(gè)平面機(jī)構(gòu)由N個(gè)構(gòu)件構(gòu)成，活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為n=N-1，若機(jī)構(gòu)中有PL個(gè)低副、PH

個(gè)高副，則平面機(jī)構(gòu)的自由度

F的計(jì)算公式為F=3n-2PL-PH

（2-1）2.3.3復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛拘束1.復(fù)合鉸鏈兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以同軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，稱為復(fù)合鉸鏈。圖2-9復(fù)合鉸鏈圖圖2-10直線機(jī)構(gòu)圖2-9為三個(gè)構(gòu)件在A點(diǎn)形成復(fù)合鉸鏈。k個(gè)構(gòu)件形成復(fù)合鉸鏈應(yīng)擁有（k-1）個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意找出復(fù)合鉸鏈。實(shí)例：圖2-10為直線機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)n=7，PL=10，PH=0，其自由度為F=3n-2PL-PH=3×7-2×10-0=12.局部自由度機(jī)構(gòu)中某些構(gòu)件所產(chǎn)生的局部運(yùn)動(dòng)其實(shí)不影響其余構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)。這些構(gòu)件所產(chǎn)生的這類局部運(yùn)動(dòng)的自由度稱為局部自由度。在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，局部自由度應(yīng)略去不計(jì)。圖2-11（a）凸輪機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的自由度為F=3n-2PL-PH=3×2-2×2-1=1圖2-11凸輪機(jī)構(gòu)3.虛拘束機(jī)構(gòu)中與其余拘束重復(fù)而對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起新的限制作用的拘束，稱為虛拘束虛拘束常出此刻以下場(chǎng)合（1）兩構(gòu)件間形成多個(gè)擁有相同作用的運(yùn)動(dòng)副，分為以下三種狀況:①兩構(gòu)件在同一軸線上構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。圖2-12（a），計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)按一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副計(jì)算。②兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)導(dǎo)路平行或重合的挪動(dòng)副。圖2-12（b），構(gòu)件1與機(jī)架組成了A、B、C三個(gè)導(dǎo)路平行的挪動(dòng)副，計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)只算作一個(gè)挪動(dòng)副。③兩構(gòu)件構(gòu)成多處接觸點(diǎn)公法線重合的高副。圖2-12（c），相同應(yīng)只考慮一處高副，其余為虛拘束。圖2-12兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)運(yùn)動(dòng)副（2）兩構(gòu)件上連接點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡相互重合。圖2-13的機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，即F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=1圖2-13中的虛拘束可以增添構(gòu)件的剛性，改進(jìn)受力狀況。圖2-13機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的虛拘束3）機(jī)構(gòu)中傳達(dá)運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對(duì)稱部分。圖2-14（b）的行星輪系，該機(jī)構(gòu)的自由度為F=3n-2PL-PH=3×4-2×4-2=2圖2-14對(duì)稱結(jié)構(gòu)引入的虛拘束例2-3計(jì)算圖2-15（a）所示篩料機(jī)構(gòu)的自由度。解機(jī)構(gòu)中n=7，PL=9，PH=1，其自由度為F=3n-2PL-PH=3×7-2×9-1=2圖2-15篩料機(jī)構(gòu)第3章平面連桿機(jī)構(gòu)第一講：3.1平面連桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化課題：3.1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式3.1.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化———含有一個(gè)挪動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)教課目標(biāo)：1.理解鉸鏈平面四桿機(jī)構(gòu)的各種種類明確四桿機(jī)構(gòu)的特征在工程實(shí)質(zhì)中的應(yīng)用掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化及各種形式教課重點(diǎn)：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)種類教課難點(diǎn)：導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)種類教課方法：多媒體課件教課內(nèi)容3.1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：運(yùn)動(dòng)副都是轉(zhuǎn)動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)，圖3-1。機(jī)架：在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，固定不動(dòng)的構(gòu)件4是機(jī)架連架桿：與機(jī)架4相連的構(gòu)件1和3稱為連架桿連桿：不與機(jī)架相連的構(gòu)件2稱為連桿曲柄：連架桿相對(duì)于機(jī)架能做整周轉(zhuǎn)動(dòng)的稱為曲柄搖桿：只好在必定角度范圍內(nèi)來去搖動(dòng)的稱為搖桿。圖3-1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)定義：兩連架桿分別為曲柄和搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)例：圖3-2所示的雷達(dá)天線俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)，圖3-3的腳踏砂輪機(jī)機(jī)構(gòu)。圖3-2雷達(dá)天線俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)圖3-3腳踏砂輪機(jī)機(jī)構(gòu)2.雙曲柄機(jī)構(gòu)定義：兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)實(shí)例：圖3-4插床六桿機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)：當(dāng)連桿與機(jī)架的長度相等、兩個(gè)曲柄長度相等且轉(zhuǎn)向相同的雙曲柄機(jī)構(gòu)，稱為平行四邊形機(jī)構(gòu)，圖3-5。實(shí)例：，圖3-6天平機(jī)構(gòu)圖3-4插床六桿機(jī)構(gòu)圖3-5平行四邊形機(jī)構(gòu)圖3-6天平機(jī)構(gòu)圖3-7機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)有以下三個(gè)運(yùn)動(dòng)特色:（1）兩曲柄轉(zhuǎn)速相等圖3-7的機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)就是利用平行四邊形機(jī)構(gòu)的這一特征。（2）連桿一直與機(jī)架平行圖3-8的拍照車起落機(jī)構(gòu)，利用連桿一直做平動(dòng)這一特色，可使與連桿固連一體的座椅一直保持水平川址，以保證拍照人員安全靠譜地拍照。（3）運(yùn)動(dòng)的不確立性圖3-9在平行四邊形機(jī)構(gòu)中，當(dāng)兩曲柄轉(zhuǎn)至與機(jī)架共線地址時(shí)，主動(dòng)曲柄AB連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3-8拍照車起落機(jī)構(gòu)圖3-9平行四邊形機(jī)構(gòu)為了戰(zhàn)勝運(yùn)動(dòng)的不確立性，也可以采納輔助曲柄等措施解決，圖3-10圖3-10帶有輔助構(gòu)件的平行四邊形機(jī)構(gòu)定義：對(duì)于兩個(gè)曲柄轉(zhuǎn)向相反的狀況，即連桿與機(jī)架的長度相等，兩個(gè)曲柄長度相等所構(gòu)成的轉(zhuǎn)向相反的雙曲柄機(jī)構(gòu)稱為反平行四邊形機(jī)構(gòu)。圖3-11實(shí)例：車門啟閉機(jī)構(gòu)圖3-12。圖3-11反平行四邊形機(jī)構(gòu)圖3-12車門啟閉機(jī)構(gòu)3.雙搖桿機(jī)構(gòu)定義：兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。實(shí)例：圖3-13起重機(jī)變幅機(jī)構(gòu)圖3-13起重機(jī)變幅機(jī)構(gòu)圖3-14車輛前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)定義：在雙搖桿機(jī)構(gòu)中若兩搖桿長度相等，稱為等腰梯形機(jī)構(gòu)。等腰梯形機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特征是兩搖桿擺角不相等。圖3-14。3.1.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化———含有一個(gè)挪動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)定義：（1）由曲柄、連桿、滑塊和機(jī)架構(gòu)成的機(jī)構(gòu)，稱為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。圖3-15曲柄搖桿機(jī)構(gòu)到曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化滑塊軌道中心線經(jīng)過曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)中心A時(shí)，稱為對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。圖3-16。若滑塊軌道中心線偏離曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)中心A，稱為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。圖3-17?；瑝K軌道中心線與曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的垂直距離e稱為偏愛距。圖3-16對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)圖3-17偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2.偏愛輪機(jī)構(gòu)定義：在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，由偏愛輪、連桿、滑塊和機(jī)架構(gòu)成的機(jī)構(gòu)稱為偏愛輪機(jī)構(gòu)，圖3-18。圖3-18偏愛輪機(jī)構(gòu)偏愛輪機(jī)構(gòu)的實(shí)質(zhì):就是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的變形。偏愛輪的特色是:幾何中心B和轉(zhuǎn)動(dòng)中心A不重合。3.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)定義：(1)在對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，由曲柄、導(dǎo)桿、滑塊和機(jī)架構(gòu)成的機(jī)構(gòu)，稱為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。因?yàn)閷?dǎo)桿能做整周轉(zhuǎn)動(dòng)，所以稱為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，此機(jī)遇架長度小于曲柄長度。若取機(jī)架長度大于曲柄長度，導(dǎo)桿4只好做來去搖動(dòng)，形成搖動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，圖3-19（b）。圖3-19導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用：圖3-20簡(jiǎn)單刨床的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)圖3-21牛頭刨床的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)4.搖塊機(jī)構(gòu)定義：若將圖3-16中的連桿BC作為機(jī)架，滑塊只好繞C點(diǎn)搖動(dòng)，就獲取曲柄搖塊機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)稱搖塊機(jī)構(gòu)，如圖3-22所示。應(yīng)用圖3-23。圖3-22搖塊機(jī)構(gòu)圖3-23吊車5.定塊機(jī)構(gòu)定義：若將圖3-16中的滑塊3作為機(jī)架，BC桿成為繞轉(zhuǎn)動(dòng)副C搖動(dòng)的搖桿，AC桿成為滑塊做來去挪動(dòng)，就獲取搖桿滑塊機(jī)構(gòu)，又稱為定塊機(jī)構(gòu)，圖3-24。應(yīng)用：定塊機(jī)構(gòu)常用于如圖3-25所示的手搖唧筒或雙作用式水泵等機(jī)械中。圖3-24定塊機(jī)構(gòu)圖3-25手搖唧筒第二講：3.2平面四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件及基本特征課題：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件急回特征壓力角和傳動(dòng)角死點(diǎn)地址教課目標(biāo)：對(duì)曲柄存在的條件、傳動(dòng)角、死點(diǎn)、急回運(yùn)動(dòng)、行程速比系數(shù)等有明確的看法教課重點(diǎn)：曲柄存在條件、傳動(dòng)角、死點(diǎn)、行程速比系數(shù)教課難點(diǎn)：壓力角和傳動(dòng)角、死點(diǎn)地址教課方法：利用動(dòng)畫輔助理解急回特征、死點(diǎn)地址看法，工程事例展現(xiàn)其應(yīng)用。教課內(nèi)容：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件圖3-26鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件:（1）連架桿和機(jī)架中必有一桿為最短桿（簡(jiǎn)稱最短桿條件）;（2）最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和（簡(jiǎn)稱長度和條件）。此條件亦稱桿長條件。經(jīng)過解析可得以下結(jié)論:（1）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，假如最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其余兩桿長度之和，則依據(jù)機(jī)架采納的不一樣?？捎幸韵氯N狀況:①取與最短桿相鄰的桿為機(jī)架，則最短桿為曲柄，另一連架桿為搖桿，構(gòu)成曲柄搖桿機(jī)構(gòu);②取最短桿為機(jī)架，則兩連架桿均為曲柄，構(gòu)成雙曲柄機(jī)構(gòu);③取最短桿對(duì)面的桿為機(jī)架，則兩連架桿均為搖桿，構(gòu)成雙搖桿機(jī)構(gòu)。（2）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，假如最短桿與最長桿的長度之和大于其余兩桿長度之和，則不論取哪一桿為機(jī)架，都沒有曲柄存在，均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。3.2.2急回特征1.定義:(1)在某些連桿機(jī)構(gòu)中，種當(dāng)主動(dòng)件等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，做來去運(yùn)動(dòng)的從動(dòng)件在返回行程中的均勻速度大于工作行程的均勻速度的特征，稱為急回特征。圖3-27曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回特征解析急回特征的程度用v2和v1的比值K來表示，K稱為行程速比系數(shù)，即K=v2/v1=t1/t2=（180°+θ）/（180°-θ）（3-3）2.結(jié)論：上式表示，機(jī)構(gòu)的急回速度取決于極位夾角θ的大小。θ越大，K值越大，機(jī)構(gòu)的急回程度越明顯，但機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)安穩(wěn)性降落。3.實(shí)例：偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和搖動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)也擁有急回特征。值得注意的是在擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中θ=ψ，圖3-28。圖3-28機(jī)構(gòu)急回特征的判斷3.2.3壓力角和傳動(dòng)角1.定義:（1）在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)件曲柄AB經(jīng)連桿BC傳達(dá)到從動(dòng)件搖桿CD上的力F，與該力作用點(diǎn)C運(yùn)動(dòng)線速度vc之間所夾的銳角α，稱為機(jī)構(gòu)在該地址的壓力角。（2）壓力角的余角γ稱為傳動(dòng)角。2.結(jié)論：壓力角越小或傳動(dòng)角越大，對(duì)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)越有益;而壓力角越大或傳動(dòng)角越小，會(huì)使轉(zhuǎn)動(dòng)副中的壓力增大，磨損加劇，降低機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率。因而可知，壓力角和傳動(dòng)角是反響機(jī)構(gòu)傳力性能的重要指標(biāo)。圖3-29曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，若曲柄AB為主動(dòng)件時(shí)，最小傳動(dòng)角γmin出此刻曲柄AB垂直于滑槽中心線地址時(shí)，圖3-30。圖3-30偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角3.計(jì)算公式：對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角γmin:γmin=arccosrl（3-4）偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu):γmin=arccosr+el（3-5）3.2.4死點(diǎn)地址1.定義:在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，若搖桿為主動(dòng)件，當(dāng)搖桿處于兩極限地址時(shí)，從動(dòng)曲柄