机械原理教案课次：1.doc

机械原理教案 班级：机本 任课教师： 机械原理教案适用班级： 机本开课时间： 20 -20 学年第 学期教学方式： 多媒体教学附 件： 1、机械原理课程设计教案 2、机械原理课程教学大纲 3、机械原理教学设计一览表 4、机械原理教学进度表 5、机械原理学习指南 6、机械原理MCAI教案（单行本） 7、班级情况一览表机电工程学院2006年8月第一章 绪论（1） 总课次：1教学内容机械原理课程的研究对象和研究内容；机械原理课程的学习目的和作用；如何学习机械原理课程及课程的学习要求重点难点 重点：机械原理课程的研究对象及课程有关的重要概念 难点：机械原理学科的发展课件素材使用由片头引入课程内容；通过课件中机器与机构、构件与零件的视频画面实例引出机器及机构的特征和及构件与零件的定义；借助“大庆素材”分析机器（内燃机）的结构组成、工作原理。搅拌机机构：利用该机构分析机器的组成，并与较为复杂的内燃机加以比较，说明其组成部分中所包含的不可拆分的部分的多少，从而引出机构的概念。讲解要点1、 机械原理课程的研究对象和内容（学什么）：由课程名称引入机器：介绍几个实例（着重功能和作用）以典型机器（内燃机、搅面机）为例分析其结构原理引出机器的特征机器的定义又由机器的复杂程度引入机构：定义几个实例（着重动作特点）点明机构的特征机械的定义 针对机构与机器的组成部件引入构件：定义实例 零件定义。零件与构件的关系给出课程研究对象及研究内容。对象机械即机器与机构 （机器种类无限但组成机器的机构种类有限） 内容2、 机械原理课程的学习目的和要求（为什么学）：从专业需要（实习、专业课学习、实际工作）、能力需要（包络法、反转法、当量分析法）、创新和发展需要（新设计理论：计算机辅助设计、优化设计、仿真设计；更高的设计要求：高速度、高精度、高效率、高负荷更宽的设计领域：机、电、液、气、光一体，深海、航天、微技术、）3、 机械原理课程的学习要求（怎样学）：课程特点：理论性（基础理论扎实、注重理解和运用）、实践性（多观察分析、注意动脑和动手）、综合性（注意内在联系、掌握规律、训练技能）学习要求：课前预习、课堂作好笔记、课后复习总结；（注意多媒体的特点）课堂讨论、积极发言；作业及实验独立完成，根据其认真程度评定成绩；利用答疑或其它形式主动提问，师生交流；总成绩的评定。预习1、 何为运动副？它有几种类型？举几个实例。2、 什么是机构运动简图？怎样绘制？ 第二章 机构的结构分析（1） 总课次：2教学内容机构结构分析的目的；平面机构的组成及机构运动简图的绘制；平面机构自由度计算方法及运动确定的条件重点难点重点：运动副的分类、约束、识别及表达；自由度计算方法。难点：运动副的识别及表达。课件素材使用通过常用运动副（转动副、移动副、凸轮副、齿轮副、球面副、螺旋副）的动画演示，分析其运动副元素及约束情况；利用牛头刨床机器模型、主运动机构模型，通过动画演示，分析机构的组成及运动副，进而分析其运动简图的绘制方法和步骤以及验证自由度计算公式。运动副模型（转动副、移动副）：利用模型演示分析其约束情况；牛头刨床主运动机构：利用该模型分析机构中运动副情况和构件数，说明运动简图的绘制方法；缝纫机踏板机构： 利用该模型说明运动简图绘制时，绘图平面选择等注意问题。讲解要点1、介绍机构结构分析的目的：怎样成为机构？怎样表达机构？机构组成原理？机构设计？2、平面机构组成1） 构件：由构件定义构件类型自由度分析）2） 运动副：首先由学生讨论其含义并举出运动副的实例然后归纳其定义常见形式分类约束分析3） 运动链：由运动链机构3、平面机构的运动简图1）构件的表达：一般表达方法及原动件、固定件的表达2） 运动副的表达：常用转动副、移动副及齿轮副、凸轮副一一说明3） 运动简图的绘制步骤；结合牛头刨主运动机构的绘图过程说明步骤和方法4） 运动简图绘制的注意问题：由缝纫机踏板机构运动简图绘制说明绘图平面、构件表达等注意问题4、平面机构自由度计算首先由一设想的机构分析其是否能运动引入：机构自由度计算给出机构自由度计算方法；通过四杆、三杆、五杆机构计算与演示验证计算方法进一步说明F=0、F0、F0的几种情况5、机构运动确定的条件由前面几个例子进一步分析运动确定的条件。给出判定方法作业习题：2-9 2-10 第二章 机构的结构分析（2） 总课次：3教学内容计算机构自由度时注意问题平面机构的组成原理重点难点重点：平面机构自由度计算注意问题难点：虚约束的识别和判定课件素材使用通过课件中实际机构中复合铰、局部自由度、虚约束的动画情况分析其对机构运动的影响,引出本次课的内容；由课件中基本机构和杆组的图片，介绍其常见形式利用滚子凸轮机构说明局部自由度的影响利用机车车轮联动机构说明虚约束中的轨迹重合情况利用行星轮系说明虚约束中对称结构的情况讲解要点1、 检查前次课运动简图作业情况2、 机构自由度计算时注意问题1） 由锯床进给机构的F计算问题引出复合铰链定义处理方法重算锯床的F复合铰的表现形式：2） 由滚子凸轮机构的F计算问题引出局部自由度定义处理方法重算滚子凸轮机构滚子与齿轮的区别3） 虚约束定义由机车车辆联动机构的分析引入轨迹重合中的虚约束进一步引入导路平行的多个移动副轴线重合的多个转动副接触点法线重合的多个高副由行星轮系机构分析引入机构中的对称部分由以上虚约束的出现情况强调其几何条件的重要性简介虚约束的作用4）实例综合分析计算机构自由度并判定其运动的确定性。3、机构组成原理1） 全低副机构 基本机构（I级机构）：定义 形式 基本机构的F=1 从动件系统：定义 基本机构=原动件数 对基本机构的F进行分析原动件数=基本机构的F 由机构运动确定性条件推出从动件系统的F=0 推出n与pL的关系杆组：定义II级杆组：（一个构件上运动副数最多为2个）表现形式III级杆组：（一个构件上运动副数最多为3个）表现形式 机构组成原理作业习题：续2-9 2-10 及2-13 思考2-8 第二章 机构的结构分析（3）第三章 机构的性能分析（1） 总课次：4教学内容平面机构的高副低代及结构分析；平面机构的综合；机构运动分析的目的和方法；平面机构位置图和动点轨迹的求法简介速度瞬心的概念及求法重点难点重点：平面机构的结构分析、速度瞬心的概念难点：平面机构的高副低代及相对瞬心与绝对瞬心课件素材使用由高副低代的几种特殊情况的图片简介其分析方法；由机构结构分析实例图片讲解分析步骤；由机构综合常见形式动画简介机构综合方法。由图片分类讲解两构件间瞬心位置的确定利用铰链四杆机构、曲柄滑块机构介绍瞬心的确定讲解要点1、 回顾平面机构组成原理：全低副机构：基本机构从动件系统杆组形式机构组成原理2、 引出高副低代机构：1） 意义2） 条件3） 入手关键或方法：一个高副 = 一个构件 + 二个低副4） 分析图例：两圆轮、两非圆轮、一轮一杆、一轮一尖3、 平面机构结构分析方法：1） 步骤：计算F高副低代拆杆组2） 例题：结构分析基本方法例题：变换原动件时结构分析结论不同4、 平面机构综合：1） 综合方法：基本杆组叠加法（强调一杆组的两外端副不能同时加在一个构件上）动画图形演示2） 结构改错：例题分析结构不合理处并改正3） 结构分析讨论：以上次课布置的思考问题进行课堂讨论（讲出高副低代，讨论杆组叠加的几种方案）5、 本章总结：点明重点内容及对教材的处理6、机构运动分析的目的及方法7、机构位置图及动点轨迹8、用瞬心法对机构进行速度分析1） 瞬心的定义：（讲明与理论力学上此概念的一致性及差异）瞬心的分类：绝对瞬心与相对瞬心2） 瞬心的数目：3） 瞬心的位置：两构件构成转动副时两构件构成移动副时两构件构成高副时两构件不直接成副时三心定理：含义证明（反证法）应用9、作业要求作业习题：2-20预习理力：点的合成运动、速度及加速度合成定理第三章 机构的性能分析（2） 总课次：5教学内容速度瞬心及其在平面机构速度分析中的应用。矢量方程图解法作机构速度和加速度分析第一种情况：同一构件上两点间速度和加速度关系的分析重点难点重点：速度瞬心的概念及三心定理的应用；矢量方程及矢量多边形的作法和特点难点：用速度瞬心对机构进行运动分析的基本思路。课件素材使用以几种典型机构的图片为例引出瞬心的求法及运动分析的方法；由机构图片引出例题，介绍矢量方程图解法的步骤、方法。利用铰链四杆机构演示配合讲解速度分析例题，并对作业习题进行简要提示讲解要点（一） 回顾速度瞬心的概念及三心定理，引出用瞬心法对机构进行速度分析1. 以例题说明分析方法：例1）：详细说明利用三心定理确定机构全部瞬心的方法求构件上某一点的速度的方法求某构件角速度的方法例2）：主要说明有移动副时确定机构全部瞬心的方法求某构件移动速度的方法例3）：主要说明有高副时确定机构全部瞬心的方法求构件速度方法思路2总结瞬心法解决问题的思路及局限性（二） 矢量方程图解法分析同一构件上两点之间的速度及加速度关系1由理力刚体平面运动分析方法引入同一构件上两点间的运动关系2结合例题分析两点间速度关系： 求C点速度及构件2和3的角速度w2和w3列方程：分析各矢量大小、方向：定比例尺作矢量图求解某点速度或某件的角速度另取构件2上一点E分析其速度重述解题步骤引出速度影像的概念及用法总结速度多边形的几个特性3结合上述例题继续分析两点间加速度关系：求C点加速度及构件3的角加速度a3列方程：分析各矢量大小、方向：（每项分解出切向与法向）定比例尺作矢量图求解某点加速度或某件的角加速度另取构件2上一点E分析其加速度重述解题步骤引出加速度影像的概念及用法 总结加速度多边形的几个特性课堂小结：作业提示作业习题：3-1、3-4机械原理课程设计一、 课程设计目的：1 综合运用理论知识，解决机械系统运动方案设计和主要机构的设计。2 培养分析问题、解决问题的能力及创新意识和创造能力。3 训练从事机械设计工作的基本技能，包括设计计算、查阅资料、工程绘图、计算机操作等方面的能力。二、 课程设计内容：1 机械设计一般进程：1） 产品规划：（包括需求分析、市场预测、可行性分析、确定设计参数、下达任务书）2） 方案设计：（包括拟定工作原理、执行构件及原动机运动设计、机构选型及组合、机构运动尺寸确定、方案评价）3） 技术设计：（包括总体设计、零部件结构设计、图纸绘制、说明书编写、工艺设计）其中，方案设计是机械原理课程阶段完成的主要任务，整个设计工作的基础，决定着设计的工作性能，富有创造意义。2 机械运动方案设计过程：1） 拟定机械工作原理2） 执行构件的运动设计总功能分解为一系列分功能选择实现分功能的机构机构的协调组合（工作循环图）3） 原动机的选择4） 传动机构设计5） 方案评价6） 机构运动尺寸设计7） 机构性能分析8） 机构运动简图的绘制3 课程设计的具体内容：设计课题I、II、V、VI之一（见课程设计指导书）1） 执行构件运动设计（总功能分解、分功能机构选择、机构协调组合）2） 原动机选择（电动机：转速3000r/min、1500 r/min、1000 r/min、750 r/min）3）传动机构选择4）从原动机到执行机构的运动方案评价与选择（机构示意图）5）执行机构运动尺寸设计6）机构工作性能分析（行程速比、传动角或压力角、速度或加速度、受力）7）机构运动简图的绘制8）编写设计计算说明书三、 课程设计进度：1 设计准备：（0.5天）设计分组、设计地点落实、设计资料及工具准备；深入分析、理解设计任务和要求。2 运动方案构思与选择：（2天）围绕设计任务查阅相关教科书和相关资料；分解功能，选择实现分功能的机构并进行组合；选择传动机构；组成运动方案图；上机画图；方案评价与选择。3 执行机构设计与分析：（1.5天）执行机构运动尺寸设计机构运动简图绘制（按尺寸比例绘制的连杆机构、