中职本科机械原理教案2015

1、精选优质文档-倾情为你奉上 第 节班 级 3.4机自15-3（四）授课人胡文静 日 期周 次8.311-1室主任签字课 时 授 课 计 划课程名称机械原理课程概述 教学目的1. 明确机械原理课程的研究对象和内容，以及学习本课程的目的。 2.了解机械原理在培养机械类高级工程技术人才全局中的地位、任务和作用。 3.了解机械原理学科的发展趋势。 教学重点 机械原理课程的研究对象和内容，机器、机构和机械的概念了解机械原理课程的性质和特点。 教学难点 机器和机构的用途以及区别 教学方法 讲授课堂环节组织教学导入新课讲授新课巩固新课布置作业时间分配10560105作业、复习内容、要求 预习项目一 课后小结

2、中职本第一次开课学生听课状况良好，能积极配合教学活动机械原理课程概述一、机械原理课程的研究对象机械原理（Theory of Machines and Mechanisms）: 是机器和机构理论的简称。它以机器和机构为研究对象，是一门研究机构运动设计和动力设计，以及机械运动方案设计的技术基础课。1什么是机器？以下图所示单缸内燃机为例进行介绍：单缸内燃机如图所示的内燃机就包含着由气缸体9、活塞8、连杆3和曲轴4所组成的连杆机构，由齿轮l和2所组成的齿轮机构以及由凸轮轴5和阀门推杆6、7所组成的凸轮机构等。燃气推动活塞作往复移动，经连杆转变为曲轴的连续转动。凸轮和阀门推杆是用来启闭进气阀和排气阀的。

3、当燃气推动活塞运动时，各构件协调地动作，进、排气阀有规律地启闭，加上汽化、点火等装置的配合，就把热能转换为曲轴回转的机械能。机械原理是研究机器的共性理论，必须对机器进行概括和抽象 内燃机与机械手的构造、用途和性能虽不相同，但是从它们的组成、运动确定性及功能关系看，都具有一些共同特征：（1）人为的实物（机件）的组合体。（2）组成它们的各部分之间都具有确定的相对运动。（3）能完成有用机械功或转换机械能。凡同时具备上述3个特征的实物组合体就称为机器。2. 什么是机构？机构是传递运动和动力的实物组合体。最常见的机构有连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构、螺旋机构、开式链机构等。它们的共

4、同特征是：（1）人为的实物（机件）的组合体。（2）组成它们的各部分之间都具有确定的相对运动。机器与机构的联系与区别：机器是由各种机构组成的，它可以完成能量的转换或做有用的机械功；而机构则仅仅起着运动传递和运动形式转换的作用。在开发设计新型机器时，我们采用“积零为整”的设计思想，根据机器要完成的工艺动作和工作性能，选择已有机构或创新设计新机构，构造新型机器。内燃机就是由曲柄滑块机构(由活塞、连杆、曲轴和机架组成)、凸轮机构(由凸轮、顶杆和机架组成)和齿轮机构等组成。二、研究内容1. 机构的运动设计主要研究机构的组成原理以及各种机构的类型、特点、功用和运动设计方法。主要内容包括机构的组成和机构分析

5、、连杆机构、凸轮机构、齿轮机构和间歇运动机构等一些常用的机构及组合方式，阐述满足预期运动和工作要求的各种机构的设计理论和方法。2机械的动力设计主要介绍机械运转过程中所出现的若干动力学问题，以及如何通过合理设计和实验改善机械动力性能的途径。主要包括求解在已知力作用下机械的真实运动规律的方法、减少机械速度波动的调节问题、机械运动过程中的平衡问题、以及机械效率和摩擦问题。3. 机械系统方案设计主要介绍机械系统方案设计的设计内容、设计过程、设计思路和设计方法。主要内容包括机械总体方案的设计和机械执行系统的方案设计等内容。三、机械原理课程在教学中的任务、地位和作用1. 机械原理课程学习的目的机械工业是国

6、家综合国力发展的基石，为了满足各行各业和广大人民群众日益增长的新需求，就需要创造出越来越多的新产品，故现代机械工业对创新型人才的渴求与日俱增。机械原理课程在培养机械方面的创新型人才中将起到不可或缺的重要作用。2. 机械原理课程在教学中的地位、任务和作用机械原理是以高等数学、物理学及理论力学等基础课程为基础的，研究各种机械所具有的共性问题；它又为以后学习机械设计和有关机械工程专业课程以及掌握新的科学技术成就打好工程技术的理论基础。因此，机械原理是机械类各专业的一门非常重要的技术基础课。机械原理课程在培养高级机械工程技术人才的全局中，为学生从事机械方面的设计、制造、研究和开发奠定了重要的基础，并具

7、有增强学生适应机械技术工作能力的作用。四、机械原理课程的学习方法（1）学习机械原理知识的同时,注重素质和能力的培养。（2）重视逻辑思维的同时,加强形象思维能力的培养。（3）注意把理论力学的有关知识运用于本课程的学习中。（4）注意将所学知识用于实际,做到举一反三。五、机械原理学科发展趋势简介1. 机构的结构理论2. 常用机构和组合机构的设计与研究3. 机器人机构与仿生机构4微型机械与机电一体化5. 机械系统设计6. 机械系统动力学7. 计算机辅助设计与机构优化设计专心-专注-专业课 时 授 课 计 划 第 节班 级 3.4机自14-3授课人胡文静 日 期周 次 9.72-1室主任签字课程名称项目

8、一 机构组成原理及机构结构分析 §任务一 机构的组成 §任务二 机构运动简图及绘制 教学目的1.熟练掌握机构运动简图的绘制方法。能够将实际机构或机构的结构图绘制成机构运动简图；能看懂各种复杂机构的机构运动简图；能用机构运动简图表达自己的设计构思。 2.掌握运动链成为机构的条件。 教学重点 机构运动简图 教学难点 将实际机构或机构的结构图绘制成机构运动简图 教学方法 讲授课堂环节组织教学导入新课讲授新课巩固新课布置作业时间分配2106585作业、复习内容、要求1. 完成任务二后思考题3；2. 预习机构自由度的计算。 课后小结1. 内容较多，课堂上课时间有些紧张，同学们接受能力

9、有限，需放慢上课速度；2. 有部分同学听课状态很差，需尽力找到他们的兴趣点所在。项目一 机构组成原理及机构结构分析任务一 机构的组成【知识点回顾】1. 说明机构和机器的相同点及不同点。2. 脚踏自行车和电动自行车相比，哪种属于机器的范畴，它们都是机械吗？3. 机械原理研究的对象是什么？4. 设想一下机械工业将会发展成什么样子？【知识点导入及任务布置】我们在进行运动机构的设计时，都需将具体的机构组成部分抽象成简单的运动学模型，绘制出机构的运动简图。绘制平面机构运动简图要求熟悉构件、运动副的概念，掌握各种平面运动副和构件的一般表示方法。通过本节课的学习，主要解决以下几个方面问题：1. 机构由哪几部

10、分组成？2. 自由度、约束、构件、运动副的相关概念？3. 机构与运动链的区别是什么？学生们在完成任务一和任务二的学习后，需完成以下任务：绘制绪论中单缸内燃机的机构运动简图。【知识讲授】一、构件与自由度1. 构件构件：从运动的观点分析机械时，构件是参加运动的最小单元体。构件可以是一个零件，也可以是由多个零件组成的刚性系统。零件：从制造的观点分析机械时，零件是组成机械的最小单元体。任何机械都由许多零件组合而成的。2自由度一个做平面运动的自由构件具有三个独立运动。如图1-1所示，在xoy坐标系中，自由构件可随其上任一点A沿x轴、y轴方向移动和绕A点转动。构件所具有的独立运动的数目称为自由度（degr

11、ee of freedom）。图1-1 构件做平面运动时的自由度二、运动副与约束1运动副运动副：两构件直接接触所形成的可动联接。 运动副元素：两构件直接接触而构成运动副的点、线、面部分。构件的自由度：构件所具有的独立运动的数目。   两个构件构成运动副后，构件的某些独立运动受到限制，这种限制称为约束。 约束：运动副对构件的独立运动所加的限制。运动副每引入一个约束，构件就失去一个自由度。2运动副的分类1)按运动副的接触形式分：低副：构件与构件之间为面接触，其接触部分的压强较低，低副还可分成移动副和转动副。高副：构件与构件之间为点、线接触，其接触部分的压强较高。2)按相对运动的形式分平面

12、运动副：两构件之间的相对运动为平面运动。 空间运动副：两构件之间的相对运动为空间运动。3)按运动副引入的约束数分类引入1个约束的运动副称为1级副，引入2个约束的运动副称为2级副，引入3个约束的运动副称为3级副，引入4个约束的运动副称为4级副， 引入5个约束的运动副称为5级副。三、运动链与机构1运动链运动链是指两个或两个以上的构件通过运动副联接而构成的系统。 闭式运动链（闭链）：运动链的各构件构成首末封闭的系统，如图1-2a。 开式运动链（开链）：运动链的各构件未构成首末封闭的系统，如图1-2b。（a） (b)图1-22机构在运动链中，如果将某一个构件加以固定，而让另一个或几个构件按给定运动规律

13、相对固定构件运动时，如果运动链中其余各构件都有确定的相对运动，则此运动链成为机构。 机构：具有确定运动的运动链。 机架：机构中固定不动的构件； 原动件：按照给定运动规律独立运动的构件 【知识点总结】本任务主要讲述了平面机构自由度与约束的概念以及自由度的类型，通过对本任务的学习，让学生对机构的组成有一定的掌握，会区分平面机构自由度的类型。请同学回答以下问题：1. 何谓构件？何谓运动副？如何区分运动副的类型？2. 何谓运动链？运动链和机构的差别是什么？任务二 机构运动简图及绘制一、机构运动简图机构运动简图：用规定的线条和符号表示构件和运动副，并按一定比例确定运动副相对位置，绘制出的能够准确表达机构

14、组成和各构件间运动关系的简单图形，称为机构运动简图（kinematic diagram of mechanism）。机构示意图：只是为了表明机构的结构或者运动原理，也可以不按比例来绘制运动简图，这种图形称为机构示意图（schematic diagram of mechanism）。机构运动简图中通常应表达出下列内容：（1）构件数目；（2）运动副的数目和类型；（3）与运动变换相关的构件尺寸参数；（4）原动件及其运动特性。二、机构运动简图及绘制1. 机构运动简图中一些常用的表示方法（1）构件（2）运动副的表示方法1）转动副两构件组成转动副时，其表示方法如图1-3所示。数字1和2表示两个构件，圆圈表

15、示转动副，其圆心必须与回转轴线重合。图1-3a中的两个构件均为活动构件；图1-3b中的构件1是机架，固定构件，构件2是活动构件。 （a） （b）图1-3转动副的表示方法2）移动副构件1和构件2组成移动副时，表示方法如图1-4所示；移动导路必须与相对移动方向一致。图1-4 移动副的表示方法3）高副两构件组成平面高副时，应画出两构件接触处的轮廓曲线，如图1-5所示的凸轮副和齿轮副。、图1-5 凸轮副和齿轮副（4）常用机构的表示方法GB/T 44601984对一些常用机构在机构运动简图中的表示方法作了规定，现摘录其中一部分以供参考（表1-1）。2. 机构运动简图绘制（1）机构运动简图绘制的一般步骤：

16、1）分析机构运动，找出机架、原动件和从动件。2）原动件开始，按照运动的传递顺序，分析各构件之间的相对运动性质，确定活动构件的数目、运动副的类型和数目。3）选择表达各构件间运动关系的视图平面和机构运动时的瞬时投影位置。4）选择适当的比例尺l。l=实际长度/图示长度（单位：m/mm或mm/mm）。5）按比例确定各运动副之间的相对位置，用规定符号绘制机构运动简图。6）用阿拉伯数字给各构件编号，用大写英文字母标出各个运动副，并用箭头标出机构原动件的运动方向。（2）机构运动简图绘制的实例分析a.颚式破碎机b.单缸内燃机【任务小结】本任务主要讲述了机构运动简图符号及绘制方法，通过对本任务的学习，让学生认识

17、平面机构的运动简图，掌握机构运动简图的符号及绘制方法，以便更好的分析与设计机构。课堂提问问题：1. 机构运动简图与示意图有什么区别？2. 机构运动简图能表示出原机构哪些方面的特征？课 时 授 课 计 划 第 节班 级 7.8机自14-3授课人胡文静 日 期周 次9.102-2 室主任签字课程名称 §任务三 机构自由度的计算及其具有确定运动的条件 教学目的1. 熟练掌握机构自由度的计算方法和机构具有确定运动的条件。2. 能够分析机构自由度计算中的特殊注意事项。 教学重点 机构自由度的计算方法 教学难点 复杂机构自由度的计算 教学方法 讲授课堂环节组织教学导入新课讲授新课巩固新课布置作业

18、时间分配3270105作业、复习内容、要求 1. 完成任务三后思考与练习题5；2. 复习机构自由度的计算，准备下次课的阶段考试。 课后小结1. 考虑到中职本学生接受能力，取消了原定计划中任务四的学习。2. 在下次课的阶段测试中，增加习题讲解。3. 9月17号进行课程阶段测试。（3-1）4. 9月21号去实验室做实验，内容认知实验和平面机构简图测绘。（3-2）任务三 机构自由度的计算及其具有确定运动的条件【知识点回顾】1. 为什么要绘制机构运动简图？机构运动简图与机构示意图有什么区别？2. 机构运动简图的作用是什么？【知识点导入】完成了机构的运动简图后我们需要考虑选择原动件的问题，应该选什么样的

19、构件为原动件合适？需要几个原动件？原动件的个数选择不当会对机构的运动产生哪些影响？要回答这些问题，就要先学会计算机构的自由度。【知识点讲解】一、平面机构自由度的计算机构的自由度：机构具有确定运动所必须给定的独立运动的数目。分析：平面机构中，若共有N个构件，除去机架外，其活动构件数为n=N-1。显然，这些活动构件在未组成运动副之前，其自由度总数为3n，当它们用PL个低副和PH个高副连接组成机构后，因为每个低副引入两个约束，每个高副引入一个约束，所以，总共引入（2PL+PH）个约束。机构的自由度F应为活动构件的总自由度数减去总约束数，即F=3n（2PL+PH）=3n2PLPH 例题讲解：1. 计算

20、曲柄滑块机构的自由度2. 计算铰链四杆机构和五杆机构的自由度 二、机构具有确定运动的条件机构的自由度与原动件的关系有以下几种情况：若F0，表示没有原动件，这时机构变成了桁架，不能成为机构。若原动件数目小于F，机构的运动将不完全确定，沿阻力最小的方向运动，以铰链五杆机构为例讲解；若原动件数目大于F，则将导致机构中最薄弱的环节损坏，以铰链四杆机构为例讲解。由此，可以得出机构具有确定运动的条件是：F0，且F等于原动件数。三、应用平面机构自由度计算公式时的注意事项1复合铰链两个以上的构件在同一处用转动副相连接就构成复合铰链（compound hinge）。k个构件在一处铰接形成的复合铰链应具有k-1个

21、转动副。例：试计算图示直线锯切机构的自由度。 解：该机构在B、C、D、F处为三个构件形成的复合铰链，各具有2个转动副。F=3n2PLPH=3×7-2×10-0=1 锯切机构 2局部自由度机构中某一构件的运动不影响原动件和输出构件的运动传递，该构件的运动产生的自由度称为局部自由度（passive degree of freedom）。常见于凸轮机构滚子从动件及类似的将滑动摩擦变为滚动摩擦的情况中。在计算机构自由度时，可将该构件去掉或作固定处理。例：试计算图示凸轮机构的自由度。解：该机构滚轮处形成局部自由度，处理方法如右图所示，其自由度为：F=3n2PLPH=3×2-

22、2×2-1=13. 虚约束（图略，见课本）对机构运动实际上不起限制作用的重复约束称为虚约束（redundant constraint）。计算机构自由度时应将带入虚约束的构件及其运动副除去不计。虚约束常出现在以下场合：（1）平行四边形机构图1-17所示的机车车轮驱动机构即是平行四边形机构，杆2、4、5相互平行且长度相等，其中任意一构件去掉后均不影响机构的运动。（2）两构件之间组成多个导路平行的移动副如图1-18所示的杆件1和机架2在A、B、C三处形成移动副，只有一个移动副起作用，另两个为虚约束。（3）两个构件之间组成多个轴线重合的转动副如图1-19所示一对轴承支承一根轴，只能看作一个转

23、动副。（4）机构中对传递运动不起作用的对称部分如图1-20所示的行星轮系，太阳轮1驱动三个对称布置的行星轮2、2和2，带动内齿轮3，实际上1个行星轮即可满足传动的需要，其他两个行星轮则引入了虚约束。在计算F时应将多余的行星轮去掉。思考：既然虚约束对机构的运动不起实际限制作用，为什么要引入虚约束？【知识点总结】本任务主要讲述了机构自由度的计算方法及其注意事项。通过对本任务的学习，让学生学会计算机构自由度并判断机构运动的确定性，掌握复合铰链、局部自由度和虚约束的概念。综合练习：计算图1-21a所示大筛机构的自由度，并判断该机构是否有确定的相对运动。课 时 授 课 计 划 第 节班 级 3.4机自1

24、4-3授课人胡文静 日 期周 次9.214-1室主任签字课程名称项目二 平面机构的运动分析任务一 研究机构运动分析的目的和方法任务二 速度瞬心法及其在机构速度分析上的应用 教学目的1. 了解机构运动分析的目的和方法；2. 掌握瞬心法原理及瞬心位置的确定方法 。 教学重点 瞬心的概念，三心定理，瞬心位置的确定方法 教学难点 速度瞬心位置的确定方法 教学方法 讲授课堂环节组织教学导入新课讲授新课巩固新课布置作业时间分配3570102作业、复习内容、要求预习有关瞬心法进行速度分析的内容 课后小结1. 瞬心的概念比较抽象，学生们理解比较慢，应该把进度放慢。2. 这节课开始用到理论力学运动学部分内容，应

25、督促学生做好理论基础准备工作。任务一 研究机构运动分析的目的和方法【知识导入】一、什么是机构的运动分析？平面机构的运动分析就是从运动学观点出发，根据原动件的已知运动规律，确定机构中其余构件上任一点的轨迹、位移、速度和加速度以及这些构件的角位移、角速度和角加速度。1. 机构运动分析要解决什么问题？二、为什么要进行机构的运动分析？不论是对于了解、认识和分析现有机械的运动特性以便合理有效地运用这些机器，还是设计新的机械，进行机构的运动分析都是很重要的。【知识点讲解】一、机构运动分析的目的机构运动分析的内容包括位移分析、速度分析和加速度分析三部分。通过对机构进行位移分析，可以了解机构运动的全过程，从而

26、确定机构中构件所需的运动空间，判断各构件在运动过程中是否会发生相互干涉，还可以确定出从动件的行程以及构件上某点的运动轨迹等。通过对机构进行速度分析，可以确定从动件的速度变化规律能否满足工作要求，也可确定出机构的某些结构参数。对于某些高速机械进行加速度分析是为了确定各个构件的惯性力，进而确定出在构件上所产生的冲击及其对机构运动的影响。二、机构运动分析的方法1图解法（1）速度瞬心法简单直观、精度低、求系列位置时繁琐，当构件数目较少时，适合用瞬心法进行速度分析。（2）矢量方程图解法 利用理论力学的相对运动原理，把速度方程和加速度方程转换为几何矢量方程，用作图的方法求解构件的角速度、角加速度或某些点的

27、速度及加速度。2解析法在建立机构运动学模型的基础上，采用数学方法求解构件的角速度、加速度或某些点的速度及加速度，计算工作量大，但借助计算机可获得很高的计算精度。任务二 速度瞬心法及其在机构速度分析上的应用1、 瞬心法1速度瞬心的概念互作平面运动的两构件上，瞬时速度相等的重合点即为速度瞬心，简称瞬心，用符号Pij表示，下角标i 、 j 分别代表两个构件。相对瞬心如果两个构件中有一个是固定不动的构件， 则其瞬心称为绝对速度瞬心（absolute instantaneous centre of velocity）。由于固定不动的构件速度为零，所以绝对瞬心是运动构件上绝对速度等于零的点。绝对瞬心如果两

28、个构件都是运动的构件，则其瞬心称为相对速度瞬心（relative instantaneous centre of velocity）。 注意：任意两个构件无论它们是否直接形成运动副都存在一个瞬心。2、 机构中瞬心的数目由于在作相对运动的任意两构件之间都有一个瞬心， 如果一个机构由 K个构件（包含机架）组成，则机构所具有的瞬心数目 N为3、  机构中瞬心位置的确定1. 两个自由构件之间的瞬心在图 2-1 中，设某一瞬时，已知构件1和构件2在重合点A和B处的相对速度分别为vA2A1和vB2B1，过点A作相对速度vA2A1的垂线，过点B作相对速度vB2B1的垂线，这两条垂线交于点P21，则

29、该交点就是两个构件的瞬心。2. 两个构件之间直接接触组成运动副时的瞬心运动副类型图形瞬心位置特征转动副转动副的中心处移动副导路垂直线的无穷远处高副纯滚动高副的接触点处纯滚动兼滑动过接触点的公法线n-n上3. 两个构件之间不以运动副直接相连时的瞬心（1）三心定理 作平面相对运动的三个构件共有三个瞬心， 这三个瞬心位于同一直线上，称这一结论为三心定理。三心定理用于求机构中两个构件之间不以运动副相连或组成滚动兼滑动的高副时的瞬心。（2）瞬心多边形法 当机构的瞬心数目较多时，应用三心定理直接求解各个瞬心比较复杂，这里介绍瞬心多边形法来求解各个瞬心的位置。瞬心多边形法是三心定理的具体应用。应用瞬心多边形

30、法的步骤如下：a）利用公式，计算瞬心数目。b）在机构简图上把两构件直接用运动副连接的瞬心用直接法标出。c）按构件数目画出正K边形的K个顶点，每个顶点代表一个构件，并按顺序标注阿拉伯数字，每两个顶点连线代表一个瞬心。多边形的各个棱边表示两个构件用运动副直接连接的瞬心，而多边形的对角线则表示不以运动副相连的两个构件的瞬心，即未知瞬心。三个顶点连线构成三角形的三条边表示三瞬心共线。d）根据三心定理，利用两个三角形的公共边可找出未知瞬心。在求机构的瞬心时，首先确定瞬心多边形中各个边表示的瞬心，然后用三心定理确定对角线表示的瞬心。【知识点总结】本任务主要讲了速度瞬心法、机构中瞬心的数目计算方法与瞬心位置

31、的确定，通过对本任务的学习，使学生能够用速度瞬心法对机构进行运动分析。课堂提问：1. 何谓速度瞬心？相对瞬心与绝对瞬心有何异同点？2. 能否用速度瞬心法求构件的加速度？为什么？3. 何谓三心定理？何种情况下的瞬心需要用三心定理来确定？课 时 授 课 计 划 第 节班 级 7,8机自14-3授课人胡文静 日 期周 次9.244-2室主任签字课程名称项目二 平面机构的运动分析任务二 速度瞬心法及其在机构速度分析上的应用（二） 教学目的掌握用瞬心法对常用机构进行速度分析 教学重点 速度瞬心法在机构运动分析中的应用 教学难点 速度瞬心法在机构运动分析中的应用 教学方法 讲授课堂环节组织教学导入新课讲授

32、新课巩固新课布置作业时间分配55502010作业、复习内容、要求1. 完成项目二任务二中思考与练习4、5两道大题；2. 预习项目三平面连杆机构 课后小结习题讲解一定要细致，鼓励学生多做练习，熟能生巧。任务二 速度瞬心法及其在机构速度分析上的应用【知识导入】一、什么是机构的运动分析？通过上节课的介绍，我们了解了速度瞬心的概念，知道了瞬心位置的确定方法，这节课我们就通过四道例题学习如何利用速度瞬心法求解构件的角速度或者是构件上任一点的速度。【知识点讲解】三、机构中瞬心位置的确定 例2-1 确定如图2-3所示的铰链四杆机构的全部瞬心。解：a）如图2-3a所示的铰链四杆机构中，瞬心的总数b）各构件之间

33、的铰链中心分别为瞬心P14、P12、P23、P34。由于瞬心位置与两构件次序无关，故P14与P41相同，P12与P21相同，P23与P32相同，P34与P43相同。未知瞬心为P13、P24可利用瞬心多边形法找出来。c）如图2-3b所示画出正四边形的四个顶点1、2、3、4，表示该机构的四个构件1、2、3、4。连接顶点4、1，表示瞬心P14；连接顶点1、2，表示瞬心P12；连接顶点2、3，表示瞬心P23；连接顶点3、4，表示瞬心P34。四边形的对角线13和24分别表示未知瞬心P13和P24。d）直接应用三心定理，利用三角形123、143的公共边找出P13。三角形123中，表示P12、P23、P13

34、共线，三角形143中，表示P14、P34、P13共线，两线交点即为P13。同理，三角形124中，表示P12、P14、P24共线，三角形234中，表示P23、P34、P24共线，两线交点即为P24。 （a） （b） 铰链四杆机构瞬心求法例2-2 确定如图2-4所示的曲柄滑块机构的全部瞬心。解：a）如图2-4a所示的曲柄滑块机构中，瞬心的总数b）可直接找出的瞬心P14、P12、P23、P34。未知瞬心为P13、P24，可利用瞬心多边形法找出来。c）如图2-4b所示画出正四边形各棱边分别表示瞬心P14、P12、P23、P34。四边形的对角线13和24分别表示未知瞬心P13和P24。d）根据三心定理

35、P13在P12和P23的连线上，又在P14和P34的连线上，其交点为P13。P24在P12和P14的连线上，又在P23和P34的连线上，其交点为P24。P34（a） （b） 曲柄滑块机构瞬心求法四、速度瞬心法在机构速度分析中的应用利用速度瞬心对机构进行速度分析时，要选择一个适当的比例尺l，画出机构运动简图，找出机构的全部瞬心并标注在机构运动简图上。利用瞬心是两构件重合点处的等速重合点和瞬时转动中心的概念，找出待求构件的速度。例2-3 已知图2-5所示的铰链四杆机构ABCD的尺寸、位置，构件1的角速度1，用瞬心法求解构件2、3的角速度2，3。解： 找出该机构的全部速度瞬心并标注在机构运动简图上。

36、因已知构件1的角速度1 ，待求角速度的构件要同构件1联系起来。若求解2，则找出构件1和构件2的同速点，既瞬心P12。P12在构件1上，P12在构件2上，若求3，则应找出构件1和构件3的同速点，既瞬心P13。扩大构件1、3，其同速点为P13。，其方向可由其速度方向判断。 瞬心法在铰链四杆机构分析中的应用 瞬心法在凸轮机构中的应用例2-4 已知上图所示凸轮机构中的凸轮角速度2，用瞬心法求从动件速度v3。解: 1）画出机构运动简图并标注全部速度瞬心。该机构共有三个瞬心，P12在构件1、2的转动副处，P13在垂直于构件1、3组成的移动副导路的无穷远处，而P23既要在过接触点的法线n-n上，又要在P12

37、与P13的连线上，则公法线n-n与P12和P13的连线的交点即为P23，如图2-6所示。2）求从动件的移动速度 P23为凸轮2与推杆3的速度瞬心，即两构件的同速点，则有，推杆的运动方向可由瞬心处的速度方向决定。从上式可找出以下关系：该关系式在凸轮机构的设计中有重要应用。当机构中的构件很多时，寻找全部瞬心是件很繁琐的事情，只有当机构的构件数较少时，应用瞬心法作速度分析才比较简便快捷。【知识点总结】瞬心法适合于求简单机构的速度，机构复杂时因瞬心数急剧增加而求解过程复杂，而且有时瞬心点落在纸面外。还要注意的是，速度瞬心法仅适于求速度v，不能用于机构的加速度分析，应用有一定局限性总结练习题：在图示机构

38、中已知各构件的长度，主动件AB以等角速度1顺时针方向旋转。试求：（1）标出机构的全部速度瞬心，指出其中的绝对瞬心； （2）用速度瞬心法求传动比i13=1/3；课 时 授 课 计 划 第 节班 级 7,8机自14-3授课人胡文静 日 期周 次 10.86-1室主任签字课程名称项目三 平面连杆机构及其设计任务一 连杆机构的应用及其设计的基本问题任务二 平面四杆机构的类型及其应用 教学目的1. 了解连杆机构的分类、应用和传动特点。2. 了解平面连杆机构设计的基本问题、常用的设计方法和发展趋势。3. 熟悉平面四杆机构的基本形式及其演化方法。 教学重点 平面四杆机构的基本形式及演化方法 教学难点 平面四

39、杆机构的基本形式及演化方法 教学方法 讲授课堂环节组织教学导入新课讲授新课巩固新课布置作业时间分配3570102作业、复习内容、要求 课后小结 项目三 平面连杆机构及其设计任务一 连杆机构的应用及其设计的基本问题【知识点导入】客车车门是如何巧妙自如地开闭？机械手是如何如同人的手臂般灵活动作？玩具马又是如何能模仿马跃上、窜下、前俯、后仰的奔驰姿态，自行车方便的刹车，飞机通过着陆轮安全着陆等，连杆机构在其中起到了重要作用。本章将介绍连杆机构的有关知识。学习任务：同学们首要完成的任务就是能够辨认实际应用实例中平面四杆机构的类型，说明平面四杆机构在实际应用中的作用。【知识点讲解】一、连杆机构的类型及应

40、用连杆机构（linkage mechanism)：由若干刚性构件用低副（转动副和移动副）连接而成的机构，又称为低副机构。    平面连杆机构 ：若各运动构件均在相互平行的平面内运动，则称为平面连杆机构。    空间连杆机构 ：若各运动构件不都在相互平行的平面内运动，则称为空间连杆机构。 二、连杆机构的传动特点优点：1.各构件以低副相连,压强小,易于润滑,磨损小；2.制造方便，精度高；能由本身几何形状保持接触； 3.可实现多种运动变换和运动规律；4.形状丰富，可满足各种轨迹要求。缺点：1.机构复杂,传动积累误差较大，影响运动精度，降低机械效率； 2. 惯性

41、力不易平衡，动载荷大，不适用高速传动。3.设计方法复杂，不易精确地满足运动规律和运动轨迹的要求。三、平面连杆机构设计的基本问题平面连杆机构设计的基本问题是根据给定的要求选定机构的形式，确定各构件的尺寸，同时还要满足结构条件（如要求存在曲柄、杆长比恰当等）、动力条件（如适当的传动角等）和运动连续条件等。可以分为两类基本问题：（1）实现已知的运动规律（位置设计）（2）实现已知的运动轨迹（轨迹设计）四、平面连杆机构的设计方法平面连杆机构的设计方法有图解法、解析法和实验法三种方法。（1）图解法（2）解析法（3）实验法五、平面连杆机构设计的发展趋势任务二 平面四杆机构的类型及其应用一、平面四杆机构的基本

42、类型及其应用平面四杆机构可以根据低副类型分为铰链四杆机构(全是转动副)、含有一个移动副的平面四杆机构和含有两个移动副的平面四杆机构。铰链四杆机构是平面四杆机构的基本型式。机架4链四杆机构中，固定不动的构件。连架杆1、3与机架4相连的构件。连杆2连接两连架杆的构件。曲柄1相对于机架能作360°整周回转的连架杆。摇杆3只能在小于360°的某一角度范围内作往复摆动的连架杆。周转副A、B组成转动副的两构件若能作整周相对转动，则该转动副称为周转副。摆转副C、D组成转动副的两构件若不能作整周相对转动，则该转动副称为摆转副铰链四杆机构根据其两连架杆运动形式的不同，可分为以下三种基本类型。

43、1.曲柄摇杆机构 在铰链四杆机构中，若两个连架杆中一个是曲柄，另一个是摇杆，则称该机构为曲柄摇杆机构（crank-rocker mechanism)。曲柄摇杆机构可将曲柄的等速连续转动转换为摇杆的往复摆动，如图3-6所示的雷达天线俯仰机构和图3-7所示的搅拌机；也可将摇杆的往复摆动转换为曲柄的整周转动，如图3-8所示的缝纫机踏板机构。2.双曲柄机构在铰链四杆机构中，若两连架杆均为曲柄，则称该机构为双曲柄机构（double-crank mechanism)，当主动曲柄AB等速回转时，从动曲柄CD作变速转动。图3-10所示的惯性筛机构，图3-1（b）所示的冲床六杆机构都是应用实例。双曲柄机构中有两种特殊机构：平行四边形机构和反平行四边形机构 在双曲柄机构中，若两对边构件长度相等且平行，则称为平行四边形机构。应用实例如图3-12所示的天平机构，图3-13所示的摄影车升降机构，图3-14所示的砂轮圆弧打磨机和图3-15所示的机车车轮联动机构。两曲柄长度相同，而连杆与机架不平行的铰链四杆机构，称为反平行四边形机构，图3-18所示的车门启闭机构，就是它的应用实例。3.双摇杆机构 在铰链四杆机构中，若两连架杆均为摇杆，则称