高职《机械设计基础》、平面机构的运动简图和自由度教案

1、*职业技术学院教案 第 2 次课教学课型：理论课 实验课 习题课 实践课 技能课 其它主要教学内容第3章 平面机构的运动简图和自由度3.1 自由度及运动简图 3.1.1 自由度 3.1.2 机构运动简图重点、难点重点：运动副、自由度等基本概念难点：运动副教学目的要求：1. 了解机构的组成，搞清运动副、运动链、约束和自由度的概念；2. 能绘制常用平面机构的运动简图；教学方法和教学手段：多媒体讲授讨论、思考题、作业：1. 什么是机构？2. 剪子、针筒、抽屉、柜门是什么机构？自由度？运动副？参考资料：多媒体材料，网络资料讲 稿 内 容备注第3章 平面机构的运动简图和自由度3.1 自由度及机构运动简图

2、3.1.1 自由度1.构件的自由度构件所具有的独立运动的数目。一个作平面运动的自由构件有三个自由度。（动画演示）2.运动副两构件直接接触而又能产生一定形式的相对运动的联接。3.运动副的类型及其特点平面机构中，由于运动副将各构件的运动限制在同一平面或相互平行的平面内，故这种运动副也称为平面运动副。根据构件间接触形式的不同，平面运动副可分为低副和高副。 低副（举例、动画演示说明）低副两构件通过面接触组成的运动副。 根据两构件间相对运动形式的不同，常见的平面低副有转动副和移动副两种。转动副转动副两构件间只能产生相对转动的运动副。又称回转副或铰链。固定铰链；活动铰链（中间铰链） 移动副移动副两构件间只

3、能产生相对移动的运动副。 高副（举例、动画演示说明）两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。4.约束（举例、动画演示说明）当一个构件与另一个构件组成运动副以后，由于构件间的直接接触，使构件的某些独立运动受到限制，构件的自由度便随之减少。这种对构件独立运动的限制称为约束。转动副、移动副约束数目为2；高副约束数目为1.3.1.2 机构运动简图1. 机构运动简图我们在研究分析现有机械和设计新机械时，一般是先不考虑那些与运动无关的因素，如构件的外形、断面尺寸、组成构件的零件数目以及运动副的具体结构，仅仅用简单的线条和符号来代表构件和运动副，并按一定比例确定各运动副的相对位置。这种表示机构中各构件间相

4、对运动关系的简单图形称为机构运动简图。转动副简图移动副的运动简图高副的运动简图两构件组成平面高副时，其运动简图中应画出两构件接触处的曲线轮廓，对于凸轮、滚子，习惯划出其全部轮廓；对于齿轮，常用点划线划出其节圆。2. 平面机构运动简图的绘制1）分析机构，观察相对运动，数清所有构件的数目；2）确定所有运动副的类型和数目；3）选择合理的位置（即能充分反映机构的特性）；4）确定比例尺；5）用规定的符号和线条绘制成简图。（从原动件开始画）注：机架画上阴影，原动件用箭头表示出运动方向举例绘图：内燃机 腭式破碎机 缝纫机引线机构*职业技术学院教案 第 3 次课教学课型：理论课 实验课 习题课 实践课 技能课

5、 其它主要教学内容第3章 常用机构3.1 自由度及运动简图 3.1.3 机构具有确定运动的条件 3.1.4 平面机构自由度的计算重点、难点重点：平面自由度的计算难点：虚约束教学目的要求：1. 理解机构自由度的概念；2. 能计算机构的自由度教学方法和教学手段：多媒体讲授讨论、思考题、作业：1. 三角形机构如何运动？平行四边形机构如何运动？2. 内燃机如何运动？参考资料：多媒体材料，网络资料讲 稿 内 容备注上节内容回顾：运动副的概念以及运动副的分类； 运动副的约束数目。第2章 常用机构2.1 自由度及机构运动简图2.1.3 机构具有确定运动的条件1.机构的自由度我们定义机构自由度为：机构具有独立

6、运动的数目。2.机构具有确定运动的条件机构的自由度数等于机构的原动件数，既机构有多少个自由度，就应该给机构多少个原动件。原动件数自由度数，机构无确定运动 原动件数自由度数，机构在薄弱处损坏 2.1.4 平面机构自由度的计算1. 平面机构自由度的计算公式F=3n2PlPh(2-1)2计算机构自由度时应注意的问题1复合铰链三个或三个以上构件在同一处构成共轴线转动副的铰链，我们称为复合铰链（2局部自由度机构中某些构件具有局部的、不影响其它构件运动的自由度，同时与输出运动无关的自由度我们称为局部自由度。对于含有局部自由度的机构在计算自由度时，不考虑局部自由度（设想把局部自由度固定进行计算）局部自由度不

7、影响机构的运动，因此，计算自由度应将局部自由度除去不计。3虚约束虚约束是指为增加机构的刚度、改善受力情况、保持传动的可靠性而增加的、对机构不起实际约束作用的约束。计算机构自由度时应将虚约束除去不计。虚约束常出现的形式有以下几种：a) 轨迹重合的虚约束虚约束1如图（虚约束1）四杆机构中，为增加机构的刚度、改善受力情况引进了EF杆，但EF=CD=AB，引入EF前后E点的运动轨迹不改变，对杆2并未起实际的约束作用，所以为虚约束。b) 转动副轴线重合的虚约束如图（虚约束2）所示齿轮机构中，A和A，B和B之中分别有一个属于虚约束。c) 移动副导路平行的虚约束如图（虚约束3）所示，杆3的滑道，可以解除其中一个而不影响机构的实际约束情况。d) 机构对称部分的虚约束也就是对运动不起作用的对称结构部分产生的约束。如图（虚约束4）所示行星轮系三个行星轮中只有一个起实际约束作用，其余两个均为虚约束。虚约束2虚约束3虚约束4需要注意：如果加工误差过大，虚约束就可能成为实际