課程名稱

教學(xué)目的

1.明確機(jī)械原理課程的研究對(duì)象和內(nèi)容，以及學(xué)習(xí)本課程的目的。

2.了解機(jī)械原理在培養(yǎng)機(jī)械類高級(jí)工程技術(shù)人才全局中的地位、

任務(wù)和作用。

3.了解機(jī)械原理學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)。

教學(xué)重點(diǎn)

機(jī)械原理課程的研究對(duì)象和內(nèi)容，機(jī)器、機(jī)構(gòu)和機(jī)械的概念

了解機(jī)械原理課程的性質(zhì)和特點(diǎn)。

教學(xué)難點(diǎn)

機(jī)器和機(jī)構(gòu)的用途以及區(qū)別

教學(xué)方法

講授

課堂環(huán)節(jié)組織教學(xué)導(dǎo)入新課講授新課鞏固新課布置作業(yè)

時(shí)間分配

10560105

作業(yè)、復(fù)習(xí)內(nèi)容、要求

預(yù)習(xí)項(xiàng)目一

課后小結(jié)

中職本第一次開課學(xué)生聽課狀況良好，能積極配合教學(xué)活動(dòng)

機(jī)械原理課程概述

—、機(jī)械原理課程的研究對(duì)象機(jī)械原理(TheoryofMachinesand

Mechanisms):是機(jī)器和機(jī)構(gòu)理論的

簡(jiǎn)稱。它以機(jī)器和機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，是一門研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)和動(dòng)力

設(shè)計(jì)?以

及機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的技術(shù)基礎(chǔ)課。

1?什么是機(jī)器？

以下圖所示單缸內(nèi)燃機(jī)為例進(jìn)行介紹：

單缸內(nèi)燃機(jī)

如圖所示的內(nèi)燃機(jī)就包含著由氣缸體9、活塞8、連桿3和曲軸4

所組成的連桿機(jī)構(gòu),由齒輪I和2所組成的齒輪機(jī)構(gòu)以及由凸輪軸5

和閥門推桿6、7所組成的凸輪機(jī)構(gòu)等。燃?xì)馔苿?dòng)活塞作往復(fù)移動(dòng)，

經(jīng)連桿轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。凸輪和閥'［推桿是用來(lái)后閉進(jìn)氣閥和

排氣閥的。當(dāng)燃?xì)馔苿?dòng)活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，各構(gòu)件協(xié)調(diào)地動(dòng)作，進(jìn)、排氣閥

有規(guī)律地后閉，加上汽化、點(diǎn)火等裝置的配合，就把熱能轉(zhuǎn)換為曲軸

回轉(zhuǎn)的機(jī)械能。

機(jī)械原理是研究機(jī)器的共性理論，必須對(duì)機(jī)器進(jìn)行概括和抽象內(nèi)

燃機(jī)及機(jī)械手的構(gòu)造、用途和性能雖不相同，但是從它們的組成、運(yùn)

動(dòng)確定性及功能關(guān)系看，都具有一些共同特征：

(1)人為的實(shí)物(機(jī)件)的組合體。

(2)組成它們的各部分之間都具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

(3)能完成有用機(jī)械功或轉(zhuǎn)換機(jī)械能。

凡同時(shí)具備上述3個(gè)特征的實(shí)物組合體就稱為機(jī)器。

2.什么是機(jī)構(gòu)？

機(jī)構(gòu)是傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的實(shí)物組合體。最常見的機(jī)構(gòu)有連桿機(jī)構(gòu)、

凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、開式鏈機(jī)構(gòu)等。它

們的共同特征是：

(1)人為的實(shí)物(機(jī)件)的組合體。

(2)組成它們的各部分之間都具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

機(jī)器及機(jī)構(gòu)的聯(lián)系及區(qū)別：

機(jī)器是由各種機(jī)構(gòu)組成的，它可以完成能量的轉(zhuǎn)換或做有用的機(jī)

械功；而機(jī)構(gòu)則僅僅起著運(yùn)動(dòng)傳遞和運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換的作用。在開發(fā)設(shè)

計(jì)新型機(jī)器時(shí)，我們采用〃積零為整〃的設(shè)計(jì)思想，根據(jù)機(jī)器要完成

的工藝動(dòng)作和工作性能，選擇已有機(jī)構(gòu)或創(chuàng)新設(shè)計(jì)新機(jī)構(gòu)，構(gòu)造新型

機(jī)器。內(nèi)燃機(jī)就是由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(由活塞、連桿、曲軸和機(jī)架組成)、

凸輪機(jī)構(gòu)(由凸輪、頂桿和機(jī)架組成)和齒輪機(jī)構(gòu)等組成。

二、研究?jī)?nèi)容

1.機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)

主要研究機(jī)構(gòu)的組成原理以及各種機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)、功用和運(yùn)

動(dòng)設(shè)計(jì)方法。主要內(nèi)容包括機(jī)構(gòu)的組成和機(jī)構(gòu)分析、連桿機(jī)構(gòu)、凸輪

機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)和間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等一些常用的機(jī)構(gòu)及組合方式，闡述

滿足預(yù)期運(yùn)動(dòng)和工作要求的各種機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論和方法。

2?機(jī)械的動(dòng)力設(shè)計(jì)

主要介紹機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中所出現(xiàn)的若干動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，以及如何通

過(guò)合理設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)改善機(jī)械動(dòng)力性能的途徑。主要包括求解在已知力

作用下機(jī)械的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的方法、減少機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)問(wèn)題、

機(jī)械運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的平衡問(wèn)題、以及機(jī)械效率和摩擦問(wèn)題。

3.機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

主要介紹機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)過(guò)程、設(shè)計(jì)思路和

設(shè)計(jì)方法。主要內(nèi)容包括機(jī)械總體方案的設(shè)計(jì)和機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)的方案

設(shè)計(jì)等內(nèi)容。

三、機(jī)械原理課程在教學(xué)中的任務(wù)、地位和作用

1.機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)的目的

機(jī)械工業(yè)是國(guó)家綜合國(guó)力發(fā)展的基石，為了滿足各行各業(yè)和廣大

人民群眾日益增長(zhǎng)的新需求，就需要?jiǎng)?chuàng)造出越來(lái)越多的新產(chǎn)品，故現(xiàn)

代機(jī)械工業(yè)對(duì)創(chuàng)新型人才的渴求及日俱增。機(jī)械原理課程在培養(yǎng)機(jī)械

方面的創(chuàng)新型人才中將起到不可或缺的重要作用。

2.機(jī)械原理課程在教學(xué)中的地位、任務(wù)和作用

機(jī)械原理是以高等數(shù)學(xué)、物理學(xué)及理論力學(xué)等基礎(chǔ)課程為基礎(chǔ)

的，研究各種機(jī)械所具有的共性問(wèn)題；它又為以后學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)和有

關(guān)機(jī)械工程專業(yè)課程以及掌握新的科學(xué)技術(shù)成就打好工程技術(shù)的理

論基礎(chǔ)。因此，機(jī)械原理是機(jī)械類各專業(yè)的一門非常重要的技術(shù)基礎(chǔ)

課。

機(jī)械原理課程在培養(yǎng)高級(jí)機(jī)械工程技術(shù)人才的全局中，為學(xué)生從

事機(jī)械方面的設(shè)計(jì)、制造、研究和開發(fā)算定了重要的基礎(chǔ)，并具有增

強(qiáng)學(xué)生適應(yīng)機(jī)械技術(shù)工作能力的作用。

四、機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)方法

(1)學(xué)習(xí)機(jī)械原理知識(shí)的同時(shí)，注重素質(zhì)和能力的培養(yǎng)。

(2)重視邏輯思維的同時(shí)，加強(qiáng)形象思維能力的培養(yǎng)。

(3)注意把理論力學(xué)的有關(guān)知識(shí)運(yùn)用于本課程的學(xué)習(xí)中。

(4)注意將所學(xué)知識(shí)用于實(shí)際，做到舉一反三。

五、機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)簡(jiǎn)介

1.機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)理論

2.常用機(jī)構(gòu)和組合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及研究

3.機(jī)器人機(jī)構(gòu)及仿生機(jī)構(gòu)

4?微型機(jī)械及機(jī)電一體化

5.機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)

6.機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)

7.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

課時(shí)授課計(jì)劃

項(xiàng)目一機(jī)構(gòu)組成原理及機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析

§任務(wù)一機(jī)構(gòu)的組成§任務(wù)二機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及繪制

教學(xué)目的

1.熟練掌握機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制方法。能夠?qū)?shí)際機(jī)構(gòu)或機(jī)構(gòu)的

結(jié)構(gòu)圖繪制成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；能看懂各種復(fù)雜機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖;

能用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖表述自己的設(shè)計(jì)構(gòu)思。

2.掌握運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)的條件。

教學(xué)重點(diǎn)

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

教學(xué)難點(diǎn)

將實(shí)際機(jī)構(gòu)或機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖繪制成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

教學(xué)方法

講授

課堂環(huán)節(jié)組織教學(xué)導(dǎo)入新課講授新課鞏固新課布置作業(yè)

時(shí)間分配

2106585

作業(yè)、復(fù)習(xí)內(nèi)容、要求

1.完成任務(wù)二后思考題3;

2.預(yù)習(xí)機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算。

課后小結(jié)

1.內(nèi)容較多*課堂上課時(shí)間有些緊張*同學(xué)們接受能力有限,需放

慢上課速度；

2.有部分同學(xué)聽課狀態(tài)很差，需盡力找到他們的興趣點(diǎn)所在。

項(xiàng)目一機(jī)構(gòu)組成原理及機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析

任務(wù)一機(jī)構(gòu)的組成

【知識(shí)點(diǎn)回顧】

1.說(shuō)明機(jī)構(gòu)和機(jī)器的相同點(diǎn)及不同點(diǎn)。

2.腳踏自行車和電動(dòng)自行車相比，哪種屬于機(jī)器的范疇?它們都

是機(jī)械嗎？

3.機(jī)械原理研究的對(duì)象是什么？

4.設(shè)想一下機(jī)械工業(yè)將會(huì)發(fā)展成什么樣子？

【知識(shí)點(diǎn)導(dǎo)入及任務(wù)布置】

我們?cè)谶M(jìn)行運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，都需將具體的機(jī)構(gòu)組成部分抽象

成簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，繪制出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)

圖要求熟悉構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副的概念，掌握各種平面運(yùn)動(dòng)副和構(gòu)件的一般

表不方法。

通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，主要解決以下幾個(gè)方面問(wèn)題：

1.機(jī)構(gòu)由哪幾部分組成？

2.自由度、約束、構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副的相關(guān)概念？

3.機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)鏈的區(qū)別是什么？

學(xué)生們?cè)谕瓿扇蝿?wù)一和任務(wù)二的學(xué)習(xí)后?需完成以下任務(wù)：

繪制緒論中單缸內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。

【知識(shí)講授】

一、構(gòu)件及自由度

1.構(gòu)件

構(gòu)件：從運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)分析機(jī)械時(shí)，構(gòu)件是參加運(yùn)動(dòng)的最小單元體。

構(gòu)件可以是一個(gè)零件，也可以是由多個(gè)零件組成的剛性系統(tǒng)。

零件：從制造的觀點(diǎn)分析機(jī)械時(shí)，零件是組成機(jī)械的最小單元體。

任何機(jī)械都由許多零件組合而成的。

2?自由度

一個(gè)做平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件具有三個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。如圖1-1所示?

在稅y坐標(biāo)系中?自由構(gòu)件可隨其上任一點(diǎn)/沿x軸、y軸方向移

動(dòng)和繞/點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目稱為自由度(degree

offreedom)°

圖1-1構(gòu)件做平面運(yùn)動(dòng)時(shí)的自由度

二、運(yùn)動(dòng)副及約束

1?運(yùn)動(dòng)副

運(yùn)動(dòng)副：兩構(gòu)件直接接觸所形成的可動(dòng)聯(lián)接。

運(yùn)動(dòng)副元素：兩構(gòu)件直接接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的點(diǎn)、線、面部分。

構(gòu)件的自由度：構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目C

兩個(gè)構(gòu)件構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副后，構(gòu)件的某些獨(dú)立運(yùn)動(dòng)受到限制,這種限制

稱為約束。

約束：運(yùn)動(dòng)副對(duì)構(gòu)件的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)所加的限制。運(yùn)動(dòng)副每引入一個(gè)

約束，構(gòu)件就失去一個(gè)自由度。

2.運(yùn)動(dòng)副的分類

1）按運(yùn)動(dòng)副的接觸形式分：

低副：構(gòu)件及構(gòu)件之間為面接觸，其接觸部分的壓強(qiáng)較低，低副

認(rèn)可分成移動(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)副。

高副：構(gòu)件及構(gòu)件之間為點(diǎn)、線接觸，其接觸部分的壓強(qiáng)較高。

2）按相對(duì)運(yùn)動(dòng)的形式分

平面運(yùn)動(dòng)副：兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為平面運(yùn)動(dòng)。

空間運(yùn)動(dòng)副：兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為空間運(yùn)動(dòng)。

3）按運(yùn)動(dòng)副引入的約束數(shù)分類

引入1個(gè)約束的運(yùn)動(dòng)副稱為1級(jí)副，引入2個(gè)約束的運(yùn)動(dòng)副稱為

2級(jí)副，引入3個(gè)約束的運(yùn)動(dòng)副稱為3級(jí)副，引入4個(gè)約束的運(yùn)動(dòng)

副稱為4級(jí)副，引入5個(gè)約束的運(yùn)動(dòng)副稱為5級(jí)副。

三、運(yùn)動(dòng)鏈及機(jī)構(gòu)

1?運(yùn)動(dòng)鏈

運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)侵竷蓚€(gè)或兩個(gè)以上的構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接而構(gòu)成的系

統(tǒng)。

閉式運(yùn)動(dòng)鏈(閉鏈)：運(yùn)動(dòng)鏈的各構(gòu)件構(gòu)成首末封閉的系統(tǒng)?如

圖l-2a°

開式運(yùn)動(dòng)鏈(開鏈)：運(yùn)動(dòng)鏈的各構(gòu)件未構(gòu)成首末封閉的系統(tǒng)，

如圖l-2b。

(a)(b)

圖1-2

2?機(jī)構(gòu)

在運(yùn)動(dòng)鏈中，如果將某一個(gè)構(gòu)件加以固定，而讓另一個(gè)或幾個(gè)

構(gòu)件按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律相對(duì)固定構(gòu)件運(yùn)動(dòng)時(shí)如果運(yùn)動(dòng)鏈中其余各構(gòu)

件都有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則此運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)。

機(jī)構(gòu)：具有確定運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈。

機(jī)架：機(jī)構(gòu)中固定不動(dòng)的構(gòu)件；

原動(dòng)件：按照給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件

【知識(shí)點(diǎn)總結(jié)】

本任務(wù)主要講述了平面機(jī)構(gòu)自由度及約束的概念以及自由度的類

型,通過(guò)對(duì)本任務(wù)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生對(duì)機(jī)構(gòu)的組成有一定的掌握，會(huì)區(qū)

分平面機(jī)構(gòu)自由度的類型。

請(qǐng)同學(xué)回答以下問(wèn)題：

1.何謂構(gòu)件？何謂運(yùn)動(dòng)副？如何區(qū)分運(yùn)動(dòng)副的類型？

2.何謂運(yùn)動(dòng)鏈？運(yùn)動(dòng)鏈和機(jī)構(gòu)的差別是什么？

任務(wù)二機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及繪制

-、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：用規(guī)定的線條和符號(hào)表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按一

???????

定比例確定運(yùn)動(dòng)副相對(duì)位置，繪制出的能夠準(zhǔn)確表達(dá)機(jī)構(gòu)組成和各

構(gòu)件間運(yùn)動(dòng)父系的簡(jiǎn)單圖形，稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖(kinematic

diagramofmechanism)°

機(jī)構(gòu)示意圖：只是為了表明機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)或者運(yùn)動(dòng)原理，也可以不

按比例來(lái)繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，這種圖形稱為機(jī)構(gòu)示意圖(schematic

diagramofmechanism)°

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中通常應(yīng)表達(dá)出下列內(nèi)容：

(1)構(gòu)件數(shù)目；

(2)運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目和類型；

(3)及運(yùn)動(dòng)變換相欠的構(gòu)件尺寸參數(shù);

(4)原動(dòng)件及具運(yùn)動(dòng)特性。

二、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及繪制

1.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中一些常用的表示方法

(1)構(gòu)件

(2)運(yùn)動(dòng)副的表示方法

1)轉(zhuǎn)動(dòng)副

兩構(gòu)件組成轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，其表示方法如圖1-3所示。數(shù)字1和2表

示兩個(gè)構(gòu)件，圓圈表示轉(zhuǎn)動(dòng)副，其圓心必須及回轉(zhuǎn)軸線重合。圖l-3a

中的兩個(gè)構(gòu)件均為活動(dòng)構(gòu)件；圖l-3b中的構(gòu)件1是機(jī)架，固定構(gòu)件，

構(gòu)件2是活動(dòng)構(gòu)件。

(a)(b)

圖1-3轉(zhuǎn)動(dòng)副的表示方法

2)移動(dòng)副

構(gòu)件1和構(gòu)件2組成移動(dòng)副時(shí)，表示方法如圖1-4所示；移動(dòng)導(dǎo)

路必須及相對(duì)移動(dòng)方向一致。

圖1-4移動(dòng)副的表示方法

3)高副

兩構(gòu)件組成平面高副時(shí)，應(yīng)畫出兩構(gòu)件接觸處的輪廓曲線，如圖

1-5所示的凸輪副和齒輪副。

圖1-5凸輪副和齒輪副

（4）常用機(jī)構(gòu)的表示方法

GB/T4460—1984對(duì)一些常用機(jī)構(gòu)在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中的表示方

法作了規(guī)定?現(xiàn)摘錄其中一部分以供參考（表）。

2.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制

（1）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制的一般步驟：

1）分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，找出機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件。

2）原動(dòng)件開始?按照運(yùn)動(dòng)的傳遞順序，分析各構(gòu)件之間的相對(duì)

運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，確定活動(dòng)構(gòu)件的數(shù)目、運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目。

3）選擇表達(dá)各構(gòu)件間運(yùn)動(dòng)關(guān)系的視圖平面和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)

投影位置。

4）選擇適當(dāng)?shù)谋壤叱?。〃尸?shí)際長(zhǎng)度/圖示長(zhǎng)度（單位：m/mm

或mm/mm）°

5）按比例確定各運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置，用規(guī)定符號(hào)繪制機(jī)構(gòu)

運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。

6）用阿拉伯?dāng)?shù)字給各構(gòu)件編號(hào)?用大寫英文字母標(biāo)出各個(gè)運(yùn)動(dòng)

副，并用箭頭標(biāo)出機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方向。

（2）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制的實(shí)例分析

【任務(wù)小結(jié)】

本任務(wù)主要講述了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)及繪制方法，通過(guò)對(duì)本任務(wù)

的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，掌握機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的符號(hào)

及繪制方法?以便更好的分析及設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)。

課堂提問(wèn)問(wèn)題：

1.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及示意圖有什么區(qū)別？

2.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖能表示出原機(jī)構(gòu)哪些方面的特征？

課時(shí)授課計(jì)劃

§任務(wù)三機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算及其具有確定運(yùn)動(dòng)的條件

教學(xué)目的

1.熟練掌握機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算方法和機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。

2.能夠分析機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算中的特殊注意事項(xiàng)。

教學(xué)重點(diǎn)

機(jī)構(gòu)自由度的II算方法

教學(xué)難點(diǎn)

復(fù)雜機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算

教學(xué)方法

講授

課堂環(huán)節(jié)組織教學(xué)導(dǎo)入新課講授新課鞏固新課布置作業(yè)

時(shí)間分配

3270105

作業(yè)、復(fù)習(xí)內(nèi)容、要求

1.完成任務(wù)三后思考及練習(xí)題5;

2.復(fù)習(xí)機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算，準(zhǔn)備下次課的階段考試。

課后小結(jié)

1.考慮到中職本學(xué)生接受能力?取消了原定計(jì)劃中任務(wù)四的學(xué)習(xí)。

2.在下次課的階段測(cè)試中，增加習(xí)題講解。

3.9月17號(hào)進(jìn)行課程階段測(cè)試。(3-1)

4.9月21號(hào)去實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容認(rèn)知實(shí)驗(yàn)和平面機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖測(cè)繪。

(3-2)

任務(wù)三機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算及其具有確定運(yùn)動(dòng)的條件

【知識(shí)點(diǎn)回顧】

1.為什么要繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖？機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及機(jī)構(gòu)示意圖有

什么區(qū)別？

2.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的作用是什么？

【知識(shí)點(diǎn)導(dǎo)入】

完成了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖后我們需要考慮選擇原動(dòng)件的問(wèn)題?應(yīng)該

選什么樣的構(gòu)件為原動(dòng)件合適？需要幾個(gè)原動(dòng)件？原動(dòng)件的個(gè)數(shù)選

擇不當(dāng)會(huì)對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生哪些影響？要回答這些問(wèn)題就要先學(xué)會(huì)

計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度。

【知識(shí)點(diǎn)講解】

一、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算

機(jī)構(gòu)的自由度：機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)所必須給定的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。

分析：平面機(jī)構(gòu)中?若共有N個(gè)構(gòu)件，除去機(jī)架外，其活動(dòng)構(gòu)件

數(shù)為n=N-1。顯然?這些活動(dòng)構(gòu)件在未組成運(yùn)動(dòng)副之前，其自由度

總數(shù)為3n，當(dāng)它們用幾個(gè)低副和4個(gè)高副連接組成機(jī)構(gòu)后，因?yàn)?/p>

每個(gè)低副引入兩個(gè)約束，每個(gè)高副引入一個(gè)約束，所以，總共引入

（2凡+2）個(gè)約束。機(jī)構(gòu)的自由度尸應(yīng)為活動(dòng)構(gòu)件的總自由度數(shù)減

去總約束數(shù)，即

F=3n-（2凡+4）=3/7-2凡-4

例題講解：

1.計(jì)算曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的自由度

2.計(jì)算錢鏈四桿機(jī)構(gòu)和五桿機(jī)構(gòu)的自由度

二、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件

機(jī)構(gòu)的自由度及原動(dòng)件的關(guān)系有以下幾種情況：

若仁0,表示沒有原動(dòng)件，這時(shí)機(jī)構(gòu)變成了桁架，不能成為機(jī)構(gòu)。

若原動(dòng)件數(shù)目小于尸，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)將不完全確定?沿阻力最小的

方向運(yùn)動(dòng)?以錢鏈五桿機(jī)構(gòu)為例講解；

若原動(dòng)件數(shù)目大于尸，則將導(dǎo)致機(jī)構(gòu)中最薄弱的環(huán)節(jié)損壞，以較

鏈四桿機(jī)構(gòu)為例講解。

由此，可以得出機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是：尸＞0，且下等于原

動(dòng)件數(shù)。

三、應(yīng)用平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式時(shí)的注意事項(xiàng)

1?復(fù)合校鏈

兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接就構(gòu)成復(fù)合校鏈

(compoundhinge)°攵個(gè)構(gòu)件在一處校接形成的復(fù)合較鏈應(yīng)具有

kA個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。

機(jī)構(gòu)中某一構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)不影響原動(dòng)件和輸出構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)傳遞，該

構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的自由度稱為局部自由度(passivedegreeof

freedom)o常見于凸輪機(jī)構(gòu)滾子從動(dòng)件及類似的將滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L

動(dòng)摩擦的情況中。在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，可將該構(gòu)件去掉或作固定處

理。

例：試計(jì)算圖示凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。

解：該機(jī)構(gòu)滾輪處形成局部自由度，處理方

所示，其自由度為：

F=3n-2PL-/^=3x2-2x2-l=l

3.虛約束(圖略，見課本)

對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)際上不起限制作用的重復(fù)約束稱為虛約束

(redundantconstraint)°計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)將帶入虛約束的構(gòu)

件及其運(yùn)動(dòng)副除去不計(jì)。

虛約束常出現(xiàn)在以下場(chǎng)合：

(1)平行四邊形機(jī)構(gòu)

圖1-17所示的機(jī)車車輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)即是平行四邊形機(jī)構(gòu)，桿2、4、

5相互平行且長(zhǎng)度相等，其中任意一構(gòu)件去掉后均不影響機(jī)構(gòu)的運(yùn)

動(dòng)。

(2)兩構(gòu)件之間組成多個(gè)導(dǎo)路平行的移動(dòng)副

如圖1-18所示的桿件1和機(jī)架2在/、8、。三處形成移動(dòng)副，

只有一個(gè)移動(dòng)副起作用,另兩個(gè)為虛約束。

(3)兩個(gè)構(gòu)件之間組成多個(gè)軸線重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副

如圖1-19所示一對(duì)軸承支承一根軸，只能看作一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。

(4)機(jī)構(gòu)中對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)不起作用的對(duì)稱部分

如圖1-20所示的行星輪系,太陽(yáng)輪1驅(qū)動(dòng)三個(gè)對(duì)稱布置的行星

輪2、2'和2〃?帶動(dòng)內(nèi)齒輪3?實(shí)際上1個(gè)行星輪即可滿足傳動(dòng)的

需要，其他兩個(gè)行星輪則引入了虛約束。在計(jì)算尸時(shí)應(yīng)將多余的行星

輪去掉。

思考：既然虛約束對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不起實(shí)際限制作用，為什么要引

人虛約束？

【知識(shí)點(diǎn)總結(jié)】

本任務(wù)主要講述了機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算方法及其注意事項(xiàng)。通過(guò)對(duì)

本任務(wù)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度并判斷機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的確定

性，掌握復(fù)合較鏈、局部自由度和虛約束的概念。

綜合練習(xí)：

計(jì)算圖l-21a所示大篩機(jī)構(gòu)的自由度，并判斷該機(jī)構(gòu)是否有確定

的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

項(xiàng)目二平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析

任務(wù)一研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的目的和方法

任務(wù)二速度瞬心法及其在機(jī)構(gòu)速度分析上的應(yīng)用

教學(xué)目的

1.了解機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的目的和方法；

2掌握瞬心法原理及瞬心位置的確定方法。

教學(xué)重點(diǎn)

瞬心的概念，三心定理，瞬心位置的確定方法

教學(xué)難點(diǎn)

速度瞬心位置的確定方法

教學(xué)方法

講授

課堂環(huán)節(jié)組織教學(xué)導(dǎo)入新課講授新課鞏固新課布置作業(yè)

時(shí)間分配

3570102

作業(yè)、復(fù)習(xí)內(nèi)容、要求

預(yù)習(xí)有關(guān)瞬心法進(jìn)行速度分析的內(nèi)容

課后小結(jié)

1.瞬心的概念比較抽象?學(xué)生們埋解比較慢?應(yīng)該把進(jìn)度放慢。

2.這節(jié)課開始用到理論力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)部分內(nèi)容，應(yīng)督促學(xué)生做好理

論基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作。

任務(wù)一研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的目的和方法

【知識(shí)導(dǎo)入】

-、什么是機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析？

平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析就是從運(yùn)動(dòng)學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，根據(jù)原動(dòng)件的已知

運(yùn)動(dòng)規(guī)律，確定機(jī)構(gòu)中其余構(gòu)件上任一點(diǎn)的軌跡、位移、速度和加速

度以及這些構(gòu)件的角位移、角速度和角加速度。1.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析要

解決什么問(wèn)題？

二、為什么要進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析？

不論是對(duì)于了解、認(rèn)識(shí)和分析現(xiàn)有機(jī)械的運(yùn)動(dòng)特性以便合理有效

地運(yùn)用這些機(jī)器，還是設(shè)計(jì)新的機(jī)械，進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析都是很重

要的。

【知識(shí)點(diǎn)講解】

一、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的目的

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的內(nèi)容包括位移分析、速度分析和加速度分析三部

分。

通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行位移分析，可以了解機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程，從而確

定機(jī)構(gòu)中構(gòu)件所需的運(yùn)動(dòng)空間，判斷各構(gòu)件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是否會(huì)發(fā)生

相互干涉,還可以確定出從動(dòng)件的行程以及構(gòu)件上某點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡

等。

通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度分析，可以確定從動(dòng)件的速度變化規(guī)律能否

滿足工作要求,也可確定出機(jī)構(gòu)的某些結(jié)構(gòu)參數(shù)。

對(duì)于某些高速機(jī)械進(jìn)行加速度分析是為了確定各個(gè)構(gòu)件的慣性

力，進(jìn)而確定出在構(gòu)件上所產(chǎn)生的沖擊及其對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的影響。

二、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的方法

1?圖解法

(1)速度瞬心法

簡(jiǎn)單直觀、精度低、求系列位置時(shí)繁瑣.當(dāng)構(gòu)件數(shù)目較少時(shí)，適

合用瞬心法進(jìn)行速度分析。

(2)矢量方程圖解法

利用理論力學(xué)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，把速度方程和加速度方程轉(zhuǎn)換為

幾何矢量方程，用作圖的方法求解構(gòu)件的角速度、角加速度或某些點(diǎn)

的速度及加速度。

2?解析法

在建立機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，采用數(shù)學(xué)方法求解構(gòu)件的角速

度、加速度或某些點(diǎn)的速度及加速度，計(jì)算工作量大，但借助計(jì)算機(jī)

可獲得很高的計(jì)算精度。

任務(wù)二速度瞬心法及其在機(jī)構(gòu)速度分析上的應(yīng)用

一、瞬心法

1?速度瞬心的概念

互作平面運(yùn)動(dòng)的兩構(gòu)件上，瞬時(shí)速度相等的重合點(diǎn)即為速度瞬心，

簡(jiǎn)稱瞬心，用符號(hào)與表示，下角標(biāo)i、j分別代表兩個(gè)構(gòu)件。

相對(duì)瞬心一如果兩個(gè)構(gòu)件中有一個(gè)是固定不動(dòng)的構(gòu)件，則其瞬心

稱為絕對(duì)速度瞬心(absoluteinstantaneouscentreofvelocity)°

由于固定不動(dòng)的構(gòu)件速度為零，所以絕對(duì)瞬心是運(yùn)動(dòng)構(gòu)件上絕對(duì)速度

等于零的點(diǎn)。

絕對(duì)瞬心一如果兩個(gè)構(gòu)件都是運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件?則其瞬心稱為相對(duì)速

度瞬心(relativeinstantaneouscentreofvelocity)°

注意：任意兩個(gè)構(gòu)件無(wú)論它們是否直接形成運(yùn)動(dòng)副都存在一個(gè)瞬

心。

二、機(jī)構(gòu)中瞬心的數(shù)目

由于在作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的任意兩構(gòu)件之間都有一個(gè)瞬心，如果一個(gè)機(jī)

構(gòu)由《個(gè)構(gòu)件(包含機(jī)架)組成，則機(jī)構(gòu)所具有的瞬心數(shù)目/V為

三、機(jī)構(gòu)中瞬心位置的確定

i.兩個(gè)自由構(gòu)件之間的瞬心\

在圖2-1中,設(shè)某一瞬時(shí),已知構(gòu)件1和晨：右)

構(gòu)件2在重合點(diǎn)力和6處的相對(duì)速度分別為

以2Al和42B「過(guò)點(diǎn)工作相對(duì)速度幺2Al的垂線?過(guò)點(diǎn)8作相對(duì)速度

?B2B1的垂線，這兩條垂線交于點(diǎn)?一則該交點(diǎn)就是兩個(gè)構(gòu)件的瞬心。

2.兩個(gè)構(gòu)件之間直接接觸組成運(yùn)動(dòng)副時(shí)的瞬心

運(yùn)動(dòng)副類型ES瞬心位置特征

三個(gè)瞬心位于同一直線上，稱這一結(jié)論為三心定理。三心定理用于求

機(jī)構(gòu)中兩個(gè)構(gòu)件之間不以運(yùn)動(dòng)副相連或組成滾動(dòng)兼滑動(dòng)的高副時(shí)的

瞬心。

(2)瞬心多邊形法當(dāng)機(jī)構(gòu)的瞬心數(shù)目較多時(shí)，應(yīng)用三心定理

直接求解各個(gè)瞬心比較復(fù)雜，這里介紹瞬心多邊形法來(lái)求解各個(gè)瞬心

的位置。瞬心多邊形法是三心定理的具體應(yīng)用。

應(yīng)用瞬心多邊形法的步驟如下：

a)利用公式，計(jì)算瞬心數(shù)目。

b)在機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖上把兩構(gòu)件直接用運(yùn)動(dòng)副連接的瞬心用直接法標(biāo)

出。

c）按構(gòu)件數(shù)目畫出正K邊形的K個(gè)頂點(diǎn)，每個(gè)頂點(diǎn)代表一個(gè)構(gòu)

件，并按順序標(biāo)注阿拉伯?dāng)?shù)字，每?jī)蓚€(gè)頂點(diǎn)連線代表一個(gè)瞬心。多邊

形的各個(gè)棱邊表示兩個(gè)構(gòu)件用運(yùn)動(dòng)副直接連接的瞬心，而多邊形的對(duì)

角線則表示不以運(yùn)動(dòng)副相連的兩個(gè)構(gòu)件的瞬心，即未知瞬心。三個(gè)頂

點(diǎn)連線構(gòu)成三角形的三條邊表示三瞬心共線。

d）根據(jù)三心定理，利用兩個(gè)三角形的公共邊可找出未知瞬心。

在求機(jī)構(gòu)的瞬心時(shí)，首先確定瞬心多邊形中各個(gè)邊表示的瞬心，

然后用三心定理確定對(duì)角線表示的瞬心。

【知識(shí)點(diǎn)總結(jié)】

本任務(wù)主要講了速度瞬心法、機(jī)構(gòu)中瞬心的數(shù)目計(jì)算方法及瞬心

位置的確定，通過(guò)對(duì)本任務(wù)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠用速度瞬心法對(duì)機(jī)構(gòu)

進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。

課堂提問(wèn)：

L何謂速度瞬心？相對(duì)瞬心及絕對(duì)瞬心有何異同點(diǎn)？

2.能否用速度瞬心法求構(gòu)件的加速度？為什么？

3?何謂三心定理？何種情況下的瞬心需要用三心定理來(lái)確定？

課時(shí)授課計(jì)劃

項(xiàng)目二平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析

任務(wù)二速度瞬心法及其在機(jī)構(gòu)速度分析上的應(yīng)用（二）

教學(xué)目的

掌握用瞬心法對(duì)常用機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度分析

教學(xué)重點(diǎn)

速度瞬心法在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析中的應(yīng)用

教學(xué)難點(diǎn)

速度瞬心法在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析中的應(yīng)用

教學(xué)方法

講授

課堂環(huán)節(jié)組織教學(xué)導(dǎo)入新課講授新課鞏固新課布置作業(yè)

時(shí)間分配

55502010

作業(yè)、復(fù)習(xí)內(nèi)容、要求

i.完成項(xiàng)目二任務(wù)二中思考及練習(xí)4、5兩道大題；

2,預(yù)習(xí)項(xiàng)目三平面連桿機(jī)構(gòu)

課后小結(jié)

習(xí)題講解一定要細(xì)致，鼓勵(lì)學(xué)生多做練習(xí)，熟能生巧。

任務(wù)二速度瞬心法及其在機(jī)構(gòu)速度分析上的應(yīng)用

【知識(shí)導(dǎo)入】

-、什么是機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析？

通過(guò)上節(jié)課的介紹，我們了解了速度瞬心的概念，知道了瞬心位

置的確定方法，這節(jié)課我們就通過(guò)四道例題學(xué)習(xí)如何利用速度瞬心法

求解構(gòu)件的角速度或者是構(gòu)件上任一點(diǎn)的速度。

【知識(shí)點(diǎn)講解】

三、機(jī)構(gòu)中瞬心位置的確定

例2-1確定如圖2-3所示的錢鏈四桿機(jī)構(gòu)的全部瞬心。

解：a）如圖2-3a所示的錢鏈四桿機(jī)構(gòu)中，瞬心的總數(shù)

b）各構(gòu)件之間的銀鏈中心分別為瞬心84、P12、&、&。由于

瞬心位置及兩構(gòu)件次序無(wú)關(guān)，故P14及此1相同，P\2及丹1相同,P23

及只2相同，自4及/3相同°未知瞬心為P13'丹4可利用瞬心多邊

形法找出來(lái)。

c）如圖2-3b所示畫出正四邊形的四個(gè)頂點(diǎn)1、2、3、4，表示

該機(jī)構(gòu)的四個(gè)構(gòu)件1、2、3、4。連接頂點(diǎn)4、1，表示瞬心①；連

接頂點(diǎn)1、2，表示瞬心P12；連接頂點(diǎn)2、3,表示瞬心P23；連接頂

點(diǎn)3、4，表示瞬心84。四邊形的對(duì)角線13和24分別表示未知瞬

心P13和P?4。

d）直接應(yīng)用三心定理，利用三角形123、143的公共邊找出P、3。

三角形123中?表示々2、&'月3共線,三角形143中,表示周、

月4'共線,兩線交點(diǎn)即為P13°同理，三角形124中*表示P12、

自4、84共線,三角形234中*表示&、自4、月4共線，兩線交點(diǎn)

即為P24°

（a）（b）

校鏈四桿機(jī)構(gòu)瞬心求法

例2-2確定如圖2-4所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的全部瞬心。

解：a）如圖2-4a所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，瞬心的總數(shù)

b）可直接找出的瞬心P14、P12、&、&。未知瞬心為P13、P24、

可利用瞬心多邊形法找出來(lái)。

c）如圖2-4b所示畫出正四邊形各棱邊分別表示瞬心々4、々2、

烏3、24。四邊形的對(duì)角線13和24分別表示未知瞬心心和烏4。

d）根據(jù)三心定理小在&和丹3的連線上，又在尺4和a的

連線上，其交點(diǎn)為尺3。&在尺2和自乙的連線上，又在％和&

的連線上，其交點(diǎn)為丹4。

(a)(b)

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)瞬心求法

四、速度瞬心法在機(jī)構(gòu)速度分析中的應(yīng)用

利用速度瞬心對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度分析時(shí)，要選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)谋壤?/p>

川，畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖?找出機(jī)構(gòu)的全部瞬心并標(biāo)注在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

上。利用瞬心是兩構(gòu)件重合點(diǎn)處的等速重合點(diǎn)和瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的概

念，找出待求構(gòu)件的速度。

例2-3已知圖2?5所示的錢鏈四桿機(jī)構(gòu)的尺寸、位置，

構(gòu)件1的角速度幼，用瞬心法求解構(gòu)件2、3的角速度幼，幼。

解：找出該機(jī)構(gòu)的全部速度瞬心并標(biāo)注在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖上。

因已知構(gòu)件1的角速度si，待求角速度的構(gòu)件要同構(gòu)件1聯(lián)系

起來(lái)。

若求解5，則找出構(gòu)件1和構(gòu)件2的同速點(diǎn)，既瞬心P12。

戶12在構(gòu)件1上，尢=匕="外

P12在構(gòu)件2上，入=%=在⑹

若求5，則應(yīng)找出構(gòu)件1和構(gòu)件3的同速點(diǎn)，既瞬心P\3。

擴(kuò)大構(gòu)件1、3，其同速點(diǎn)為丹3。

其方向可由其速度方向判斷。

瞬心法在錢鏈四桿機(jī)構(gòu)分析中的應(yīng)用瞬心法在凸輪

機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用

例2-4已知上圖所示凸輪機(jī)構(gòu)中的凸輪角速度32，用瞬心法

求從動(dòng)件速度刈。

解：1）畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖并標(biāo)注全部速度瞬心。

該機(jī)構(gòu)共有三個(gè)瞬心，々2在構(gòu)件1、2的轉(zhuǎn)動(dòng)副處，々3在垂直

于構(gòu)件1、3組成的移動(dòng)副導(dǎo)路的無(wú)窮遠(yuǎn)處?而丹3既要在過(guò)接觸點(diǎn)

的法線上/7上，又要在尺2及凡3的連線上，則公法線〃”及凡2和

月3的連線的交點(diǎn)即為丹3，如圖2-6所六。

2）求從動(dòng)件的移動(dòng)速度

丹3為凸輪2及推桿3的速度瞬心，即兩構(gòu)件的同速點(diǎn)，則有

心=牡與內(nèi)=匕，推桿的運(yùn)動(dòng)方向可由瞬心處的速度方向決定°從上

式可找出以下關(guān)系：

該關(guān)系式在凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中有重要應(yīng)用。

當(dāng)機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件很多時(shí)，尋找全部瞬心是件很繁瑣的事情，只有

當(dāng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)較少時(shí)，應(yīng)用瞬心法作速度分析才比較簡(jiǎn)便快捷。

【知識(shí)點(diǎn)總結(jié)】

瞬心法適合于求簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)的速度，機(jī)構(gòu)復(fù)雜時(shí)因瞬心數(shù)急劇增加

而求解過(guò)程復(fù)雜?而且有時(shí)瞬心點(diǎn)落在紙面外。還要注意的是?速度

瞬心法僅適于求速度V?不能用于機(jī)構(gòu)的加速度分析，應(yīng)用有一定局

限性

總結(jié)練習(xí)題：

在圖示機(jī)構(gòu)中已知各構(gòu)件的長(zhǎng)度，主動(dòng)件AB以等角速度31順

時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。試求：

(1)標(biāo)出機(jī)構(gòu)的全部速度瞬心，指出其中的絕對(duì)瞬心；

(2)用速度瞬心法求傳動(dòng)比/13=31/他；

課時(shí)授課計(jì)劃

課程名稱

項(xiàng)目三平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

任務(wù)一連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及其設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題

任務(wù)二平面四桿機(jī)構(gòu)的類型及其應(yīng)用

教學(xué)目的

1.了解連桿機(jī)構(gòu)的分類、應(yīng)用和傳動(dòng)特點(diǎn)。

2.了解平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題、常用的設(shè)計(jì)方法和發(fā)展趨

勢(shì)。

3.熟悉平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化方法。

教學(xué)重點(diǎn)

平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及演化方法

教學(xué)難點(diǎn)

平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及演化方法

教學(xué)方法

講授

課堂環(huán)節(jié)組織教學(xué)導(dǎo)入新課講授新課鞏固新課布置作業(yè)

時(shí)間分配

3570102

作業(yè)、復(fù)習(xí)內(nèi)容、要求

課后小結(jié)

項(xiàng)目三平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

任務(wù)一連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及其設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題

【知識(shí)點(diǎn)導(dǎo)入】

客車車門是如何巧妙自如地開閉？機(jī)械手是如何如同人的手臂般

靈活動(dòng)作？玩具馬又是如何能模仿馬躍上、竄下、前俯、后仰的奔馳

姿態(tài)，自行車方便的剎車，飛機(jī)通過(guò)著陸輪安全著陸等，連桿機(jī)構(gòu)在

其中起到了重要作用。本章將介紹連桿機(jī)構(gòu)的有關(guān)知識(shí)。

學(xué)習(xí)任務(wù)：

同學(xué)們首要完成的任務(wù)就是能夠辨認(rèn)實(shí)際應(yīng)用實(shí)例中平面四桿機(jī)

構(gòu)的類型，說(shuō)明平面四桿機(jī)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中的作用。

【知識(shí)點(diǎn)講解】

-、連桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用

連桿機(jī)構(gòu)(linkagemechanism):由若干剛性構(gòu)件用低副(轉(zhuǎn)

動(dòng)副和移動(dòng)副)連接而成的機(jī)構(gòu)，又稱為低副機(jī)構(gòu)。

平面連桿機(jī)構(gòu)：若各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件均在相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，則稱為

平面連桿機(jī)構(gòu)。

空間連桿機(jī)構(gòu)：若各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件不都在相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)?則稱

為空間連桿機(jī)構(gòu)。

二、連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：，壓強(qiáng)小，易于潤(rùn)滑,磨損小;

2.制造方便，精度高；能由本身幾何形狀保持接觸;

3.可實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)變換和運(yùn)動(dòng)規(guī)律；

4.連桿曲線形狀豐富，可滿足各種軌跡要求。

缺點(diǎn)：，傳動(dòng)積累誤差較大，影響運(yùn)動(dòng)精度，降低機(jī)械效率；

2.慣性力不易平衡，動(dòng)載荷大?不適用高速傳動(dòng)。

3.設(shè)計(jì)方法復(fù)雜?不易精確地滿足運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)軌跡的要

求。

三、平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題

平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題是根據(jù)給定的要求選定機(jī)構(gòu)的形

式?確定各構(gòu)件的尺寸，同時(shí)還要滿足結(jié)構(gòu)條件(如要求存在曲柄、

桿長(zhǎng)比恰當(dāng)?shù)?、動(dòng)力條件(如適當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)角等)和運(yùn)動(dòng)連續(xù)條件等。

可以分為兩類基本問(wèn)題：

(1)實(shí)現(xiàn)已知的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(位置設(shè)計(jì))

(2)實(shí)現(xiàn)已知的運(yùn)動(dòng)軌跡(軌跡設(shè)計(jì))

四、平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法

平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法有圖解法、解析法和實(shí)驗(yàn)法三種方法。

(1)圖解法

(2)解析法

(3)實(shí)驗(yàn)法

五、平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)

任務(wù)二平面四桿機(jī)構(gòu)的類型及其應(yīng)用

-、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用

平面四桿機(jī)構(gòu)可以根據(jù)低副類型分為較鏈四桿機(jī)構(gòu)（全是轉(zhuǎn)動(dòng)

副）、含有一個(gè)移動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)和含有兩個(gè)移動(dòng)副的平面四桿

機(jī)構(gòu)。較鏈四桿機(jī)構(gòu)是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式。

機(jī)架4一鏈四桿機(jī)構(gòu)中，固定不動(dòng)的構(gòu)

件。

連架桿1、3一及機(jī)架4相連的構(gòu)件。

連桿2一連接兩連架桿的構(gòu)件。

曲柄1一相對(duì)于機(jī)架能作360。整周回轉(zhuǎn)的連架桿。

搖桿3一只能在小于360。的某一角度范圍內(nèi)作往

復(fù)擺動(dòng)的連架桿。

周轉(zhuǎn)副A、B一組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的兩構(gòu)件若能作整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，則該轉(zhuǎn)

動(dòng)副稱為周轉(zhuǎn)副。

擺轉(zhuǎn)副C、D一組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的兩構(gòu)件若不能作整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)?則該

轉(zhuǎn)動(dòng)副稱為擺轉(zhuǎn)副

錢鏈四桿機(jī)構(gòu)根據(jù)其兩連架桿運(yùn)動(dòng)形式的不同，可分為以下三種

基本類型。

1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

在錢鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)連架桿中一個(gè)是曲柄，另一個(gè)是搖桿，

則稱該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(crank-rockermechanism)°曲柄搖

桿機(jī)構(gòu)可將曲柄的等速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為搖桿的往復(fù)擺動(dòng)，如圖3-6

所示的雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)和圖3-7所示的攪拌機(jī)；也可將搖桿的往

復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲柄的整周轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖3-8所示的縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)。

2,雙曲柄機(jī)構(gòu)

在錢鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩連架桿均為曲柄，則稱該機(jī)構(gòu)為雙曲柄

機(jī)構(gòu)(double-crankmechanism)?當(dāng)主動(dòng)曲柄等速回轉(zhuǎn)時(shí)?

從動(dòng)曲柄。作變速轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3-10所示的慣性篩機(jī)構(gòu)，圖3-1(b)

所示的沖床六桿機(jī)構(gòu)都是應(yīng)用實(shí)例。

雙曲柄機(jī)構(gòu)中有兩種特殊機(jī)構(gòu)：平行四邊形機(jī)構(gòu)和反平行四邊形

機(jī)構(gòu)

在雙曲柄機(jī)構(gòu)中?若兩對(duì)邊構(gòu)件長(zhǎng)度相等且平行，則稱為平行四

邊形機(jī)構(gòu)。應(yīng)用實(shí)例如圖3-12所示的天平機(jī)構(gòu)，圖3-13所示的攝

影車升降機(jī)構(gòu),圖3-14所示的砂輪圓弧打磨機(jī)和圖3-15所示的機(jī)

車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

兩曲柄長(zhǎng)度相同，而連桿及機(jī)架不平行的錢鏈四桿機(jī)構(gòu)，稱為反

平行四邊形機(jī)構(gòu)，圖3-18所示的車門后閉機(jī)構(gòu)，就是它的應(yīng)用實(shí)例。

3.雙搖桿機(jī)構(gòu)

在較鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩連架桿均為搖桿，則稱該機(jī)構(gòu)為雙搖桿

機(jī)構(gòu)(double-rockermechanism)°如圖3-19所示的鶴式起重機(jī)，

圖3-20所示的飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)是其應(yīng)用實(shí)例。

在雙搖桿機(jī)構(gòu)中，若兩搖桿長(zhǎng)度相等并最短，則構(gòu)成等腰梯形機(jī)

構(gòu)，圖3-21所示的汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是應(yīng)用實(shí)例。

二、平面四桿機(jī)構(gòu)的的演化形式及其應(yīng)用

1.改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸(如下表所示)

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

2.改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中?當(dāng)曲柄的尺寸很小時(shí)，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副力和8

會(huì)靠的很近，這會(huì)大大影響到曲柄的傳動(dòng)強(qiáng)度?如果傳遞功率較

大在一個(gè)較短的構(gòu)件上加工兩個(gè)尺寸較大的轉(zhuǎn)動(dòng)副甚至是難以實(shí)現(xiàn)

的。為此，我們可將轉(zhuǎn)動(dòng)副B的半徑擴(kuò)大，使之超過(guò)曲柄的長(zhǎng)度?

將桿狀曲柄改作幾何中心8不及其回轉(zhuǎn)中心/重合的圓盤，這種轉(zhuǎn)

化后機(jī)構(gòu)稱為偏心輪機(jī)構(gòu)。剪床、沖床、顓式破碎機(jī)、柱塞泵以及鍛

壓設(shè)備中均有其應(yīng)用。

3.取不同構(gòu)件為機(jī)架（如下表所示）

將各種機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例舉出?由學(xué)生辨認(rèn)其中使用的平面四桿機(jī)

構(gòu)的類型，并且說(shuō)明連桿機(jī)構(gòu)在其中所起的作用，通過(guò)實(shí)際訓(xùn)練達(dá)到

知識(shí)鞏固和總結(jié)的作用。

課時(shí)授課計(jì)劃

任務(wù)三平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件和幾個(gè)基本概念

教學(xué)目的

1.重點(diǎn)掌握錢鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件。2.重點(diǎn)掌握平面四桿

機(jī)構(gòu)的急回特性。

3.掌握平面連桿機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角。4.掌握平面四桿機(jī)構(gòu)

的死點(diǎn)位置。

教學(xué)重點(diǎn)

錢鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件；急回特性；

平面連桿機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角

教學(xué)難點(diǎn)

急回特性；最小傳動(dòng)角的找法

教學(xué)方法

講授

課堂環(huán)節(jié)組織教學(xué)導(dǎo)入新課講授新課鞏固新課布置作業(yè)

時(shí)間分配

327582

作業(yè)、復(fù)習(xí)內(nèi)容、要求

1.完成任務(wù)三課后思考和練習(xí)題5、6.。

2.預(yù)習(xí)平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

3?準(zhǔn)備階段測(cè)試。

課后小結(jié)

1.本節(jié)內(nèi)容較多?要多引入例題，舉一反三。

2.要留出足夠的時(shí)間讓學(xué)生自己解決問(wèn)題，知識(shí)點(diǎn)點(diǎn)到即可。

任務(wù)三平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件和幾個(gè)基本概念

【知識(shí)導(dǎo)入】

了解了平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用后，我們要研究連桿機(jī)構(gòu)的工

作特性。連桿機(jī)構(gòu)的工作特性是指其運(yùn)動(dòng)特性和傳力特性。運(yùn)動(dòng)特性

包括急回特性、運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性以及曲柄存在條件等，而傳力特性主要

是指運(yùn)動(dòng)過(guò)程中從動(dòng)件上某點(diǎn)的壓力角和傳動(dòng)角、機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置及

機(jī)械增益等?下面逐一詳細(xì)進(jìn)行介紹。

【知識(shí)點(diǎn)講解】

是曲柄，另一連架桿。是搖桿，各桿的長(zhǎng)度分別為8、6、cd。

當(dāng)時(shí)，由曲柄的定義可知桿必能繞校鏈/相對(duì)機(jī)架作360。

整周回轉(zhuǎn)，所以肯定會(huì)通過(guò)及機(jī)架共線的兩位置/員和AB?。當(dāng)

轉(zhuǎn)動(dòng)到時(shí)，曲柄及機(jī)架重疊共線，搖桿擺動(dòng)到OG

位置，構(gòu)成/&G。；當(dāng)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)到時(shí)，曲柄及機(jī)架

延長(zhǎng)共線，搖桿擺動(dòng)到0G位置，構(gòu)成/&G。。根據(jù)三角形任意兩

邊長(zhǎng)度之和必大于第三邊長(zhǎng)度的幾何關(guān)系并考慮到極限情況，可得

a+d<b-\-c(1)

即a+b4c+d

(2)

即a+cWb+d

(3)

將上述三式分別兩兩相加，可得

a<b,a<c,a<d(4)

由此,得出錢鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件為：

(1)最短桿和最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和

(桿長(zhǎng)條件)；

(2)最短桿或者最短桿的相鄰桿為機(jī)架(最短桿條件)。

思考：若第一個(gè)條件滿足，我們考慮一下當(dāng)選取不同的構(gòu)件作

機(jī)架時(shí)?會(huì)得到什么樣的機(jī)構(gòu)？

(1)若取最短桿為機(jī)架——得雙曲柄機(jī)構(gòu)；

(2)若取最短桿的任一相鄰的構(gòu)件為機(jī)架——得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；

(3)若取最短桿對(duì)面的構(gòu)件為機(jī)架——得雙搖桿機(jī)構(gòu)。

注意：如果四桿機(jī)構(gòu)不滿足桿長(zhǎng)之和條件，則不論選取哪個(gè)構(gòu)件為

機(jī)架，所得機(jī)構(gòu)均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。

二、急回運(yùn)動(dòng)和行程速度變化系

數(shù)

1.極位夾角6

右圖所示為一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，設(shè)

曲柄為原動(dòng)件，當(dāng)搖桿處于兩極

限位置時(shí)，相應(yīng)的曲柄位置所在直線之間所夾的銳角，稱為該曲柄搖

桿機(jī)構(gòu)的極位夾角，用8表示。搖桿在這兩個(gè)極限位置之間所夾的

角度稱為搖桿的擺角，用W表示。將概念推廣到一般四桿機(jī)構(gòu)，即

極位夾角就是指當(dāng)從動(dòng)件處于兩極限位置時(shí)，主動(dòng)件對(duì)應(yīng)兩位置所夾

的銳角。

課中練習(xí)一：

(1)請(qǐng)同學(xué)根據(jù)書中曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的作圖軌跡描述曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

極位夾角的作圖過(guò)程。

(2)用圖解法做出偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的極位

夾角和滑塊的行程。

(3)用圖解法做出擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的極位夾角和導(dǎo)桿的擺角。

2.急回運(yùn)動(dòng)

當(dāng)曲柄作等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿往復(fù)擺動(dòng)的平均速度不同，因此搖桿

作往復(fù)變速擺動(dòng)。機(jī)構(gòu)的這種運(yùn)動(dòng)稱為急回運(yùn)動(dòng)。

3.行程速度變化系數(shù)K

為了表明急回運(yùn)動(dòng)的急回程度，可用搖桿空回行程的平均速度4

和工作行程的平均速度吸的比值《來(lái)表示，《稱為行程速度變化系

數(shù)即

只要機(jī)構(gòu)中板位夾角8鈍或者K>1，機(jī)構(gòu)就一定具有急回特性。

6角越大，大值越大，機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)性質(zhì)也越顯著，但機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的

平穩(wěn)性下降。一般推薦后1.2~2.0。

課中練習(xí)二：

(1)請(qǐng)同學(xué)自行證明曲柄搖桿機(jī)構(gòu)有急回特性。

(2)說(shuō)明偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)是

否有急回特性。

3.壓力角和傳動(dòng)角

(1)壓力角

在下圖所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中?力廠的作用線及力作用點(diǎn)。處的

絕對(duì)速度匕之間所夾的銳?角?a稱為機(jī)構(gòu)在此位置時(shí)的壓力角

(pressureangle)。

F,=Fcosa（有效分力）

E=.sina（有害分力）

在驅(qū)動(dòng)力尸一定的條件下，顯然，壓力角a越小，有效分力就越

大.有害分力就越小，對(duì)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)越有利，傳動(dòng)效率越高。

由此可見，連桿機(jī)構(gòu)是否具有良好的‘專力性能，可以用壓力角a

的大小來(lái)衡量。壓力角a越小，機(jī)構(gòu)的傳力性能就越好。因此，壓

力角是反映機(jī)構(gòu)傳力性能的一個(gè)重要指標(biāo)。

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角

（2）傳動(dòng)角

壓力角a的余角稱為傳動(dòng)角（transmissionangle）*用p表示。

在工程上常用傳動(dòng)角）/的大小來(lái)衡量機(jī)構(gòu)的傳力性能。傳動(dòng)角y

越大，機(jī)構(gòu)的傳力性能就越好。反之，傳動(dòng)角1/越小，機(jī)構(gòu)傳力越費(fèi)

力，傳動(dòng)效率越低。所以，傳動(dòng)角是反映機(jī)構(gòu)傳力性能的另一個(gè)重要

指標(biāo)。

對(duì)于一般機(jī)構(gòu)，通常取對(duì)于傳力較大的機(jī)構(gòu)，則應(yīng)使

ymin>40°;

Nmin?50。；對(duì)于一些受力很小或不常使用的操縱機(jī)構(gòu)，則可允許Ymin

略小于40。?只要不發(fā)生自鎖即可。

在上圖的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)/8COW90。時(shí)即為傳動(dòng)角；

/8。>90。時(shí)，傳動(dòng)角片180。-tBCD。因此最小傳動(dòng)角將出

現(xiàn)在如下兩個(gè)位置之一:

i）當(dāng)主動(dòng)件28及機(jī)架共線時(shí)（ABr）位置?這時(shí)最小，

其值為

2）當(dāng)主動(dòng)件處及機(jī)架的延長(zhǎng)線上時(shí)（AB2）位置，這時(shí)

最大，其值為

/-BiCiD=arccos"一（"+”（3-10）

2bc

若N&GZ;＜90。，則N&G。為最小傳動(dòng)角；若/昆＜?。＞90。-

則應(yīng)比較N&G。及180°-乙B2c2D，二者誰(shuí)小，誰(shuí)就是最小傳動(dòng)角

J/nin°

在偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中?曲柄為主動(dòng)件時(shí)，從動(dòng)件所受的力尸及

從動(dòng)件滑塊。的速度匕間的夾角為壓力角a而力尸及導(dǎo)路垂線尸沙

間的夾角為傳動(dòng)角y?？梢娫趫D示ABC處，有最小傳動(dòng)角j/min，可

按下式計(jì)算，即

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄為主動(dòng)件時(shí)，最小傳動(dòng)角出現(xiàn)在曲柄及

導(dǎo)路垂直且遠(yuǎn)離偏心一方的機(jī)構(gòu)位置。

圖3-39偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角

對(duì)于導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)曲柄為主動(dòng)件時(shí),由于在任何位置上，曲柄通

過(guò)滑塊對(duì)導(dǎo)桿的作用力始終垂直于導(dǎo)桿而導(dǎo)桿上力作用點(diǎn)的速度總

是垂直于導(dǎo)桿，故傳動(dòng)角）/始終等于90°，所以具有良好的傳力性能。

四、死點(diǎn)位置

在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，若以搖桿。為主動(dòng)件，則當(dāng)機(jī)構(gòu)處于連桿

及從動(dòng)曲柄共線的兩個(gè)位置時(shí)，連桿8。作用在從動(dòng)曲柄上的驅(qū)

動(dòng)力會(huì)通過(guò)曲柄的回轉(zhuǎn)中心驅(qū)動(dòng)力矩為零，傳動(dòng)角片0。，此時(shí)

不論連桿8。對(duì)曲柄28的作用力有多大，都不能使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)?機(jī)構(gòu)

的這種位置稱為機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置。

死點(diǎn)位置會(huì)使機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件出現(xiàn)卡死或運(yùn)動(dòng)不確定的現(xiàn)象，對(duì)傳

動(dòng)機(jī)構(gòu)是不利的。為了使機(jī)構(gòu)能順利地通過(guò)死點(diǎn)而正常運(yùn)轉(zhuǎn)，可采用

將兩組以上的相同機(jī)構(gòu)組合使用或采用安裝飛輪加大慣性的方法，等

等。

在工程實(shí)踐中?也有很多利用死點(diǎn)位置的場(chǎng)合?如書中圖3-20

所示的飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)和圖3-42所示的工件夾緊機(jī)構(gòu)都是利用死點(diǎn)

的實(shí)際例子。

【知識(shí)點(diǎn)總結(jié)】

本任務(wù)主要講述了平面四桿機(jī)構(gòu)存在掙柄的條件、急回特性、壓

力角和傳動(dòng)角及死點(diǎn)位置四個(gè)今于平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性和傳力特

性的問(wèn)題，本任務(wù)是整個(gè)項(xiàng)目中的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在。通過(guò)本任務(wù)的學(xué)

習(xí)，學(xué)生應(yīng)該掌握及平面連桿機(jī)構(gòu)基本特性有關(guān)的概念，能夠判斷皎

鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型，能夠通過(guò)圖解法判斷機(jī)構(gòu)是否有急回特性，能夠

通過(guò)計(jì)算求得機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角并判定最小傳動(dòng)角所處的位置，能夠

觀察機(jī)構(gòu)中是否存在死點(diǎn)，并能舉出避免和利用死點(diǎn)位置的實(shí)例。

總結(jié)練習(xí):

如圖所示，設(shè)已知四桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的長(zhǎng)度240mm-

6=600mm-c=400mm?4=500mm?試回答以下問(wèn)題：

1）當(dāng)取桿4為機(jī)架時(shí)，是否有曲柄存在？若有曲

柄，則桿為曲柄，此時(shí)該機(jī)構(gòu)為。

2）要使此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，則應(yīng)取桿為機(jī)架。

3）要使此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，則應(yīng)取桿為機(jī)架?

且其長(zhǎng)度的允許變動(dòng)范圍為。

4）如將桿4的長(zhǎng)度改為d=400mm，而其他各桿的長(zhǎng)度不變，則

當(dāng)分別以1、2、3桿為機(jī)架時(shí)，所獲得的機(jī)構(gòu)為機(jī)構(gòu)。

課時(shí)授課計(jì)劃

任務(wù)四平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)

教學(xué)目的

通過(guò)本任務(wù)的學(xué)習(xí)?主要解決以下幾個(gè)方面問(wèn)題：

1.掌握按給定連桿的位置設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)

2.掌握按給定連架桿的位置設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)

3.掌握按給定行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)

教學(xué)重點(diǎn)

按給定行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)

教學(xué)難點(diǎn)

按給定行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)

教學(xué)方法

講授、小組討論、多媒體演示

課堂環(huán)節(jié)組織教學(xué)導(dǎo)入新課講授新課鞏固新課布置作業(yè)

時(shí)間分配

3570102

作業(yè)、復(fù)習(xí)內(nèi)容、要求

課本79頁(yè)思考及練習(xí)2、3

課后小結(jié)

1.這節(jié)內(nèi)容以啟發(fā)為主，講明思路，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考、獨(dú)立設(shè)計(jì)。

2.內(nèi)容較多，時(shí)間有些倉(cāng)促。任務(wù)四平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)

【知識(shí)導(dǎo)入】

平面連桿機(jī)構(gòu)在工程實(shí)際中應(yīng)用十分廣泛。根據(jù)工作對(duì)機(jī)構(gòu)所要

實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的要求，這些范圍廣泛的應(yīng)用問(wèn)題，通?？蓺w納為三大類設(shè)

計(jì)問(wèn)題。

(1)實(shí)現(xiàn)剛體給定位置的設(shè)計(jì)

在這類設(shè)計(jì)問(wèn)題中，要求所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)能引導(dǎo)一個(gè)剛體順序通過(guò)

一系列給定的位置。該剛體一般是機(jī)構(gòu)的連桿。

(2)實(shí)現(xiàn)預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的設(shè)計(jì)

在這類設(shè)計(jì)問(wèn)題中，要求所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的主、從動(dòng)連架桿之間的運(yùn)

動(dòng)關(guān)系能滿足某種給定的函數(shù)關(guān)系。如車門開閉機(jī)構(gòu)，工作要求兩連

架桿的轉(zhuǎn)角滿足大小相等而轉(zhuǎn)向相反的運(yùn)動(dòng)父系以實(shí)現(xiàn)車門的開官

和關(guān)閉；又如汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，工作要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角滿足某種

函數(shù)關(guān)系，以保證汽車順利轉(zhuǎn)彎；再比如，在工程實(shí)際的許多應(yīng)用中，

要求在主動(dòng)連架桿勻速運(yùn)動(dòng)的情況下，從動(dòng)連架桿的運(yùn)動(dòng)具有急回特

性，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法大致可分為圖解法、解析法和實(shí)驗(yàn)法三

類，本節(jié)課只介紹圖解法。

【知識(shí)點(diǎn)講解】

-、按給定連桿的位置設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)

1.按給定連桿的兩個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

設(shè)計(jì)任務(wù)：如圖所示，假設(shè)已知連桿6U的長(zhǎng)度和連桿運(yùn)動(dòng)中兩

個(gè)預(yù)定占據(jù)的位置81G和B2c2，要求設(shè)計(jì)校鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD。

設(shè)計(jì)過(guò)程：做B]B?'GG的垂直平分線仇2和02，在⑦2和02

上任選兩個(gè)點(diǎn)作為錢鏈/、。，最后，連接/&G。即得所求的錢鏈

四桿機(jī)構(gòu)。如果設(shè)計(jì)要求中還給定了其他附加條件，如機(jī)架的長(zhǎng)度、

運(yùn)動(dòng)中的最小傳動(dòng)向、曲柄條件等，結(jié)合這些條件?可得到唯一解。

3.按給定連桿的三個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

設(shè)計(jì)任務(wù)：如圖3-47所示，已知連桿8。的長(zhǎng)度以及連桿運(yùn)動(dòng)時(shí)的

三個(gè)預(yù)定位置81G、

B2c2、B3c3，要求設(shè)計(jì)校鏈四桿機(jī)構(gòu)

設(shè)計(jì)步驟：

1）選取比例尺3繪出連桿的三個(gè)預(yù)定位置B1C1B2C233c3。

2）連接B1B2、B2B3，分別作B1B2和B2B3的垂直平分線，

兩條垂直平分線會(huì)相交于一點(diǎn)，這點(diǎn)就是錢鏈A的位置。

3）連接C1C2、C2C3，分別作C1C2和C2C3的垂直平分線，

兩條垂直平分線會(huì)相交于一點(diǎn)，這點(diǎn)就是校鏈D的位置；

4）連接AB1C1D，即得所求的錢鏈四桿機(jī)構(gòu)。各構(gòu)件的實(shí)際長(zhǎng)

度為圖中所量長(zhǎng)度乘以比例尺山。

二、按給定連架桿的位置設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)

1.按給定兩連架桿的兩組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)

設(shè)計(jì)任務(wù)：如圖所示，已知連架桿和機(jī)架的長(zhǎng)度?兩連架

桿和。。的兩組對(duì)應(yīng)位置分別為力瓦、。后和AB?、DE?（其中

Er￡兩點(diǎn)為。。桿上任意選取的一點(diǎn)￡所占據(jù)的位置），對(duì)應(yīng)角度

父系分別為6、5和6、M要求設(shè)計(jì)此較鏈四桿機(jī)構(gòu)。

設(shè)計(jì)過(guò)程：

用圖解法設(shè)計(jì)時(shí)，通常將給定兩連架桿的對(duì)應(yīng)位置轉(zhuǎn)化為給定連

桿的位置來(lái)處理。

作，與￡正282七。求出改點(diǎn)，再作81、改兩點(diǎn)連線的中垂線

氏2，則其上任意一點(diǎn)都可作為轉(zhuǎn)動(dòng)副中心G，故有無(wú)窮多個(gè)解。若

在中垂線必2上任取一點(diǎn)G作為轉(zhuǎn)動(dòng)副中心，由于G不在連架桿

的第一個(gè)位置。后線上，因此連架桿。。必須及固接成一個(gè)

構(gòu)件DCE。于是當(dāng)機(jī)構(gòu)分別在圖示的兩個(gè)位置時(shí)，連架桿上的

直線OF分別在。8和位置，從而滿足了設(shè)計(jì)要求。若附加其他

條件，例如G應(yīng)取在。后直線上，這時(shí)G就是⑦2及。后的交點(diǎn)，

只有唯一解。

2.按給定連架桿的三組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)

設(shè)計(jì)任務(wù)：如圖所示，已知兩連架桿的的三組對(duì)應(yīng)位置/氏、。自，

、，、；其對(duì)應(yīng)角分別為6、5'S、5,6、5;

AB2DE2AB3DE3

連架桿/夕和機(jī)架的長(zhǎng)度分別為d和〃,要求設(shè)計(jì)此錢鏈四桿機(jī)

構(gòu)。

設(shè)計(jì)步驟：

1）選取比例尺〃/（m/mm），按給定的條件畫出兩連架桿的三

組對(duì)應(yīng)位置AB、、DEi,AS、DE?，AB3、DE3;并連接與、￡、。

和83、A、。得兩三角形,與金。和/83A。。

2）作三角形/貝瓦。和/當(dāng)后。，并使瓦8z