授課題目：第二章平面機構(gòu)運動簡圖及其自由度授課方式（請打√）理論課√討論課□實驗課□習(xí)題課□其他□課時安排2教學(xué)大綱要求：運動副及其分類、運動副和構(gòu)件的表示；平面機構(gòu)運動的組成及其簡圖的繪制。教學(xué)目的、要求（分掌握、熟悉、了解三個層次）：理解平面運動副的概念；掌握平面機構(gòu)運動簡圖的繪制方法。熟練掌握平面機構(gòu)的自由度計算方法；掌握計算機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的問題；掌握機構(gòu)具有確定運動的條件。教學(xué)重點及難點：平面機構(gòu)運動簡圖的繪制平面機構(gòu)的自由度計算方法計算機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的問題作業(yè)、討論題、思考題：思考題：1-1、1-2、1-3習(xí)題：1-1、1-2課后總結(jié)分析：總結(jié)平面運動副的分類及其表示；總結(jié)平面機構(gòu)運動簡圖的繪制方法和步驟。教學(xué)內(nèi)容備注第一節(jié)平面機構(gòu)的組成一、機構(gòu)和構(gòu)件機械中作獨立運動的單元稱為構(gòu)件。組成機構(gòu)的構(gòu)件按運動性質(zhì)可分為原動件、從動件和機架三類機械中不可拆分的制造單元體稱為零件，它是組成機器或機構(gòu)的基本單元。二、運動副及其分類1.運動副兩構(gòu)件直接接觸而又能產(chǎn)生一定形式的相對運動的連接。2.運動副的分類1）平面運動副和空間運動副（根據(jù)兩構(gòu)件之間的相對運動分類）2）高副和低副（根據(jù)兩構(gòu)件之間的接觸情況）高副：兩構(gòu)件通過點或線的接觸而構(gòu)成的運動副。低副：兩構(gòu)件通過面接觸而構(gòu)成的運動副。轉(zhuǎn)動副：兩構(gòu)件之間的相對運動為轉(zhuǎn)動的低副，也稱為鉸鏈。移動副：兩構(gòu)件之間的相對運動為移動的低副。第二節(jié)平面機構(gòu)運動簡圖一、概念：用簡單線條和規(guī)定符號表示構(gòu)件和運動副的類型，并按比例畫出各運動副之間的相對位置，這種表示機構(gòu)的組成和各構(gòu)件間運動關(guān)系的簡單圖形，稱為機構(gòu)運動簡圖。二平面機構(gòu)運動簡圖及其意義機構(gòu)運動簡圖：用簡單線條和規(guī)定的符號表示構(gòu)件和運動副，并按照一定的比例尺確定運動副的相對位置及與運動有關(guān)的尺寸，這種表明機構(gòu)的組成和各構(gòu)件間真實運動關(guān)系的簡單圖形。意義：人們發(fā)現(xiàn)，機構(gòu)在運動時，各部分的運動是由其原動件的運動規(guī)律、該機構(gòu)中各運動副的類型、數(shù)目及相對位置來決定的，而與構(gòu)件和運動副的實際結(jié)構(gòu)無關(guān)。機構(gòu)運動簡圖不僅可以簡明的描述一部機器或機械系統(tǒng)的組成情況，而且運動特性與其實際完全等價。三、運動副和構(gòu)件的表示轉(zhuǎn)動副表示如圖1－1所示，移動副表示如圖1－2所示.圖1－1圖1－2構(gòu)件的表示：由于構(gòu)件的相對運動主要取決于運動副，因此首先應(yīng)當用符號畫出各運動副元素在構(gòu)件上的相對位置，然后再用簡單的線條把它們連接成構(gòu)件。圖1－3其它構(gòu)件和機構(gòu)的習(xí)慣表示方法可參見表1－1。四、繪制平面機構(gòu)運動簡圖的方法和步驟繪制運動簡圖的大致步驟可歸結(jié)為：1、分析機構(gòu)運動，找出機架、原動件和從動件。2、從原動件開始，按照運動的傳遞順序，分析各構(gòu)件之間的相對運動的性質(zhì)；確定活動構(gòu)件的數(shù)目、運動副的類型和數(shù)目。3、選擇適當?shù)囊晥D平面和適當?shù)臋C構(gòu)運動瞬時位置。4、選擇比例尺μl＝構(gòu)件實際尺寸/構(gòu)件圖樣尺寸（單位：m/mm或mm/mm），定出各運動副之間的相對位置，用規(guī)定符號繪制機構(gòu)運動簡圖。例1：如圖1－4a所示為一顎式破碎機。當偏心軸2繞軸心A連續(xù)回轉(zhuǎn)時，動顎板3作往復(fù)擺動，從而將礦石軋碎。試繪制此破碎機的機構(gòu)運動簡圖。（a）（b）圖1－4解1）由圖可知顎式破碎機主體機構(gòu)由機架1、偏心軸2、動顎板3、肘板4組成。其中偏心軸2為原動件。動顎板和肘板為從動件。2）偏心軸與機架在A點構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，偏心軸與動顎板在B點構(gòu)成轉(zhuǎn)動副、動顎板與肘板在C點構(gòu)成轉(zhuǎn)動副、肘板與機架在D點構(gòu)成轉(zhuǎn)動副。3）根據(jù)機構(gòu)的組成和運動情況，選擇構(gòu)件的運動平面為視圖平面。4）選擇適當?shù)谋壤擀蘬，根據(jù)運動副間的尺寸依次確定各轉(zhuǎn)動副的位置A、B、C、D，然后繪出機構(gòu)運動簡圖，如圖b所示。教學(xué)內(nèi)容備注第三節(jié)平面機構(gòu)的自由度一、機構(gòu)的自由度計算機構(gòu)的自由度就是指，機構(gòu)中各構(gòu)件相對于機架的所有的獨立運動的數(shù)目，用F表示。設(shè)一個平面機構(gòu)由N個構(gòu)件組成，若不包括機架，其活動構(gòu)件數(shù)n＝N－1，顯然，這n個活動構(gòu)件在未用運動副聯(lián)接之前共有3n個自由度。當用PL個低副和PH個高副將它們聯(lián)接后，由于每個低副引入2個約束，每個高副引入1個約束，則平面機構(gòu)的自由度F的計算公式為：例2：計算如圖所示機構(gòu)的自由度。構(gòu)件總數(shù)N＝4；活動構(gòu)件數(shù)n＝3；低副數(shù)PL＝4（4個轉(zhuǎn)動副）；高副數(shù)PH＝0F＝3n－2PL－PH＝3×3－2×4＝1圖1－5二、機構(gòu)具有確定運動的條件所謂機構(gòu)具有確定的運動，是指該機構(gòu)中所有的構(gòu)件在任一瞬時的運動都是完全確定的。這就意味著該機構(gòu)的自由度大于零，即滿足F>0，否則該構(gòu)件系統(tǒng)就不是機構(gòu)。如圖1－6所示的兩機構(gòu)，其自由度分別為：（b）圖1－6很明顯這兩個機構(gòu)中的各構(gòu)件間無論怎樣加載都不會存在相對運動，構(gòu)件系統(tǒng)已成為剛性桁架。自由度也失去原來的意義，其負值大小只表明超靜定的次數(shù)。那F>0運動就確定嗎？機構(gòu)的原動件的獨立運動是由外界給定的。若給出的原動件數(shù)不等于機構(gòu)的自由度，則將產(chǎn)生如下影響：（1）原動件數(shù)<機構(gòu)自由度數(shù)，機構(gòu)運動不確定。如圖1－7所示。（2）原動件數(shù)>機構(gòu)自由度數(shù)，將桿2拉斷。如圖1－8所示。121234ABCD圖1－7圖1－8機構(gòu)具有確定運動的條件是：（1）機構(gòu)自由度F>0，（2）機構(gòu)自由度F等于原動件數(shù)。三、自由度計算時的注意事項1、復(fù)合鉸鏈：兩個以上的構(gòu)件同時在一處用轉(zhuǎn)動副構(gòu)成的聯(lián)結(jié)。由K個構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈應(yīng)含有(K-1)個轉(zhuǎn)動副。圖1－92、局部自由度：就是與機構(gòu)運動無關(guān)的構(gòu)件的獨立運動。計算機構(gòu)自由度時應(yīng)予排除。圖1－103、虛約束：在機構(gòu)中與其他運動副作用重復(fù)，而對構(gòu)件間的相對運動不起獨立限制作用的約束。處理辦法：將具有虛約束運動副的構(gòu)件連同它所帶入的與機構(gòu)運動無關(guān)的運動副一并不計。虛約束常見情況及處理方法：（1）機構(gòu)中某兩構(gòu)件用轉(zhuǎn)動副相聯(lián)的聯(lián)結(jié)點，在組成運動副前后，其各自的軌跡重合為一，則此聯(lián)結(jié)帶入的約束為虛約束。F＝3n－2PL－PH＝3×3－2×4＝1（2）兩構(gòu)件在多處構(gòu)成多個移動副，且各移動副的導(dǎo)路重合或平行F＝3n－2PL－PH＝3×3－2×4＝1（3）兩構(gòu)件在多處構(gòu)成多個轉(zhuǎn)動副，且各轉(zhuǎn)動副的軸線重合F＝3n－2PL－PH＝3×2－2×2－1＝1（4）機構(gòu)中具有對運動不起作用的對稱部分。