1、重庆工业职业技术学院教案与讲稿课程：机械工程设计基础 20062007 学年上学期 教 学 课 题 平面连杆机构概述 四杆机构的基本形式及其演化教学目的与要求了解平面连杆机构的组成、特点及其应用掌握铰链四杆机构类型判断的方法重点 各类四杆机构的特点及其应用教学 难点 四杆机构的演化教 具 各类型的平面连杆机构讲 稿（教学要点与板书） 教 学 法 概述平面连杆机构：各构件通过低副连接，其均在同一平面内运动的机构平面连杆机构的特点优点： 1）低副联接为面接触，压强小，易润滑磨损小2）易制造，且加工精度较高3）能实现各种运动的转换和得到多种运动轨迹和运动规律缺点： 1）由于低副联接产生的间隙，使机构
2、运动规精度不高2）工作中有冲击，产生一定的噪声和振动 四杆机构的基本形式及其演化一、平面四杆机构的基本形式铰链四杆机构的组成：机架（固定不但的构件 4）连杆（与机架不相连的构件 2）连架杆（与机架相连的构件）的 构 件摇 杆 （ 只 能 做 往 复 摆 动 ）构 件曲 柄 （ 能 做 整 周 转 动 的 31铰链四杆机构的类型：1曲柄摇杆机构：两连架杆之一为曲柄，另一为摇杆（实例分析图 5-2、5-3）2双曲柄机构：两连架杆均为曲柄（实例分析图 5-4、5-5、5-6）3双摇杆机构：两连架杆均为摇杆（实例分析图 5-8、 ）二、四杆机构的演化形式1曲柄滑块机构：当曲柄摇杆机构中的摇杆长度趋于无
3、穷大时其 C 点的轨迹为直线曲柄摇杆机构转化为曲柄滑块机构 e有 偏 距柄 转 动 中 心 与 滑 块 导 路偏 置 曲 柄 滑 块 机 构 ： 曲 路面 转 动 中 心 通 过 滑 块 导对 心 曲 柄 滑 块 机 构 ： 曲 )0(注意：偏置曲柄滑块机构中 AB 杆为曲柄的条件是l1=el 2*由运动副的复习引出低副机构平面连杆机构*提问：请同学们试举几个生活与工程中的四杆机构的实例*注意分析各类四杆机构的运动传递关系和各构件的动作*注意四杆机构演化为滑块机构的过程分析（不要求掌握）实例分析：图 5-4 曲柄滑块机构的应用 2导杆机构：曲柄滑块机构中的构件 1做机架导杆机构 21l摆 动
4、导 杆 机 构 ：转 动 导 杆 机 构 ：实例分析：图 5-11 导杆机构的应用3摇杆机构 ：曲柄滑块机构中的构件 2 做机架摇块机构实例分析：图 5-12 摇块机构的应用4定块机构：曲柄滑块机构中的构件 3 做机架定块机构实例分析：图 5-13 定块机构的应用摇块机构 定块机构*注意各类滑块机构的运动分析与各构件的动作分析*小结讨论题：四杆机构的类型有哪几种？它们各自的特点是什么？ （由老师以小结的方式指导学生完成）课 后 作 业 5-1，5-6重庆工业职业技术学院教案与讲稿课程：机械工程设计基础 20062007 学年上学期 教 学 课 题 四杆机构存在曲柄的条件和几个基本概念教学目的与
5、要求掌握四杆机构存在曲柄的条件和几个基本概念，能正确分析判断各类型的四杆机构理解四杆机构的基本特性及其应用重点 四杆机构的基本特性，曲柄存在的条件教学 难点 机构极限位置、死点位置，传动角、压力角的分析教 具 四杆机构的教具和挂图讲 稿（教学要点与板书） 教 学 法 四杆机构存在曲柄的条件和几个基本概念一、铰链四杆机构存在曲柄的条件1整转副存在的条件杆长和条件：l max + lmin = l2 + l32曲柄存在的条件：1）机构满足杆长和条件2）连架杆和机架中必有一杆为最短杆3铰链四杆机构基本类型的判别方法例题分析：习题 5-7二、平面四杆机构的运动特性1平面连杆机构的极限位置与极位夹角极限
6、位置（极位）：连杆与曲柄的两次共线位置极位夹角 ：曲柄对应两极限位置所夹的锐角2平面连杆机构的急回特性工作行程：从动件由 C1 C 2 ，曲柄转过 1，从动件 C 点运动的速度为 v1空回行程：从动件由 C2 C 1 ，曲柄转过 2，从动件 C 点运动的速度为 v2因曲柄匀速转动，故有 v2v1即空回行程快于工作行程 急回特性3行程速比系数 K：度量急回特性程度的物理量或转换成 80/121t 180K各类机构的急回特性分析*课前提问：（在黑板上随意画出两个四杆机构）你能判断该机构是属于哪种类型的四杆机构？若不能判断请说明原因。由此引出四杆机构曲柄存在的条件和判断方法*画出几个四杆机构，让同学
7、们分析其属于哪一类四杆机构*通过习题 5-7 的分析要求学生掌握四杆机构类型的判断方法*通过四杆机构极限位置与极位夹角的分析引导学生完成导杆机构的极限位置与极位夹角的分析*对行程速比系数的公式只做简单的推导，重点在分析各类机构的急回特性，特别是牛头刨床和摆动导杆机构急回特性的分析三、平面四杆机构的传力性能1压力角与传动角有效分力： cosFt有害分力： in压力角 ：从动件受力方向与受力点速度方向所夹锐角传动角 ：连杆与从动件之间所夹锐角压力角与传动角的关系： 90压力角与传动角的物理意义： 与 是度量连杆机构传力性能的物理量， 小（ 大） ，有效分力大，机构的传力性能好，反之则差。最小传动角
8、的分析：对于四杆机构，最小传动角出现在曲柄与机架两次共线位置之一。工程中，为保证机构的传力性能，应使 ）（或 maxmin 2止点位置（死点位置）：机构中，当 =0（或 =90 ）时，从动件受力点的受力方向与该点运动方向垂直，其有效分力为零，机构的该位置即为止点位置（机构处于停顿位置）注意：1）当曲柄为主动件时，机构不存在止点位置2）机构的止点位置出现在机构的两个极限位置止点位置的利用 止点位置的克服3自锁现象：在摩擦力作用下，无论驱动力多大，都不能使原来不动的机构产生运动的现象*重点分析压力角与传动角的关系及其物理意义，对最小传动角作一简单介绍（引导学生分析摆动导杆机构的压力角与传动角）*提
9、问：摆动导杆机构当以曲柄为主动件时，其压力角有什么特性？*在给出止点位置的同时，启发学生自己分析死点位置出现在机构什么运动位置，并提问：当曲柄为原动件时，机构会出现死点位置吗？给出注意的问题*通过图讲解死点位置的利用与克服*注意讲解自锁现象与死点的区别课 后 作 业 5-2，5-3，5-4 ，5-6重庆工业职业技术学院教案与讲稿课程：机械工程计基础 20062007 学年上学期 教 学 课 题 凸轮机构的组成、特点及其应用 从动件常用运动规律教学目的与要求熟悉凸轮机构的类型，了解凸轮机构的特点及应用领会从动件常用的三种运动规律，能正确绘制该三种运动规律的位移线图重点 凸轮机构的特点、应用，三种
10、位移线图的绘制教学 难点 凸轮机构的运动特性分析教 具 凸轮机构讲 稿（教学要点与板书） 教 学 法 凸轮机构概述一、凸轮机构的应用和特点1凸轮机构的组成：凸轮、从动件和机架高副机构机构运动简图实例分析：1）内燃机配气机构（图 6-1）2）自动车床中的凸轮机构（图 6-2）3）缝纫机拉线机构，补鞋机中的凸轮机构2凸轮机构的特点优点：能实现从动件的各种预期的、复杂的运动规律；结构简单、紧凑，工作较可靠，应用广泛。缺点：高副接触，不易润滑，易磨损；凸轮加工成本高。二、凸轮机构的分类按凸轮形状分类盘形凸轮、圆柱凸轮和移动凸轮机构按从动件形式分类尖顶从动件、滚子从动件和平底从动件凸轮机构按锁合方式分类
11、力锁合、形锁合凸轮机构 从动件常用运动规律简介一、凸轮机构的工作过程1凸轮机构的工作过程：凸轮转动（一般为匀速转动）实现从动件：升停降停的运动循环注意：凸轮机构工作中，其从动件升、降的动作必有，而停可以没有2几个基本概念基圆：以凸轮轮廓的最小向径 rb所作的圆升程推称运动角 0行程 h（从动件的最大位移）远停程远停程角 s回程回程角 0/近停程近停程角 s/*由挂图讲明凸轮机构的组成与工作原理*由图 6-3、6-4、6-5 讲解凸轮机构的分类以及各类凸轮机构的具体名称的确定方法*通过凸轮机构演示其工作过程和工作特性*利用挂图，以凸轮的一个运动周期讲明概念3运动线图位移曲线：表明从动件位移与时间
12、的关系的曲线（s(t) 曲线）速度曲线：表明从动件速度与时间的关系的曲线（v( t)曲线）加速度曲线：表明从动件加速度与时间的关系的曲线（a(t) 曲线）二、从动件常用运动规律简介 图解法设计盘形凸轮轮廓简介一、图解法的原理机构运动的相对性反转法原理给整个机构一公共角速度 （各构件的相对运动不变）凸轮固定不动，从动件与机架以 相对凸轮转动从动件尖底的运动轨迹即为凸轮的轮廓曲线二、直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计1对心式尖底从动件盘形凸轮轮廓设计设计步骤：选定比例尺画运动位移曲线画基圆等分基圆与位移线图根据反转法，在各自的等分线上切取相应的位移长度的一系列点依次连接各点凸轮轮廓曲线（详细步骤见教
13、材图 6-10）注意的问题：1）从动件反转的方向不能搞错2）基圆上的等分点一定要与位移线图上的等分点一一对应2滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计设计步骤：1）按运动线图作尖底从动件盘形凸轮轮廓曲线理论轮廓曲线2）以理论轮廓曲线为滚子圆的圆心作一系列滚子圆滚子圆的内包络曲线*注意分析等速运动和等加等减的个运动线图的特性和各自发生冲击的类型和位置以及介绍消除冲击的方法（在此简单介绍简谐运动规律）*在黑板上图示各运动线图的画法即为滚子从动件盘形凸轮轮廓轮廓曲线注意的问题：1）凸轮的基圆为理论轮廓曲线的基圆2）实际轮廓曲线与理论轮廓曲线法线距离始终相等，但不是两轮廓线各出处相距滚子半径课 后 作 业 自习章
14、节后的思考题，6-8重庆工业职业技术学院教案与讲稿课程：机械设计基础 20062007 学年上学期 教 学 课 题 其它常用机构教学目的与要求 了解螺旋机构、棘轮机构和槽轮机构的组成、工作原理、运动特点和应用重点 各间歇运动机构的工作原理及其应用教学 难点 各类机构的运动分析教 具 间歇运动机构讲 稿（教学要点与板书） 教 学 法 螺旋机构一、螺纹的基本知识与螺旋机构概述1螺纹的基本知识螺纹的形成旋向（左旋、右旋）主要参数类型及应用2螺旋机构概述螺旋机构的组成：螺杆、螺母和机架螺旋机构的工作原理：螺杆的转动（或螺母的移动）转换为螺母的一动（或螺杆的转动+ 移动）螺旋机构的分类：滑动螺旋机构、滚
15、动螺旋机构和静压螺旋机构（本节字讲滑动螺旋机构）螺旋机构的特点：（优点）结构简单、传动连续平稳，有较大的传动比且承载能力强，传递运动准确，具有自锁功能；（缺点）低副联接面接触摩擦损耗大传动效率低二、螺旋机构的传动效率与自锁1传动效率： ，其中)tan(/vvvfarctn2自锁条件： v注意： 越大， 越高； v越大， 越低；具有自锁性能的螺旋机构其效率低（ ） 50% 时 ，三、滑动螺旋机构1单螺旋机构：螺杆、螺母移动方向的判定（左、右手法则）移动速度 m)(6/nlv2双螺旋机构：组成类型差动螺旋机构：两螺旋副的螺纹旋向相同若 l1l2，则移动螺母相对机架的位移为 常用于微调装置实例分析/
16、)(21ls复式螺旋机构：两螺旋副的螺纹旋向相反移动螺母相对机架的位移为常用于快速移动和调整的装置 实例分析/)(21ls 棘轮机构一、棘轮机构的工作原理和类型棘轮机构的组成：棘轮、棘爪、摇杆和机架工作原理：摇杆摆动时，摇杆上的主动棘爪进入棘轮的棘槽中，推动棘轮转动；摇杆反向摆动时，主动棘爪在棘轮齿背上滑动，止退棘*开关水龙头引出螺旋机构，并要求学生举出几个生活与工程中的螺旋机构*对螺纹的基本知识作简单介绍，着重讲解螺纹旋向的判定和螺距、导程、螺旋升角等概念*由力学的自锁条件引出螺旋机构的自锁性能和自锁条件*注意讲解各种类型的螺旋机构的特点、应用爪卡住棘轮使之不动，使棘轮作时动时停的间歇运动棘轮机构的类型：齿式棘轮机构、摩擦式棘轮机构
