1、1 教学课题: 第一章 机械设计基础概论 1.1 机器的组成 1.2 本课程的内容、性质和任务 1.3 机器应满足的要求和设计制造程序 教学时间: 教学班级: 数控 111、112 教学地点: 32#402 教学目的与要求：1、掌握机器的 组成及特征； 2、掌握机器、机构，构件、零件的区别 3、了解本课程的内容、性质和任务，学习本课程的方法。 教学重点与难点: 掌握机器的组成及特征 教学方式与手段: PPT 教学用具： 参考资料：机械设计基础 教学过程： 2 充分利用多 媒体教学 通过分析内 燃机的组成引出 机器的概念 机 器 的 定 义 一、 讲授新课 1.1 机器的组成 在人们的生产和生活
2、中广泛使用着各种机器。如蒸汽机、内燃机、发 电机、各种机床设备及计算机等。 如图 0.1 所示内燃机，是由活塞 1、连杆 2、曲轴 3、齿轮 4 和 5、凸轮 6、气门顶杆 7、汽缸缸体 8 等实体组成。当可燃混合气体在缸体内燃烧推动 活塞 1 时，与之相连的连杆 2 就会将运动传至曲轴 3，从而使曲轴 3 转动， 向外输出运动和动力。内燃机的基本功能就是使可燃混合气体在缸内 经过 吸气压缩燃烧排气这一工作循环，将燃 烧所得的热 能转化成机械能。 又如图 0.2 所示的颚式碎石机，是由机架 1、偏心 轴 2、活动颚板 3、肘 板 4、带轮 5、固定颚板 6 等组成。其中，偏心 轮 2 与带轮
3、5 固连， 电动机通 过带传动驱动偏心轴转动，使活 动颚板作平面运动，从而扎碎活动颚板与固 定颚板之间的矿石。颚式碎石机就是通 过活动颚板的平面运 动实现扎碎矿 石的机械功。 机器的种类繁多，结构形式和用途也各不相同，但总的来说，机器有 三个共同的特征： (1)都是人为的各种实物的组合； (2)组成机器的各种实物间具有确定的相对运动； (3)可代替或减轻人的劳动，完成有用的机械功或转换机械能。 同时具有以上三个特征的实体组合称为机器， 仅具备前两个特征的 称为机构。所谓的机构是具有确定相对运动各种实体组合，能实现预期的 机械运动，主要用来传递和变换运动。由此可见，机器是由机构组成的， 但从运动
4、角度来分析，两者并无区别，工程上将机器和机构统称为机械。 构件：运动的单元。可以是单一的零件（图 0.3），也可以是由多个零件 构成（图 0.4）。 零件：制造的单元。 3 机器的组成 1、组成：原动部分、工作部分、传动部分、控制部分； 2、分类：动力机械、加工机械、运输机械、信息机械等。 1.2 本课程的内容、性质和任务 1.3 机器应满足的要求和设计制造程序 1.3.1机器应满足的要求： 1、使用要求 2、经济性要求 3、社会要求 4、可靠性要求 5、其他特殊要求 1.3.2 机器设计、制造的一般程序 二、 课堂小结 1、零件、构件、机器的概念； 2、机器的组成及特征、分类。 三、 课堂练
5、习 4 0-1 简述机器的组成和类型。 0-2 各列举出两个具有下列功能的机器 实例： 原动机、 将机械能转换 成其他形式能量的机器、变换 或传递信息的机器、 传递机械能的机器。 0-3 指出下列机器的动力部分、传动部分、控制部分和执行部分：汽车、 电动自行车、车床、录音机。 四、 作业布置 预习下一次课的内容 教学课题: 第二章 平面机构的运动简图及自由度 2.1 运动副及其分类 2.2 平面机构运动简图 教学时间: 教学班级: 数控 111、112 教学地点: 32#402 教学目的与要求：1、掌握运 动副的概念及分类； 2、掌握平面机构运 动简图的作图方法 3、理解机构运 动简图的符号
6、教学重点与难点: 1、运动副的概念及分类 2、平面机构 简图作图方法 5 3、机构运 动简图的符号 教学方式与手段: 教学用具： 参考资料：机械设计基础 刘小群主编 教学过程： 利用模型 结合现实具体的 例子，加深对概 念的理解 一、 复习旧课 1、零件、构件、机器的概念； 2、机器的组成及特征、分类。 二、 讲授新课 2.1运动副及其分类 2.1.1运动副的概念 把两构件直接接触并能产生一定相对运动的联接方式称为运动副。 2.1.2运动副的分类 通常用三种接触形式联接起来，即点接触、线接触、面接触。按照接 触的特性，分为低副和高副两种。 1.低副 两构件通过面接触组成的运动副称为低副。 （1
7、）转动副 （2）移动副 图 2-1 运动副 2高副 两构件以点、线的形式相接触而组成的运动副称为高副。 2.2 平面机构运动简图 2.2.1 机构运动简图及分类 表示机构各构件之间相对运动关系的简单图形，称为机构运动简图。 从机构运动简图可以了解机构的组成和类型，即机构中构件的类型和 6 举一些例子， 让学生理解并掌 握运动副的画法 及算法，以便为 下节课的自由度 做好铺垫。 结合课本例题进 行讲解 数目、运动副的类型和数目以及运动副的相对位置。利用机构运动简图可 以表达一部复杂机器的传动原理，可以进行机构的运动和动力分析。 机构中的构件可分为以下三类： 机架机构中的固定构件称为机架，它的作用
8、是支撑运动构件； 主动件由外界给定运动规律的构件称为主动件，一般主动件与机架 相连； 从动件除主动件以外的全部活动构件称为从动件。 2.2.2 机构运动简图的符号 1构件的表示方法 轴、杆、连杆通常用一根直线表示，两端画出运动副的符号，如图 2-2(a) 所示；若构件固联在一起，则涂以焊缝记号。 2运动副的表示方法 两个构件组成的转动副和移动副的表示方法分别如图 2-3(a)、(b)所示。 图 2-2 构件的表示 图 2-3 低副的表示方法 2.2.3 平面机构运动简图的绘制 按下述步骤进行。 （1）分析机构的结构和运动情况 （2）确定构件、运动副的类型和数目 （3）选择视图平面 （4）选定适
9、当的比例尺 l，绘制机构运动简图 三、 课堂小结 本节课介绍了运动副的知识，重点掌握平面机构运 动简图 的绘制，掌握 机构简图的绘制，为后面自由度的 计算打下基础。 四、 课堂思考 P18 1、2、3 五、 作业布置 2-2、2-3 7 教学课题: 第二章 平面机构的运动简图及自由度 2.3 平面机构的自由度（1） 教学时间: 教学班级: 数控 111、112 教学地点: 32#402 教学目的与要求：1、掌握平面机构自由度的 计算 2、理解复合 铰链、局部自由度、虚约束的概念 教学重点与难点: 1、平面机构自由度的计算 2、复合 铰链、局部自由度、虚约束的概念 教学方式与手段: PPT 教学
10、用具： 参考资料：机械设计基础 刘小群主编 教学过程： 8 给合例子讲解， 加深对公式的理 解。 一、 复习旧课 1、运动副的知识 2、平面机构运动简图的绘制 二、 讲授新课 2.3 平面机构的自由度平面机构的自由度 2.3.1 自由度与约束条件 一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。对构件独立运动所加的 限制称为约束，自由度减少的个数等于约束的数目。 运动副所引入的约束的数目与其类型有关。在平面机构中，每个低副 引入两个约束，使构件失去两个自由度；每个高副引入一个约束，使构件 失去一个自由度。 2.3.2 平面机构自由度的计算 平面机构的自由度为 Pl 表示机构中的低副数目；Ph 表示机构
11、中的高副数目。 2.3.3 计算平面机构自由度时应注意的几个问题 在计算平面机构自由度时，应注意以下几种特殊情况。 1复合铰链 两个以上的构件用转动副在同一轴线上联接就构成复合铰链。 例 2-5 试计算图 2-9 所示振动式输送机的自由度。 解：（1）机构分析 主动件 1 绕 A 轴转动，通过相互铰接的运动构件 2、3、4 带动滑块 5 作往复直线移动。 （2）计算机构的自由度 构件 2、3 和 4 在 C 处构成复合铰链。此机构有五个活动构件，六个 转动副，一个移动副，即 n=5， pL=7， pH=0。该机构的自由度 由式（2-1）得 LH32Fnp 9 F=1 2局部自由度 机构中某些不
12、影响整个机构运动的自由度，称为局部自由度。在计算 机构自由度时应将局部自由度除去不计。 3虚约束 这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。 （1）重复转动副 （2）重复移动副 （3）重复轨迹 （4）重复高副 机构中对传递运动不起独立作用的对称部分（指高副） ，则为虚约束。 三、 课堂小结 本次课介绍了平面机构自由度的计算， 这也是本章的重点部分。 掌握自由度计算的方法和一些特殊情况的处理方法。 四、 课堂思考 P18 5、6、7、8、9 五、 作业布置 教学课题: 第二章 平面机构的运动简图及自由度 2.3 平面机构的自由度（2） 2.4 平面机构具有确定运动的条件 教学时间: 教学班级: 数控
13、 111、112 教学地点: 32#402 教学目的与要求：1、进一步理解复合 铰链、局部自由度、虚约束的概念 2、掌握带 有特殊结构的机构的自由度的 计算 3、机构确定运 动的条件 教学重点与难点: 1、带有特殊结构的平面机构自由度的计算 2、机构确定运 动的条件 10 教学方式与手段: 教学用具： 参考资料：机械设计基础 刘小群主编 教学过程： 复习前一节 所进的基本概念， 为学生的后续学 习打下基础。 一、 复习旧课（含作业讲评） 上次课我们介绍了平面机构自由度的计算，特别是一些特殊结构要注 意合适处理后再进行计算，比如虚约束等等。 图 2-12 几种虚约束 二、 讲授新课 例 2-6
14、试计算图 2-13 所示行星齿轮机构的自由度。 解：该机构从受力角度考虑布置三个行星齿轮，其中有两个（如齿轮 2和 2”）对传递运动不起独立作用，引入了两个虚约束。 因此该机构活动构件数 n=4，低副数 pL=4（转动副 A、 B 和复合 铰链 C） ，高副数 pH=2（齿轮副 D、 E） ，求得机构的自由度为 若将内齿轮 3 固定不动，则减少一个活动构件及 C 处的一个转动 副，这时机构的自由度为 LH23422FLH31np 11 P18 课本有 误，正确应为：机 构的主动件数目 必须等于机构自 由度的数目，且 自由度应该大于 等式 1。 具体图形见课本 P18 2.3.4 平面机构具有确
15、定运动的条件 机构是用运动副联接起来的、有一个构件为机架的、具有确定运动的 构件系统。 若机构的自由度为零，则各构件间不可能产生相对运动，这样的构件 组合称为桁架，而不是机构。因此，机构的自由度必须大于零。 例 2-7 图 2-15 所示为巧克力包装机的托包机构，试判断其运动是否确定。 解：主动件 1 作旋转运动，通过连杆凸轮组合机构传动使构件 4 慢速 托包和快速退回。滚子绕自身轴线转动为局部自由度。构件 2、3 间有相 对转动，构成一个转动副。 构件 4 与机架 5 构成两个移动副，其一为虚约束。该机构 n=4，低 副数 pL=5，高副数 pH=1，由式（2-1）得 该机构的主动件数为 1
16、，等于自由度，故其运动确定。 另可再补充些平面机构的自由度计算的习题来讲解，巩固自由度计算。 三、 课堂小结 本次课介绍了平面机构自由度的计算， 对一些复杂的平面机构，一些特 殊情况的处理计算，做了进一步的加深巩固 练习，掌握自由度的计算，并通 过自由度的计算，得出平面机构具有确定运动的条件。 四、 作业布置 2-4 预习下一次课的内容 LH3234251Fn 12 教学课题: 第 3章 平面连杆机构传动 3.1铰链四杆机构的基本类型、应用和特点 3.2铰链四杆机构曲柄存在的条件 教学时间: 教学班级: 教学地点: 32#402 教学目的与要求：1、掌握铰链 四杆机构的类型，特点 2、理解曲柄
17、存在的条件 3、掌握机构 类型的确定 教学重点与难点: 1、铰链四杆机构的类型，特点 2、曲柄存在的条件 3、机构类 型的确定 教学方式与手段: 教学用具： 参考资料：机械设计基础 刘小群主编 教学过程： 13 充分利用多媒体 教学 结合课件，多举 生活的例子，加 深对概念的理解 一、 复习旧课 1、自由度的计算 2、自由度的计算时应该注意的几种特殊 结构 二、 讲授新课 具有四个构件（含机架）的低副机构称为四杆机构，多于四个构件的 低副机构统称为多杆机构；连杆机构的缺点是：低副中存在间隙，会引起 运动误差，而且它的设计比较复杂，不易精确地实现较复杂的运动规律。 3.1铰链四杆机构的基本类型、
18、应用和特点铰链四杆机构的基本类型、应用和特点 构件间用四个转动副相连的平面四杆机构简称为铰链四杆机构，在连 架杆中能绕固定轴线整周回转的构件称为曲柄，只能在某一角度范围内摆 动的构件称为摇杆。 3.1.1 铰链四杆机构的基本类型及应用 铰链四杆机构中，根据连架杆运动形式的不同，可分为以下三种基本 类型。 1、曲柄摇杆机构 在铰链四杆机构的两连架杆中，若一个为曲柄，另一个为摇杆，则此 四杆机构称为曲柄摇杆机构。通常曲柄等速转动，摇杆作变速往复摆动。 2、双曲柄机构 在铰链四杆机构中，若两连架杆均为曲柄，则此四杆机构称为双曲柄 机构。 3、双摇杆机构 在铰链四杆机构中，若两连架杆均为摇杆，则此四杆
19、机构称为双摇杆 机构。 3.1.2铰链四杆机构的特点 铰链四杆机构具有如下特点。 1、铰链四杆机构是低副机构，构件间的相对运动部分为面接触，故单 位面积上的压力较小。并且低副的构造便于 润滑，摩擦磨 损较 小，寿命长， 适于传递较大的动力。如动力机械、锻压机械等都可采用。 2、两构件的接触面为简单几何形状，便于制造，能获得较高精度。 3、构件间的相互接触是依靠运 动副元素的几何形状来保证 的，无需另 外采取措施。 4、运动副中存在间隙，难以实现从动件精确的运动规律。 3.2 铰链四杆机构曲柄存在的条件 在铰链四杆机构中，允许两连接构件作相对整周旋转的转动副称为整 转副。曲柄是以整转副与机架相连
20、的连架杆，而摇杆则不是以整转副与机 架相连的连架杆。 14 在理解的基础 上，结论要记清。 根据三角形任意两边之和必大于（极限情况等于）第三边，在 BC D 中应有 即 在 B”C”D 中应有 将式（3-1） 、式（3-2） 、式（3-3）两两相加并简化可得 铰链四杆机构有一个曲柄的条件是： 最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆长度之和； 最短杆为连架杆。 判别铰链四杆机构的基本类型。 如图 3-10 所示，若机构满足杆长之和条件，则有以下结论： 以最短杆 AB 的邻边为机架时，为曲柄摇杆机构如图 3-10(a) 所示； 以最短杆 AB 为机架时，为双曲柄机构如图 3-10(b)所示； 以最短
21、杆 AB 的对边为机架时， 为双摇杆机构如图 3-10所示。 若机构不 满 足杆长之和条件，则只能为双摇杆机构。 图 3-10 连杆机构的倒置 三、 课堂小结 1、铰链四杆机构的基本类型、特点 maxbcf d inbfc minfbbca dacad 15 2、铰链四杆机构存在曲柄的条件 3、铰链四杆机构的类型 四、课堂思考 P32 1、2、3 五、作业布置 3-1 教学课题: 第 3章 平面连杆机构传动 3.3 铰链四杆机构的演化 3.4 平面四杆机构的传动特性 教学时间: 教学班级: 教学地点: 教学目的与要求：1、掌握铰链 四杆机构的演化 2、理解并掌握急回特性 3、理解压 力角的概念
22、 4、极限位置和死点位置 教学重点与难点: 1、急回特性 16 2、压力角的概念 3、极限位置和死点位置 教学方式与手段: PPT 教学用具： 参考资料：机械设计基础 刘小群主编 教学过程： 利用多媒体教 学 一、 复习旧课（含作业讲评） 1、铰链四杆机构的基本类型、特点 2、铰链四杆机构存在曲柄的条件 3、铰链四杆机构的类型 二、 讲授新课 3.3 铰链四杆机构的演化 3.3.1 改变运动副类型 图 3-11 曲柄滑块机构 17 举例说明 注意各运动特点 及运用场合。 注：行程相当 与曲柄摇杆机构 中的摆角 图 3-12 双滑块机构 3.3.2 连杆机构的倒置 如图 3-13(a)所示曲柄滑
23、块机构，若改取杆 2 为机架，则成为导 杆机构如图 3-13(b)所示 。其中导杆 3 为主动件，它带动滑块 4 相对杆 1 滑动并随之一起绕 A 点转动。杆 1 起导路作用，称为导杆。设杆 2、杆 3 的长度分别为 l2、 l3，当 l2 l3 时，杆 3 和杆 1 均可整圈旋转，故称 为曲柄转动导杆机构；当 l2 l3 时，杆 3 可整圈旋转，杆 1 却只能往复 摆动，故称为曲柄摆动导杆机构。导杆机构常用于回转式油泵、牛头刨床 等工作机构中。 图 3-13 曲柄滑块机构的演化 若取杆 3 为机架，则成为摆动滑块机构（也称摇块机构） ，如图 3- 13所示。这种机构广泛用于摆缸式内燃机和液压
24、驱动装置中，如图 3-14 所示卡车车厢自动翻斗机构。 若取杆 4 为机架，则成为定块机构，如图 3-13(d)所示。这 种机构常用于手动抽水机构，如图 3-15 所示的手动抽水机构以及抽 油泵中。 3.3.3 扩大转动副 在曲柄滑块机构中，若要求滑块行程较小，则必须减小曲柄长度。演 化得到偏心轮机构。 3.4 平面四杆机构的传动特性 3.4.1 急回特性 摇杆 CD 处此两极限位置时曲柄所在直线之间的锐角 称为极位夹角， 机构中输出件在两极限位置间的移动距离或摆动角度 称为行程。 18 计算公式 设计公式 图 3-17 曲柄摇杆机构的急回特性 输入件曲柄作等速转动时，作往复摆动的输出件摇杆在
25、空载行程 中的平均速度大于工作行程中的平均速度，这一性质称为连杆机构的 急回特性。通常用行程速度变化系数 K 来表示这种特性： 机构的急回速度取决于夹角 的大小。 越大， K 值越大，机构的急 回程度也越高，但从另一方面看，机构运动的平稳性就越差。 曲柄滑块机构，当 e=0 时， =0，则 K=1，机构无急回特性；当 e0 时， 0，则 K1，机构有急回特性。摆动导杆机构，其极位夹角等于导杆摆 角，具有急回特性。 3.4.2 压力角与传动角 将 F 分解可得推动摇杆的有效分力 Ft=Fcos，只能产生摩擦阻力的 有害分力 Fr=Fsin。其中 称为压力角，它是不计摩擦力、惯性力和重 力时从动件
26、上 C 点所受作用力的方向与其线速度方向所夹的锐角称为压力 角。判断一连杆机构是否具有良好的传力性能，压力角是标志。 常以连杆与摇杆所夹锐角 来衡量机构的传力性能。显而易见， 即 压力角的余角，称为传动角。因为 =90，故 愈大，对机构传动愈 有利。 图 3-19 压力角与传动角 3.4.3 极限位置与死角 主动件的速度为输入速度，从动件的速度为输出速度，则机构中瞬时 输出速度与输入速度的比值为零的位置称为连杆机构的极限位置。 A1212/80CtK 从 动 件 空 回 程 平 均 速 度 主 动 件 工 作 平 均 速 度180 19 图 3-21 极限位置与死点位置 若以摇杆为主动件，则当
27、摇杆处于 C1D 或 C2D 位置时，连杆 BC 与曲柄 AB 均共线，连杆作用在曲柄上的力通过铰链 A 的中心，力矩为零，不能推 动曲柄旋转。故机构中瞬时输入速度与输出速度的比值为零的位置称为连 杆机构的死点位置。 避免机构在死点位置出现卡死或运动不确定现象，可以对从动件施加 外力，或利用飞轮的惯性带动从动件通过死点。 工程上有的采用多套同样机构错位排列使各套机构的死点位置互相错 开，靠位置差通过死点位置。 在实际应用中也有利用死点位置的性质来进行工作的。如图 3-22 所 示快速夹具，机构处于死点位置，在去除外力 F 后仍可加紧工件而不自动 脱落。只有向上扳动手柄 3 方可松开夹具。 3.
28、5 多杆机构简介 1扩大运动行程 2实现间歇运动 3夹紧力可变 4实现过载保护 5增大急回性能 三、 课堂小结 1、铰链四杆机构的演化及其传动 特性， 2、掌握平面四杆机构的急回特性， 3、机构的死点位置。 四、 课堂练习 P32 4、5、6 五、 作业布置 20 教学课题: 第 4章 凸轮机构传动 4.1 凸轮机构的应用及类型 4.2 从动件的常用运动规律 教学时间: 教学班级: 教学地点: 教学目的与要求：1、了解凸 轮机构的组成、 应用及特点 2、理解凸 轮机构的分类 3、掌握凸 轮机构的基本概念 4、理解凸 轮机构的柔性、 刚性冲击 教学重点与难点: 1、凸轮机构的基本概念 2、凸轮机
29、构的柔性、刚性冲击 教学方式与手段: 教学用具： 21 参考资料：机械设计基础 刘小群主编 教学过程： 结合具体实例 加以说明。 如图所示缝纫 机的挑线机构 一、 复习旧课（含作业讲评） 上次课介绍了铰链四杆机构的演化及其传动特性，掌握平面四杆机构 的急回特性，会判断压力角及最小 传动角的位置，及机构的死点位置。 二、 讲授新课 4.1 凸轮机构的应用及类型 4.1.1 凸轮机构的组成、应用及特点 如图所示，凸轮机构是由凸轮 1、从动件 2 和机架 3 组成的高副机构。 凸轮机构的主要优点：只要正确地设计凸轮轮廓曲线，就能使从动件 实现任意给定的运动规律，且 结构简单、 紧凑，工作可靠，易于设
30、计。 缺点：由于凸轮机构属于高副机构，故凸 轮与从动件之间为 点或线接 触，不便润滑，易于磨损。因此凸 轮机构多用于传力不大的控制机构和 调节 机构。 4.1.2 凸轮机构的分类 凸轮机构按形状可分为三类，分述如下。 1盘形凸轮 这种凸轮是一个具有变化向径轮廓尺寸的盘形构件，是凸轮的最基本 类型。 2移动凸轮 22 具体例子可参 考课件 重点理解两个 冲击产生的原因。 当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，凸轮相对机架作直线运动，这 种凸轮称为移动凸轮。 3圆柱凸轮 该凸轮是在表面制出一定曲线凹槽的圆柱体。当凸轮回转时，可使从 动件在凹槽侧壁的推动下产生不同的运动规律或得到较大的行程。 4.按从动
31、件形状分类 1）尖顶凸轮机构 2）滚子凸轮机构 3）平底凸轮机构 5.按从动件的运动方式分类 1）移动凸轮机构 2）摆动凸轮机构 4.2 从动件的常用运动规律 4.2.1 凸轮机构的工作过程分析 图 4-4(a)所示为尖顶移动从动件盘形凸轮机构，以凸轮轴心 O 为圆心， 以凸轮轮廓的最小向径 rb 为半径所作的圆称为基圆，rb 称为基圆半径。 图示位置是从动件移动上升的起点，也是从动件尖顶所处的最底点 A。当 凸轮从图示位置逆时针转过 jo 时，从动件在向径渐增的凸轮轮廓作用下， 以一定的运动规律被推至距凸轮回转中心最远的位置 B 点，这一过程称为 推程，从动件所移动的距离 h 称为升程或行程
32、，凸轮对应的转角 jo 称为 推程运动角。当凸轮继续转过 js 时，以 O 点为圆心的圆弧 BC 与从动件接 触，使从动件在最远处静止不动，称为停程，其对应转角 js 称为远休止 角。当凸轮继续回转时，从动件沿着凸轮轮廓 CD 按预定运动规律降到最 低位置，称为回程，转角称为回程运动角。当凸轮再回转时，从动件尖顶 沿着凸轮轮廓上基圆圆弧 DA 滑动至起点 A，在这一行程中，从动件并未沿 导路发生移动，故 DA 段行程称近停程，称为近休止角。若凸轮连续转动 时，从动件必重复上述的升停降停的运动过程。通常推程是凸轮机 构的工作行程，而回程则是凸轮机构的空回行程。 图 4-4 凸轮与从动件的运动关系
33、 4.2.2从动件常用运动规律 1等速运动规律 从动件在 A、B 处，由于速度发生突变，所以会产生刚性冲击。 2等加速等减速运动规律 从动件在 A、B、C 处加速度发生有限的突然变化，所以会产生柔性冲击。 23 图 4-5 等速运动规律曲线 图 4-6 等加速等减速运动规 律曲线 以上介绍的两种运动规律之外，工程上还常用到简谐运动规律、摆线 运动规律、函数曲线运动规律等，或者将几种运动规律组合起来使用，设 计凸轮机构时可参阅有关资料。 三、 课堂小结 本次课介绍了凸轮机构的基本类型及应用， 还介绍了从动 件常用的运 动规律，掌握凸轮机构的工作 过程。 四、 课堂练习 P44 1、2 五、 作业
34、布置 24 教学课题: 第 4章 凸轮机构传动 4.3 图解法设计凸轮轮廓 4.4 盘形凸轮的结构设计 教学时间: 教学班级: 教学地点: 教学目的与要求：1、掌握并理解 图解法 2、理解凸 轮的机构的压力角 教学重点与难点: 1、图解法作图的原理 2、各类凸 轮轮廓的画法 3、凸轮机构的 压力角 教学方式与手段: 教学用具： 参考资料：机械设计基础 刘小群主编 教学过程： 25 利用动画教学 理解反转法的 原理。 掌握画图的基 本步骤。 一、 复习旧课（含作业讲评） 上次课介绍了凸轮机构的基本类型及应用， 还介绍了从动 件常用的运 动规律，掌握凸轮机构的工作 过程。 二、 讲授新课 4.3
35、图解法设计凸轮轮廓 凸轮轮廓的设计方法有图解法和解析法两种。 4.3.1 反转法原理 根据相对运动原理，如果给整个凸轮机构加上一个与凸轮转动角速度 w 数值相等、方向相反的w 角速度，则凸轮处于相对静止状态，而从动件 则一方面按原定规律在机架导路中作往复移动，另一方面随同机架以w 角 速度绕 O 点转动，即凸轮机构中各构件仍保持原相对运动关系不变。 由于从动件的尖顶始终与凸轮轮廓接触，所以在从动件反转过程中， 其尖顶的运动轨迹，就是凸轮轮廓曲线，这就是凸轮轮廓曲线设计的反转 法原理。 图 4-7 反转法原理 4.3.2 尖顶对心移动从动件盘形凸轮轮廓的设计 凸轮轮廓曲线的绘制步骤如下： 选取比
36、例尺，作位移曲线 画基 圆并确定从 动件尖顶的起始位置 画反 转过程中从 动件的导路位置 画凸 轮工作 轮廓 4.3.3 对心移动滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计 将滚子的回转中心视为从动件的尖顶，按照上例步骤作出尖顶从动 件的凸轮轮廓，称为理论轮廓曲 线 以理论轮廓曲 线上的各点 为圆心，以滚子半径 rr 为半径，画一系列 的圆，再作这一系列圆的内包 络线， 该包络线即为凸轮的工作 轮廓。凸轮的 基圆半径 rb 是指理论轮廓曲线上的最小向径。 4.3.4 尖顶偏置移动从动件盘形凸轮轮廓的设计 以凸轮轴心 O 为圆心，以偏距 e 为半径所作的圆称为偏距圆。从动件 在反转过程中依次占据的位置，不再是
37、通过凸轮转动中心的径向线，而是 偏距圆的切线 K1B1、 K2B2、，从动件的位移 A1B1、 A2B2、也应沿相 应的切线量取。 凸轮各转角的量取也与对心式凸轮机构不同，而应自 OK 开始沿 方 向进行。其余的作图步骤与尖顶对心移动从动件盘形凸轮相同。 26 重点理解压 力角的概念。注 意与平面连杆机 构压力角的联系 与区分。 4.4 盘形凸轮的结构设计 4.4.1 尖压力角 从动件的运动方向和凸轮作用于它的法向力 Fn 方向之间所夹的锐角 称 压力角。 升程的压力角 移动从动件 =30 摆动从动件 =45 回程一般不会出现自锁现象，压力角可以取大一些，推荐 =7080。 图 4-11 凸轮
38、机构的压力角 4.4.2 凸轮基圆半径的选择 （1）根据凸轮的结构确定 rb （2）根据 max 确定 rb 4.4.3 滚子半径的选择 （1）当理论廓线内凹时， =+rrH （2）当理论廓线外凸时， =rr 这时可分三种情况： rr 时， 0，这时所得的凸轮实际轮廓为光滑的曲线见图 4-16(b) ； =rr 时， =0，实际廓线变尖见图 4-16 ，极易磨损，不能 使用。 图 6-6 棘轮受力分析 6.1.3 棘轮、棘爪的几何尺寸计算及棘轮齿形的画法 顶圆直径：D=mz； 齿高：h=0.75m ： 齿顶厚：a=m； 齿槽夹角：=60 或 55； 棘爪长度：L=2m ； 其他结构尺寸可参看机
39、械零件设计手册。 nfsicosLFL 41 6.2 槽 轮 机 构 6.2.1 槽轮机构的工作原理 槽轮机构又称为马尔他机构，如 图 6-7 所示。它是由具有径向槽的槽轮 2、带有圆销 A 的拨盘 1 和机架组成。 拨盘 1 作匀速转动时 ，驱使槽轮 2 作 时转时停的间歇运动。拨盘 1 上的圆销 A 尚未进入槽轮 2 的径向槽时，由 于槽轮 2 的内凹锁住弧 被拨盘 1 的外凸圆弧 卡住，故槽轮 2 静止不动。 图中所示位置是当圆销 A 开始 进入槽轮 2 的径向槽时的情况。这时锁住弧 被松开，因此槽轮 2 受圆销 A 驱使沿逆时针转动。当 圆销 A 开始脱出槽轮 的径向槽时，槽轮的另一内
40、凹 锁住弧又被拨盘 1 的外凸圆 弧卡住，致使槽 轮 2 又静止不动，直到圆销 A 再进入槽轮 2 的另一径向槽时，两者又重复 上述的运动循环。 为了防止槽轮在工作过程中位置发生偏移，除上述锁住弧之外也可以 采用其他专门的定位装置。 图 6-7 槽轮机构 图 6-8 电影放映机卷片机构 6.2.2 槽轮机构的主要参数 槽轮机构的主要参数是槽数 z 和拨盘圆销数 K。 三、 课堂小结 四、 课堂练习 五、 作业布置 42 教学课题: 第 10章 螺纹联接 10.1 螺纹的主要参数、类型、特点和应用 10.2 螺纹联接的类型和螺纹紧固件 教学时间: 教学班级: 教学地点: 教学目的与要求：1、掌握
41、螺 纹的基本概念 2、掌握螺纹的主要参数、特点 3、掌握螺 纹联接的类型和螺纹紧固件 教学重点与难点: 1、螺纹联接的类型和螺纹紧固件 教学方式与手段: PPT 教学用具： 参考资料：机械设计基础 刘小群主编 教学过程： 43 利用多媒体教学 了解螺纹的分类 理解并掌握 这些概念 左右旋判断的 方法。 一、 讲授新课 10.1 螺纹的主要参数、类型、特点和应用 静联接又可分为可拆联接和不可拆联接两大类，即 10.1.1 螺纹的主要参数 图 10-1 螺纹的主要参数 如图 10-1 所示，普通螺纹的主要参数有螺纹的大径 d（D） 、小径 d1(D1)、中径 d2（D2） 、螺距 P，螺纹线数 n
42、、导程 L、螺旋升角 r、牙型 角 a，牙型斜角 b，其中小写的用于外螺纹，大写的用于内螺纹。螺纹的 大径为公称直径，螺距与导程的关系为 L=n*P。 10.1.2 螺纹的类型、特点和应用 图 10-2 螺纹旋向与线数 常见的螺纹的类型、代号、特点和应用见表 10-1 10.2 螺纹联接的类型和螺纹紧固件 10.2.1 螺纹联接的主要类型 螺纹联接有四种基本类型，即螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接和 螺 纹 联 接 键 、 花 键 、 销 联 接 可 拆 联 接 楔 联 接 联 接 型 面 联 接 铆 接 不 可 拆 联 接 过 盈 联 接 焊 接 胶 接 44 了解这四种 联接的特点。 紧定
43、螺钉联接。 10.2.2 螺纹紧固件 螺纹紧固件的品种很多，大都已标准化，它是一种商品性零件，根据 使用要求合理选择其规格、型号后即可外购。常用螺纹紧固件的结构特点 和应用情况见表 10-3。 10.2.3螺纹紧固件的材料和等级 螺纹紧固件有两类类型，一类是产品等级，另一类是机械性能等级。 1、产品等级 产品等级代表产品的加工精度等级。根据国家 标准规定，螺纹紧固件分 为三个等级其代号分，A、B、 C。A 级精度最高，用于要求配合精度精确，防 止振动等重要场合；B 级精度多用于受 载较大且经常装拆或 爱变载荷的联接； C 级精度多用于一般的螺纹联 接。 2、机械性能等级 螺纹联接件的机械性能等
44、级表示联接件材料的机械性能，如强度、硬度 的等级。国家标准规定，螺栓、螺钉的机械性能等级标记代号由两个数学表 示，中间用小数点隔开。 三、 课堂小结 1、螺纹的基本概念 2、螺纹的主要参数及特点 3、螺纹联接的类型和螺纹紧 固件 四、课堂练习 P131 1、2、4、5 五、 作业布置 预习下一节内容 教学课题: 第 10章 螺纹联接 10.3 螺纹联接的预紧和防松 10.4 螺栓的强度计算 10.5 螺纹联接的结构设计 教学时间: 教学班级: 教学地点: 教学目的与要求：1、理解并掌握 预紧、防松的概念及作用 2、掌握螺栓的强度的计算 教学重点与难点: 1、预紧、防松的概念及作用 2、螺栓的强
45、度的计算 45 教学方式与手段: 教学用具： 参考资料：机械设计基础 刘小群主编 教学过程： 预紧的概念 防松的措施 一、 复习旧课 1、螺纹的基本概念 2、螺纹的主要参数、特点 3、螺纹联接的类型和螺纹紧固件 10.3 螺纹联接的预紧和防松 10.3.1 预紧 在实用中，绝大多数螺纹联接在装配时都必须拧紧，使联接在承受工 作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加的作用力称为预紧力。 预紧的目的是增强联接的可靠性和紧密性，以防止受 载后被 联接件间 出现缝隙或发生相对滑移，对 于受拉螺栓联接， 还可提高螺栓的疲 劳强度， 特别是对于像汽缸盖、管路凸 缘、 齿轮箱轴承盖等紧密性要求 较高的螺纹联
46、接，顶紧更为重要。但过大的预紧力会导致整个联接的结构尺寸增大，也会 使联接件在装配或偶然过载时被拉断。 因此，为了保证联接所需要的预紧力，又不使联接件过载，对重要 的螺纹联接，在装配时要控制预紧力。一般规定，拧紧后螺纹联接件的预 紧力不得超过其材料屈服极限的 80%。 图 10-6 测力矩和定力矩扳手 10.3.2 防松 为了防止联接松脱，保证联接安全可靠，设计时必须采取有效的防松 措施。 防松的根本问题在于防止螺纹副的相对转动。 螺纹联接常用的防松方法见表 10-6 10.4 螺栓的强度计算 46 10.4.1 普通螺栓联接的强度计算 1松螺栓联接 设计公式为： 2紧螺栓联接 1）受横向工作
47、载荷的紧螺栓联接 图 10-8 只受预紧力的紧螺栓联接 螺栓的强度条件为 对于 M10M68 的普通螺纹， T0.5 ，因此 由此可见，扭切应力对强度的影响在数学式上表现为将轴向拉应力增 大 30%，即 设计公式为 （2）受轴向工作载荷的紧螺栓联接 214Fd1Fd sCFfm 2v32v31.2134vFd. 15d. 47 表 10-7 残余预紧力 F”的推荐值 联 接 性 质 残余预紧力 F”的推荐值 F 无变化 (0.20.6)F 紧固联接 F 有变化 (0.61.0)F 紧密联接 (1.51.8)F 地脚螺栓联接 F 螺栓的强度校核与设计计算式分别为 10.4.2 受剪螺栓联接的强度计算 图 10-10 受剪螺栓联接 1、2被联接件； 3螺杆受压面；4受剪面 螺杆的剪切强度条件为 螺杆与孔壁的挤压强度条件为 Q“ Qv2134Fd.15. s24Fdsppmindh 48 三、 课堂小结 1、预紧、防松的概念及作用 2、螺栓的强度的计算 四、 课堂练习 P131 6、7、9 五、 作业布置 P131 10-3、10-4 49 教学课题: 第 11章 齿轮传动 11.1 齿轮的失效形式及计算准则 11.2 齿轮材料及热处理 11.3 齿轮传动的精度 教学时间: 教学班级: 教学地点: 教学目的与要求：1、理解齿轮传动 的失效形式 2、掌握齿
