§2—3 平面机构的自由度.doc

汕头市高级技工学校教案纸 共 6 页 章节课题 审阅者签名 授课日期 2006年9月14日第2周第3，4 节 授课时数 2 教学目的 掌握平面机构自由度的计算及机构有无确定运动的判断。 教学方法 挂图演示、讲授法 教学重点 平面机构自由度的计算及机构具有确定运动的条件。 教学难点 1、平面机构自由度的计算及计算机构自由度时应注意的事项； 2、机构自由度计算中有关虚约束的识别及处理。 教具、挂图 课件、挂图等。 作业题号 教学过程及时间分配 主 要 教 学 过 程 及 步 骤 组织教学 （3分钟） 新课教学 （42分钟） 师生致礼，点名，检查学生仪表，安定情绪。 §2—3 平面机构的自由度 一、平面机构的自由度计算公式及机构具有确定运动的条件 1、自由度与约束 构件自由度——决定机构具有确定运动的独立参数称为构件自由度。 空间机构有六个自由度，平面机构有三个自由度。 约束——对构件独立运动的限制称为约束。 例如 吊起的重物受到钢索的约束，行走的火车受到铁轨的约束，开关自如的门受到铰链的约束等。 汕头市高级技工学校教案纸（续页） 第 2 页 教学过程及时间分配 主 要 教 学 内 容 及 步 骤 两个构件之间相对约束的数目和性质取决于运动副的形式： 平面低副： 2个约束，1个自由度 平面高副： 1个约束，2个自由度 螺 旋 副： 5个约束，1个自由度 平面机构的自由度就是该机构中各构件相对于机架所具有的独立运动的数目。它取决于组成机构的活动构件的数目、运动副的类型和数目。 机构由构件组成，并具有确定的运动，并非任意构件的组合都具有确定的相对运动，因而不能简单地将构件的组合称为机构。 2、机构自由度的计算公式（设n个活动构件，PL个低副，PH个高副） 3、机构具有确定运动的条件是： P17 原动件的数目=机构的自由度数F（F＞0） 即平面机构具有确定运动的充要条件为：机构的自由度大于0，且原动件数目等于机构的数目。 构件的组合在满足上述条件的时候才能称为机构。即当机构的自由度F＞0时，机构相对于机架是可以运动的。 为了判定构件的组合能否称为机构，首先要计算出它的自由度，并看它是否与原动件数目相等。 汕头市高级技工学校教案纸（续页） 第 3 页 教学过程及时间分配 主 要 教 学 内 容 及 步 骤 第一节课结束 课间休息 例如： 铰链四杆机构：（如右图） 原动件数=机构自由度（机构相对于机架可以运动） 铰链五杆机构：（见P9图1-10） 原动件数 机构自由度数，机构运动不确定（任意乱动） 如下图（a）、（b）：F=3×4-2×6-0 = 0 或F=3×2-2×3- 0 = 0 构件间没有相对运动机构→刚性桁架（不是机构） 如图（c）： （多一个约束）超静定桁架（机构卡死或损坏） （a） （b） （c） 即：F≤0，构件间无相对运动，不成为机构。 F0, 原动件数=F，运动确定 原动件数F，运动不确定 原动件数F，机构卡死或破坏 汕头市高级技工学校教案纸（续页） 第 4 页 教学过程及时间分配 主 要 教 学 内 容 及 步 骤 第二节课开始 新课教学 （37分钟） 二、计算平面机构自由度应注意事项 当机构中含有复合铰链、局 部自由度和虚约束时，应能正确 识别和处理，这是正确计算机构 自由度的关键。 图1— 复合铰链 （1）复合铰链 概念：复合铰链是指m（m≥2）个构件“重合在一起的多个回转副”。 特征：复合铰链在机构运动简图上表示为多个构件集中于一点。 判断关键：在于确定在该点参与形成回转副的构件数。 4）处理：在统计回转副数目时注意，m个构件形成的复合铰链处的转动副数应为m-1。 （2）局部自由度 概念：机构中与机构主要运动无关的自由度。 常见类型：凸轮机构中的滚子从动件及类似的将滑动摩擦变为滚动摩擦的情况。 3）处理方法：计算时排除局部自由度，可设想将滚子与从动件固结成一体；它们之间原来在C处所构成的回转副即自行消失。但是，滚子能将从动件与凸轮轮廓之间的滑动摩擦变为滚动摩 汕头市高级技工学校教案纸（续页） 第 5 页 教学过程及时间分配 主 要 教 学 内 容 及 步 骤 擦，减动件与凸轮轮廓之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，减少凸轮轮廓与从动件之间的摩擦。 例： （错） （3）虚约束 1）概念：对机构的运动不起作用的重复约束。 2）鉴别