【正文】 機(jī)械基礎(chǔ)教案 Lingtang National Vocational Senior School章節(jié)名稱緒論平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副和運(yùn)動(dòng)簡圖授課形式講授課時(shí)1班級10綜（3）教學(xué)目的掌握常用的運(yùn)動(dòng)副類型教學(xué)重點(diǎn)低副和高副教學(xué)難點(diǎn)運(yùn)動(dòng)副的區(qū)分和實(shí)踐認(rèn)識輔助手段教學(xué)模型課外作業(yè)課后體會(huì)通過教學(xué)學(xué)生掌握了運(yùn)動(dòng)副的概念和特點(diǎn)比較一、運(yùn)動(dòng)副使兩物體直接接觸而又能產(chǎn)生一定相對運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接，稱為運(yùn)動(dòng)副。根據(jù)運(yùn)動(dòng)副中兩構(gòu)接觸形式不同，運(yùn)動(dòng)副可分為低副和高副。 ：低副是指兩構(gòu)件之間作面接觸的運(yùn)動(dòng)副。按兩構(gòu)件的相對運(yùn)動(dòng)情況，可分為： （1）轉(zhuǎn)動(dòng)副：兩構(gòu)件在接觸處只允許作相對轉(zhuǎn)動(dòng)。由滑塊與導(dǎo)槽組成的運(yùn)動(dòng)副。 （2）移動(dòng)副：兩構(gòu)件在接觸處只允許作相對移動(dòng)。由滑塊與導(dǎo)槽組成的運(yùn)動(dòng)副。（3）螺旋副：兩構(gòu)件在接觸處只允許作—定關(guān)系的轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。絲杠與螺母組成的運(yùn)動(dòng)副。 ：高副是兩構(gòu)件之間作點(diǎn)或線接觸的運(yùn)動(dòng)副。(a)轉(zhuǎn)動(dòng)副 (b) 移動(dòng)副 (c) 螺旋副(a) (b) (c)二、自由度—個(gè)作空間運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件具有六個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)，即沿X、Y、Z軸的移動(dòng)和繞 X、Y、Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，構(gòu)件的這種獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)稱為構(gòu)件的自由度。一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件，可以產(chǎn)生三個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，即沿X、Y、Z軸的移動(dòng)及繞A點(diǎn)（極點(diǎn)）的轉(zhuǎn)動(dòng)，所以具有三個(gè)自由度。 當(dāng)兩個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副之后，由于受到約束，相應(yīng)的自由度也隨之減少。轉(zhuǎn)動(dòng)副約束了沿 X、Y軸向移動(dòng)的自由度，保留了—個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度。移動(dòng)副約束了沿一軸方向的移動(dòng)和在平面內(nèi)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，保留了沿另—軸方向移動(dòng)的自由度。高副則只約束了沿接觸處公法線方向移動(dòng)的自由度，保留了繞接觸處的轉(zhuǎn)動(dòng)和沿接觸處共切線方向移動(dòng)的兩個(gè)自由度。所以在平面機(jī)構(gòu)中，每個(gè)低副引入兩個(gè)約束，使構(gòu)件失去兩個(gè)自由度。每個(gè)高副引入一個(gè)約束，使構(gòu)件失去一個(gè)自由度。三、平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖 繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的目的 繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的目的在于：撇開與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無關(guān)的外部形態(tài)，把握機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系，揭示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特性。 機(jī)構(gòu)的相對運(yùn)動(dòng)只與運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目、類型、相對位置及某些尺寸有關(guān)，而與構(gòu)件的橫截面尺寸、組成構(gòu)件的零件數(shù)目、運(yùn)動(dòng)副的具體結(jié)構(gòu)無關(guān)。用線條表示構(gòu)件，用簡單符號表示運(yùn)動(dòng)副的類型，按一定比例確定運(yùn)動(dòng)副的相對位置及與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的尺寸，這種簡明表示機(jī)構(gòu)各構(gòu)件運(yùn)動(dòng)關(guān)系的圖形稱機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。只表示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)情況，不嚴(yán)格按比例繪制的簡圖稱為機(jī)構(gòu)示意圖。章節(jié)名稱鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)授課形式講授課時(shí)2班級10綜（3）教學(xué)目的掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型以及平面四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件。教學(xué)重點(diǎn)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型；平面四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件。教學(xué)難點(diǎn)四桿機(jī)構(gòu)類型的判別輔助手段教學(xué)模型課外作業(yè)練習(xí)冊課后體會(huì)通過教學(xué)，學(xué)生能掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在條件以及四桿機(jī)構(gòu)類型的判別。 一． 四桿機(jī)構(gòu)的組成鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是由轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)結(jié)起來封閉系統(tǒng)。其中被固定的桿4被稱為機(jī)架不直接與機(jī)架相連的桿2稱之為連桿與機(jī)架相連的桿1和 桿3稱之為連架凡是能作整周回轉(zhuǎn)的連架桿稱之為曲柄，只能在小于360176。的 范圍內(nèi)作往復(fù)擺動(dòng)的連架桿稱之為搖桿。二． 鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)根據(jù)其兩個(gè)連架桿的運(yùn)動(dòng)形式不同，可以分為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)三種基本形式。1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)連架桿，一個(gè)是曲柄而另一個(gè)是搖桿，則該機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。用來調(diào)整雷達(dá)天線俯仰角度的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。汽車前窗的刮雨器。當(dāng)主動(dòng)曲柄AB回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)搖桿作往復(fù)擺動(dòng)，利用搖桿的延長部分實(shí)現(xiàn)刮雨動(dòng)作。2 ) 雙曲柄機(jī)構(gòu)如果鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)連架桿都能作360176。整周回轉(zhuǎn)，則這種機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)曲柄的長度相等，機(jī)架與連架桿的長度相等（這種雙曲柄機(jī)構(gòu)稱為平行雙曲柄機(jī)構(gòu)。蒸汽機(jī)車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，是平行雙曲柄機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例。平行雙曲柄機(jī)構(gòu)在雙曲柄和機(jī)架共線時(shí)，可能由于某些偶然因素的影響而使兩個(gè)曲柄反向回轉(zhuǎn)。機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用三個(gè)曲柄的目的就是為了防止其反轉(zhuǎn)。3) 雙搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)連架桿都在小于360176。的角度內(nèi)作擺動(dòng)，這種機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。三、曲柄存在的條件由上述以知，在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，能作整周回轉(zhuǎn)的連架桿稱為曲柄。而曲柄是否存在。則取決于機(jī)構(gòu)中各桿的長度關(guān)系，即要使連架桿能作整周轉(zhuǎn)動(dòng)而成為曲柄，各桿長度必須滿足一定的條件，這就是所謂的曲柄存在的條件?？蓪q鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件概括為：1． 連架桿與機(jī)架中必有一個(gè)是最短桿；2． 最短桿與最長桿長度之和必小于或等于其余兩桿長度之和。 上述兩條件必須同時(shí)滿足，否則機(jī)構(gòu)中無曲柄存在。根據(jù)曲柄條件，還可作如下推論：（1）若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中最短桿與最長桿長度之和必小于或等于其余兩桿長度之和，則可能有以下幾種情況：a．以最短桿的相鄰桿作機(jī)架時(shí)，為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；b．以最短桿為機(jī)架時(shí)，為雙曲柄機(jī)構(gòu)；c．以最短桿的相對桿為機(jī)架時(shí)，為雙搖桿機(jī)構(gòu)。(2)若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和，則不論以哪一桿為機(jī)架，均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。四、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化1．曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，如果以一個(gè)移動(dòng)副代替搖桿和機(jī)架間的轉(zhuǎn)動(dòng)副，則形成的機(jī)構(gòu)稱為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。它能把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，或作相反的轉(zhuǎn)變。a 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) b 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) c 擺動(dòng)滑塊機(jī)構(gòu) d 固定滑塊機(jī)構(gòu) 2．導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)章節(jié)名稱鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的工作特性授課形式講授課時(shí)1班級10綜（3）教學(xué)目的掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的工作特性教學(xué)重點(diǎn)掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的工作特性教學(xué)難點(diǎn)急回特性、死點(diǎn)輔助手段教學(xué)模型和相關(guān)課件課外作業(yè)練習(xí)冊課后體會(huì)通過生動(dòng)具體的實(shí)物教學(xué)，并結(jié)合課件教學(xué)，學(xué)生能很快適應(yīng)教學(xué)，掌握和領(lǐng)會(huì)所學(xué)知識內(nèi)容。一、急回特性和行程速比系數(shù)曲柄搖杯機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄A B沿順時(shí)針方向以等角速度轉(zhuǎn)過φ1時(shí)，搖桿CD自左極限位置C1D擺至右極位置C2D，設(shè)所需時(shí)間為 t1，C點(diǎn)的明朗瞪為 V1；而當(dāng)曲柄AB再繼續(xù)轉(zhuǎn)過φ2時(shí)，搖桿CD自C2D擺回至C1D，設(shè)所需的時(shí)間為 t2，C點(diǎn)的平均速度為 V2。由于φ1＞φ2，所以 t1＞t2 ,V2＞Vl。由此說明：曲柄AB雖作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，而搖桿CD空回行程的平均速度卻大于工作行程的平均速度，這種性質(zhì)稱為機(jī)構(gòu)的急回特性。搖桿CD的兩個(gè)極限位置間的夾角ψ稱為搖稈的最大擺角，主動(dòng)曲柄在搖桿處于兩個(gè)極限位置時(shí)所夾的銳角θ稱為極位夾角。 在某些機(jī)械中(如牛頭刨床、插床或慣性篩等)，常利用機(jī)械的急回特性來縮短空回行程的時(shí)間，以提高生產(chǎn)率。行程速比系數(shù)K：從動(dòng)件空回行程平均速度V2與從動(dòng)件工作行程平均速度V1的比值。K值的大小反映了機(jī)構(gòu)的急回特性，K值愈大，回程速度愈快。 K＝V2／V1 ＝(C2C1／t2) ／ (C1C2／t1)＝（180176。十θ）／ (180176。一θ)由上式可知，K與θ有關(guān)，當(dāng)θ＝0時(shí)，K＝1，說明該機(jī)構(gòu)無急回特性；當(dāng)θ＞0時(shí)，K＞l，則機(jī)構(gòu)具有急回特性。二、死點(diǎn)以搖桿作為主動(dòng)件的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。在從動(dòng)曲柄與連桿共線的兩個(gè)位置時(shí)，出現(xiàn)了機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角γ＝0，壓力角α＝90176。的情況。此時(shí)連桿對從動(dòng)曲柄的作用力恰好通過其回轉(zhuǎn)中心不能推動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)。機(jī)構(gòu)在死點(diǎn)位置時(shí)由于偶然外力的影響，也可能使曲柄轉(zhuǎn)向不定。 死點(diǎn)對于轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是不利的，常利用慣性來通過死點(diǎn)，也可采用機(jī)構(gòu)錯(cuò)排的方法避開死點(diǎn)。 但死點(diǎn)也有可利用的一面，當(dāng)工件被夾緊后，BCD成一直線，機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置，即使工件的反力很大，夾具也不會(huì)自動(dòng)松脫。章節(jié)名稱凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類授課形式講授課時(shí)1班級10綜（3）教學(xué)目的了解凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類教學(xué)重點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)的功用，教學(xué)難點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)的功用輔助手段模型、掛圖課外作業(yè)練習(xí)冊課后體會(huì)通過教學(xué)，學(xué)生結(jié)合實(shí)物的感性認(rèn)識接受較快。一、凸輪機(jī)構(gòu)的組成和應(yīng)用 組成凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)部分所組成。 運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸輪機(jī)構(gòu)可以將主動(dòng)件凸輪的等速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)變換為從動(dòng)件的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或繞某定點(diǎn)的擺動(dòng)，并依靠凸輪輪廓曲線準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)所要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是：只要正確地設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線，就可以使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)任意給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、工作可靠。缺點(diǎn)是：凸輪與從動(dòng)件之間為點(diǎn)或線接觸，不易潤滑，容易磨損。因此，凸輪機(jī)構(gòu)多用于傳力不大的控制機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類按凸輪的形狀分(l)盤形凸輪 也叫平板凸輪。這種凸輪是一個(gè)徑向尺寸變化的盤形構(gòu)件，當(dāng)凸輪l繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可使從動(dòng)件在垂直于凸輪軸的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)(2)移動(dòng)凸輪 當(dāng)盤形凸輪的徑向尺寸變得無窮大時(shí)，其轉(zhuǎn)軸也將在無窮遠(yuǎn)處，這時(shí)凸輪將作直線移動(dòng)。通常稱這種凸輪為移動(dòng)凸輪。(3)圓柱凸輪 凸輪為一圓柱體，它可以看成是由移動(dòng)凸輪卷曲而成的。曲線輪廓可以開在圓柱體的端面也可以在圓柱面上開出曲線凹槽。按從動(dòng)件的形式分(l)尖頂從動(dòng)件 結(jié)構(gòu)最簡單，而且尖頂能與較復(fù)雜形狀的凸輪輪廓相接觸，從而能實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，但因尖頂極易磨損，故只適用于輕載、低速的凸輪機(jī)構(gòu)和儀表中。(2)滾子從動(dòng)件在從動(dòng)件的一端裝有一個(gè)可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的滾子。由于滾子與凸輪輪廓之間為滾動(dòng)摩擦，故磨損較小，改善了工作條件。因此，可用來傳遞較大的動(dòng)力，應(yīng)用也最廣泛。(3)平底從動(dòng)件 從動(dòng)件一端做成平底(即平面)，在凸輪輪廓與從動(dòng)件底面之間易于形成油膜，故潤滑條件較好、磨損小。當(dāng)不計(jì)摩擦?xí)r，凸輪對從動(dòng)件的作用力始終與平底垂直，傳力性能較好，傳動(dòng)效率較高，所以常用于高速凸輪機(jī)構(gòu)中。但由于從動(dòng)件為一平底，故不適用于帶有內(nèi)凹輪廓的凸輪機(jī)構(gòu)。章節(jié)名稱從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律授課形式講授課時(shí)2班級10綜（3）教學(xué)目的了解從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律教學(xué)重點(diǎn)常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律特點(diǎn)和應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)運(yùn)動(dòng)曲線的繪制輔助手段課外作業(yè)練習(xí)冊課后體會(huì)本課教學(xué)有一定的難度，學(xué)生對空間實(shí)物向平面圖形的轉(zhuǎn)換有所欠缺，有待再度幫助理解。一、基本概念基圓：以凸輪輪廓最小半徑 rb所作的圓推程：從動(dòng)件經(jīng)過輪廓AB段，從動(dòng)件被推到最高位置推程角：角δ0，這個(gè)行程稱為，δ2稱為回程：經(jīng)過輪廓CD段，從動(dòng)件由最高位置回到最低位置；回程角：角δ2遠(yuǎn)停程角：角δ1 近停程角：角δ3 二、凸輪與從動(dòng)件的關(guān)系凸輪的輪廓機(jī)構(gòu)取決于從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于工作要求。三、從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律1．等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 當(dāng)凸輪作等角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)件上升或下降的速度為一常數(shù)，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律稱為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。（1） 位移曲線(S—δ曲線) 若從動(dòng)件在整個(gè)升程中的總位移為 h，凸輪上對應(yīng)的升程角為δ0，那么由運(yùn)動(dòng)學(xué)可知，在等速運(yùn)動(dòng)中，從動(dòng)件的位移S與時(shí)間t的關(guān)系為： S＝vt凸輪轉(zhuǎn)角δ與時(shí)間t的關(guān)系為： δ＝ωt則從動(dòng)件的位移S與凸輪轉(zhuǎn)角δ之間的關(guān)系為:v和ω都是常數(shù)，所以位移和轉(zhuǎn)角成正比關(guān)系。因此，從動(dòng)件作等速運(yùn)動(dòng)的位移曲線是一條向上的斜直線。從動(dòng)件在回程時(shí)的位移曲線則與下圖相反，是一條向下的斜直線。（2）等速運(yùn)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)的工作特點(diǎn) 由于從動(dòng)件在推程和回程中的速度不變，加速度為零，故運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)；但在運(yùn)動(dòng)開始和終止時(shí)；從動(dòng)件的速度從零突然增大到v或由v突然減為零，此時(shí)，理論上的加速度為無窮大，從動(dòng)件將產(chǎn)生很大的慣性力，使凸輪機(jī)構(gòu)受到很大沖擊，這種沖擊稱剛性沖擊。隨著凸輪的不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件對凸輪機(jī)構(gòu)將產(chǎn)生連續(xù)的周期性沖擊，引起強(qiáng)烈振動(dòng)，對凸輪機(jī)構(gòu)的工作十分不利。因此，這種凸輪機(jī)構(gòu)一般只適用于低速轉(zhuǎn)動(dòng)和從動(dòng)件質(zhì)量不大的場合。 2．等加速、等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律當(dāng)凸輪作等角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)件在升程(或回程)的前半程作等加速運(yùn)動(dòng)，后半程作等減速運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律稱為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 (1)位移曲線(S—δ曲線) 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律位移曲線由運(yùn)動(dòng)學(xué)可知，當(dāng)物體作初速度為零的等加速度直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的位移方程：在凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪按等角速度ω旋轉(zhuǎn)，凸輪轉(zhuǎn)角δ與時(shí)間t之間的關(guān)系為