平面机构自由度的计算及机构具有确定运动的条件

1、机械设计基础课程单元教学设计一、教案头单元标题：机构具有确定运动的条件单元教学学时2在整体设计中的位置第 次授课班级上课地点教学目标能力目标知识目标素质目标1.能计算平面机构自由度；2.分析机构具有确定运动的条件； 1.掌握计算平面机构自由度应注意的三种特殊情况；2.熟悉计算机构自由度的实际意义。3.掌握平面机构具有确定运动的条件；1.培养学生全面分析问题的能力。2.培养学生分组合作的意识。能力训练任务及案例任务1. 明确本次课在项目中的作用与任务；任务2：平面机构自由度计算的三种特殊情况；任务3：平面机构具有确定运动的条件；教学材料1.教材2.参考资料：机械设计基础 北京理工出版社 2011

2、年3.多媒体4.教具5.视频二、教学设计步骤教学内容教学方法学生活动工具手段时间分配1复习导入复习：机构运动简图的绘制；平面机构自由度的计算。导入：机构具有确定运动的条件讲授法师生互动回答黑板5分钟2设置情景提出问题计算原盘锯主体机构的自由度 讲授听、看黑板课件3分钟3. 讲授新知提供咨询计算机构自由度时应注意的问题复合铰链 两个以上的构件同时用转动副在同一轴线上构成的连接由K个构件组成的复合铰链应含有(K-1)个转动副。讲授法启发式讨论法听讲讨论回答黑板、ppt8分钟4问题解决原盘锯主体机构中活动构件有n=7,Pl=10F=3n-2Pl-Ph =3×7-2×10-0=1讲

3、授法听讲讨论PPT4分钟5提出问题计算下列机构的自由度 启发、个别指导操作黑板纸本2分钟6讲授新知提供咨询局部自由度机构中不影响其输出与输入运动关系的个别构件独立运动的自由度，称为机构的局部自由度.讲授法启发式听讲讨论黑板、ppt6分钟7解决问题凸轮机构的自由度F=3n-2 PL-PH=3×3-2×3-1=2 （×）F=3n-2 PL-PH=3×2-2×2-1=1 讲授法听讲PPT5分钟8设置情景提出问题 计算火车车轮的联运机构的自由度 情景教学听讲思考黑板、ppt5分钟9讲授新知提供咨询虚约束（重复约束、消极约束）在机构中与其他约束重复而不起

4、限制运动作用的约束称为虚约束。在计算机构自由度时，应当除去不计。在计算机构自由度时应除去CD构件和转动副C，D 机构中n=3，PL=4， PH=0，则机构自由度为：F=3n-2PL-PH =3×3-2×4-0=1 9讲授新知提供咨询平面机构的虚约束常出现在下述场合(1)两构件上两点间的距离保持恒定不变(2) 两构件同时在多处构成转动副，且各转动副轴线重合，此时只有一个转动副起作用，其余为虚约束。 （3)两个构件组成多个移动副，其导路互相平行时，只有一个移动副起约束作用，其余部是虚约束。 (4)机构中对传递运动不起独立作用的对称部分。讲授法启发式分数激励听讲讨论回答黑板、pp

5、t10分钟10任务提出计算图示机构的自由度(若有复合铰链、局部自由度及虚约束必须明确指出）并说明该机构是否具有确定的相对运动。 问题探究听讲思考黑板、ppt5分钟10任务实施该机构中，C处的滚子构成了局部自由度，应当把滚子连同转运副一并去掉；E处凸轮构成了虚约束，起到了重复约束限制作用，只计算一个高副所以该机构的自由度： F=3n-2PL-PH =3×4-2×4-2=2问题探究听讲思考黑板、ppt5分钟11设置情景提出问题分析图示机构是否具有确定的相对运动。 情景教学听讲思考黑板、ppt5分钟12讲授新知提供咨询机构具有确定运动的条件此条件讨论了机构自由度数与原动件的关系1

6、.原动件数目WF,运动不确定 如:五杆机构12讲授新知提供咨询2.F0,机构不能运动成为刚性桁架 如三杆机构 又如图所示: F=3 n- 2 PL PH =3×32×5=-1 3.W=F (F0) 机构具有确定的相对运动 4.W F 机构按受力较大的原动件的运动规律运动或在弱处损坏机构具有确定相对运动的条件:机构原动件数应等于机构自由度数,即W=F 讲授法启发式问题探究听讲讨论回答黑板、ppt10分钟13任务解决图示机构中，自由度=主动件数目，故具有确定的运动。问题探究听讲思考黑板、ppt5分钟14点评总结1、学生分组汇报讨论结果，教师检查指导。2、教师点评训练情况，总结本单元知识要点教师评价学生评价