平面机构的自由度教案.doc

完整版)平面机构的自由度教案
江 苏 汽 车 技 师 学 院
教 案 QMSD—0504—26
2016年9月18日 NO：
教师姓名
邹新升
授课形式
讲授
授课时数
1
授课日期
9。22

授课班级
技修1421

章节名称
2．3 平面机构的自由度
教学目的
1.使学生了解自由度与约束的概念；
2。使学生掌握平面机构自由度的计算方法；
3。使学生并会判断机构运动的确定性。
教学重点
1.平面机构自由度的计算；
2.机构运动的确定性判断.
教学难点
平面机构运动自由度的计算.
更新、补充内容
微课视频一部。
使用教具
采用多媒体课件辅助教学，节省了教学时间、增加了教学容量;使学生对抽象理论的理解更加透彻。
课外作业
1。习题册第二章 2—3~2-10、2—14、2—18、2—30、2-38、2-39；
2。预习:通过qq群文件PPT课件和微课视频1部；
3.思考题一道。
课后分析

教研组长 审阅 日期

授课板书设计

【板书设计】
2．3 平面机构的自由度
2.3.1自由度和约束的的概念
1．自由度
2．约束
2。3。2平面机构自由度的计算和机构具有确定运动的条件
1．平面机构自由度计算公式
F=3n-2PL-PH
2．机构具有确定运动的条件
F＞0且当F=原动件数目

课 题
2．3 平面机构的自由度

教学环节
授 课 内 容
教学方法
时间分配
【组织教学】
【旧知回顾】
【复习提问】

【预习检查】

[导入新课]

［讲授新课]

【例题讲解】

【课堂练习】

【例题讲解】

【课堂练习】

【课堂小结】

【布置作业】

【宣布下课】
◆考勤和课前准备情况，宣布上课.
◆运动副的定义及分类;机构运动简图的画法。
◆问题：
1.运动副的定义是什么？
2.运动副是如何分类的，分为哪几类？
◆检查同学们使用微课预习情况,询问学生从微课视频中总结出的知识点有哪些？

2．3 平面机构的自由度

2。3。1自由度和约束的的概念
1．自由度
运动构件相对于参考系所具有的独立运动的数目称为构件的自由度.
任一做平面运动的自由构件都具有三个独立的运动，如图2—8所示，XOY坐标系中的构件可沿X轴和Y轴移动，可绕垂直于XOY平面的轴线A转动，因此做平面运动的自由构件有三个自由度。

图2-8
2．约束
当两构件组成运动副后，它们之间的某些相对运动收到限制，对于相对运动所加的限制称为约束.
每引入一个约束,自由构件便失去一个自由度.运动副的约束数目和约束特点取决于运动副是低副还是高副.
每个低副限制构件2个自由度，如图2-9所示。
每个高副限制构件1个自由度，如图2-10所示.

图2-9

图2—10
2。3。2 机构自由度的计算和机构具有确定运动的条件
1．机构自由度计算公式
在平面机构中每个平面低副(转动副、移动副等）引入两个约束，使构件失去两个自由度，保留一个自由度；而每个平面高副（齿轮副、凸轮副等)引入一个约束，使构件失去一个自由度，保留两个自由度。
如果一个平面机构中包含有n个可动构件(机架为参考坐标系，相对固定而不计）, 在没有用运动副联接之前，这些可动构件的自由度总数应为3n。当各构件用运动副连接起来之后，由于运动副引入的约束使构件的自由度减少。若机构中有PL个低副和PH个高副.则所有运动副引入的约束数为2PL+PH。因此，自由度的计算可用可动构件的自由度总数减去约束的总数。
设一个平面构由N个构件组成，其中必有一个构件为机架，则活动构件数为n=N—1.若机构中有PL个低副、PH个高副。则平面机构的自由度F的计算公式为：
F=3n-2PL—PH
【例题1】如图2—11（c）所示颚式破碎机主体机构运动简图,其活动构件数目n=3，低副数目PL=4，高副数目PH=0，则该机构的自由度数为：

F=3n—2PL-PH=3×3-2×4-0=1

图2—11
【练习题1】计算如图2-12所示机构的自由度。

图2-12
F=3n-2PL—PH=3×5-2×7—01
2．机构具有确定运动的条件
在上述颚式破碎机主体机构中，由于原动件数目与自由度数目相等,所以机构具有确定的运动。由上述分析可知,机构的自由度数目、原动件数目与机构运动特性之间有着密切的联系。
机构要实现预期的运动传递和变换，必须使其运动具有可能性和确定性。
机构具有确定运动的条件:
F=0（或F﹤0），是静定（超静定）机构。
F＞0时：
（1）当F＞原动件数目时,运动不确定，首先沿阻力最小方向运动。
（2）当F﹤原动件数目时,不能运动，机构中最薄弱的构件损坏。
(3）机构具有确定相对运动的条件： F＞0且当F=原动件数目.

【例题2】试计算内燃机曲柄滑块机构的自由度，并判断机构的运动是否确定。
解 由前分析可知，曲柄滑块机构有3个可动构件，4个低副(其中有1个移动副、3个转动副）,0个高副。即n=3， PL=4，PH=0。 所以，该机构的自由度为:
F=3n—2PL-PH=3×3-2×4—0＝l
由于机构是以具有一个独立运动的构件活塞1作原动件，原动件的数目等于机构自由度数，机构具有确定的运动。
【练习题2】试计算图2-13机构的自由度，并判断机构的运动是否确定。

F=3n-2PL-PH=3×7-2×10-0=1

图2-13
通过这次课的学习，同学们要达到如下要求:
掌握平面机构运动自由度的计算方法；
会根据自由度计算结果，判断机构是否具有确定运动.

【作业】1.习题册第二章 2-3~2—10、2-14、2—18、2-30、2—38、2-39；
2。预习：通过qq群文件PPT课件和微课视频1部;
3.思考题一道.

(2＇）

（3＇）
提问检查学生掌握情况

使用ppt教学课件授课

板书（2'）
动画演示

讲解（5')

提出问题
引导学生自由度和约束的概念

讲解（2’）

讲解（5’）
板书（1’）

引导、鼓励学生积极思考，完成练习题，巩固知识，提问个别学生
提问（3’）

讲解（5’）
板书（2’)

分析问题引出机构确定运动的条件

讲解(5’）

讲解(5’）

板书（2’）

(1'）

（2’）