平面机构的自由度教案

平面机构的自由度教案

【教学目的】

1、掌握运动链成为机构的条件。

2、熟练掌握机构自由度的计算方法。能自如地运用自由度计算公式计算机构自由度，尤其是平面

机构的自由度。能准确识别出机构中存在的复合铰链、局部自由度和虚约束，并作出正确处理。

【教学内容】

1、引出自由度计算公式，平面运动链和空间运动链，并加以举例说明。 2、探讨机构具有确定运动的条件。

3、介绍自由度计算中的注意问题，复合铰链、局部自由度和虚约束处理的注意事项，并分别举例说明。

4、本章节内容总结和参考书目的推荐。

【教学重点和难点】

机构自由度的计算、判断运动链能否成为机构。

【教学方法】

1、课堂以讲授为主，结合PPT、多媒体视频及FLASH动画等文件进行分析讲解。

2、注重师生交流，提倡师生互动，上课时细心观察学生的反应，课间与学生交谈，了解学生的掌握情况，根据反馈的信息，适当地调整授课内容和方法等。

【教学时间】

2课时，90分钟

【教学流程】

铰链五杆机构： 错误！未找到引用源。 原动件数<机构自由度数，机构运动不确定(任意乱动)

总结自由度大 小不同情况下 的机构运动的 确定性问题

错 引用源。 构件 运动机构→刚性桁架 错误！未找到引用源。 (多一个约束)超静定桁架 F≤0,构件间无相对运动，不成为机构。 F>0, 原动件数=F,运动确定； 原动件数<F,运动不确定； 1 原动件数>F,机构破坏。 计算自由度应注意的问题

误！未找到 间没有相对

2

2 1

3

3

详细讲解自由 度计算中的复 合铰链、局部 自由度和虚约 束存在时的处 理技巧，并明 确三种状况各 自的判断方式

(1)复合铰链 处理方式：m-1 例 ： 错 误 ！ 未 找 到 引 用 源 。 错误！未找到引用源。 (2)局部自由度 (与输出件运动无关的自由度称局部自 由度)

C 3 2 B 1 A 5 1 C' D

D'

4

4 E

F 3 3 2 3 1 2? F 3 2 2 2 1 14 2 C B 1 A 3 D

E 1

84 2

A

D 1 2

3 C 6 m F 5 4A D

7B 1

m E'

(3)虚约束： 在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重复的，

这种不起独立 限制作用的约束称为虚约束。

F 3 3 2 4 0 1 F 3 4 2 6 0 0平面机构的虚约束常出现于下列情况： (1)不同构件上两点间的距离保持恒定…… (2)两构件构成各个移动副且导路互相平行

举例说明

(3)两构件构成各个转动副且轴线互相重合…… (4)在输入件与输出件之间用多组完全相同的运动链来传递运动……(见 教材 P23) 例：计算自由度 (先看有无注意事项，复合铰链……,再看有几个构件)

F 3 7 2 9 1 2 1、 F 3 5 2 7 0 1 2、 F 3 5 2 6 2 1 ,其中 B、C 为复合铰链。

掌握本章节的 重点内容及作 业布置

§本章节内容总结 机构具有确定运动的条件、自由度计算、复合铰链、局部自由度、虚约束 作业布置 习题集 P17 1.1,1.2

§推荐阅读书目推荐参考书目

郑文纬，吴克坚主编，机械原理，北京：高等教育出版社，1997 葛文杰主编，机械原理常见题型解析及模拟题，西安：西北工业大学出版社