平面机构的自由度教案

机械设计基础平面机构的自由度学院：专业：班级：第二节平面机构的自由度课题名称平面机构的自由度课时2课时章节第二章平面机构的自由度与运动分析总课时64课时讲授主要内容1.引出自由度计算公式，平面运动链和空间运动链；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。重点1.机构自由度的计算、判断运动链能否成为机构难点1.机构自由度的计算2.自由度计算中的注意问题教学目标知识目标：1.让学生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。能力目标：1.培养学生观察、分析、综合归纳能力。2.培养学生主动探究、协作学习能力。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。教学准备1.多媒体课件，教案2.学生每人一本《机械基础》第三版教材教学过程：一、复习有关内容（6分钟）：1.平面运动副的分类：根据运动副元素的不同，平面运动副可分为低副和高副。2.低副：两构件之间通过面与面接触而组成的运动副称为低副。3.高副：两构件以点或线的形式相接触而组成的运动副称为高副。4.运动副的概念：两个构件之间的可动连接称为运动副。5.低副分为移动副和转动副。6.机构运动简图的概念：表示机构的结构组成及运动原理而不严格按照比例绘制的机构运动简图，称为机构示意图。二、导入新课（4分钟）：通过对平面四连杆机构的运动分析，引入自由度与运动副之间的关系，引导学生思考运动副是如何影响自由度的。三、讲授新课（33分钟）：（一）运动链成为机构的条件1、运动链自由度的计算平面运动链：（设n个活动构件，PL个低副，PH个高副）HLPPnF23空间运动链：1234523456pppppnF2、运动链成为机构的条件：（原动件数F，机构破坏）104233F（原动件数=机构自由度）：铰链五杆机构：F=3*4-2*5=2（原动件数机构自由度数）：机构运动不确定（任意乱动）3、结论：（1）F≤0，构件间无相对运动，不成为机构。（2）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，机构破坏。（二）计算自由度应注意的问题（1）复合铰链处理方式：m-1例：F=3*7-2*10-0=1（2）局部自由度（与输出件运动无关的自由度称局部自由度）?213233F112223F（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。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；（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；计算自由度先看有无注意事项，复合铰链、复合铰链、局部自由度，再看有几个构件。四、自学练习（25分钟）：1.计算机构自由度，若有复合铰链、局部自由度和虚约束，请加以说明。2.计算图示连杆机构的自由度，为保证该机构具有确定的运动，需要几个原动件？为什么？五、反馈指导（10分钟）：在学生自学练习的同时，教师进行巡回指导，及时发现学生中存在的误解或疑惑，纠正认识差距，使师生关系融洽和谐。及时反馈教与学，真正做到教师起主导作用,学生起主体作用。实现教法、学法、能力训练三者统一。六、讲评小结（5分钟）：本节课学习的主要内容是利用平面机构的基本性质，推导平面机构的自由度计算公式。通过这次课的学习，我们应该掌握怎样计算平面机构的自由度，并且学会找出机构中存在的复合铰链、局部自由度和虚约束，根据自由度的数目和机构输入的独立运动的数目判断机构是否具有确定的运动。七、布置作业（5分钟）：1.何为平面机构？2.试述复合铰链、局部自由度和虚约束的含义？为什么在实际机构中局部自由度和虚约束常会出现？3.计算平面机构自由度，并判断机构具有确定的运动。