机械设计基础学习知识教案

授课内容：绪 论

目的要求:了解机械设计基础课程研究对象及学习要求

重点难点：重点：课程学习要求 难点：课程学习要求 计划学时：2

绪 论

第一节 本课程研究的对象和内容

本课程研究对象：机 械（机器与机构的总称 机器的定义：执行机械运动的装置 机器的分类

机器主体部分由机构组成

曲柄滑块机构:活塞的往复运动通过连杆转变为曲轴连续转动 凸轮机构:凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀； 齿轮机构:两个齿轮保证进、排气阀与活塞之间形成协调动作； 机械是机器和机构的总称

第二节 本课程在教学中的地位

一、本课程的特点

是工程制图、工程材料及机械制造基础、理论力学，材料力学、金工实习等理论知识和实践技能的综合运用，同 时，为后续课程的学习打下基础

通过本课程的学习，可以培养大家初步具备运用手册设计简单机械设备的能力，为今后操作、维护、

机构的分类

通用机构

专用机构 用途广泛，如齿轮机构、连杆机构等

只能用于特定场合，如钟表的发条机构

机械原理 机械设计 ：研究机器、机构运动原理

：研究组成机器、机构的零件设计原理

设计基础

机械

机器

工作机

原动机

将其他形式的能量转化为机械能的机器

利用机械能去变换或传递能量、物料、信息的机器 机器的功能组成

动力部分 传动部分 控制部分 执行部分

6

5 4

3

8 7

1 2 9

10

管理、革新工程机械设备创造条件

三、怎样学好本课程

1.重思考，常想几个问题：

A.什么样子

B.怎么运动

C.工作原理、方式

D.现实生活中的实际例子

2.会查表、会用工具书

3.不注重公式的记忆——哪些公式要记忆，会在课堂上和考试前提醒

4.多看一些设计方面的书，如工业设计、机械优化设计等

5.一定要会几个设计软件二维的：AUTOCAD 三维的：Pro/E、UG等

授课内容：第1章平面机构的自由度和速度分析（§1.1—§1.2）

目的要求:熟悉运动副的分类

重点难点：重点：运动副的分类难点：运动副的分类

计划学时：2

第一节 平面机构的组成

基本概念

1、平面机构的定义：所有构件都在互相平行的平面内运动的机构

2、自由度：构件所具有的独立运动个数

一个平面构件有三个自由度，在空间内，一个构件有几个自由度？ 3、运动副：两个构件直接接触组成的仍能产生某些相对运动的联接 如：凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。

1、低 副：两构件通过面接触组成的运动副

2、高 副：两构件通过点或线接触组成的运动副

运动副的表示

授课内容：第1章 平面机构的自由度和速度分析（§1.3—§1.4） 目的要求: 理解平面机构运动简图的绘制原理、熟悉机构自由度计算

重点难点：重点：平面机构运动简图的绘制 自由度计算 难点：自由度计算

低副

移动副

转动副

组成运动副的两构件只能在一个平面内相对转动组成运动副

组成运动副的两构件只能沿某一直线相对移动组成的运动副

运动副的分类

低 副 高 副 齿轮副

球铰链

螺旋

凸轮副 转动副 移动副 高 副

计划学时：2

第二节平面机构的运动简图

平时观察机构的组成及运动形式时，不可能将复杂的机构全部绘制下来观看，应该将不必要的零件去掉，用简单的线条表示机构的运动形式：机构的运动简图、机构简图

步骤

1、运转机械，搞清楚运动副的性质、数目和构件数目；

2、测量各运动副之间的尺寸，选投影面（运动平面）；

3、按比例绘制运动简图；简图比例尺：μl =实际尺寸 m / 图上长度mm

4、检验机构是否满足运动确定的条件。

举例：绘制图示颚式破碎机的运动简图

第三节平面机构的自由度一、平面机构自由度计算公式

D

C

B

A

1

4

3

2

机构的自由度保证机构具有确定运动，机构中各构件相对于机架的独立运动数目 一个原动件只能提供一个独立运动 机构具有确定运动的条件为 自由度=原动件的个数

平面机构的每个活动构件在未用运动副联接之前，都有三个自由度 经运动副相联后，构件自由度会有变化： 自由度的计算公式

F=3n －(2PL +Ph )

二、计算平面机构自由度的注意事项

1、复合铰链：两个以上的构件在同一处以转动副相联

例如：计算图示机构的自由度

解：活动构件数n=7 低副数PL=10

F=3n － 2PL － PH =3×7 －2×10－0=1

2、局部自由度：与输出件运动无关的自由度出现在加装滚子的场合，计算时应去掉Fp

例如:计算图示两种凸轮机构的自由度 本例中局部自由度 FP=1

F=3n －2PL －PH －FP=3×3 2×3－1－1 =1

或计算时去掉滚子和铰链：

F=3×2 －2×2 －1=1

3、虚约束：对机构的运动实际不起作用的约束计算自由度时应去掉虚约束 例如：已知：AB ＝CD ＝EF ，计算图示平行四边形机构的自由度

n=3, PL=4, PH=0 F=3n － 2PL － PH =3×3 －2×4 =1

活动构件 构件总自由度

3×n

低副约束数 2 × P L

高副约束数 1 × P h

n