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1、四四川川电电子子机机械械职职业业技技术术学学院院四川电子机械职业技术学院010203040204平面机构的自由度课程：机械设计基础（必修课）主讲毛鹏枭教学引入教学讲解教学练习教学反思平面机构的平面机构的自由度自由度引入：究三角形与四边形平面机构的自由度究练习：自由度的计算问题探讨1Part引入：三角形与四边形教材分析课程特点学情分析课程定位Thetriangleandquadrilateral教学引入教学讲解教学练习教学效果教材引入 “让我们观察生活中的实例，你注意到了这些了吗？”教学引入教学讲解教学练习教学效果教材引入“图中墙壁的框架为图中墙壁的框架为什么要做成三角形？什么要做成三角形？”教
2、学引入教学讲解教学练习教学效果教材引入“我们绵阳的古建筑我们绵阳的古建筑越王楼、桃花岛的帆越王楼、桃花岛的帆船楼为什么也要引入船楼为什么也要引入三角形的结构呢？三角形的结构呢？”教学引入教学讲解教学练习教学效果教材引入“绵阳一号桥桥梁的绵阳一号桥桥梁的主体为什么要主体为什么要采取斜采取斜跨跨做成三角形的桥墩做成三角形的桥墩呢？呢？”教学引入教学讲解教学练习教学效果教材引入“图中自动伸缩图中自动伸缩门为什么要做成门为什么要做成四边形？四边形？”教学引入教学讲解教学练习教学效果教材引入“图中鹤式起重图中鹤式起重机的臂为什么又机的臂为什么又要做成四边形？要做成四边形？”教学引入教学讲解教学练习教学效
3、果教材引入1、三角形具有稳定性。2、四边形具有不稳定性。教学引入教学策略教学练习教学效果引入：三角形与四边形“用三根木条钉成用三根木条钉成三角形的木架，然三角形的木架，然后扭动它，它的形后扭动它，它的形状会发生变化吗？状会发生变化吗？”“不会变形不会变形”教学引入教学策略教学练习教学效果引入：三角形与四边形“然而，用四根木然而，用四根木条钉成四角形的木条钉成四角形的木架，然后扭动它，架，然后扭动它，它的形状会发生变它的形状会发生变化吗？化吗？”“变形变形”教学引入教学讲解教学练习教学效果引入：三角形与四边形三角形的稳定性以及四边形的不稳定性是由什么决定的呢？2Part平面机构的自由度教学目标信
4、息化教学资源重点和难点教学方法Thefreedomofaplanarmechanism教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构的自由度一个构件有几个自由度？构件独立运动的数目称为自由度。什么是自由度？教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构的自由度一个空间活动构件有6个独立运动的数目，即6个自由度。教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构的自由度把构件限制在XOY平面一个平面活动构件有3个独立运动数目，即3个自由度。教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构的自由度齿轮齿轮轴轴运动副：两构件直接接触并能保持一定形式相对运动的联接。键键教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构的自由度平面运动副：A
5、低副：转转动动副副 移移动动副副教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构的自由度A低副： 低副：低副： a. a. 面接触；面接触；（约束了二个自由度约束了二个自由度） b. b. 有一个自由度，转动或移动。有一个自由度，转动或移动。 转动副转动副自由度数目自由度数目 约束数目约束数目1yx2约束特点约束特点: x,y方向移动一个独立相对运动。一个独立相对运动。引入引入2个约束，保留个约束，保留1个自由度个自由度移动副移动副yx12约束特点：约束特点： Y方向移动 ,z方向转动教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构的自由度平面运动副：B高副：高副：高副： a. a. 点或线接触；点或线接触；
6、 b. b. 有两个自由度，转动有两个自由度，转动 + + 移动。移动。 （约束了一个自由度约束了一个自由度）齿轮副齿轮副 凸轮副凸轮副教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构的自由度B高副：高副：高副： a. a. 点或线接触；（约束了一个自由度）点或线接触；（约束了一个自由度） b. b. 有两个自由度，转动有两个自由度，转动 + + 移动。移动。 高副高副ntnt1212两个独立相对运动。引入1个约束， 保留2个自由度约束特点：约束特点：n方向移动方向移动 自由度数目自由度数目 约束数目约束数目 2 1教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构的自由度形成平面运动副后自由度如何变化呢？法线
7、方向移动受约束法线方向移动受约束转动副：转动副： x、y轴方向移动受约束轴方向移动受约束移动副：移动副： 转动及某一方向的移动受约束转动及某一方向的移动受约束高高 副：副：丧失2个自由度； 丧失2个自由度；丧失1个自由度。结论：平面机构中，构件间形成一个低副，失去结论：平面机构中，构件间形成一个低副，失去2个自由个自由度，形成一个高副，失去度，形成一个高副，失去1个自由度。个自由度。教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构的自由度平面机构自由度计算公式：平面机构自由度计算公式：若一平面机构有若一平面机构有n n个活动构件个活动构件，低副数目为低副数目为PL，高高副数目为副数目为PH，则该机构自
8、由度，则该机构自由度 F 的计算公式为：的计算公式为：F3n2PLPH 机构自由度机构自由度F取决于活动构件的数目以及运取决于活动构件的数目以及运动副的性质和数目。动副的性质和数目。 机构的自由度数也即是机构所具有的独立机构的自由度数也即是机构所具有的独立运动的数目。运动的数目。（从动件不能独立运动）（从动件不能独立运动）3Part教学练习课前学习教学流程教学实施过程教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构自由度的计算1、三角固定架（刚性桁架）12固定构件固定构件-=23PPnFhlF=3223=02、铰链四杆机构-=23PPnFhl（F）原动件数=机构自由度运动确定一个原动件一个原动件构件间
9、没有相对运动构件间没有相对运动机构机构刚性桁架刚性桁架 教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构自由度的计算2、铰链四杆机构-=23PPnFhl（F）原动件数机构自由度两个原动件两个原动件3、铰链五杆机构-=23PPnFhl（F）原动件数机构自由度运动不确定运动不确定教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构自由度的计算-=23PPnFhl（F）不能运动（超静定桁架）4、超静定机构教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构自由度的计算自由度计算公式：自由度计算公式： 机构具有确定运动的条件：机构具有确定运动的条件： 自由度自由度 F 0 ， 且等于原动件个数。且等于原动件个数。F0：构件间无相对运
10、动，不成为机构。：构件间无相对运动，不成为机构。F0：原动件数=F，运动确定原动件数F，机构不动或破坏-=23PPnFhl构件间具有确定的相对运动关系的构件组合体，称为机构。4Part教学效果教学效果教学反思教学引入教学讲解教学练习教学效果习题练习：例例1：请及计算下列构件组合体的自：请及计算下列构件组合体的自由度，并判断它是不是机构。由度，并判断它是不是机构。练习练习教学引入教学讲解教学练习教学效果习题练习：答案答案教学引入教学讲解教学练习教学效果习题练习： 例例2 2：计算图示颚式破碎机主体结构的自由：计算图示颚式破碎机主体结构的自由度。度。解： n3，PL4，PH 0，则有 F3n2PL
11、PH 3 x 3 2 x 401教学引入教学讲解教学练习教学效果习题练习： 例例3 3：计算图示活塞泵的自由度：计算图示活塞泵的自由度解：n4， PL5，PH 1，则有 F3n2PLPH 3 x 4 2 x 511教学引入教学讲解教学练习教学效果习题练习：1 1、首先根据实物图绘制机构运动简图；、首先根据实物图绘制机构运动简图；2 2、分析机构运动结构；、分析机构运动结构；3 3、进行机构自由度的计算；、进行机构自由度的计算；4 4、判断机构的运动形式、判断机构的运动形式解题思路：解题思路：教学引入教学讲解教学练习教学效果习题练习：问题思考：问题思考：计算图示两种凸轮机构的自由度。计算图示两种凸轮机构的自由度。解：解：n=3， PL=3，F=3n 2PL PH =33 23 1 =2PH=1对于右边的机构，有：对于右边的机构，有： F=32 22 1=1事实上，但两个机构的运动方向相同，且事实上，但两个机构的运动方向相同，且F=1123123第1种凸轮自由度计算公式是正确的吗？哪里出错了呢请关注下一节内容 “局部自由度及虚约束”感谢聆听四川电子机械职业技术学院主讲毛鹏枭Thanks!Thanks!
