机械设计基础教案7296228942

1绪论（学时：2）●教学目的和要求1、了解机构的组成；2、掌握本课程的性质、内容和任务；3、了解机械设计的基本要求和一般过程●重点和难点重点：机构和机器的区别；本课程的性质及任务；难点：机构和机器的区别●教学进程复习（无）导入新课（无）教学内容教学方式（PPT投影）辅助手段师生互动（讨论常见的机构）1、机器特征：（1）都是人为的实物组合；（2）组成机器的各实物之间具有确定的相对运动；（3）能实现能量转换或完成有用的机械功。2、机构：（1）都是人为的实物组合；（2）组成机器的各实物之间具有确定的相对运动；注意：机构与机器联系与区别机构具有机器的1、2特征。机器与机构的区别在于：机器能实现能量的转换（如内燃机、发电机、电动机），能代替人的劳动去作有用的机械功。3、机械：机器与机构的总称2§0—3机械设计的概述一.机械设计的基本要求二、机械设计的一般程序●小结1、机构与机器区别2、构件与零件区别●作业思考：《机械设计基础》应该如何学习常见的机构带传动机构链传动机构齿轮机构凸轮机构连杆机构螺旋机构3第1章平面机构运动简图及其自由度（学时：10）●教学目的和要求1、了解机构的组成2、掌握机构运动副及自由度的计算3、掌握机构运动简图的绘制●重点和难点重点：机构自由度的计算难点：机构具有确定运动的条件；自由度计算的向个特殊问题●教学进程机构组成及运动副（2学时）机构运动简图（2学时）机构自由度计算（6学时）●小结●作业课后习题1－8图1.27，图1.28，1－941.1－1.2机构组成及运动副（学时：2）●教学目的和要求1、掌握机构的组成2、掌握运动副的分类及特点3、掌握运动副的表示方法●重点和难点重点：运动副的分类及特点难点：高副、低副及约束的关系●教学进程（复习导入新课教学内容教学方式辅助手段师生互动时间分配板书设计）一、机构的组成与分类（动画演示）二、自由度三、运动副及其分类（一）低副1.转动副2.移动副（二）.高副51－2常用构件的表示方法常用运动副的表示方法●小结1、机构组成2、运动副的表示方法●作业（无作业）课堂练习61.2平面机构运动简图（学时：2）●教学目的和要求1、掌握平面机构运动简图的表示●重点和难点重点：运动简图的表示方法难点：正确表示机构动动简图●教学进程复习动动副的表示方法导入新课模型演示，画出该模型的简图教学方式辅助手段（ppt）1、机构运动简图：简明表示机构各构件之间相对运动关系的图形（按比例，用特定的符号和线条）和运动有关的：运动副的类型、数目、相对位置、构件数目和运动无关的：构件外形、截面尺寸、组成构件的零件数目、运动副的具体构造2、机构示意图：只需表明机构运动传递情况和构造特征，不必按严格比例所画的图形3、绘机构运动简图的步骤1）分析机构，观察相对运动，数清所有构件的数目；2）确定所有运动副的类型和数目；3）选择合理的位置（即能充分反映机构的特性）；4）确定比例尺；5）用规定的符号和线条绘制成简图。（从原动件开始画)）●小结7●作业（课堂练习：看动画演示，画机构运动简图）81.3平面机构自由度的计算（学时：6）●教学目的和要求1、掌握机构自由度的计算2、掌握机构具有确定动动的条件●重点和难点重点：机构自由度的计算难点：虚约束●教学进程（复习机构动动简图表示导入新课模型演示机构自由度教学内容教学方式辅助手段（PPT，动画演示，模型操作）课时分配（自由度公式机构具有确定动动的条件1学时）（复合铰链，局部自由度2学时）（虚约束，练习，3学时）●小结●作业9第二章平面连杆机构（学时：8）●教学目的和要求1、了解四杆机构的基本形式及其演化；2、掌握四杆机构的工作特性；3、掌握四杆机构设计的常用方法；●重点和难点重点：1、四杆机构的特性2、四杆机构常用的设计方法难点：1、曲柄存在的条件；2、压力角3、死点●教学进程课时分配：四杆机构基本形式与演化（2课时）四杆机构工作特性（4学时）四杆机构设计（2学时）教学内容：1.熟练掌握并能应用四杆机构曲柄存在条件判断是否存在曲柄及机构类型；2.理解四杆机构的行程速比系数K、急回特性、极位夹角、传动角、压力角、死点位置等概念，并能熟练通过作图确定和求出四杆机构的极限位置、极位夹角、最小传动角（或最大压力角）和死点位置。3.能综合运用按给定的行程速比系数K和连杆的位置等运动条件来熟练设计四杆机构。●作业习题2-3（课堂练习），习题2-6，习题2-1010§2-1概述一、概念1连杆机构：构件全部用低副联接而成的平面机构（低副机构）2平面连杆机构:各构件的相对运动为平面运动的连杆机构3铰链四杆机构：由转动副联接起来的其中一个杆为机架的平面四杆机构二、平面连杆机构的特点和应用1、特点2、应用§2-2铰链四杆机构的类型与应用基本型式及其演化一、铰链四杆机构的基本型式(一)、曲柄摇杆机构特点：两连架杆一个是曲柄（整周转）；一个是摇杆（摆动）(二)、双曲柄机构特点：两连架杆都是曲柄（整周转）主动曲柄匀速转，从动曲柄变速转(三)、双摇杆机构特点：两连架杆都是摇杆（摆动）二、铰链四杆机构的演化演化方法：转动副移动副（滑块四杆机构）；选取不同构件作为机架（一）、转动副转化成移动副（二）、取不同构件为机架11§2-3平面四杆机构的基本特性一、铰链四杆机构存在曲柄的条件类型的判别关键在于：机构中有无曲柄，有几个曲柄结论：1、铰链四杆机构存在曲柄的条件是：(1)、最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。(2)、机架或连架杆为最短杆。2、铰链四杆机构存在一个曲柄的条件是：(1)、最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。(2)、曲柄为最短杆。3、铰链四杆机构不存在一个曲柄的条件是：(1)、最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。(2)、连架杆为最短杆。二、急回特性和行程速比系数曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不相同，这种运动称为曲柄摇杆机构的急回运动。曲柄摇杆机构的急回运动程度可以用2和的比值来衡量，称为行程速比系数12三、压力角和传动角压力角从动件受力点（C点）的受力方向与受力点的速度方向之间所夹的锐角。四、死点位置1．死点的概念2．死点的利用3．死点的缺陷§2-4平面四杆机构的设计设计内容：选择形式；确定尺寸（运动简图）两类问题：实现给定的运动规律实现给定的运动轨迹设计方法：解析法；实验法；图解法1、按给定的行程速比系数K设计四杆机构2、按给定的连杆位置设计四杆机构oo180180K11180oKK13第三章凸轮机构（学时：6）●教学目的和要求1、了解凸轮机构的应用及分类；2、掌握凸轮机构从动件常用的运动规律；3、掌握凸轮机构轮廓设计方法●重点和难点重点：1、凸轮机构从动件常用的运动规律；2、掌握凸轮机构轮廓设计方法难点：凸轮机构轮廓设计方法●教学进程（复习导入新课教学内容教学方式辅助手段师生互动时间分配板书设计）Ppt,模型动画演示课时分配：凸轮机构应用及分类：2学时；从动件常用运动规律2学时凸轮轮廓设计2学时§3-1凸轮机构应用和分类一、凸轮机构的组成和应用二、凸轮传动机构的类型1、按凸轮的形状和运动分类(1)、盘形回转凸轮(2)、平板移动凸轮(3)、圆柱回转凸轮2、按从动件的形状分类(1)、尖顶从动件(2)、滚子从动件14(3)、平底从动件3、按从动件的运动形式4、按锁合方式分类§3-2常用的从动件运动规律一、凸轮传动的工作过程15二、常用的从动件运动规律1、等速运动规律运动特性：刚性冲击。2、等加速等减速运动规律3、简谐运动规律（余弦加速度运动规律）：三、从动件运动规律的选择1.选择推杆运动规律的基本要求2.根据工作条件确定推杆运动规律几种常见情况16§3-3用图解法设计盘形凸轮轮廓曲线设计方法：图解法，解析法一、图解法设计凸轮轮廓曲线(一)、图解法的原理(反转法)(二)、图解法的方法和步骤1、对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构2、对心直动滚子从动件盘形凸轮机构§3-4凸轮机构基本尺寸的确定17结论：外凸的凸轮轮廓曲线,应使r0ρmin，通常取同时ρa=1-5mm,另外滚子半径还受强度、结构等的限制，因而也不能做得太小，通常取滚子半径rr=0.4r0。18三、凸轮基圆半径的确定●小结1、了解凸轮机构的应用及分类；2、掌握凸轮机构从动件常用的运动规律；3、掌握凸轮机构轮廓设计方法●作业按要求作出凸轮轮廓19第四章间歇运动机构简介（学时：2）●教学目的和要求1、了解间歇运动机构的原理；2、掌握常用间歇运动机构●重点和难点重点：棘轮和槽轮难点：无●教学进程（复习导入新课教学内容教学方式辅助手段师生互动时间分配板书设计）PPT演示间歇运动机构:机器工作时，当主动件作连续运动时，常需要从动件产生周期性的运动和停歇，实现这种运动的机构，称间歇运动机构。类型：1.主动件往复摆动，从动件间歇运动---棘轮机构2.主动件连续转动，从动件间歇运动---槽轮机构、不完全齿轮机构应用：自动机床的进给机构、送料机构、刀架的转位机构等步进运动机构：机构的间歇运动是单方向的。§4—1棘轮机构一、齿式棘轮机构1、单动式棘轮机构2、双动式棘轮机构3、可变向棘轮机构二、棘轮转角的调节1.调节摇杆摆动角度的大小，控制棘轮的转角2.用遮板调节棘轮转角三、棘轮机构的特点及应用§4—1槽轮机构一、槽轮机构的工作原理和特点1槽轮机构的类型及应用2、槽轮机构的运动特性§4-3不完全齿轮机构20(一)、不完全齿轮机构的工作原理和类型●小结●作业（自行车后轮运动思考）1第五章齿轮传动（学时：14）●教学目的和要求1、了解齿轮传动的特点、类型及应用；2、掌握齿轮参数及结构；3、掌握渐开线齿轮的啮合传动；3、了解齿轮失效的原因应应对方法；4、掌握齿轮受力分析；强度计算及校核●重点和难点重点：1、齿轮参数及啮合传动，2、齿轮的强度计算及校核；难点：1、齿轮强度计算及校核●教学进程（复习导入新课教学内容教学方式辅助手段师生互动时间分配板书设计）PPT，模型，实验（参数测定，传动原理观察，展成法原理）课时分配：5．1-5.22学时5．3-5.43学时5．5-5.73学时5．8-5.103学时5．11-133学时●作业习题：5-2；5-3；5-6；25.1-5.2齿轮传动及渐开线齿廓（学时：2）●教学目的和要求1、了解齿轮传动特点，2、掌握渐开线形成的原理及性质3、掌握齿廓啮合基本定律●重点和难点重点：渐开线形成原理，啮合基本定律难点：啮合基本定律●教学进程（复习导入新课教学内容教学方式辅助手段师生互动时间分配板书设计）PPT，动画引入：介绍日常生活中的齿轮一、齿轮传动特点及应用1、齿轮传动特点2、齿轮传动应用3、齿轮应用二、渐开线齿廓及啮合特性1、渐开线的研成原理2.渐开线的性质（1）发生线沿基圆滚过的线段长度等于基圆上被滚过的相应弧长。（2）渐开线上任意一点法线必然与基圆相切。因为当发生线在基圆上作纯滚动时，B点为渐开线上K点的曲率中心，BK为其曲率半径和K点的法线。（3）渐开线齿廓上某点的法线与该点的速度方向所夹的锐角称为该点的压力角。齿廓上各点压力角是变化的。（4）渐开线的形状只取决于基圆大小。（5）基圆内无渐开线。3三、齿廓啮合基本定律一对相互啮合的齿廓无论在任何位置啮合，其两轮的传动比恒等于连心线被齿廓接触点的公法线所分成的两段的反比。这就是齿廓啮合基本定律。O1O2Cw1w2O2N2O1N1=N1N245.3渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸5.4渐开线齿轮的啮合传动（学时：3）●教学目的和要求1、掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数2、掌握渐开线齿轮传动的啮合传动特点●重点和难点重点：模数，分度圆，正确啮合难点：正确啮合条件，连续传动条件●教学进程（复习导入新课教学内容教学方式辅助手段师生互动时间分配板书设计）复习：上次课内容PPT齿轮圆周上轮齿的数目称为齿数,用z表示。5分度圆模数m压力角齿顶高齿根高全齿高齿条与齿轮的不同点：1.齿条齿廓上各点的压力角相等。其大小等于齿廓的倾斜角（取标准值20o)，通称为齿形角。2.无论在中线上或与其平行的其它直线上，其齿距都相等