机械基础教案中专.docx

1、机械基础教案中专章节名称TOPIC 1平面机构运动副和运动简图授课形式讲授课时1班级中专0101教学目的掌握常用的运动副类型教学重点低副和高副教学难点辅助手段课外作业课后体会一、运动副使两物体直接接触而又能产生一定相对运动的联接，称为运动副。根据运动副中两构接触形式不同，运动副可分为低副和高副。 1.低副：低副是指两构件之间作面接触的运动副。按两构件的相对运动情况，可分为： （1）转动副：两构件在接触处只允许作相对转动。由滑块与导槽组成的运动副。 （2）移动副：两构件在接触处只允许作相对移动。由滑块与导槽组成的运动副。3）螺旋副：两构件在接触处只允许作定关系的转动和移动的复合运动。丝杠与螺母组

2、成的运动副。 2.高副：高副是两构件之间作点或线接触的运动副。二、自由度个作空间运动的构件具有六个独立的运动，即沿X、Y、Z轴的移动和绕 X、Y、Z轴的转动，构件的这种独立的运动称为构件的自由度。一个作平面运动的自由构件，可以产生三个独立运动，即沿X、Y、Z轴的移动及绕A点（极点）的转动，所以具有三个自由度。 当两个作平面运动的构件组成运动副之后，由于受到约束，相应的自由度也随之减少。转动副约束了沿 X、Y轴向移动的自由度，保留了个转动的自由度。移动副约束了沿一轴方向的移动和在平面内两个转动自由度，保留了沿另轴方向移动的自由度。高副则只约束了沿接触处公法线方向移动的自由度，保留了绕接触处的转动

3、和沿接触处共切线方向移动的两个自由度。所以在平面机构中，每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度。每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。三、平面机构的运动简图 绘制平面机构运动简图的目的 绘制平面机构运动简图的目的在于：撇开与机构运动无关的外部形态，把握机构运动性质的内在联系，揭示机构的运动规律和特性。 机构的相对运动只与运动副的数目、类型、相对位置及某些尺寸有关，而与构件的横截面尺寸、组成构件的零件数目、运动副的具体结构无关。用线条表示构件，用简单符号表示运动副的类型，按一定比例确定运动副的相对位置及与运动有关的尺寸，这种简明表示机构各构件运动关系的图形称机构运动简图。只表示机构的结

4、构及运动情况，不严格按比例绘制的简图称为机构示意图。章节名称TOPIC 2 铰链四杆机构授课形式讲授课时2班级中专0101教学目的掌握铰链四杆机构的基本类型。掌握平面四杆机构曲柄存在的条件。教学重点掌握铰链四杆机构的基本类型。掌握平面四杆机构曲柄存在的条件。教学难点掌握平面四杆机构曲柄存在的条件。辅助手段课外作业课后体会 一 四杆机构的组成铰链四杆机构是由转动副联结起来封闭系统。其中被固定的杆4被称为机架不直接与机架相连的杆2称之为连杆与机架相连的杆1和 杆3称之为连架凡是能作整周回转的连架杆称之为曲柄，只能在小于360的 范围内作往复摆动的连架杆称之为摇杆。二 链四杆机构的类型 铰链四杆机构

5、根据其两个连架杆的运动形式不同，可以分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本形式。1）曲柄摇杆机构若铰链四杆机构中的两个连架杆，一个是曲柄而另一个是摇杆，则该机构称为曲柄摇杆机构。用来调整雷达天线俯仰角度的曲柄摇杆机构。汽车前窗的刮雨器。当主动曲柄AB回转时，从动摇杆作往复摆动，利用摇杆的延长部分实现刮雨动作。2 ) 双曲柄机构如果铰链四杆机构中的两个连架杆都能作360整周回转，则这种机构称为双曲柄机构。在双曲柄机构中，若两个曲柄的长度相等，机架与连架杆的长度相等（，这种双曲柄机构称为平行双曲柄机构。蒸汽机车轮联动机构，是平行双曲柄机构的应用实例。平行双曲柄机构在双曲柄和机架共线时，可

6、能由于某些偶然因素的影响而使两个曲柄反向回转。机车车轮联动机构采用三个曲柄的目的就是为了防止其反转。3) 双摇杆机构铰链四杆机构的两个连架杆都在小于360的角度内作摆动，这种机构称为双摇杆机构。三、曲柄存在的条件由上述以知，在铰链四杆机构中，能作整周回转的连架杆称为曲柄。而曲柄是否存在。则取决于机构中各杆的长度关系，即要使连架杆能作整周转动而成为曲柄，各杆长度必须满足一定的条件，这就是所谓的曲柄存在的条件。可将铰链四杆机构曲柄存在的条件概括为：1 连架杆与机架中必有一个是最短杆；2 最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和。 上述两条件必须同时满足，否则机构中无曲柄存在。根据曲柄条件

7、，还可作如下推论：（1）若铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和，则可能有以下几种情况：a以最短杆的相邻杆作机架时，为曲柄摇杆机构；b以最短杆为机架时，为双曲柄机构；c以最短杆的相对杆为机架时，为双摇杆机构。(2)若铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，则不论以哪一杆为机架，均为双摇杆机构。四、铰链四杆机构的演化1曲柄滑块机构在曲柄摇杆机构中，如果以一个移动副代替摇杆和机架间的转动副，则形成的机构称为曲柄滑块机构。它能把回转运动转换为往复直线运动，或作相反的转变。2导杆机构章节名称TOPIC 3铰链四杆机构的工作特性授课形式讲授课时1班级中专010

8、1教学目的掌握铰链四杆机构的工作特性教学重点掌握铰链四杆机构的工作特性教学难点急回特性、死点辅助手段课外作业课后体会一、急回特性和行程速比系数曲柄摇杯机构中，当曲柄A B沿顺时针方向以等角速度转过1时，摇杆CD自左极限位置C1D摆至右极位置C2D，设所需时间为 t1，C点的明朗瞪为 V1；而当曲柄AB再继续转过2时，摇杆CD自C2D摆回至C1D，设所需的时间为 t2，C点的平均速度为 V2。由于12，所以 t1t2 ,V2Vl。由此说明：曲柄AB虽作等速转动，而摇杆CD空回行程的平均速度却大于工作行程的平均速度，这种性质称为机构的急回特性。摇杆CD的两个极限位置间的夹角称为摇秆的最大摆角，主动

9、曲柄在摇杆处于两个极限位置时所夹的锐角称为极位夹角。 在某些机械中(如牛头刨床、插床或惯性筛等)，常利用机械的急回特性来缩短空回行程的时间，以提高生产率。行程速比系数K：从动件空回行程平均速度V2与从动件工作行程平均速度V1的比值。K值的大小反映了机构的急回特性，K值愈大，回程速度愈快。 KV2V1 (C2C1t2) (C1C2t1)（180十） (180一)由上式可知，K与有关，当0时，K1，说明该机构无急回特性；当0时，Kl，则机构具有急回特性。二、死点 以摇杆作为主动件的曲柄摇杆机构。在从动曲柄与连杆共线的两个位置时，出现了机构的传动角0，压力角90的情况。此时连杆对从动曲柄的作用力恰好

10、通过其回转中心不能推动曲柄转动，机构的这种位置称为死点。机构在死点位置时由于偶然外力的影响，也可能使曲柄转向不定。 死点对于转动机构是不利的，常利用惯性来通过死点，也可采用机构错排的方法避开死点。 但死点也有可利用的一面，当工件被夹紧后，BCD成一直线，机构处于死点位置，即使工件的反力很大，夹具也不会自动松脱。章节名称Topic 1 凸轮机构的应用和分类授课形式讲授课时1班级中专0101教学目的了解凸轮机构的应用和分类教学重点凸轮机构的功用， 教学难点凸轮机构的功用辅助手段模型、挂图课外作业课后体会一、凸轮机构的组成和应用1、 组成凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个部分所组成。2、 运动规律凸

11、轮机构可以将主动件凸轮的等速连续转动变换为从动件的往复直线运动或绕某定点的摆动，并依靠凸轮轮廓曲线准确地实现所要求的运动规律。3、 特点优点是：只要正确地设计凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任意给定的运动规律，且结构简单、紧凑、工作可靠。缺点是：凸轮与从动件之间为点或线接触，不易润滑，容易磨损。因此，凸轮机构多用于传力不大的控制机构和调节机构二、凸轮机构的分类1、按凸轮的形状分(l)盘形凸轮 也叫平板凸轮。这种凸轮是一个径向尺寸变化的盘形构件，当凸轮l绕固定轴转动时，可使从动件在垂直于凸轮轴的平面内运动(2)移动凸轮 当盘形凸轮的径向尺寸变得无穷大时，其转轴也将在无穷远处，这时凸轮将作直线移动

12、。通常称这种凸轮为移动凸轮。(3)圆柱凸轮 凸轮为一圆柱体，它可以看成是由移动凸轮卷曲而成的。曲线轮廓可以开在圆柱体的端面也可以在圆柱面上开出曲线凹槽。2、按从动件的形式分(l)尖顶从动件 结构最简单，而且尖顶能与较复杂形状的凸轮轮廓相接触，从而能实现较复杂的运动，但因尖顶极易磨损，故只适用于轻载、低速的凸轮机构和仪表中。(2)滚子从动件在从动件的一端装有一个可自由转动的滚子。由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，故磨损较小，改善了工作条件。因此，可用来传递较大的动力，应用也最广泛。(3)平底从动件 从动件一端做成平底(即平面)，在凸轮轮廓与从动件底面之间易于形成油膜，故润滑条件较好、磨损小。当不

13、计摩擦时，凸轮对从动件的作用力始终与平底垂直，传力性能较好，传动效率较高，所以常用于高速凸轮机构中。但由于从动件为一平底，故不适用于带有内凹轮廓的凸轮机构。章节名称Topic2 从动件的常用运动规律授课形式讲授课时2班级中专0101教学目的了解从动件的常用运动规律教学重点常用运动规律特点和应用教学难点运动曲线的绘制辅助手段课外作业课后体会一、基本概念1、基圆：以凸轮轮廓最小半径 rb所作的圆2、推程：从动件经过轮廓AB段，从动件被推到最高位置3、推程角：角0，这个行程称为，2称为4、回程：经过轮廓CD段，从动件由最高位置回到最低位置；5、回程角：角26、远停程角：角1 7、近停程角：角3 二、

14、凸轮与从动件的关系凸轮的轮廓机构取决于从动件的运动规律，从动件的运动规律取决于工作要求。三、从动件的运动规律1等速运动规律 当凸轮作等角速度旋转时，从动件上升或下降的速度为一常数，这种运动规律称为等速运动规律。（1） 位移曲线(S曲线) 若从动件在整个升程中的总位移为 h，凸轮上对应的升程角为0，那么由运动学可知，在等速运动中，从动件的位移S与时间t的关系为： Svt凸轮转角与时间t的关系为： t则从动件的位移S与凸轮转角之间的关系为:v和都是常数，所以位移和转角成正比关系。因此，从动件作等速运动的位移曲线是一条向上的斜直线。从动件在回程时的位移曲线则与下图相反，是一条向下的斜直线。（2）等速

15、运动凸轮机构的工作特点 由于从动件在推程和回程中的速度不变，加速度为零，故运动平稳；但在运动开始和终止时；从动件的速度从零突然增大到v或由v突然减为零，此时，理论上的加速度为无穷大，从动件将产生很大的惯性力，使凸轮机构受到很大冲击，这种冲击称刚性冲击。随着凸轮的不断转动，从动件对凸轮机构将产生连续的周期性冲击，引起强烈振动，对凸轮机构的工作十分不利。因此，这种凸轮机构一般只适用于低速转动和从动件质量不大的场合。 2等加速、等减速运动规律当凸轮作等角速度旋转时，从动件在升程(或回程)的前半程作等加速运动，后半程作等减速运动。这种运动规律称为等加速等减速运动规律。 (1)位移曲线(S曲线)由运动学

16、可知，当物体作初速度为零的等加速度直线运动时，物体的位移方程：在凸轮机构中，凸轮按等角速度旋转，凸轮转角与时间t之间的关系为 t=/则从动件的位移S与凸轮转角之间的关系为：式中a和都是常数，所以位移s和转角成二次函数的关系，所以，从动件作等加速等减速运动的位移曲线是抛物线。因此，从动件在推程和回程中的位移曲线是由两段曲率方向相反的抛物线连成。(2)等加速等减速运动凸轮机构的工作特点 从动件按等加速等减速规律运动时，速度由零逐渐增至最大，而后又逐步减小趋近零，这样就避免了刚性冲击，改善了凸轮机构的工作平稳性。因此，这种凸轮机构适合在中、低速条件下工作。章节名称TOPIC 3 盘形凸轮轮廓曲线的设

17、计授课形式讲授课时2班级中专0101教学目的根据工作要求已经选定从动件的运动规律，并已知凸轮的转向和基圆半径，就可以进行轮廓曲线的设计教学重点反转法教学难点反转法辅助手段课外作业课后体会一、 作图原理反转法：在整个机构上加上一个反转的角速度，机构中的各件的相对运动不变，凸轮不动，从动件一方面绕圆心作，另一方面在自己的导路中按预定的规律运动。 尖顶的轨迹就是凸轮的轮廓。二、作图1、尖顶对心移动从动件盘形凸轮 （1）、选取适当比例尺作位移线图和基圆 （2）、作位移线图和基圆取分点 保持等分角度一致 （3）、沿导路方向量取各点的位移量 （4）、光滑连接各点，形成轮廓曲线 2、滚子移动从动件盘形凸轮

18、（1）、同前 （2）、在已画出的理论轮廓曲线上选一系列点为圆心，以滚子半径为半径作若干个滚子圆，此圆族的内包络线即为所求的凸轮轮廓曲线。它是实际与滚子接触的凸轮轮廓，所以称为凸轮的实际轮廓。章节名称TOPIC 1 螺纹概述授课形式讲授课时2班级中专0101教学目的了解螺纹的应用和分类、代号教学重点了解螺纹的应用和分类、代号教学难点了解螺纹分类、代号辅助手段模型课外作业课后体会螺纹联接:利用螺纹零件将两个或两个以上的零件相对固定起来的联接。利用螺纹零件将回转运动变为直线运动，从而传递运动或动力的装置，称为螺旋传动。一、螺纹的形成二、螺纹的类型1、 线数分在圆柱体上沿一条螺旋线切制的螺纹，称为单线

19、螺纹。也可沿二条、三条螺旋线分别切制出双线螺纹和三线螺纹。单线螺纹主要用于联接，多线螺纹主要用于传动。2、按螺旋线绕行方向按螺旋线绕行方向的不同，又有右旋螺纹和左旋螺纹之分。通常采用右旋螺纹，左旋螺纹仅用于有特殊要求的场合。3、位置分 螺纹有外螺纹和内螺纹之分。在圆柱体外表面上形成的螺纹，称为外螺纹，在圆孔的表面上形成的螺纹，称为内螺纹。普通螺纹又有粗牙和细牙两种。公称直径相同时，细牙螺纹的螺距小，升角小，自锁性好，螺杆强度较高，适用于受冲击、振动和变载荷的联接以及薄壁零件的联接。细牙螺纹比粗牙螺纹的耐磨性差，不宜经常拆卸，故生产实践中广泛使用粗牙螺纹。三、螺纹的主要参数螺纹的主要参数：(1)

20、大径(d、D)螺纹的最大直径。对外螺纹是牙顶圆柱直径(d)，对内螺纹是牙底圆柱直径(D)。标准规定大径为螺纹的公称直径。(2)小径(d1、D1)螺纹的最小直径。对外螺纹是牙底圆柱直径(d1)，对内螺纹是牙顶圆柱直径(D1)。(3)中径(d2、D2)处于大径和小径之间的一个假想圆柱直径，该圆柱的母线位于牙型上凸起(牙)和沟槽(牙间)宽度相等处。此假想圆柱称为中径圆柱。(4)螺距(P)在中径线上，相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。(5)导程（S）同一螺旋线上，相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离。对单线螺纹，S=P；对于线数为n的多线螺纹，Snp。(6)牙形角（）在轴向截面内螺纹牙形两侧

21、边的夹角。(7)升角（）在中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。四、螺纹代号与标记1普通螺纹螺纹的标记由螺纹代号、螺纹公差代号和螺纹旋合长度代号组成。例 M241.5左5g6gL其中M24代表公称直径为24mm的螺纹15表示螺纹的螺距为1.5mm左代表螺纹为左旋螺纹5g螺纹中径公差代号6g螺纹顶径公差代号L代表螺纹旋合长度注：(1)粗牙普通螺纹不标螺距 (2)中径与顶径公差代号相同只须标一个。 (3)右旋螺纹旋向不标 (4)中等旋合长度时可不标代号。短旋合长度时标S，长旋合长度时标L，特殊时也可标出旋合长度数值，2管螺纹非螺纹密封用的管螺纹由螺纹特征代号(G)、尺寸代号和公差等

22、级代号(A、 B)组成。例：G 1 1/2A表示公称直径为1 1/2英寸公差等级为A级外螺纹。 G1 12表示公称直径为1 1/2 英寸的内螺纹注：(1)内螺纹不标公差等级代号。 (2)左旋螺纹可附加代号LH。例G1 12LH。 (3)管螺纹的公称直径指管子的内径。章节名称TOPIC 2 螺纹联接的基本类型和螺纹联接件授课形式讲授课时2班级中专0101教学目的了解螺纹联接的基本类型教学重点螺纹联接的基本类型 教学难点螺纹联接的基本类型辅助手段模型课外作业课后体会一、螺纹联接件螺纹联接件有螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母、垫圈、防松零件等，它们多为标准件，其结构、尺寸在国家标准中都有规定。它

23、们的公称尺寸均为螺纹大径 d，设计时应根据标准选用。1螺栓(bolt)螺栓的一部分为制有螺纹的螺杆，另一部分为螺栓头。螺栓头部形状很多，如六角头、方头、圆柱头和 T形头等，应用最多的是六角头。2双头螺栓（double end stud）3螺钉(screw) 4紧定螺钉(set screw) 5螺母(nut) 6垫片(washer) 二、螺纹联接的基本类型螺纹联接的基本类型有螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接。1螺栓联接螺栓联接是将螺栓穿过被联接件的孔，然后拧紧螺母，将被联接件联接起来。螺栓联接分为普通螺栓联接和配合螺栓联接。前者螺栓杆与孔壁之间留有间隙，后者螺栓杆与孔壁之间没有间隙

24、，常采用基孔制过渡配合。螺栓联接无须在被联接件上切制螺纹孔，所以结构简单，装拆方便，应用广泛。这种联接通用于被联接件不太厚并能从被联接件两边进行装配的场合。2双头螺柱联接双头螺柱联接是将双头螺柱的一端旋紧在被联接件之一的螺纹孔中，另一端则穿过其余被联接件的通孔，然后拧紧螺母，将被联接件联接起来。这种联接通用于被联接件之一太厚，不能采用螺栓联接或希望联接结构较紧凑，且需经常装拆的场合。3螺钉联接螺钉联接是将螺钉穿过一被联接件的通孔，然后旋入另一被联接件的螺纹孔中。这种联接不用螺母，有光整的外露表面。它适用于被联接件之一太厚且不经常装拆的场合。4紧定螺钉联接紧定螺钉联接是将紧定螺钉旋入被联接件之一

25、的螺纹孔中，并以其末端顶住另一被联接件的表面或顶入相应的凹坑中，以固定两个零件的相互位置。这种联接多用于轴与轴上零件的联接，并可传递不大的载荷。章节名称TOPIC 4 螺纹传动类型和应用授课形式讲授课时1+1班级中专0101教学目的了解螺纹传动特点和应用。能熟练运用左、右手法则判断运动方向。掌握螺纹传动移动距离的计算。教学重点能熟练运用左、右手法则判断运动方向。 教学难点能熟练运用左、右手法则判断运动方向。掌握螺纹传动移动距离的计算。辅助手段模型课外作业课后体会一、概述 螺纹传动是用内、外螺纹组成的螺旋副来传递运动和动力的传动装置。螺旋传动主要用来把主动件的回转运动转变为从动件的直线往复运动。

26、螺纹传动特点：结构简单，传动连续、平稳、承载能力大、传动精度高。但在传动中磨损较大效率低。 二、普通螺旋传动 1普通螺旋传动：指由螺杆和螺母组成的简单螺旋副。 2运动方向的判定螺杆、螺母的运动方向可根据左右手螺旋法则来判定：左旋螺杆(螺母)伸左手，右旋螺杆(螺母)伸右手。半握拳，四指顺着螺杆(或螺母)的旋转方向，大母指的指向，即为螺杆(螺母)的移动方向。若当螺杆(螺母)原地旋转，螺母(螺杆)移动时，螺母(螺杆)移动方向与大拇指指向相反。 3移动距离 L=nS (mmmin)三、其它螺旋传动 1差动螺旋传动差动螺旋传动是指活动螺母与螺杆产生差动的螺旋传动机构。差动螺旋传动机构可以产生极小的位移，

27、而其螺纹的导程并不需要很小，加工比较容易所以差动螺旋机构常用于测微器，计算机，分度机，以及许多精密切削机床仪器和工具中。 2滚动螺旋传动为了提高螺旋传动的效率，螺纹面之间采用滚动摩擦代替滑动摩擦，这种技术就是滚动螺旋传动。滚珠螺旋传动，传动效率高，传动时运动平稳，动作灵敏。但结构复杂，制造技术要求高，外形尺寸较大，成本高。目前主要应用在精密传动的数控机床上，以及自动控制装置、升降机构和精密测量仪器中。章节名称TOPIC 1带传动概述授课形式讲授课时1班级中专0101教学目的1、熟悉带传动的特点及类型。2、掌握三角带的构造、标准。教学重点带传动的特点、教学难点带传动的特点、辅助手段课外作业课后体

28、会带传动是由主动轮，从动轮和传动带所组成，靠带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力。一、带传动的特点和类型 1带传动的特点 与其它传动形式相比较，带传动具有以下特点： (1)由于传动带具有良好的弹性，所以能缓和冲击、吸收振动，传动平稳，无噪声。但因带传动存在滑动现象，所以不能保证恒定的传动比。 (2)传动带与带轮是通过摩擦力传递运动和动力的。因此过载时，传动带在轮缘上会打滑，从而可以避免其它零件的损坏，起到安全保护的作用。但传动效率较低，带的使用寿命短；轴、轴承承受的压力较大。 (3)适宜用在两轴中心距较大的场合，但外廓尺寸较大。结构简单，制造、安装、维护方便，成本低。但不适用于高温、有易燃易爆物

29、质的场合。 2带传动的类型带传动可分为平型带传动、三角带传动、圆形带传动和同步带传动等。(1)平型带传动 平型带(flat belt)的横截面为矩形，已标准化。常用的有橡胶帆布带、皮革带、棉布带和化纤带等。平型带传动主要用于两带轮轴线平行的传动，其中有开口式传动（openbelt drive）和交叉式传动（crossedbelt drive）等。开口式传动，两带轮转向相同，应用较多；交叉式传动，两带轮转向相反，传动带容易磨损。 (2)三角带传动 三角带(Vbelt)的横截面为梯形，已标准化。三角带传动是把三角带紧套在带轮上的梯形槽内，使三角带的两侧面与带轮槽的两侧面压紧，从而产生摩擦力来传递运动和动力。在相同条件下三角带传动比平型带传动的摩擦力大，由于楔形摩擦