第一篇：中职机械基础教案
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
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。
链四杆机构的类型
铰链四杆机构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。)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。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： 连架杆与机架中必有一个是最短杆；
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，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0101
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φ1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φ2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φ1＞φ2，所以 t1＞t2 ,V2＞Vl。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ψ称为摇秆的最大摆角，主动曲柄在摇杆处于两个极限位置时所夹的锐角θ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。
K＝V2／V1 ＝(C2C1／t2)／(C1C2／t1)＝（180°十θ）／(180°一θ)
由上式可知，K与θ有关，当θ＝0时，K＝1，说明该机构无急回特性；当θ＞0时，K＞l，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γ＝0，压力角α＝90°的情况。此时连杆对从动曲柄的作用力恰好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。点位置时由于偶然外力的影响，也可能使曲柄转向不定。
第二篇：- 机械基础教案
机械基础教案
一、教学目的与要求：
1.了解机器机构构件和零件等基本概念 2.了解本课程的内容性质和任务
1）了解工程力学的基本知识和相应简单扼要的计算 2）了解机械机械工程材料的基础知识； 3）了解常用的机构和机械传动原理； 4）了解金属零件的联接和支承 5）了解液压传动的基本内容
二、教学方法与手段
方法：讲授法、谈话法、讨论法、演示法、参观法、调查法、练习法、实验法、引导发现法、自学辅导法、案例教学法、情境教学法、实训作业法等。
手段：常规或现代（多媒体投影、音像资料、各种教具、实物、案例素材文件等）。
三、教学重点、难点：
机器与机构、构件和零件概念，的区别和联系
四、课时分配计划：2课时布置作业：0-1，0-2 实施情况及课后教学效果分析
引
言
当人们拓展视野、深入到创造物质世界活动中时会发现，单纯的数学、物理或化学，常常无法解决实际应用问题。不同的应用领域，需要将数、理、化知识适度综合，高度概括，从而形成解决问题更为直接、更为有效的理论体系，这便产生了诸如机械工程、电气工程、计算机工程、化学工程、建筑工程等门类众多的应用工程科学。它们是创造人类社会多姿多彩物质世界的应用理论基础。
一、本课程的研究对象
机械工程的研究对象是机械。
什么是机械?机械是机器与机构的总称。1．机器
机器是用来变换或传递能量、物料和信息，能减轻或替代人类劳动的工具。
图1一1所示的台钻是比较常见的典型机器。观察其工作过程：电动机1转动，驱动带传动，带传动又将运动和动力传递给变速箱2内的齿轮系，变速箱中的主轴与钻头3直接联接，从而熔话动与动力传涕给了钻头。最后完成对工件的切削加工。
图O-2所示为牛头刨床，它由电动机1通过带传动3和齿轮传动装置2实现减速，又通过暇动导杆机构9改变运动形式，使滑枕5带动刨刀7作往复移动来实现刨削。
由上述两例分析表明，机器通常由三大部分组成：原动装置一传动装置一执行装置。机械最常见的原动装置是电动机。传动装置和执行装置通常是由一些机构或传动组成(如台钻的传动装置为带传动和变速箱，牛头刨床的执行装置为摆动导杆机构等)。2．机构
机构是具有确定相对运动的构件组合。图0一3所示为实现滑枕运动的摆动导杆机构，它由若干构件(大齿轮6，滑块1、3，导杆2，滑枕4)组合而成。从运动的角度看，构件是机器中运动的最小单元。3．机械零件
从制造的角度看，机器是由许多零件组成的。零件是不可拆的最小制造单元。
一个零件可能是一个构件(如图O-3中的导杆)。但多数构件是由若干零件固定联接而成的刚性组合。如图。一4所示的齿轮构件，就是由轴、键和齿轮联接而成。
4．运动副
构件与构件之间既保证相互接触和制约，又保持确定的运动，这样一种可动联接称为“运动副”。只允许被联接的两构件在同一平面或相互平行的平面内作相对运动的运动副称为平面运动副。按照接触特性，平面运动副可分为低副和高副。构件问的接触形式为面接触的运动副称为低副。常见的平面低副有回转副和移动副。图0一5b所示为回转副及其运动简图符号，回转副有时也称为铰链(图O一5c)；图0一5a所示为移动副及其运动简图符号。构件间的接触形式为点、线接触的运动副称为高副。如图O-6所示，在凸轮机构和齿轮机 构中，构件1和构件2形成的运动副均为高副。
综上所述，归纳要点如下：
1)构件与零件的区别在于：构件是机械运动的基本单元，零件是机械制造的基本单元；有时一个零件就是一个构件，但通常构件由多个零件刚性固接而成。2)机器与机构的区别在于：虽然机器和机构都具有确定的相对运动，且机器可以是一个机构或由若干构件与零件组成，但机器具有能代替或减轻人类劳动，完成功能转换的特征，而机构则不具有此特征。
3)平面运动副可分为低副和高副：低副为面接触；高副为点或线接触。
二、本课程的主要内容
1．机械产生的步骤
实际应用的机械是怎样产生的?它通常要经历这样一些步骤： 1)根据工作要求，用规定的机构运动简图符号勾画出机器和机构的运动简图，并分析构件的运动速度和加速度等情况，通常称之为机械的运动设计。
2)按类比法，确定所要设计零件的材料；对铁碳合金材料，还要考虑其热处理方式。这一步骤可称之为机械的材料设计。
3)根据机器运动设计的简图，对各构件或零、部件进行受力分析，最终确定零件的受载情况，通常称之为机械的工程力学分析。
4)根据零件的最大受载和零件可能产生的失效破坏形式，按设计准则确定零件的主要参数，这称之为机械C零件)的强度设计。5)计算零件的全部几何尺寸，按机械制图标准规范和公差配合要求画出零件工作图，通常称之为机械零件的结构设计。．
6)根据零件工作图，进行加工制造的工艺设计。
7)用机床(或数控机床)对零件进行制造加工。8)装配，试车。2．本课程的主要内容
1)工程力学基础； 2)机械工程材料基础；
3)常用机构与机械传动；4)联接与支承零部件； 5)液压传动。
思考题与习题
O-1 为什么机器中要用机构?机器与机构的根本区别是什么? 0-2辨别自行车、机械式手表、汽车、台虎钳等何为机器?何为机构?
第一篇 工程力学基础
第一章静力学概要
一、教学目标与要求
1．了解力的两种效应和力的三要素
2．了解静力学的基本力学规律，本书要求掌握静力学的四个基本公理。3．了解受力图的基本画法 4．了解力矩和力偶的基本概念
二、学习重点和难点
1．学习重点 1）．了解力的两种效应和力的三要素 2）．了解静力学的基本力学规律，本书要求掌握静力学的四个基本公理。2．学习难点 1）．了解受力图的基本画法 2）．了解力矩和力偶的基本概念
三、教学方法
讲授法、演示法、案例分析法和相互讨论法为主
四、讲授课时 8课时
如图1—1所示，在对工程实际对象(如汽车、船舶、机床、卫星等)进行力学分析时，首先要把它理想化，即合理抽象为力学模型，这样才便于进行数学描述，得到数学模型。这一过程也简称为“建模”。然后进行计算，一般用计算机数值求解。随后，对得出结果加以分析，特别要与实验结果相比较，如误差符合要求，则结束分析，如误差大，往往要修改力学模型再分析。由此可见，力学模型直接决定计算结果的正确性，它是力学分析的基础，十分重要。
静力分析的常用模型为刚体。实际物体在受力作用时，其内部各质点间的相对距离总要发生一定的伸长或缩短，即变形。由于这种变形通常十分微小，在对某些问题的研究中可以忽略不计，因此引入“刚体”这一为分析方便而假设的力学模型。所以说，刚体是在力作用下不变形的物体。．
刚体静力学是研究刚体在力系的作用下平衡规律的科学，简称为静力学。
第一节静力学基础
一、静力学基本概念 1．力
力是物体间的机械作用。这种作用有两种效应：使物体产生运动状态的变化和形状变化，前者称为运动效应，后者称为变形效应。
物理学中学过，力有三要素：大小、方向、作用点，如图1—1所示。因此可用有向线段OA表示，矢线始端O表示力的作用点，矢线方向表示力的方向，按一定比例尺所作线段OA的长度表示力的大小。计算时，力的单位采用我国的法定计量单位N；目前已不再使用的原工程单位制中，力的单位是kgf。N与kgf的换算关系是lkgf=9．807N 力对刚体只有运动效应(包括平动、转动及其特例——平衡)。这样，力的三要素可改述为大小、方向、作用线。这种作用在刚体上的力沿其作用线滑移的性质称为力的可传性，如图1—2所示。如图1—3a所示刚性环与图1—3b所示柔性环均在二力作用下处于平衡，即F，=F。力F，沿作用线滑移前后，对刚性环的运动效应相同；但对柔性环的变形效应，则由呈椭圆形到仅有局部变形，二者差别很大。这说明力的可传性只适用于刚体模型。
2．分布力与集中力在物理学中和工程简化计算中，物体的受力一般认为力集中作用于一点，称为集中力。实际上，任何物体间的作用力都分布在有限的面积上或体积内，应为分布力。集中力在实际中并不存在，它只是分布力的理想化模型。但由于分布力的分布规律比较复杂，因此计算时需简化为集中力。
图1—4a、b所示为静置在路面上的车轮胎和水坝。轮胎是弹性的，其所受的力作用在以宽度为b表示的小面积内，当b同其它尺寸(如汽车轮距)相比较很小时，即可忽略不计，而用集中力FR代替，但在车辆动力学中，则要考虑弹性变形后的分布力，要用弹性力学来解决。水坝受到的静水压力分布在坝与水的接触面上，为面分布力，作近似计算时，将坝体简化为变截面梁的线分载荷，如图1-4b中的虚线三角形所示，在分析坝体的平衡时，可用集中力的大小与作用位置代替分布力。3．理想约束
理想约束是对物体间接触性质和连接方式的理想化处理。
物体的受力可分为两类：约束力和主动力。约束施加于被约束物体的力称为约束力或约束反力；除约束力以外的其它力称为主动力或载荷，如物体的重力，结构承受的风力、水力，机械零件中的弹簧力、电磁力等。本课程中，主动力一般是给定的(实际工作中则往往需要自行确定)，对物体进行的受力分析只是分析约束力。
接触面的物理性质分为绝对光滑(理想约束)和存在摩擦(一般为非理想约束)两种。这里主要介绍理想约束。下面介绍几种典型的约束模型。
(1)理想冈lI性约束这种约束也是刚体，它与被约束间为刚性接触。常见的有： 1)光滑接触面。当物体与固定约束(图l一5a)或活动约束(图1—5b)间的接触面非常光 滑，其摩擦可忽略不计时，即可简化为这类约束，其约束反力的方向为公法线挖的方向，称为法向反力，记为FN。2)光滑圆柱铰链。这种约束简称为柱铰，包括固定柱铰(图1—6)和活动柱铰(图1—7)，实际是平面回转副的两种表现形式，常简称为固定铰链和活动铰链。这种光滑面约束，其约束体与被约束体的接触点在两维空间内是未知的，因此其约束反力可用一对正交力F。、F，表示．
(2)理想柔性约束 如图1—8所示，柔性线绳受物体外力(如重力)作用，此时线绳约束力与外力方向相反，并一定沿着线绳方向。当忽略摩擦时，这种约束称为理想柔性约束。工程中常遇到的钢索、链条、传动带等物体均可近似认之为柔性约束。
二、静力学公理
静力学公理是人类经过长期经验积累和实践验证总结出来的最基本的力学规律。它概括了力的一些基本性质。下面简要介绍四个公理。1．两力平衡公理
刚体受两个力作用，处于平衡状态的充分和必要条件是：两力大小相等、方向相反，且作用在同一直线上(图1—9a)，即 F1一F2 这个公理总结了作用于刚体上最简单的力系(两个力以上的一组力)平衡所必须满足的条件。这个条件对刚体来说，既必要又充分。但对非刚体来说，这个条件是不充分的。例如对柔性约束，受两个等值、反向的拉力作用时可以平衡，而受两个等值、反向的压力作用时就不能平衡。若刚体受两个力作用处于平衡状态，则这两个力的方向必在两力作用点的连线上，此刚体称为二力体，如果刚体是杆件，也称二力杆(图1—9b)。． 2．加减平衡力系公理
在任意一个已知力系上，可随意加上或减去一平衡力系，这不会改变原力系对 物体的作用效应。
这一公理对研究力系简化问题十分重要。实际上，前述力的可传性是这一公理的推理。如图1—10所示，图a为原力系，图b在原力系上加了一个F。一Fz的平衡力系，设F=F。，显然F与Fz也构成一平衡力系，可以减去，于是变为图c情况，力在刚体上成功地实现了滑移。
3．平行四边形公理
作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个力，其作用线通过该点，合力的大小和方向由以已知两力为边的平行四边形的对角线表示，这称为力的平行四边形公理或称平行四边形法则。如图1—11所示，作用在物体O点上的两已知力F，、Fz的合力为F，力的合成法则可写成矢量式
4．作用力与反作用力公理
即牛顿第三定律。两个物体之间的作用力和反作用力，总是大小相等、方向相反、作用线相同，但分别作用在两个物体上。例如车刀在工件上切削，车刀作用在工件上的切削力为F。，与此同时，工件必有一反作用力F；作用在车刀上，如图1—12所示，此两个力F。F总是等值、反向、共线的。必须注意，由于作用力与反作用力作用在两个物体上，因此不能说成是一对半衡力。
三、受力图
在求解力学问题时，必须根据已知条件和待求量，从与问题有关的许多物体中，选择确了定一物体(或几个物体的组合)作为研究对象，对它进行受力分析。为了清楚地表示所研究物体的．受力情况，需将研究对象从周围的物体中分离出来(即解除约束)，单独画出。这种被分离出来的物体称为分离体。画有分离体及其全部主动力和约束反力的简图称为受力图。下面举例说明受力图的画法。
例1-1用力拉动碾子以压平路面，碾子受到一障碍物的阻碍，如图1—13a所示，如不计接触处的摩擦，试画出碾子的受力图。
解1)取碾子为研究对象，并画出分离体图。2)画出主动力。有重力以和杆对碾子的拉力F。3)画出约束反力。
碾子的受力图如图1—13b所示。
例1-2水平梁AB的A端为固定铰链支座，B端为可动铰链支座，梁中点C受主动力F。作用，如图1—14所示。不计梁的自重，试画出梁的受力图。解1)取梁为研究对象，并画出分离体图。2)画出主动力Fp。3)画出约束反力。
例1—3 图1-15a所示为一压榨机机构的简图，ABC为杠杆，CD为连杆，D为滑块。在杠杆的端部加一力Fp，不计各构件的自重和接触处的摩擦，试分别画出杠杆、连杆和滑块的受力图。
解 1)取连杆CD为研究对象。2)取杠杆ABC为研究对象。
3)取滑块D为研究对象。
连杆CD、杠杆ABC、滑块D的受力图如图1—15b所示。
例1-4如图1—16所示为油压夹具。液压缸中的油压力F。通过活塞杆AD、连杆AB使杠杆BOC压紧工件。其中A和B为铰接，0处为固定铰链支承，C和E处为光滑接触。不计各构件白重，试分别画出活塞杆AD、连杆AB、滚轮R(连同销钉A)、杠杆BOC以及它们组成的物系的受力图。
解 1)取活塞杆AD为研究对象。2)取连杆为研究对象。
． 3)取滚轮R(连同销钉A)为研究对象。
4)取杠杆BOC为研究对象。
5)取活塞杆、连杆、滚轮和杠杆组成的物系为研究对象。如图1—16f所示。
第二节平面汇交力系
静力学研究的主要问题是力系的合成与平衡。
根据由简到繁、由特殊到一般的认识规律，我们先从比较简单的平面汇交力系开始研究。
平面汇交力系是各力的作用线都在同一平面内，且汇交于同一点的力系。如图1—17所示的起重机的吊钩，即受一平面汇交力的作用。
研究平面汇交力系的合成与平衡将采用两种方法：几何法和解析法。
一、平面汇交力系合成的几何法
根据力的可传性原理，作用于刚体上的平面汇交力系中的各点可以分别沿它们的作用线移到汇交点上，并不影响其对刚体的作用效果，所以平面汇交力系与作用于同一点的平面力系(平面共点力系)对刚体的作用效果桂同。因此这里只需研究共点力系力合成的几何法则。1．两个共点力合成的力三角形法则
这一法则实际上是力的平行四边形法则的另一种表达方式。设有F。和F。两力作用于某刚体的A点，则其合力可用平行四边形法则确定，如图1—18a所示。此法称为求两个共点力合力的三角形法则其矢量式为 F=F1+F2 2．多个共点力合成的多边形法则 如图1-19a所示，由图1—19b可以看出，虚线矢量可不必画出，只要将力系各力首尾相接形成一个开口的多边形ABCDE，最后将其封闭，由最先画出的F，的始端A指向最后画出的Fa以受力图中不必画出内力，只需画出物系以外的物体对物系的作用力即可，这种力称为外力。合力F的大小和方向。此法称为多边形法则，其矢量表达式为 F=F1+F2+F3+F4 上述方法可推广到平面汇交力系有咒个力的情况，于是可得结论：平面汇交力系合成的结果是一个合力，合力作用线通过力系汇交点，合力大小由多边形的封闭边表示，即等于力系各力的矢量和。其矢量表达式为，二、平面汇交力系平衡的几何条件
我们已经知道，平面汇交力系可以合成为一个合力，即平面汇交力系可用其合力来代替。因此若合力F等于零，则说明物体处于平衡；反之，若物体处于平衡，则其合力F一定等于零。可见平面汇交力系平衡的充分与必要条件是力系的合力等于零，即
在力系合成的几何法中，平面汇交力系的合力是由力多边形的封闭边表示的，当力系平衡时，合力封闭边变为一点，即力系中各力首尾相接构成一个自行封闭的力多边形，如图1—20所示。因此可得平衡力系平衡的充分与必要的几何条件是：力系中各力构成的力多边形自行封闭。．
用力多边形封闭的条件求解平面汇交力系平衡问题的方法称为几何法。这种方法常用于求解三力汇交的平衡问题，这时三力构成一个自行封闭的力三角形。
例l一5如图1—21a所示，例1-6如图1-22a所示，
第三篇：机械基础教案
机械基础
第一篇
机构及机械零件基础
通常一台完整的机包括三个基本部分：（1）（2）（3）
第一章
第一节
一、低副
两构件以面接触组成的运动副称为低副
1、若组成运动副的两个构件只能作相对转动，这种运动副称为转动副或回转副
2、若组成运动副的两个构件以面接触，且沿某一固定直线或曲线（如圆弧）作相对移动，这种运动副称为移动副。
第二节
平面机构具有确定运动的条件
一、平面机构的自由度
一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。
活动构件的自由度总数减去运动副引入的约束总数就是该机构相对于固定件的自由度数，以F表示即
F=3n-2PL-PH
机构具有确定运动的条件是:机构的原动件数目必须等于机构的自由度。
第二章
平面连杆机构由若干刚性构件用低副联接而成，也可称为平面低副机构。
平面连杆机构的优点是：由于机构中名构件之间的运动副都是低副制造比较简单，承载能力大；
平面连杆机构的缺点是：为实现复杂运动规律或运动轨迹设计的平面连杆机构一般比较繁琐，且多数另能近似满足设计要求；机构构件较多时，有较大的积累误差。
第一节
平面四杆机构的分类及其应用
一、全转动副的四杆机构（又称铰链四杆机构）
1、曲柄摇杆机构
2、双曲柄机构
具有两个曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。
3、双摇杆机构
两连架杆均为摇杆的四杆机构称为双摇杆机构。
二、含有移动副的四杆机构
1、曲柄滑块机构
当四杆机构中有一连架杆为曲柄，另一连架杆相对于机架往复移动而成为滑块时，则这个四杆机构称为曲柄滑块机构。
2、导杆机构
四杆机构、其连架杆1为曲柄，连架杆3对滑块2的运动起导向作用，称为导杆。
第三章
凸轮机构的间歇运动机构
平面连杆机构 运动副及其分类 机构分析的基本知识 原动部分 工作部分 传动部分
第一节
凸轮机构的应用和分类
凸轮机构按其运动形式，分为平面凸轮机构和空间凸轮机构两种。
凸轮机构运动简图（a）平面凸轮机构(b)空间凸轮机构(c)移动凸轮机构 1凸轮 2从动件3机架
一、凸轮机构的应用及特点
凸轮是一个具有一定形状的曲线轮廓或凹槽的构件。当凸轮运动时，通过其轮廓或凹槽与从动件接触，使从动件实现预定的运动。止轮机构主要由凸轮、从动件和机架组成。凸轮与从动件之间可以通过弹簧力、重力或几何形状封闭等方法来保持接触。从动件运动规律完全取决于凸轮轮廓的形状。
二、凸轮机构的分类
1、按凸轮的形状分类 ① ② ③ 盘形凸轮，也叫平板凸轮。移动凸轮 圆柱凸轮。
2、按从动件端部形状分类 ① ② ③
第四章
带传动和链传动
第一节
带传动概述
一、带传动的类型
1、按传动原理分类 ① ② 摩擦式带传动 齿合式带传动 尖顶从动件 滚子从动件平底从动件
2、按传动带的截面形状分类 ①平带 ② V带 ③ 圆形带 ④ 多楔带 ⑤ 同步带
二、带传动的特点
1、由于带具有弹性与挠性，可起到缓冲和减振的作用，运转平稳，噪声小
2、可用于远距离（两轴中心距离较大）的传动。
3、结构简单，便于维护。
4、由于它靠摩擦力进行传动，当传动负荷过载时，带会在带轮上进行打滑，故能起到过载保护作用。
5、带传动效率（与齿轮传动相比）较低，平均效率一般为n=0.94~0.97。
6、带靠摩擦传动，摩擦容易起电。因此，不能用在有易燃、易爆危险品的场合，如某些化要车间。
7、对于传动比要求比较严格的场合，不能采用带传动。
第二节
链传动概述
一、链传动的特点和类型
链传动由装在平行轴上的链轮和跨绕在两用人才链轮上的环形链条所组成，以链条作中间挠性件，靠链条与链轮轮齿的啮合来传递运动和动力。
链传动结构简单，耐用、维护容易，适用于中心距较大的场合。与带传动相比，链传动能保持稳定准确的平均传动比；没有弹性滑动和打滑需要的张紧力小；能在温度较高、有油污等恶劣环境条件下工作。与齿轮传动相比，链传动制造和安装精度要求较低，成本低廉，能实现远距离传动；但瞬时速度不均匀，瞬时传动比不恒定；传动中有一定的冲击和噪声。
按照链条的结构不同，传动力用的链条主要有滚子链和齿形链两种，齿形链具有传动平稳、噪声小，承受冲击性能好，工作可靠等优点，但结构复杂，重量较大，价格较高。
第四章
一、概述
齿轮传动是机械传动中应用最广泛的传动形式。其主要优点是：传动准确可靠，效率高，寿命长，适应的载荷和速度范围广，能在空间任意两轴间传递运动和动力等；主要缺点是制造和安装要求精度较高，两轴相距较远刊机构庞大，不适宜用在距离传动的场合。
二、齿轮传动的类型
齿轮传动
第一节
齿轮传动概述
其分类方法主要有以下三种。
1、按两齿轮轮轴的相对位置分类 ① 两齿轮轴线平行圆柱齿轮传动，平行的圆柱齿轮，双可按照轮齿相对轴线的方向分为直齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动和人字形齿轮传动三种。圆柱齿轮按照啮合情况又可分成外啮合齿轮传动内啮合轮传动及齿轮与齿条传动等。② ③ ① 两齿轮轴线相交的锥齿轮传动。两员线相交的锥齿轮传动又有直齿锥齿轮传动和曲齿锥齿轮传动两种。两齿轮轴线相错的齿轮传动，两轴线相错的齿轮传动又可分为交错轴斜齿轮传动和蜗杆蜗轮传动。
开式齿轮传动。开式齿轮传动的齿轮外露齿轮上容易落上灰尘，不能保证良好的润滑，容易产生磨损。这种类型的传动多用于传动齿轮较大的场合，如矿山设备、建筑设备等。② 闭式齿轮传动。闭式齿轮传动的齿轮全部安装在封闭的刚性箱体内，安装精确，润滑良好，工业企业的设备多数采用该类型。按齿轮齿廓的曲线形状可分可为渐开线齿轮传动摆线齿轮传动和圆弧齿轮传动等；工程中常用渐开线齿轮传动，其容易加工制造，费用低，广泛应用在各类设备中。
第二节
渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分的名称和基本尺寸
一、齿轮各部分的名称
2、按齿轮的工作条件分类
3、按齿轮廓的曲线形状分类
齿廓啮合线
1、齿顶圆。过齿轮顶端的圆为齿顶圆，是齿轮上最大的圆（或直径）。其半径和直径分别用ra和d a 表示。
2、齿根圆。过轮齿根部的圆为齿根圆，其半径和直径分别用rf和df 表示。
3、分度圆。在齿顶圆与齿根圆之间，取一个圆作为计算齿轮各部分尺寸的基准，称为分度圆，其半径和直径分别用r和d 表示。分度圆上的齿厚s、齿槽宽e、齿距p、压力角a等分别规定这些符号一律不加脚标。而其他圆上的参数必须指明是哪个圆上的参数，如基圆齿厚符号为sb、齿顶圆压力角符号为aa等。
4、齿顶高。齿顶圆和分度圆之间沿半径方向的高度称为齿顶高，用ha 表示。
5、齿根高。齿根高和分度之间沿半径方向的高度称为齿根高，用hf表示。
6、全齿高。齿根圆和齿顶圆之间沿半径方向的高度称为全齿高，用H表示。
7、齿距。任一圆上，相邻两齿对应点间距离不齿距。分度圆上的齿距（简称齿距或周节）用P表示。
8、齿厚。在齿轮同一圆周上，一个轮齿左右两齿廓间的距离（弧长）称为齿厚。分度圆齿厚用S表示。
9、槽宽。分度圆上，一个齿槽两侧齿廓间的弧才称为槽宽，用E表示。显然
p=s+e
10、齿轮宽度。轮齿沿轴线方向的宽度称为齿轮宽度，用B表示。
二、渐开线齿轮的主要参数
1、模数
工程上规定比值P/∏于整数或选择简单的有理数，并称之为齿轮模数，以M表示，单位为㎜。所以可将上式写成 d=mz
2、压力角
我国规定分度圆上的压力角a=200，称为标准压力角。
3、齿顶高系数和顶隙系数
齿顶高ha=ha*m
齿根高 hf=ha+c=(ha*+c*)m
第三节 渐开线齿轮的啮合
一、渐开线齿轮连续传动的条件
为了保证齿轮能够连续传动，就必须使前一对轮齿尚末脱离啮合时，后一对轮齿已经进入啮合。
第四节
一、概述
斜齿圆柱齿轮是逐渐进入和退出啮合，同时啮合的轮齿数较直齿圆柱齿轮为多，重合度较大。与直径齿轮传动相比，其传动平稳，承载能力大，适合于高速及大切率传动，斜齿轮的主要缺点是产生轴向力。
第五节
锥齿轮传动的概念
一、概述
锥齿轮用来传递两相交轴的运动和动力。其传动可以看成是两个锥顶共点的圆锥体相互作纯滚动。
第六节
蜗杆传动
当两传动轴既不平行，也不相交，而在空间垂直相错且要求传动比较大时，可以采用蜗杆传动，如图所示，本节讨论常用的普通圆柱蜗杆蜗轮传动。
斜齿圆柱齿轮传动
一、特点
1、传动比大，动力传动中可取i=10~80，分度机构可达1000，故机构紧凑。
2、传动平稳，噪音小
3、蜗杆蜗轮传动可实现自锁，常用于需要反向自锁的设备中。蜗杆蜗轮传动的主要缺点效率较低，发热和磨损严重。为减少摩擦和磨损，提高传动效率，蜗轮齿圈常需用贵重的青铜制造。
第五章
螺纹联接与螺旋传动
螺纹联接和螺旋传动都是利用具有螺纹的零件进行工作的，前者作为紧固联接件，后者则作为传动件。
第一节
螺纹的基本知识
一、螺纹的类型
螺纹有外螺纹和内螺纹之分，二者共同组成螺纹副用于联接或传动。螺纹有米（公）制和英制两种，我国除部分管螺纹外都采用米制螺纹。常用的螺纹牙型有三角型、矩形、梯形和锯齿形等。按螺旋绕行方向的不同，螺纹可分为右旋螺纹和左旋螺纹，通常用右旋螺纹。按螺旋线的数目，还可将螺纹分为单线（单头）螺纹和多线螺纹，一般常用的是单线螺纹。
二、螺纹的主要参数
现以圆柱普通螺纹为例说明螺纹的主要几何参数，1、大径d与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆术体的直径，是螺纹的最大直径，在有关螺纹的标准中称为公称直径。
2、小径d1：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱体的直径，是螺纹的最小直径，常选此直径作为强度计算的依据。
3、中径d2：在螺纹的轴向断面内牙厚与牙槽宽相等处的假想圆柱的直径。
4、螺距p：螺纹相邻两牙在中线上对应两点间的轴向距离。
5、导程s：同一条螺旋线上两牙间的轴向距离。导程s、螺距p及线数z之间的关系为s=zp。显然对单线螺纹而言其螺距与导程相等。
6、螺纹升角^：按螺纹中径所在的圆柱量得。由图6-4可得
tan^=s/
7、牙型角a和牙侧角B：在螺纹 的轴向断面内，螺纹牙型相邻两侧边的夹角称为牙型角。牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角称为牙侧角，三角形和梯形螺纹具有对称的牙侧角，锯齿型螺纹如图所示。其牙侧角是不对称的。
三、常用螺纹的特点及应用
由于三角形螺纹副中的摩擦属于楔面摩擦，自锁性能好，即只要适当控制螺纹升角，即可得到良好的自锁性，从而提高了连接的可靠性。三角形螺纹的牙根厚、强度高，但效率低，故多用于紧固联接。
1、普通螺纹
普通螺纹即米制三角形螺纹，其牙型角为a=600 ,螺纹大径d称为螺纹的公称直径，以㎜为单位。
2、管螺纹
管螺纹是英制螺纹，公称直径为管子的内径。可将管螺纹分为550非螺纹密封管螺纹和用螺纹密封的管螺纹。
第二节
一、螺纹联接的基本类型
1、螺栓联接
这种联接是利用一端有头、另一端有螺纹的螺栓穿过被联接件的光孔，拧上螺母将被联接件联成一体。
2、双头螺柱联接
螺纹联接的基本类型和螺纹联接件 双头螺柱的两端加工成螺纹，联接时一端拧紧在被联接件之一的螺纹孔内，另一端穿过另一被联接件的通孔，再旋上螺母。
3、螺钉联接
螺钉的杆部一般全部为螺纹，其联接的特点是不用螺母，用途与双头螺柱联接相似，多用于不需经常拆卸的场合。
4、紧定螺钉联接
将紧定螺钉旋入一零件的螺纹孔中，并以其末端顶住另一零件的表面或嵌入相应的凹坑中，以固定两个零件的相对位置，并传递不大的力或转矩。
5、地脚螺栓联接
地脚螺栓的一端为钩头、另一端为螺纹，与螺母相联，其作用是将设备固定在地基上。
第三节
螺纹联接的预紧和防松
一、螺纹联接的预紧
大多数情况下，在装配螺栓时要预紧螺母。
二、防松
一般在静载荷和温度不高的情况下，拧紧螺母后，只靠螺纹之间的预紧力F产生的摩擦力是能自锁的，不会自行松脱，但在冲击、振动或变载荷作用下，螺纹之间的摩擦力可能减小或消失，联接有可能松脱而发生事故，因此，这种螺纹联接时，必须考虑防松问题。
第四节
螺旋传动
在机械中，有时需要将转动变为直线移动。螺旋传动是实现这种转变经常采用的一种传动，分别为螺旋压力机和螺旋千顶，工作部分的直线运动都是利用螺旋转动来实现的，又如机床给机构中采用螺旋传动实现刀具或工作台的直线进给。
螺旋传动是由螺杆、螺母和机架组成的螺旋机构来完成的，主要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力的场合。螺旋传动一般采用梯形螺纹或锯齿形螺纹。
第六章
轴承
轴承是用来支承轴及轴上零件、保持轴的旋转精度和减少转轴与支承之间的摩擦和磨损，轴承分两大类：滚动轴承和滑动轴承。两类轴承按所受载荷方向的不同，又可分为向心轴承和推力轴承两种。
第一节
滑动轴承的类型与构造
滑动轴承按其工作表面的摩擦状态有液体摩擦和非液体摩擦之分。摩擦表面完全被润滑油隔开的轴承称为液体摩滑动轴承。
摩擦表面不能被润滑油完全隔开的轴承称为非液体摩擦滑动轴承。
一、向心滑动轴承
滑动轴承一般是由轴瓦、壳体、连接零件及附属的润滑、密封等装置组成。常用的非液体摩擦滑动轴承的类型与构造
1、整体式滑动轴承
典型的整体式向心滑动轴承，系由轴承座和轴瓦构成。
2、剖分式滑动轴承
剖分式向心滑动轴承，它由轴承座、轴承盖、双头螺柱、螺母和对轴瓦等组成。
3、自动调心式滑动轴承。
二、推动滑动轴承
推力滑动轴承由轴承座
1、衬套
2、向心轴瓦3和环状推力轴瓦4等组成。
第二节
滚动轴承的基本构造和类型
一、滚动轴承的基本构造
滚动轴承有多种结构型式，其基本构造由是外圈
1、内圈
2、滚动体3和保持架4组成。
二、常用滚动轴承的类型和应用
第一种分类法：按其承受载荷的作用方向，可分成三大类，即径向接触轴承、向心角接触轴承和轴向接触轴承。
1、径向接触轴承
这类轴承主要用于承受径向载荷，可分为：深沟球轴承、圆柱滚轴承、调心球轴承等。
① 深沟球轴承
2、向心角接触轴承
这类轴承能同时承受径向与单向轴向载荷，可分为：角接触球轴承、圆锥滚子轴承等。
3、轴承向接触轴承
轴承只能承受轴向载荷。轴承两个套圈的内孔直径不同，直径较小的套圈紧配在轴颈上，直径较大的套圈安放在机座上，称为座圈。
第2种分类法：按滚动体形状可分为球轴承和滚子轴承两大类。
① 球轴承。球状滚动体与内、外圈滚道为点接触，故承载能力、耐冲击能力低，但极限转速较高，价格便宜。
②
滚子轴承。滚动体与内、外圈滚道为线接触，承载能力、耐冲击能较高，但极限转速低，价格较贵。
第二篇
液压与气传动
液压与气传动都是以有压流体（压力油或压缩空气）为工作介质，进行运动和动力传递的一种传动方式。
第七章
液压传动基本知识
第一节
液压传动的基本概念
一、液压传动装置的组成
一个完整的液压传动装置是由四部分组成的。
1、动力元件。液压泵，它给液压系统提供压力油，是将电动机输出的机械能转换为油液的液压能的元件。
2、执行元件。液压缸或液压马达，是将油液的液压能转换为驱动工作部件的机械能的元件。实现直线运动的执行元件叫做液压缸；实现旋转运动的执行无件叫做液压马达。
3、控制调节元件。各种控制阀、压力控制阀、流量控制阀等，用以控制调节液压系统油液的流动方向、压力和流量，以满足执行元件运动的要求。
4、辅助元件。辅助元件包括油箱、滤油器、蓄能器、热交换器、压力表、管件和密封装置等。
二、液压传动的优缺点
1、液压传动的优点
与机械传动、电气传动相比，液压传动的优点如下：
① 从结构上看，与机械传动相比传递同样载荷，液压传动装置体积小，重量轻，结构简单，安装方便，便于和其他传动方式联用，易实现较远距离操纵和自动控制。
② 从工作性能上看，速度、转矩、功率均可作无级调节，能迅速换向的变速，调速范围宽，动作快速性好。
③ 从使用维护上看，元件的自润滑性好，能实现系统的过载保护，使用寿命长；元件易实现系统化、标准化、通用化，便于设计、制造、维修和推广使用。
2、液压传动的缺点
① 由于存在油液的漏损和阻力损失，因此系统的效率低。
② 液压元件的加工的装配精度要求较高，成本较高。
③ 系统受温度的影响较大，故液压传动不宜在高温和低温的场合使用。
④ 系统的故障原因有时不是易查明。
第八章
液压元件
第一节
液压泵
液压泵是将电动机（或其他原动机）输入的机械能转换为液体压力能的能量转换元件。在液压系统中，液压泵是动力元件，作为动力源，向液压系统供给液压油，是液压系统的“心脏”是液压系统重要的组成部分。
一、常用液压泵的种类
液压泵的种类多，按其结构不同可分为柱塞泵、叶片泵、齿轮泵及凸轮转子泵等；按输出的流量能否调节可分定量泵和变量泵。按额定压亿的高低又可分为低压泵、中压泵和高压泵。
第二节
液压缸和液压马达
液压缸和液压马达的作用与液压泵正好相反，它是将液压能转变为机械能的转换元件，在液压传动系统中属于执行元件。
一、液压缸是液压系统中应用最为广泛的执行元件。按照液压缸的结构形式，可分为活塞式、柱塞式和摆动液压缸。按照液压缸-的驱动方式，可分为单作用液压缸和双作用液压缸两大类。
第三节
液压控制阀
液压阀的种类很多，根据其工作特点和用途的不同可分为三大类：
1、方向控制阀，如单向阀、换向阀等。
2、压力控制阀，如溢流阀、顺序阀、减压阀等。
3、流量控制阀，如节流阀，调速阀等。
一、方向阀
方向阀用来控制油液的定向、换向和闭锁等，它包括单向阀和换向阀。
1、单向阀
单向阀的作用是使油液只能沿一个方向流动，因此亦称逆止阀。
2、换向阀
换向阀的作用通过阀心的运动，变换油流方向或截断油路来对油流进行方向控制。
二、压力阀
压力阀用来控制液压系统中的压力，以实现恒压、限压、减压或稳压，或利用系统中压力的变化来控制某些液压元件的动作，压力阀是利用阀心所受的液压作用力和弹簧力的平衡关系来进行工作的。
压力阀按用途可分溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。
第九章
液压基本回路及液压系统
第一节
液压基本回路
一、方向控制回路
在液压系统中，起控制执行元件的起动、停止（包括锁紧）及换向作用的回路，称为方向控制回路。
1、换向回路
运动部件的换向，一般可采用各种换向阀来实现。
2、闭锁回路
为了使执行元件在任意位置上停止后漂移或窜动，可采用闭锁回路。
第十章
气压传动
气压传动系统是以压缩空气不工作介质实现动力传递和工程控制的系统，与机械、电气、液压传动相比，由于气压传动的工作介质的空气，因此具有来源方便、不污染环境、节能、高效、动作迅速、维护简单等优点，此外，气动元件结构简单、成本低、寿命长，使得气压传动近年来发展迅速，在机械、轻工、航空、交通运输等行业中得到广泛应用。
第一节
气压传动基本知识
一、气压传动系统的组成
气压传动系统由以下四部分组成。
1、气源装置。气源装置即压缩空气的发生装置，其主体部分是空气压缩机（简称空压机）。它将原动机（如电动机）供给的机械能转换为空气的压力能并经净化设备净化，为各类气动设备提供洁净的压缩空气。
2、执行机构。执行机构是系统的能量输出装置，如气缸和气马达，它们将气体的压力能转换为机械能，并输出到工作机构上去。
3、控制元件。控制元件是用来控制压缩空气的压力、流量和流动方向，以便使执行机构完成运动规律的元件，如各种压阀、流量阀、方向阀和逻辑元件等。
4、辅助元件。系统中除上述三类元件外，其余元件称辅助元件，如过滤器、油雾器、消声器、散热器、传感器、放大器及管件等。它们对保证系统可靠、稳定和持久地工作起着十分重要的作用。
第二节
气压传动系统的元件及装置
一、气源装置
1、空气压缩机
二、气动执行元件
气动执行元件中将压缩空气的压力能转化为机械能的能量转换装置，包括气缸和气马达。气缸用于实现直线往复运动，气马达用于实现旋转运动。
三、气动控制元件
气动控制元件是指在气动系统中，控制压缩空气的压力、流量和方向等的各类控制阀。它包括压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀以及具有一定逻辑功能的气动逻辑元件。
第四篇：机械基础教案
篇一：机械基础教案
五莲县职教中心 机械基础课精品教案1 23 4 篇二：机械基础教案(中职)
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。只表示机构的结构及运动情况，不严格按比例绘制的简图称为机构示意图。
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，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
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υ1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υ2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υ1＞υ2，所以 t1＞t2 ,v2＞vl。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ψ称为摇秆的最大摆角，主动曲柄在摇杆处于两个极限位置时所夹的锐角θ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。k＝v2／v1 ＝(c2c1／t2)／(c1c2／t1)＝（180°十θ）／(180°一θ)由上式可知，k与θ有关，当θ＝0时，k＝1，说明该机构无急回特性；当θ＞0时，k＞l，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γ＝0，压力角α＝90°的情况。此时连杆对从动曲柄的作用力恰好通过其回转中心不能推动曲柄转动，篇三：机械基础全册教案(第四版)机械基础(第四版)绪 论（2课时）
【导入】人们的生活离不开机械，在日常生活中都随处可见（例如：螺钉、自行 车、汽车、挖掘机），它通常有两类：一类是可以使物体运动速度加快的称为加速机械（自行车、飞机）；一类是使人们能够对物体施加更大力的称为加力机械（旋具、机床）。教学目标：
1、本课程的性质、内容、特点及学习方法
2、掌握零件、构件、机构、机器的概念及它们之间的区别与联系和 机器的组成
3、掌握运动副的概念和分类
教学重点难点：
1、机器和机构的区分
2、运动副的概念和分类
一、课程概述 1.课程性质
机械基础就是来研究这些机械的一门专业基础课，是为学习专业技术课培养专业岗位 能力服务的。2.课程内容
它包括机械传动、常用机构、轴系零件及液压与气压传动等方面的基础知识。3.课程任务 学以致用。
二、机器、机构、机械、构件和零件 1.零件和构件
（1）零件：是机器及各种设备的基本组成单元（例如螺母、螺栓），有时也将用简单方式 练成的单元件称为零件（如轴承）。
（2）构件：是机构中的运动单元体（如曲柄、连杆）。（3）两者间的区别和联系
区别：零件是制造单元，相互之间没有运动。构件是运动单元，相互之间有确定的相对运动。
联系：构件可以是一个独立的零件，也可以是由若干个零件组成 2.机器和机构
（1）机构：是具有确定相对运动的构件的组合，它是用来传递运动和力的构件系统（如带传动机构、齿轮机构）。（2）机器：是人们根据使用要求而设计制造的一种执行机械运动的装置，用来变换或
传递能量、物料与信息，从而代替或减轻人类的体力劳动和脑力劳动（如电动机 手机）。（3）两者之间的异同点
不同点：机器能代替人的劳动完成有用的机械工或实现能量转换，机构只 能用来传递运动和力而不能做功或实现能量转换。
相同点：都是由构件组成；构件间都具有确定的相对运动。3.机器的组成
一台完整的机器，通常由四部分组成
动力部分： 作用是将其它形式的能量转换为机械能，以驱动机器各部分的运动。执行部分（工作机构）：机器中直接完成具体工作任务。传动部分（传动装置）：将原动机的运动和动力传递给工作机构。控制部分：显示、反映、控制机器的运行和工作。
三、运动副的概念及应用特点
1.运动副：两构件之间直接接触并能产生一定形式相对运动的可动联接。根据接触情况 可分为高副和低副。
（1）低副：两构件间作面接触的运动副。根据运动特征分为转动、副移动副和螺旋副。（2）高副：两构件间作点或线接触的运动副。按接触形式不同分为滚轮接触、凸轮接触 和齿轮接触。
2.运动副的应用特点
（1）低副特点：单位面积压力小，传力性能好，滑动摩擦，摩擦阻力大，效率低。不能 传递较复杂的运动。
（2）高副特点：单位面积压力大，两构件接触处容易磨损，制造和维修困难，能传递较 复杂的运动。
3.低副机构与高副机构
机构中所有运动副均为低副的机构称为低副机构；机构中至少有一个运动副是高副的机 构称为高副机构。
四、机械传动的分类(p10)本章小结1．机器、机构的特征及异同点。2．构件与零件的概念。
3．机械、机器、机构、构件、零件之间的关系。4．机器的组成。
5．运动副概念及其分类。6．高副、低副的应用特点。7．机械传动的分类。
作业：上述 3，4，6第一章 带传动（5课时）教学目标：1.掌握带传动的组成及工作原理 2.掌握v带的主要参数和标记
3.理解v带传动的安装维护及张紧装置 4.了解带传动的分类
5.了解v带的结构和带轮的结构分类 6．了解同步带传动
教学重点难点：1.带传动的工作原理及传动比 2.v带的主要参数和标记
【复习】1.零件和构件的定义及区别和联系 2.机器和机械的异同点；机器的分类 3.运动副的概念及分类
4.高副和低副的概念、分类和特点 第一节 带传动的组成、原理和类型
【导入】在日常生活中经常会看到用带传动的场合（例如缝纫机、录音机、跑步机），还有一些机器中也常用到带传动（例如粉碎机、手扶拖拉机）。这么多用到带传动的场合，那么带传动是由哪几部分组成的？它又是怎么来传递运动和动力的？ 【新授】
一、带传动的组成和原理 1.带传动的组成
带传动一般由固连与主动件的带轮（主动轮），固连与从动件的带轮（从动轮）和紧套在两轮上的挠性带组成。2．带传动的工作原理
带传动是以张紧在至少两个轮上的带作为中间挠性件，依靠带与带轮接触面间产生的摩擦力（啮合力）来传递运动与力的。目前，大多数用带传动的都是依靠摩擦力来传递运动和动力：主动轮通过摩擦力将运动和力传递给带，带有通过摩擦力将运动和力传递给从动轮，从而实现带传动的正常工作。摩擦力的大小不仅与带和带轮接触面的摩擦系数有关，还与接触面间的正压力有关。因此，带与带轮之间应有一定的张紧程度，以保证足够的摩擦力。3．机构传动比i 机构中瞬时输入角速度与输出角速度的比值称为机构的传动比。传动比是机械传动中的一个重要概念，针对不同的机械传动，具体的表达式会有所不同，但基本概念是相同的。带传动的传动比就是主动轮转速n1与从动轮转速n2之比，通常用i12表示 i=n1∕n2 从传动比公式可以得出：
当0
传动比的角标符号的含义要清楚，i12与i21的含义是不同的，在计算中不能混淆。i12：1为主动轮，2为从动轮，表示轮1与轮2的转速比；
i21：2为主动轮，1为从动轮，表示轮2与轮1的转速比。
二、带传动的类型(p13)圆带传动
平带传动 普通v带传动 v窄v带传动
带传动多楔带传动
啮合型带传动：同步带传动
第二节v带传动
一、v带及带轮
v带传动是由一条或数条v带和v带带轮组成的摩擦带传动。1.v带
（1）外形：v带是一种无接头的环形带，其横截面为等腰梯形，工作面是与轮槽相接处的 两侧面，带与轮槽底面不接触。
（2）分类：按结构不同可以分为帘布芯和绳芯（3）组成：由包布、顶胶、抗拉体和底胶
（4）特点：帘布芯：制造简单，抗拉强度高，价格低，应用广。绳芯：柔韧性好，适用于转速较高的场合。2.v带带轮
第五篇：中职《机械基础》课堂教学方法优化初探
中职《机械基础》课堂教学方法优化初探
【摘 要】本文就《机械基础》这一学科在教学方法上如何优化，从设疑（着眼生活、在平淡处、紧扣疑难点）、直观教学（利用教学模型、巧用教室）、现代化教学手段等方面进行了分析、阐述和举例。
【关键词】设疑；机械基础；课堂教学
《机械基础》是机械工程方面一门专业基础课，它的任务是使学生获得从事机械类专业技术有关工作所必须具备的基本理论、基本知识、基本技能。从内容上看，该课程是一门多学科知识，综合性强的课程，且又是对口高考的必考科目。面对职高学生基础差，厌学情绪严重，且机电专业实验实习条件严重不足的情况，如何实现“为社会培养合格的技术能人，为高校输送合格的新生”这一目标。笔者认为首先应搞好课堂教学，改进传统的教学方法。如何优化机械基础课堂教学，提高教学效果呢？下面浅谈几点自己不成熟的看法，仅供同行参考。
一、精心设疑，激发学生的探索欲望和学习兴趣
古人云：疑者觉悟，觉悟之机也，一番觉悟，一番长进。学习尤其在质疑。有疑才有思，有思才能使学生去解决实际问题。因此，教师在教学中要设疑。所谓的设疑就是在教学过程中有目的故意地设置一些疑难或问题，以引起学生的思考和注意，从教育心理学观点来看，善于设疑，能激发学生的学习兴趣，使学生产生探索欲望，从而诱发学生积极的思维活动。对于这门如同书名一样“机械”呆板、枯燥、学生望而生畏的难学课程，如何设疑呢？
（一）着眼生活设疑
机械基础与我们的生活息息相关，各种机械上人类生产的重要工具，在工业、农业、交通、日常生活中得到了广泛的应用。各种疑难问题到处可见，教学时应将这些疑难设置在课堂上。例如，在授“提高弯曲强度的主要措施”这一内容时就设疑：教室的横梁的截面为什么做成长方形，而不做成圆等其它形状？又为什么要竖搁而不横搁？又如在讲“棘轮机构的超越特性”时便设疑：骑自行车时为什么脚踩踏板能带动车轮转，而车轮转时不能带动踏板转呢？再如在讲“四杆机构的基本特性――死点”时就问学生：使用缝纫机时踩动踏板，为什么有时会出现踩不动或倒车现象？等等。在讲这些内容之前先提出这些日常生活中与授课内容有关的问题，既能激发学生的探索欲望和学习兴趣，又能提高课堂教学效果。
（二）在平淡处设疑
朱熹说过：“读书无疑者，须教有疑，有疑者却要无疑，到这里方长进。”机械基础这门课程的平淡处很多，且机械、枯燥无味得很。教师如果平淡地讲授，则既不能激发学生的学习兴趣，又不能提高课堂教学效果。因此，教师在教学中，在平淡之处也必须设疑。例如，力的可传递性原理：作用于刚体上的力，可沿其作用线任意移动而不改变此力对刚体的作用效应。这一原理看起来很平淡，如果不设疑地教，学生便容易把“刚体”理解成所有“物体”，在应用中就往往出错。但教师在讲完这一原理后，设疑：该原理对非刚体（弹性体）是否适用？这样学生便会想实例来说明该原理是不适用的。如此，学生便会产生深刻的记忆，在应用中就不会出差错。所以，在教学中只有在这些平淡之处挖掘出在学生看来不是问题的问题，用疑问的石子，让学生思维的湖泊里，激起层层涟漪，让学生通过思考，于平淡中见神奇，于平丸处见绝妙。久而久之，学生就会养成善于思考的习惯。
（三）在疑难处紧扣疑难点设疑
疑难点是指教材内容中学生易被迷惑或分辩不清和难以理解之处。它们往往是学好某一内容的关键，也是学生思维容易受阻的地方。教师应通过设疑?ρ?生思维及时加以疏导。例如：“轮系传动比计算”中，当得到各齿轮几何轴线都在原地转动的定轴轮系传动比计算机公式：后，便设疑：对于至少有一个齿轮的几何轴线是绕另一个齿轮的固定几何轴线转动的行星轮系的传动比又如何计算？（这是疑难点。因在传动过程中，行星轮既自转又公转）接着又问是不是要转化成定轴轮系？如何转化？等一系列问题，让学生围绕这些问题去思索、探讨。然后教师去疏导，使之真正弄清转化机构法的原理，真正弄懂转化机构传动比计算公式： 的含义，掌握该公式的用场。从而达到教学目的。
设疑的方法很多，教师应根据学生的思维状况和不同的教学内容，采用不同的方法，使设计出的问题真正起到启发学生思维的作用。
二、巧用直观教学，使抽象的内容具体化、简单化、通俗化
要学好机械基础这门课程，学生必须具有一定的空间想象能力和思维能力。如何才培养他们的空间想象能力呢？进行直观教学。怎样进行《机械基础》教学中的直观教学呢？
（一）充分利用教学模型
直观教学，宜于理解，采用教学模型是必要的。我曾经做过一次试验，讲授“曲柄摇杆有死点位置”这一内容时，在一个程度较好的班，没有用模型，只是在黑板上开“机器”口头讲授，让学生凭空想象。我虽然费尽口舌，讲清楚了以摇杆为主动件，当从动曲柄运动到与连杆共线的两上位置时，机构出现传动角 的情况。此时连杆作用于从动曲柄上的力恰好通过其回转中心，不能推动曲柄转动，这两个位置是死点位置。讲得头头是道，眉飞色舞，自认为学生懂了，结果呢，通过调查和作业可以看出仅仅只有几位相当出色的学生掌握，而绝大多数学生都不知老师所云。恰好相反，在另一个程度较差的班上课时，利用自制模型进行直观教学，在教学时首先出示模型让学生亲自以摇杆为主动件去带动从动曲柄，结果学生发现当从动曲柄运动到与连杆共线的两个位置时，连杆作用于从动曲柄上的力恰好通过其回转中心，无论施加多大的力不能推动曲柄转动。从而得到了死点位置。这样没费多少口舌便上完了该内容，学生也很容易地掌握了知识。由此可见，利用模型进行直观教学使学生有百闻不如一见之感觉。教学效果也达到事半功倍。
（二）巧用教室
进行直观教学当然可以利用教具，但巧用教室的现存实物，其效果比用一般教具更好，因为学生在教室之中，身临其境。我在讲“固定铰链”、“柔性约束”、“梁的弯曲”等内容时，就分别利用教室里的门上合页、悬挂的日光灯、横梁等来进行直观教学。由于教室空间客观存在，上课时有学生积极参与主动性，教学搞得生动活泼，教学效果好；同时，学生身临其境，对他们解题和读图的空间想象能力起到巩固和提高的作用。
三、充分利用现代化教学手段，提高教学效果
机械基础课中有许多章节内容由于不易表现而显得枯燥。学生又缺乏相应的经验，因此，不能很好地认识事物。而利用现代教学媒体显示一些变化和模拟运动，将这些原本枯燥的内容动态化、形象化，有利于帮助学生建立相应的经验和正确的概念。如：在讲到轴系零件时，我就利用多媒体这样的现代教学设备，适时地给学生在大屏幕上展示轴、键和轴上零件（如齿轮）配合的动画，或者是对开式滑动轴承的轴承座、轴承盖、上轴瓦、下轴瓦和连接螺栓的轴测图等，会有效吸引学生的注意，激发学生的兴趣，调动学生的学习积极性。在机械基础教学过程中，学生操作动手的机会不多。这与学生强烈的好奇心和渴望动手操作的心理是有差距的。因此，要尽量利用学校现有的设备、条件，结合社会实践活动，大胆地进行“开放型”教学模式的尝试。如讲“变速变向”机构时，我就把学生直接带到实习工厂，利用车床变速箱给学生讲变速变向的要点，然后要求学生动手操作。这种“理论与实际”相结合的教学方式，不仅使学生掌握了所学的内容，同时，还使学生接受了必要的操作技能训练，对机床有了初步的了解，为后续课程的学习，奠定了良好的基础。
总之，教学是一门科学，又是一门艺术，这种艺术的表现手法没有固定的公式可循。教学方法虽然很多，但教师在教学过程中应根据学生实际情况和教学内容，灵活地运用各种教学方法。
参考文献：
[1]薛成.浅谈中职《机械基础》课教学方法[J].网友世界，2013（2）.
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