平面机构的自由度之局部自由度和虚约束 第二课
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第02章--平面机构及自由度计算PPT课件
由度，故平面机构的自由度F为
F3 n2P LP H
10
2.3.2 计算平面机构自由度时应注意的事项
实际工作中，机构的组成比较复杂，运用公式 计算 F3n2PLPH 自由度时可能出现差错，这是由于机构中常常存在一些特 殊的结构形式，计算时需要特殊处理。
(1) 复合铰链 (2) 局部自由度 (3) 虚约束
图2-3 构件的自由度 4
1.1.3 课程任务
❖ 机构由若干个相互联接起来的构件组成。机构中两构件之间 直接接触并能作确定相对运动的可动联接称为运动副。如图 2-1(b)所示的内燃机的轴与轴承之间的联接，活塞与汽缸之 间的联接，凸轮与推杆之间的联接，两齿轮的齿和齿之间的 联接等。
❖ 两个构件构成运动副后，构件的某些独立运动受到限制，这 种运动副对构件的独立运动所加的限制称为约束。运动副每 引入一个约束，构件就失去一个自由度。
平面机构及自由度计算
所有构件均在同一平面或相互平行的平面内运动的机构 称为平面机构。工程中常用机构大多数都是平面机构。如图 2-1(a)所示的卡车自动卸料机构、如图2-1(b)所示的内燃机 中的机构都属于平面机构。
图2-1 平面机构 1
平面机构及自由度计算
2.1 平面机构的组成 2.2 平面机构运动简图 2.3 平面机构的自由度计算
11
2.3.3 平面机构具有确定运动的条件
机构相对机构是由构件和运动副组成的系统，机构要实 现预期的运动传递和变换，必须使其运动具有可能性和确 定性。
如图2-14(a)所示的机构，自由度F=0；如图2-14(b)所 示的机构，自由度F=-1，机构不能运动。
如图2-15所示的五杆机构，自由度F=2，若取构件1为 主动件，当只给定主动件1 的位置角1时，从动件2、3、 4的位置既可为实线位置，也可为虚线所处的位置，因此其 运动是不确定的。若取构件1、4为主动件，使构件1、4都 处于给定位置1、4时，才使从动件获得确定运动。
F3 n2P LP H
10
2.3.2 计算平面机构自由度时应注意的事项
实际工作中，机构的组成比较复杂，运用公式 计算 F3n2PLPH 自由度时可能出现差错，这是由于机构中常常存在一些特 殊的结构形式，计算时需要特殊处理。
(1) 复合铰链 (2) 局部自由度 (3) 虚约束
图2-3 构件的自由度 4
1.1.3 课程任务
❖ 机构由若干个相互联接起来的构件组成。机构中两构件之间 直接接触并能作确定相对运动的可动联接称为运动副。如图 2-1(b)所示的内燃机的轴与轴承之间的联接，活塞与汽缸之 间的联接，凸轮与推杆之间的联接，两齿轮的齿和齿之间的 联接等。
❖ 两个构件构成运动副后，构件的某些独立运动受到限制，这 种运动副对构件的独立运动所加的限制称为约束。运动副每 引入一个约束，构件就失去一个自由度。
平面机构及自由度计算
所有构件均在同一平面或相互平行的平面内运动的机构 称为平面机构。工程中常用机构大多数都是平面机构。如图 2-1(a)所示的卡车自动卸料机构、如图2-1(b)所示的内燃机 中的机构都属于平面机构。
图2-1 平面机构 1
平面机构及自由度计算
2.1 平面机构的组成 2.2 平面机构运动简图 2.3 平面机构的自由度计算
11
2.3.3 平面机构具有确定运动的条件
机构相对机构是由构件和运动副组成的系统，机构要实 现预期的运动传递和变换，必须使其运动具有可能性和确 定性。
如图2-14(a)所示的机构，自由度F=0；如图2-14(b)所 示的机构，自由度F=-1，机构不能运动。
如图2-15所示的五杆机构，自由度F=2，若取构件1为 主动件，当只给定主动件1 的位置角1时，从动件2、3、 4的位置既可为实线位置，也可为虚线所处的位置，因此其 运动是不确定的。若取构件1、4为主动件，使构件1、4都 处于给定位置1、4时，才使从动件获得确定运动。
第二章 平面机构的结构分析(二)讲解
•
下面讨论机构具有确定运动的条件：
1、当机构的自由度 F ≤0时：
机构蜕化为刚性桁架，即不能产生相对运动。 例1：三角架的自由度F：
F 3 2 2 3 0 0
例题2：下图的自由度F为：
F 3 3－2 5－0 ＝－1
故F ≤0时，机构已成为超静 定桁架，构件间不能产生相对 运动。
•
概念：我们把对机构运动不起限制作 用的重复的、多余的约束，称为虚约束。
简言之，虚约束就是重复的、多余的约束。
进入虚约束：－－1.3运动链成为机构的条件
－－1.3.3－－虚约束
只算一个高副
滑块4是多余的
应去掉一个齿轮
例题3 计算如下图所示机构的自由度F
解：
虚约束
虚约束
1、首先找出机构中 的复合链接、局部自 由度和虚约束。
活动构件数 假设n个活动构件 均为自由构件， 即未用运动副联 接时。 机构低副总个数 一个低副引入 两个约束， 机构高副总个数
一个高副引 入一个约束，
例题：计算四杆机构的自由度
如右图：四杆机构的活动构件数n＝3 低副 PL＝？ PL＝4 高副PH＝0 代入自由度计算公式得：
F 3n 2 PL PH
1
2、当原动件数目 ＜ F（机构自由度自由度F为：
F 3 4 2 5 0 2
而原动件数目＝1 ＜ F＝2 故机构没有确定的运动，从动件的运动不能完全确定。 为什么？进入课件：
CH1－－运动链成为机构的条件－－1.3.2条件
3、当原动件数＞F（运动链自由度）时：
Principle of Mechanics
版权所有，同学自用，勿给他人
制作：郭连忠
机械电子工程学院
下面讨论机构具有确定运动的条件：
1、当机构的自由度 F ≤0时：
机构蜕化为刚性桁架，即不能产生相对运动。 例1：三角架的自由度F：
F 3 2 2 3 0 0
例题2：下图的自由度F为：
F 3 3－2 5－0 ＝－1
故F ≤0时，机构已成为超静 定桁架，构件间不能产生相对 运动。
•
概念：我们把对机构运动不起限制作 用的重复的、多余的约束，称为虚约束。
简言之，虚约束就是重复的、多余的约束。
进入虚约束：－－1.3运动链成为机构的条件
－－1.3.3－－虚约束
只算一个高副
滑块4是多余的
应去掉一个齿轮
例题3 计算如下图所示机构的自由度F
解：
虚约束
虚约束
1、首先找出机构中 的复合链接、局部自 由度和虚约束。
活动构件数 假设n个活动构件 均为自由构件， 即未用运动副联 接时。 机构低副总个数 一个低副引入 两个约束， 机构高副总个数
一个高副引 入一个约束，
例题：计算四杆机构的自由度
如右图：四杆机构的活动构件数n＝3 低副 PL＝？ PL＝4 高副PH＝0 代入自由度计算公式得：
F 3n 2 PL PH
1
2、当原动件数目 ＜ F（机构自由度自由度F为：
F 3 4 2 5 0 2
而原动件数目＝1 ＜ F＝2 故机构没有确定的运动，从动件的运动不能完全确定。 为什么？进入课件：
CH1－－运动链成为机构的条件－－1.3.2条件
3、当原动件数＞F（运动链自由度）时：
Principle of Mechanics
版权所有，同学自用，勿给他人
制作：郭连忠
机械电子工程学院
平面机构的自由度之局部自由度和虚约束第二课
5
分钟
2.局部自由度习题练习
机构分析和局部自由度
板书机构运动简图，要求学生完成计算
3.师生共解
结合学生完成习题的情况，着重强调易错点。
求解习题。
认真听讲并作好记录
5
分钟
4、虚约束
虚约束定义及出现场合
PPT展示讲授虚约束的定义及几种出现场合。
板书强调几种出现场合。
认真听讲
《平面机构的自由度之局部自由度和虚约束》教学设计
授课教师
科目
《机械设计基础》
时间
20150914
授课地点
课题
《平面机构的自由度之局部自由度和虚约束》
课时
1课时
教学目标
知识目标
1.学习计算平面机构自由度时出现的局部自由度的解决方法。
2.学习计算平面机构自由度时出现的虚约束的解决方法。
能力目标
掌握正确分析机构运动中出现局部自由度和虚约束的解决方法。
3
分钟
教学过程
教学重难点
教师活动
学生活动
时间
5、虚约束解决方法
PPT展示几种虚约束的出现场合，举例分析提出解决方法。
板书回忆自由度计算公式。
认真听讲并思考
10
分钟
6、虚约束习题巩固
虚约束分析
要求学生完成课本习题，并结合板书进行讲解。
认真思考并完成习题
7
分
钟
三、总结
讲授新课后根据学生完成习题的情况，总结在计算平面机构自由度时容易出现的知识点。
情感目标
培养学生分析机构运动简图的能力，并掌握机构自由度的计算方法。
教学重点
1、分析局部自由度的方法以及其自由度的计算方法。
2、分析虚约束自由度的方法以及其自由度计算方法。
分钟
2.局部自由度习题练习
机构分析和局部自由度
板书机构运动简图，要求学生完成计算
3.师生共解
结合学生完成习题的情况，着重强调易错点。
求解习题。
认真听讲并作好记录
5
分钟
4、虚约束
虚约束定义及出现场合
PPT展示讲授虚约束的定义及几种出现场合。
板书强调几种出现场合。
认真听讲
《平面机构的自由度之局部自由度和虚约束》教学设计
授课教师
科目
《机械设计基础》
时间
20150914
授课地点
课题
《平面机构的自由度之局部自由度和虚约束》
课时
1课时
教学目标
知识目标
1.学习计算平面机构自由度时出现的局部自由度的解决方法。
2.学习计算平面机构自由度时出现的虚约束的解决方法。
能力目标
掌握正确分析机构运动中出现局部自由度和虚约束的解决方法。
3
分钟
教学过程
教学重难点
教师活动
学生活动
时间
5、虚约束解决方法
PPT展示几种虚约束的出现场合，举例分析提出解决方法。
板书回忆自由度计算公式。
认真听讲并思考
10
分钟
6、虚约束习题巩固
虚约束分析
要求学生完成课本习题，并结合板书进行讲解。
认真思考并完成习题
7
分
钟
三、总结
讲授新课后根据学生完成习题的情况，总结在计算平面机构自由度时容易出现的知识点。
情感目标
培养学生分析机构运动简图的能力，并掌握机构自由度的计算方法。
教学重点
1、分析局部自由度的方法以及其自由度的计算方法。
2、分析虚约束自由度的方法以及其自由度计算方法。
第3章平面机构的自由度计算分解
F=3n-2PL-PH：=3×7-2×9-1=2 此机构的自由度为2，有两个原动件。
平面机构的结构分析
43 2 C5 D
B1 A
8
67
E n =7 Pl = 10 F = 3×7–2×10 = 1
下一页
平面机构的结构分析
3.2.5 计算机构自由度的实用意义 1．判定机构运动设计方案是否合理 2．改进不合理的运动方案使其具有确定的相对运动 3．判断测绘的机构运动简图是否正确
平面机构具有确定运动的条件： 1）机构自由度数 F≥1; 2）原动件数目等于机构自由度数F。
平面机构的结构分析
3.2.4 计算机构自由度时应注意的几种情况
先看例子：按照之前的算法下图机构的自由度为
F =3n－2PL－PH
=3×10－2×13－2 =2
为什么？
平面机构的结构分析
1.复合铰链 两个以上构件在同一轴线处用转动副连接，就形成了
惯性筛机构
平面机构的结构分析
2.局部自由度
机构中个别构件不影响其它构件运动，即对整个机构运动无 关的自由度。
处理办法：在计算自由度时，拿掉这个局部自由度，即可将滚 子与装滚子的构件固接在一起。
3
n=3 PL=3 PH=1
C
C
3 n=2 PL=2 PH=1
F=3x3-2x3-1x1=2图
计算平面机构自由度 （F=3n-2PL-PH）
机构具有确定运动的条件 F>0（F=原动件个数）
复合铰链 局部自由度
虚约束
转动副：沿轴向和垂直于轴向的移动均受到 约束，它只能绕其轴线作转动。所 以，平面运动的一个转动副引入两 个约束，保留一个自由度。
移动副： 限制了构件一个移动和绕平面的 轴转动，保留了沿移动副方向的 相对移动，所以平面运动的一个 移动副也引入两个约束，保留一 个自由度。
平面机构的结构分析
43 2 C5 D
B1 A
8
67
E n =7 Pl = 10 F = 3×7–2×10 = 1
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平面机构的结构分析
3.2.5 计算机构自由度的实用意义 1．判定机构运动设计方案是否合理 2．改进不合理的运动方案使其具有确定的相对运动 3．判断测绘的机构运动简图是否正确
平面机构具有确定运动的条件： 1）机构自由度数 F≥1; 2）原动件数目等于机构自由度数F。
平面机构的结构分析
3.2.4 计算机构自由度时应注意的几种情况
先看例子：按照之前的算法下图机构的自由度为
F =3n－2PL－PH
=3×10－2×13－2 =2
为什么？
平面机构的结构分析
1.复合铰链 两个以上构件在同一轴线处用转动副连接，就形成了
惯性筛机构
平面机构的结构分析
2.局部自由度
机构中个别构件不影响其它构件运动，即对整个机构运动无 关的自由度。
处理办法：在计算自由度时，拿掉这个局部自由度，即可将滚 子与装滚子的构件固接在一起。
3
n=3 PL=3 PH=1
C
C
3 n=2 PL=2 PH=1
F=3x3-2x3-1x1=2图
计算平面机构自由度 （F=3n-2PL-PH）
机构具有确定运动的条件 F>0（F=原动件个数）
复合铰链 局部自由度
虚约束
转动副：沿轴向和垂直于轴向的移动均受到 约束，它只能绕其轴线作转动。所 以，平面运动的一个转动副引入两 个约束，保留一个自由度。
移动副： 限制了构件一个移动和绕平面的 轴转动，保留了沿移动副方向的 相对移动，所以平面运动的一个 移动副也引入两个约束，保留一 个自由度。
过约束、虚约束和局部自由度
1.2.3 过约束、虚约束和局部自由度点击数： 127 【字体：小大】【收藏】【打印文章】服务器响应错,错误代码:0 【课件视频问题提交页面】1.2.3 过约束、虚约束和局部自由度计算自由度时，必须注意一些特殊结构的处理。
如果不加特殊处理，则会得出错误的结论。
如图1.2.3-1中三个机构，计算出来的自由度数，有明显的错误。
引起上述计算错误的原因在于，忽略了机构中的一些特殊的结构。
常见的情况有：过约束、虚约束、复合铰链、局部自由度。
一、过约束过约束是平面机构中每个构件都具有的约束，称为机构（或运动链）的公共约束。
过约束在理论上是不影响机构自由度的，故在计算自由度时应将其减去。
从平面机构自由度计算公式中可以看出，采用计算自由度，已经考虑了公共约束，即过约束后的计算公式。
因此，采用平面机构自由度计算公式时，不考虑过约束的影响。
要特别指出，在平面机构中一旦各运动副的特殊配置关系所提供的约束向量完全一致的前提被破坏（例如由制造、安装误差和受力、受热后的变形，使某些运动副轴线不相互平行），则所谓非独立的重复约束将成为独立有效的约束，从而阻碍机构的正常运转或迫使机构发生弹性变形，造成运动副中的附加应力，降低效率和寿命。
因此，平面机构对运动副的形位误差十分敏感。
闭链机构，特别是平面闭链机构，一般都普遍存在过约束；开链机构由于末端构件不存在运动副的强制封闭，故不存在过约束。
二、虚约束在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。
例如图1.2.3-2中的平行四边形机构，为了增加连杆AB的强度，加入了一根MN杆，和两个转动副，并使AO1∥BO3∥MN。
由于MN杆加入前后，A、B点的轨迹没有发生任何变化，故实际上MN杆所引入的约束是重复的，不影响机构自由度。
但如果单纯按照平面机构的构件数和运动副数计算，则会得到错误的结论。
故在计算时应首先将带来虚约束的构件，连同引入的两个运动副一起去除掉，然后再进行机构自由度计算。
机械原理：平面机构运动简图
例：绘制冲床的机构运 动简图。
例：绘制内燃机的机构运动简图。
例：绘制机构运动简图。
例：绘制机构运动简图。
以图2.10 所示，一偏心轮曲柄滑块机构为例，说明机 构运动简图的绘制方法。
图2.10 偏心轮曲柄滑块机构
图2.11 对应的机构运动简图
例题2.12：绘制图示颚式破碎机的运动简图 分析：该机构有6个构件和7个转动副。
3.虚约束——对机构的运动不产生实际约束效果的重复约 束。 计算时，应除取虚约束（包括有关的构件及运动副）
( 虚约束） 1' 虚约束常见于以下情况： （1）两构件之间形成多个导路平行的移动副。 1' ( 虚约束） 1
H
G
（2）两构件间形成多个轴线重合的转动副。
带虚约束的曲轴
( 虚约束） 1' （3）两构件间形成多个高副。
4
1
2
3
方案1
方案2
方案3
方案4
方案5
方案6
图 1-7
图 1-8
• 作业 • P23-25: 2-15 2-19 2-20 • 附加：2-12
爱是什么？ 一个精灵坐在碧绿的枝叶间沉思。 风儿若有若无。 一只鸟儿飞过来，停在枝上，望着远处将要成熟的稻田。 精灵取出一束黄澄澄的稻谷问道：“你爱这稻谷吗？” “爱。” “为什么？” “它驱赶我的饥饿。” 鸟儿啄完稻谷，轻轻梳理着光润的羽毛。 “现在你爱这稻谷吗？”精灵又取出一束黄澄澄的稻谷。 鸟儿抬头望着远处的一湾泉水回答：“现在我爱那一湾泉水，我有点渴了。” 精灵摘下一片树叶，里面盛了一汪泉水。 鸟儿喝完泉水，准备振翅飞去。 “请再回答我一个问题，”精灵伸出指尖，鸟儿停在上面。 “你要去做什么更重要的事吗？我这里又稻谷也有泉水。” “我要去那片开着风信子的山谷，去看那朵风信子。” “为什么？它能驱赶你的饥饿？” “不能。” “它能滋润你的干渴？” “不能。”爱是什么？ 一个精灵坐在碧绿的枝叶间沉思。 风儿若有若无。 一只鸟儿飞过来，停在枝上，望着远处将要成熟的稻田。 精灵取出一束黄澄澄的稻谷问道：“你爱这稻谷吗？” “爱。” “为什么？” “它驱赶我的饥饿。” 鸟儿啄完稻谷，轻轻梳理着光润的羽毛。 “现在你爱这稻谷吗？”精灵又取出一束黄澄澄的稻谷。 鸟儿抬头望着远处的一湾泉水回答：“现在我爱那一湾泉水，我有点渴了。” 精灵摘下一片树叶，里面盛了一汪泉水。 鸟儿喝完泉水，准备振翅飞去。 “请再回答我一个问题，”精灵伸出指尖，鸟儿停在上面。 “你要去做什么更重要的事吗？我这里又稻谷也有泉水。” “我要去那片开着风信子的山谷，去看那朵风信子。” “为什么？它能驱赶你的饥饿？” “不能。” “它能滋润你的干渴？” “不能。”
平面机构的自由度计算课件
平面机构的自由度 计算课件
目录
• 平面机构基本概念 • 平面机构自由度计算公式推导 • 典型平面机构自由度计算实例分析 • 复杂平面机构自由度计算方法论述 • 平面机构具有确定运动条件总结归纳 • 平面机构自由度计算中常见问题解析与讨
论
01
平面机构基本概念
机构定义及分类
机构定义
由两个以上的构件通过活动联接以形成的具有一定相对运动 的系统。
为了使机构具有确定的运动，必须已知构件的惯性特性，包括构件的质量、质心位置、转 动惯量等参数。这些参数对于分析机构的动态特性和优化机构设计具有重要意义。
06
平面机构自由度计算 中常见问题解析与讨 论
局部自由度问题解析
局部自由度定义
01
在机构中，常出现一种与输出构件运动无关的自由度，称为局
部自由度或内部自由度。
机构分类
根据构件间相对运动的不同，机构可分为平面机构和空间机 构。其中，平面机构所有构件的运动都在同一平面或相互平 行的平面内，而空间机构的运动则不在同一平面内。
平面机构特点
运动特点
平面机构的运动相对简单，各构 件之间的相对位置关系易于确定
和分析。
结构特点
平面机构的构件一般呈平面形状 ，易于加工和制造。此外，平面 机构中的运动副也多为平面运动 副，其摩擦和磨损相对较小，使
THANKS
感谢观看
必要条件阐述
机构自由度等于原动件数
机构自由度是指机构中独立运动的构 件数减去机构中的运动副数。为了使 机构具有确定的运动，机构的自由度 必须等于原动件数。
运动副类型和数目确定
构件尺寸和形状已知
为了使机构的运动轨迹和速度等特性 是确定的，必须已知构件的尺寸和形 状，以便计算出机构的运动学参数。
目录
• 平面机构基本概念 • 平面机构自由度计算公式推导 • 典型平面机构自由度计算实例分析 • 复杂平面机构自由度计算方法论述 • 平面机构具有确定运动条件总结归纳 • 平面机构自由度计算中常见问题解析与讨
论
01
平面机构基本概念
机构定义及分类
机构定义
由两个以上的构件通过活动联接以形成的具有一定相对运动 的系统。
为了使机构具有确定的运动，必须已知构件的惯性特性，包括构件的质量、质心位置、转 动惯量等参数。这些参数对于分析机构的动态特性和优化机构设计具有重要意义。
06
平面机构自由度计算 中常见问题解析与讨 论
局部自由度问题解析
局部自由度定义
01
在机构中，常出现一种与输出构件运动无关的自由度，称为局
部自由度或内部自由度。
机构分类
根据构件间相对运动的不同，机构可分为平面机构和空间机 构。其中，平面机构所有构件的运动都在同一平面或相互平 行的平面内，而空间机构的运动则不在同一平面内。
平面机构特点
运动特点
平面机构的运动相对简单，各构 件之间的相对位置关系易于确定
和分析。
结构特点
平面机构的构件一般呈平面形状 ，易于加工和制造。此外，平面 机构中的运动副也多为平面运动 副，其摩擦和磨损相对较小，使
THANKS
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必要条件阐述
机构自由度等于原动件数
机构自由度是指机构中独立运动的构 件数减去机构中的运动副数。为了使 机构具有确定的运动，机构的自由度 必须等于原动件数。
运动副类型和数目确定
构件尺寸和形状已知
为了使机构的运动轨迹和速度等特性 是确定的，必须已知构件的尺寸和形 状，以便计算出机构的运动学参数。
第2章 平面连杆机构02——自由度
性桁架，因而不能成为机构。
5）超静定桁架
n=3 PL=5 PH=0 F=3n-2PL-PH=3×3-2×5-0=-1 表明该运动链由于约束过多，已成为超静定桁架 了，也不能成为机构。
计算实例 实例1： 解：n = 3, PL = 4, PH = 0 F = 3n - 2PL - PH =3×3 - 2×4 - 0
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2 1 4
n=3 PL=4 PH=0
F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=1 2）五杆机构： n=4 PL=5 PH=0 F=3n-2PL-PH=3×4-2×5-0=2 3）凸轮机构： n=2 PL=2 PH=1 F=3n-2PL-PH=1
4 3
2
1 5
4）刚性桁架
n=2 PL=3 PH=0 F=3n-2PL-PH=3×2-2×3-0=0 表明该运动链中各构件间已无相对运动，只构成了一个刚
2、约束
但当这些构件之间以一定的方式联接起来成为构件系 统时，各个构件不再是自由构件。——自由度减少。
这种对构件独立运动所施加的限制称为约束。
3、自由度和约束的关系 运动副每引入一个约束，构件就失去一个自由度。 运动副既限制了两构件的某些相对运动，又允许构件 间有一定的相对运动。
二、平面机构的自由度计算
惯性筛机构
F＝3n－2PL－PH
＝3×5－2×7－0
＝1
2.局部自由度
个别构件所具有的，不影响整个机构运动的自由度称为 局部自由度。 典型例子：滚子的转动自由度并不影响整个机构的运 动，属局部自由度。 计入局部自由度时 n = 3, PL = 3, PH = 1 F =3×3 - 2×3- 1 =2 与实际不符
=1
实例2： n =5, PL = 7, PH = 0 解： F = 3n – 2PL – PH = 3×5 – 2×7 – 0
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难点
教师活动
学生活动
时间
一、知识巩固
复合铰链
板书上节课学习复合铰链的相关习题，要求学生回忆复合铰链的相关知识并完成习题。
认真回顾知识并完成习题
5
分钟
二、讲授新课
1.局部自由度
定义及分析方法
讲解局部自由度的定义，结合PPT展示了解局部自由度实例并讲解解决方法。。
认真听课并作好记录
情感目标
培养学生分析机构运动简图的能力，并掌握机构自由度的计算方法。
教学重点
1、分析局部自由度的方法以及其自由度的计算方法。
2、分析虚约束自由度的方法以及其自由度计算方法。
教学难点
分析运动中局部自由度和虚约束的方法。
教学方法
讲授法、提问法、合作探究法、启发式教学法、习题练习法
教学手段
多媒体教学
教具安排
3
分钟
教学过程
教学重难点
教师活动
学生活动
时间
5、虚约束解决方法
PPT展示几种虚约束的出现场合，举例分析提出解决方法。
板书回忆自由度计算公式。
认真听讲并思考
10
分钟
6、虚约束习题巩固
虚约束分析
要求学生完成课本习题，并结合板书进行讲解。
认真思考并完成习题
7
分
钟
三、总结
讲授新课后根据学生完成习题的情况，总结在计算平面机构自由度时容易出现的知识点。
认真听讲并记录
活动时间
四、作业
完成课后2道习题，巩固计算自由度方法以及各种注意事项
课后完成
五、教学反思
本次课课堂氛围以及学生的接受情况都较好，在复合铰链、局部自由度和虚约束部分的知识也掌握得较好，但是练习习题较少，在之后的复习课中尽量找一些自由度计算的综合题型进行练习。
《平面机构的自由度之局部自由度和虚约束》教学设计
授课教师
科目
《机械设计基础》
时间
20150914
授课地点
课题
《平面机构的自由度之局部自由度和虚约束》
课时
1课时
教学目标
知识目标
1.学习计算平面机构自由度时出现的局部自由度的解决方法。
2.学习计算平面机构自由度时出现的虚约束的解决方法。
能力目标
掌握正确分析机构运动中出现局部自由度和虚约束的解决方法。
5
分钟
2.局部自由度习题练习
机构分析和局部自由度
板书机构运动简图，要求学生完成计算其自由度。
认真思考并完成习题
5
分钟
3.师生共解
结合学生完成习题的情况，着重强调易错点。
求解习题。
认真听讲并作好记录
5
分钟
4、虚约束
虚约束定义及出现场合
PPT展示讲授虚约束的定义及几种出现场合。
板书强调几种出现场合。
认真听讲
教师活动
学生活动
时间
一、知识巩固
复合铰链
板书上节课学习复合铰链的相关习题，要求学生回忆复合铰链的相关知识并完成习题。
认真回顾知识并完成习题
5
分钟
二、讲授新课
1.局部自由度
定义及分析方法
讲解局部自由度的定义，结合PPT展示了解局部自由度实例并讲解解决方法。。
认真听课并作好记录
情感目标
培养学生分析机构运动简图的能力，并掌握机构自由度的计算方法。
教学重点
1、分析局部自由度的方法以及其自由度的计算方法。
2、分析虚约束自由度的方法以及其自由度计算方法。
教学难点
分析运动中局部自由度和虚约束的方法。
教学方法
讲授法、提问法、合作探究法、启发式教学法、习题练习法
教学手段
多媒体教学
教具安排
3
分钟
教学过程
教学重难点
教师活动
学生活动
时间
5、虚约束解决方法
PPT展示几种虚约束的出现场合，举例分析提出解决方法。
板书回忆自由度计算公式。
认真听讲并思考
10
分钟
6、虚约束习题巩固
虚约束分析
要求学生完成课本习题，并结合板书进行讲解。
认真思考并完成习题
7
分
钟
三、总结
讲授新课后根据学生完成习题的情况，总结在计算平面机构自由度时容易出现的知识点。
认真听讲并记录
活动时间
四、作业
完成课后2道习题，巩固计算自由度方法以及各种注意事项
课后完成
五、教学反思
本次课课堂氛围以及学生的接受情况都较好，在复合铰链、局部自由度和虚约束部分的知识也掌握得较好，但是练习习题较少，在之后的复习课中尽量找一些自由度计算的综合题型进行练习。
《平面机构的自由度之局部自由度和虚约束》教学设计
授课教师
科目
《机械设计基础》
时间
20150914
授课地点
课题
《平面机构的自由度之局部自由度和虚约束》
课时
1课时
教学目标
知识目标
1.学习计算平面机构自由度时出现的局部自由度的解决方法。
2.学习计算平面机构自由度时出现的虚约束的解决方法。
能力目标
掌握正确分析机构运动中出现局部自由度和虚约束的解决方法。
5
分钟
2.局部自由度习题练习
机构分析和局部自由度
板书机构运动简图，要求学生完成计算其自由度。
认真思考并完成习题
5
分钟
3.师生共解
结合学生完成习题的情况，着重强调易错点。
求解习题。
认真听讲并作好记录
5
分钟
4、虚约束
虚约束定义及出现场合
PPT展示讲授虚约束的定义及几种出现场合。
板书强调几种出现场合。
认真听讲