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 机构的自由度
1.复合铰链 动副相联。
两个低副
－－两个以上的构件在同一处以转
处理：m个构件,有m－1转动副。
2
1 3 2 1 2 3
1
2
1
2 3
1
2
1 3
3
3
例题④重新计算图示圆盘锯机构的自由度。
上例：在B、C、D、E四处应各有 2 个运动副。
D
5
作者：潘存云教授
F 6
解：活动构件数n=7 低副数PL= 10 F=3n － 2PL － PH =3×7 －2×10－0 =1
⑧计算图示大筛机构的自由度。
复合铰链
n= 7 Pl = 9
Ph = 1
A D B E’
C
局部自由度
E
F
G o
虚约束
F 3n 2Pl Ph 3 7 2 9 1 2
⑨计算图示包装机送纸机构的自由度。 分析： 活动构件数n：9 复合铰链: 2个低副 F 局部自由度 2个 E 5 G 虚约束: 1处 4
A C B 1 2
3
例题③计算铰链机构的自由度
B
1
A
2 3
2
1
4
C
3 1
2 5
3 4
(a)
(b)
(c)
F=0
F=1
F=2
机构具有确定运动的条件:原动件数＝自由度。
三、机构具有确定运动的条件 原动件数＝自由度。
简易冲床机构自由度
三、机构具有确定运动的条件
原动件数＝自由度。 现设想将机构中的原动件和机架断开，则原动件与 机架构成了基本机构，其F＝1。剩下的构件组必有F＝ 0。将构件组继续拆分成更简单F＝0的构件组，直到不 能再拆为止。 F=0 F=1
平面机构自由度
(2)自由度计算： n=8
Pl=11
F=3×8 - 2×11 – 1=1
Ph=1 机械设计基础
平面机构的自由度
例2 计算如图所示大筛机构的自由度
解：(1)分析特殊自由度情况 复合铰链 虚约束
局部自由度
(2)自由度计算： F 37 29 1 2
机械设计基础
平面机构的自由度
例3 求图示机构 的自由度
B处转动副数：3−1=2
F 3n 2 pl ph 35 27 0 1
机械设计基础
平面机构的自由度
局部自由度 —— 不影响整个机构运动的局部的独立运动
局部自由度
滚子本身的转动自由度 不影响其它构件的运动规律，故 称其为局部自由度。
计算时的处理： 把滚子看成与从动件
固接一体，消除局部自由度 后，再计算机构自由度。
图示的转动副约束了x、 y两个方向的移动, 只保留一个转动；
机械设计基础
平面机构的自由度
图示的移动副约束了沿y轴方向 的移动和在xOy平面内的转动, 只保留沿x轴方向的移动；
图示的高副只约束了沿接触 处公法线n-n方向的移动。
机械设计基础
平面机构的自由度
3、 平面机构自由度的计算 计算公式
机构的自由度就是机构具有独立运动参数的数目。 自由度取决于运动链中构件的数目及运动副的类型和 数目。 设一个平面运动链由k个构件组成, 其中一个构件为机架, 则有n=k-1个活动构件。 未构成运动副之前, 这些活动 构件应有3n个自由度。 假设构成PL个低副和PH个高副, 而一个低副引入两个约束, 一个高副引入一个约束, 每 引入一个约束构件就失去一个自由度, 故整个运动链相 对机架的自由度应为活动件自由度的总数与运动副引 入约束总数之差。 以F表示机构的自由度数, 则有
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。
平面机构的自由度
3.计算机构自由度的几个特殊情况
小结 ◆ 复合铰链
存在于转动副处
正确处理方法：复合铰链处有m个构件 则有(m-1)个转动副
◆局部自由度
常发生在为减小高副磨损而将滑动摩擦 变成滚动摩擦所增加的滚子处。
正确处理方法：计算自由度时将局部自 由度减去。
◆ 虚约束
存在于特定的几何条件或结构条件下。
正确处理方法：将引起虚约束的构件和 运动副除去不计。
分析： 每个平面自由构件：3个自由度 每个平面低副：引入2个约束 每个平面高副：引入1个约束 设平面机构有n个活动构件，
在未用运动副联接之前共有3n 个自由度； 有Pl个低副和Ph个高副：引入 (2 Pl +Ph)约束
平面机构的自由度计算公式：F=3n-(2 pl + ph)=3n-2 pl - ph
B 、 B’有一 处为虚约束
A 、 A’有一 处为虚约束
没有虚约束
3.计算机构自由度的几个特殊情况
4）机构运动过程中, 某 两构件上的两点之间的 距离始终保持不变, 将此 两点以构件相联, 则将带 入1个虚约束。
5）某些不影响机构运动的 对称部分或重复部分所带 入的约束为虚约束。
3.计算机构自由度的几个特殊情况
▲两个构件组成在几处构成转动 副且各转动副的轴线是重合的。
▲两构件在几处接触而
构成移动副且导路互相 平行或重合。
只有一个运动副起约束作 用,其它各处均为虚约束;
3.计算机构自由度的几个特殊情况
3）若两构件在多处相接触构成平面高副，且各接触点 处的公法线重合或平行，则只能算一个平面高副。若 公法线方向相交，将提供2个约束。
实例分析1：计算图示直线机构自由度
解解：FF==33nn-2-2plp–l p–hph ==33××77--22××6-100=-90=1
第三节_平面机构自由度的计算
4个约束
多出一个约束 -----虚约束
若加上杆5，使AB＝CD＝EF B 则杆5上E点的轨迹与杆2上E点的 轨迹不重合，其真实的约束作用。 1 A 4 F
2
E
C
3 D
F 3n 2Pl Ph 3 4 2 6 0
虚约束是在特定的几何条件下产生的 若制造误差太大，“虚”“实”， 机构卡死。
对于图b) 的机构，有： F=3×2 －2×2 －1=1 事实上，两个机构的运动相同，且F=1
2
1
处理的方法：
计算前先将小滚轮焊接在推杆上 a) b)
动 画
三、虚约束 ：对机构的运动不起实际约束作用的约束。 例：平行四边形机构，AB ＝ CD 连杆2作平动，BC线上各点轨迹均为圆 B 2
E
C 5
平行四边形机构连杆2作平动bc线上各点轨迹均为圆响机构的运动但因为加上一个构件两个低副引入3个自由度4个约束多出一个约束虚约束虚约束是在特定的几何条件下产生的若制造误差太大虚实机构卡死
§２—3 平面机构自由度计算
一、自由度的计算公式 设一平面机构有K个构件，通过Pl个低副，Ph个高副联接，则： 活动构件数：
n K 1
运动副联接前自由度： 3 n 通过运动副联接后，低副产生的约束数 ： 2 Pl 高副产生的约束数： 1 Ph
计算公式： F 3n 2Pl Ph
二、机构具有确定运动的条件 对不同的机构，自由度不同，给定原动件的个数也应不同， 那么，原动件数与自由度有什么关系，才能使机构具有确定的运 动呢？ 2 3 例2、计算铰链四杆机构的自由度 1 解：活动构件数n= 3 低副数Pl= 4 高副数Ph= 0 F 3n 2Pl Ph 3 3 2 4 1 4
多出一个约束 -----虚约束
若加上杆5，使AB＝CD＝EF B 则杆5上E点的轨迹与杆2上E点的 轨迹不重合，其真实的约束作用。 1 A 4 F
2
E
C
3 D
F 3n 2Pl Ph 3 4 2 6 0
虚约束是在特定的几何条件下产生的 若制造误差太大，“虚”“实”， 机构卡死。
对于图b) 的机构，有： F=3×2 －2×2 －1=1 事实上，两个机构的运动相同，且F=1
2
1
处理的方法：
计算前先将小滚轮焊接在推杆上 a) b)
动 画
三、虚约束 ：对机构的运动不起实际约束作用的约束。 例：平行四边形机构，AB ＝ CD 连杆2作平动，BC线上各点轨迹均为圆 B 2
E
C 5
平行四边形机构连杆2作平动bc线上各点轨迹均为圆响机构的运动但因为加上一个构件两个低副引入3个自由度4个约束多出一个约束虚约束虚约束是在特定的几何条件下产生的若制造误差太大虚实机构卡死
§２—3 平面机构自由度计算
一、自由度的计算公式 设一平面机构有K个构件，通过Pl个低副，Ph个高副联接，则： 活动构件数：
n K 1
运动副联接前自由度： 3 n 通过运动副联接后，低副产生的约束数 ： 2 Pl 高副产生的约束数： 1 Ph
计算公式： F 3n 2Pl Ph
二、机构具有确定运动的条件 对不同的机构，自由度不同，给定原动件的个数也应不同， 那么，原动件数与自由度有什么关系，才能使机构具有确定的运 动呢？ 2 3 例2、计算铰链四杆机构的自由度 1 解：活动构件数n= 3 低副数Pl= 4 高副数Ph= 0 F 3n 2Pl Ph 3 3 2 4 1 4
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
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。
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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。
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
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。
多媒体教学设备
教学过程
教学重难点
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
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。
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
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。
多媒体教学设备
教学过程
教学重难点
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