机械原理课程是一门技术基础课程,它不具体研究某种机械,而是对各种机械中的共性问题和常用机构进行较为深入的分析探讨。常用的机构主要包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等。连杆机构的优点之一是构件多为杆状,易加工、成本低,且可实现远距离的传动;连杆机构的优点之二是运动副一般均为低副,低副两运动副元素为面接触,压强较小,故可承受较大的载荷,且有利于润滑,磨损较小;此外,运动副元素的几何形状较简单,便于加工制造。所以连杆机构不仅在众多工农业机械和工程机械中得到应用,而且诸如人造卫星太阳能板的展开机构、机械手的传动机构、折叠伞的收放机构以及人体假肢等也都用到连杆机构,应用十分广泛。
课程作品为1课时,选择该课程中第8章连杆机构之§8.2连杆机构的基本形式和演化形式。
2021年7月4日,神州十二号航天员第二次出舱作业中,空间站机械臂首次托举航天员刘伯明完成了抬升全景相机等出舱任务,验证了机械臂的大范围转移和支持定点作业与舱内航天员联合操控等能力。而机械臂的主要传动机构就是连杆机构,那么机械臂的传动装置中各个构件的名称和运动规律是什么呢?
教学方法如下:
1. 案例教学:
通过连杆应用案例分析,引出连杆机构的类型分类问题;通过具体连杆机构的动画使学生了解连架杆、曲柄、摇杆、连架杆、连杆、周转副、摆转副的概念及各自的运动特性,达到正确判断各构件名称的目的。
2. 实践教学:
对铰链四杆机构的两个连架杆可能的运动轨迹进行分析,启发、引导学生总结出平面四杆机构的三种基本型式(曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构)及这三种基本型式的特殊结构(平等四边形机构、逆平行四边形机构、等腰梯形的双摇杆机构等)。
3.演示教学:
通过播放动画使学生形象地理解平面四杆机构的三种基本型式的应用,将理论和实践更好的结合在一起,以达到根据不同的工况全理的选择连杆机构的型式的目的。
4.课后思考题:
课后结合工程或生活当中的连杆机构的实际应用案例(学校进出口起吊杆、雨伞、飞机起落架、刹车机构等),思考这些连杆机构分别是哪种基本型式的应用?以达到根据工程实际正确选用连杆机构的目的。
通过以上教学方法,达到如下教学目标:
1.了解平面四杆机构的名词术语,达到正确判断各构件名称的目的。
通过连杆应用案例分析,引出连杆机构的类型分类问题;通过具体连杆机构的动画使学生了解连架杆、曲柄、摇杆、连架杆、连杆、周转副、摆转副的概念及各自的运动特性,达到正确判断各构件名称的目的。
2.掌握平面四杆机构的三种基本型式。
对铰链四杆机构的两个连架杆可能的运动轨迹进行分析,启发、引导学生总结出平面四杆机构的三种基本型式(曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构)及这三种基本型式的特殊结构(平等四边形机构、逆平行四边形机构、等腰梯形的双摇杆机构等)。
3.了解平面四杆机构的应用,达到根据不同的工况全理的选择连杆机构的型式的目的。
通过播放动画使学生形象地理解平面四杆机构的三种基本型式的应用,将理论和实践更好的结合在一起,以达到根据不同的工况全理的选择连杆机构的型式的目的。