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机械设计基础课件是一门为机械设计专业学生开设的基础课程，旨在帮助学生打下扎实的机械设计知识基础，为他们今后的学习和实践奠定坚实的基础。本文将从课程内容、教学方法和学习效果三个方面来详细阐述机械设计基础课件的重要性和学习价值。
机械设计基础课件的内容非常丰富。它包括了机械结构设计的基本原理、机械零件的基本尺寸及传动原理、使用CAD软件进行机械设计等方面的知识。通过学习这些内容，学生可以系统地了解机械设计的理论知识和方法，为今后进行高级机械设计打下坚实的基础。
机械设计基础课件采用了多种教学方法，使学生能够通过多种途径进行学习。比如，课堂上会使用PPT演示来呈现机械零件的结构和设计原理，学生可以通过观看课件来理解和记忆知识点。还会组织实践教学，让学生亲自操作CAD软件进行机械设计，通过实际动手操作来提高他们的实际操作能力。
最重要的是，机械设计基础课件的学习效果非常显著。通过学习这门课程，学生不仅可以掌握机械设计的基本原理和方法，还可以培养他们的创新意识和实践能力。在今后的学习和实践中，他们可以凭借所学的知识和技能灵活应对各种机械设计问题，并能够提出创新的设计方案。因此，机械设计基础课件可以说是机械设计专业学生的必学课程，对他们的学习和未来职业发展具有重要意义。
机械设计基础课件是一门非常重要的课程，它承载着机械设计专业学生学习机械设计知识的基石。通过学习这门课程，学生可以系统地掌握机械设计的基本原理和方法，提高他们的实践能力和创新意识。因此，我们应该珍惜这门课程，认真学习，为今后的学习和实践打下坚实的基础。通过不断努力，我们相信每个学生都能成为一名优秀的机械设计师，为社会的发展做出贡献。
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，
1.1理论基础与学习习惯“中职本科”是目前部分应用型本科招收的一类本科学生。经过两年的教学实践和大量的课外接触，该部分学生理论基础较差，大多是初中毕业，且对初中基础知识的理解也很有限，日常学习自律性不强，对于课程内容总是浅尝则止，自信心不强，由于之前的学习习惯不好，大多数学生没有独立学习的习惯，课堂氛围较活跃，对于基础理论缺少兴趣，偏爱实践操作，这与之前所受教育有很大关系。高校“普通本科”的教学方式、教学内容均不适合“中职本科”学生，造成大多同学学习一年后收获少、自信心丧失、学习兴趣减弱。学生不爱动脑思考，觉得“设计”离自己十分遥远。
1.2教学方法与教学效果由于目前全国并没有专门的“中职本科”高校，“中职本科”只是普通高校培养的一类对象。普通高校的教师上课由于教学对象不单单是“中职本科”，同时兼有“普通本科”或“高职本科”，故很难划清界限。教学上按照经验讲述原理多，主要按照普本教材章节进行理论讲授，效果并不理想。近年来由于多媒体技术的发展，多媒体素材与教材的结合占据了课堂，相比之前的纯理论教学和课程设计在教学效果上有所改善，但对“中职本科”的学生来讲，还远远不够。
1.3培养目标与教学内容目前而言，“中职本科”的培养目标主要被定位为职业教育，要求学生具有理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，尤其是工程实践能力的培养。而实际教学内容却与此完全脱节。实验实践内容并没能有效结合，验证性实验的偏多，动手操作的较少，和课程衔接不到位，显然不适合目前的“中职本科”教育。课程设计题目多为经典的带式运输机减速器的设计，只有少数同学能按照手册完成设计，但是这么算却说不清楚，学生一头雾水，并不能真正理解其中的方法。
1.4成绩考核成绩考核仍然以主要期末测试为主，平时成绩和实验成绩为辅。形成了“高分低能”的社会现象。而“中职本科”的培养目标则要求学生具有理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，尤其是工程实践能力的培养。因此对于这部分的考核也该在成绩考核中占有较大的比重。我们制定的改革思路是:教学内容以行业岗位上的知识结构和能力结构以及生产实际需要为目标，以解决工程实际设计问题为指导。
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。
1卓越工程师培养对机械设计基础课程教学的目标要求
卓越工程师教育培养计划是落实我国教育改革和人才发展规划的重要举措，其目的在于为创新型国家建设和人才强国战略提供高质量的工程技术人才保障。高等学校作为工程教育的高地，在培养具有扎实基础理论知识的高素质人才方面发挥了极大作用。但我国高等教育体系长期以来存在重理论轻实践、重模仿轻创新的弊端，在面临工程实际问题的时候，学生思考问题、解决问题的能力明显不足，难以适应现代社会的发展需求。因此，目前高教界正在积极探讨培养学生创新意识、创新能力的方法和途径。
2机械设计基础课程教学现状
机械设计基础课程具有涉及知识面广、理论联系实践的特点，主要由理论教学、实验教学和课程设计三个环节组成。以我校机械设计基础课程教学为例，理论教学依然以教师多媒体讲授为主，主要原因：①多媒体图文并茂，动画、视频丰富；②教师备课相对容易，但这也忽视了多媒体重难点不突出的弊端，学生短时无法接受大量的信息。在教学方法上忽视案例教学、问题导向式教学等方式的运用，影响教学质量和学生能力培养。机械设计基础课程设计以带式输送机传动装置设计为任务，其设计对象仍为一级圆柱齿轮减速器，概因减速器设计理论成熟，可以做到有章可循，而且减速器中齿轮、轴、轴承等零件的设计恰是机械设计基础课程研究的主要内容之一。但从课程设计教学效果看，还存在以下不足：①学生缺乏工程实践，对减速器认识也仅是“听说”，特别是结构设计时完全依靠指导书中例图，没有自己设计思路；②学生对力学、图学等先修课程知识综合运用能力较差，特别是绘图质量不高；③教学模式单一，设计任务相同仅设计数据不同。学生在设计过程中缺少交流与协作，个别学生抄袭别人资料，学生分析问题和解决问题的能力得不到锻炼。
3机械设计基础课程教学改革思路
引入工程实例
机械设计基础课程主要内容包括两部分：①研究常用机构的机构组成、运动特点、设计方法等；②研究一般条件下通用零部件的类型、作用、设计计算方法。实际教学中对第一部分内容注重于机构结构分析内容、图解法内容和单个机构而不是机械系统的介绍；对第二部分内容仍将机械零件分成：常用传动（齿轮传动、带传动、链传动）、机械连接（螺纹连接、键连接、销连接）、机械支承（轴、轴承）、其它零部件（机座、箱体）几部分，部分和部分之间缺少一定的联系，知识点比较零散。为此，应融合实验、实践内容于理论教学，在课程教学之初就提出机械设计的最终目的是“设计机械”，以两种典型的机器——四冲程内燃机和机械传动装置——减速器为例，介绍内燃机的.结构组成、工作原理、运动特点，从而提出内燃机的机构组成包括三大机构：连杆机构、齿轮机构、凸轮机构，它们是机械设计基础课程的重点内容；从机械制造的角度介绍减速器的零件组成：齿轮、轴、轴承、螺栓、箱体等，从而引出课程的另一部分重要内容——机械零部件的设计计算。对教材的内容根据授课专业的不同进行适当取舍，由于我校的一些近机类专业如材料、安全工程等专业力学、金工实习等先修课程开设的不足，在带传动设计、齿轮传动设计中若一味地讲解受力分析，学生势必难以接受，应抛开推导过程而重点强调应用。将案例作为课堂教学的基本素材，把学生引到工程问题的现场，借助于多媒体的情景再现，首先让学生用工程语言描述工作过程，其次让学生提出工程问题并构思解决问题的方案。这不仅有助于学生提高感性认识，更重要的是让学生体会知识应用的成就感。
3.2重点改革实践教学环节
基于减速器应用的广泛性、教学示范效果的典型性、设计方法的成熟性，减速器设计仍是检验学生理论知识掌握和运用熟练程度的最好的载体。但应该改变以往在给学生布置设计任务时就给出设计方案的作法，而是仅给出工作机的工作要求和工作参数，对原动机、传动装置由学生自己选定。由于学生对机械的感性认识和工程实践知识十分缺乏，不能将所学的知识与实际联系起来，更不会应用于工程实际，因此将减速器拆装测绘综合实验安排在课程设计任务下达之后进行。通过实验让学生对减速的功用、结构组成有一个直观的认识，对提高课程设计质量有直接的帮助。实验结束之后，在组织学生讨论之前提出的几种不同设计方案，比较各方案中各传动装置的形式及布置的先后顺序并确定出最优方案。这样每一位同学都有提出自己设计思路的机会，通过交流发言使每一位学生认识到自身学习的主体地位，在课程设计之初就积极参与到解决工程实际问题的过程中来。在以往指导教师分配给学生的数据不同，可以避免学生抄袭。但由于现代信息的发达，网络上只要提供数据就可以提供设计过程，这就造成了部分学生的“信手拈来”。可以根据班级学生数量将其分成5～6个设计小组，每个小组一组数据所算得的传动装置运动和动力参数应该是一致的，而在传动比分配时各级传动比又可以是不同的。学生一边计算一边交流，不仅了解了其他人的设计思路，发现自身问题也可随时解决。
3.3机械设计基础课程考核方式改革
学生最关心的必然是课程考核成绩，因此机械设计基础课程的改革与探索必须得到学生的配合与支持。如果课程考核方式不能客观地反映出学生的学习状态，优秀学生的学习积极性必将受挫。随着社会对人才能力需求的提升，机械设计基础课程内容的广泛性、能力要求的全面性与有限的学时之间的矛盾就日渐显现出来，一方面教师教学中要保证课程内容的系统性、全面性；另一方面学生学习时又感到时间紧、任务重，因此传统的教学模式及考核评价方法与机械类卓越工程师能力要求已不相适应。在我校，机械设计基础的总评成绩由两部分组成，其中考试成绩占占创新机构设计、大作业等环节，其占总成绩比例为10%，通过这种形式提高学生学习的主动性和参与性，提高学生的动手创新设计能力，达到课程教学目的。
4结束语
机械设计基础课程教学是培养具有创新意识和实践能力的机械类卓越工程师的重要环节。随着社会对机械类人才综合素质要求的逐步提高，各高校对机械设计基础课程相继进行了改革，但无论如何都是基于创新能力培养的核心。在机械设计基础课程教学中对课程内容体系、课程设计和课程考核评价方法等方面都进行了积极的探索，这些措施的实施收到了大量有益的效果。将继续按照制定的基于卓越工程师培养对机械设计基础课程教学的知识和能力目标要求，完善机械设计基础课程的教学方法和体系。
参考文献：
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[2]田君,韩立发.基于卓越工程师培养目标下机械设计基础课程教学的改革[J].东莞理工学院学报,2013(1):100-104.
[3]陆萍,宋可总,栾莹,等.机械设计基础课程教学改革研究与实践[J].高等理科教育,2006(1):49-51.
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