5-2-1 运动副与平面连杆机构（教案）《机械基础》同步精品课堂（高教版·第三版）

《机械基础》教案 课 题 5-2-1平面四杆机构类型及判别方法 课 型 新授 课 时 2 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 《机械基础》是一门理论与实践相结合的专业基础课程，是后续专业课学习的基础。该门课程选用的是高等出版社出版的《机械基础》第3版教材，本教材是新使用的教材，主要采用模块教学的方法，以学习任务为引领，学生通过接受学习任务目标，实施任务目标，完成并掌握好每次课的知识和技能目标。本书内容设置由浅入深，既突出基础性理论内容，又重视实践性应用操作。本学习单元内容是在学习机器、机构、构件等概念和运动副的基础上，进一步来学习平面四杆机构中最基本的形式——铰链四杆机构。前面学习的都是静态机械零件，常用机构的教学内容需构建运动的思维，是一个由静向动的变化过程，学生应动起来（思维动起来、手动起来）。教学过程中，第一章中机构的知识得到了运用与提升，本学习单元内容也为后续常用机构的学习奠定了基础 学情分析 授课对象机械加工技术专业的学生，男生比较多，初中文化基础较差，入学成绩低，缺乏良好的学习习惯，纪律散漫，自制力差，很多学生有厌学情绪，但动手能力和好奇心强，需要通过教学手段提高学生的学习兴趣和自主学习能力。在学习本节内容之前，学生已经掌握了机器、机构与运动副的相关知识,有一定的机械制图、平面机构方面的知识，已经具备了探究本节内容的基础。其中80%学生乐于动手探究又易灰心丧气，60%精力充沛却又很任性，30%掌握基础知识且具备扎实功底。采用任务驱动法，通过小组竞争的方式激发学生的学习积极性，提高学生学习热情，并通过网络学习激发学生学习新知识的兴趣，提高学生的自主学习能力、创新能力。 学习目标 1.知识目标 （1）掌握铰链四杆机构的组成、基本类型、特点及应用 （2）掌握铰链四杆机构三种基本类型的组成条件 （3）会曲柄存在条件 （4）能判定铰链四杆机构的类型 （5）掌握铰链四杆机构中急回特性和死点位置的内容和判断等 （6）掌握铰链四杆机构的演化形式及应用 2.能力目标 学生协作学习，做中学、学中做，通过自制四杆机构模型，掌握铰链四杆机构的基本形式和特点，初步具备分析平面四杆机构的能力。 3.素质目标 （1）培养认真、严谨、仔细的工作作风，具备健康的心理。 （2）培养良好的人际交往能力、团队协作和自主学习能力， （3）培养良好的道德品质、职业素养、竞争和创新意识。 学习重难点 学习重点： （1）铰链四杆机构的基本类型及应用 （3）曲柄存在的条件 （3）能正确判断铰链四杆机构的类型。 （4）铰链四杆机构的运动特性 （5）铰链四杆机构基本类型的演化形式及应用 学习难点： （1）曲柄存在条件 （2）铰链四杆机构的急回特性和死点位置。 教学方法 1.采用讲授法、讨论法、实验法、小组合作、任务驱动等多种教学方法，课前完成《平面四杆机构》的微课学习并完成导学案检测。 2.课中以自制铰链四杆机构模型为载体，通过小组合作探究，拆装组合不同杆长的四杆机构，总结铰链四杆机构类型的判断方法，培养学生团队协作的学习能力；通过体验机构的运动过程，初步具备分析平面四杆机构的能力，能够判断机构的急回特性和死点位置。 课前准备 学生准备 1.知识储备：掌握机器组成、机构概念及作用、运动副概念及分类、构件、等知识；具备初步分析机构运动特点能力。 2.结合课本、导学案，充分利用网络资源预习新课，并在课前试做铰链四杆机构。 3.课前学生分成5个学习小组。 教师准备 1.准备制作铰链四杆机构的材料、课件、教案、导学案。 2.自制四杆机构模型、带孔的小木棍、螺母、螺栓、垫圈、PPT课件。 教学媒体 多媒体、自制教具、微课 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 组织教学 清点人数、整顿秩序并与班主任核实；安全与卫生检查。 检查预习情况 引入新课 播放卡丁车视频并就下列实例提出两个问题 1.下列机构主要用了什么运动副连接？ 2.这些机构是由哪些部分组成的？是同一种类型吗？ 观察教师播放的视频，各小组抢答，带着问题进入新课，实现巧妙过度。 严肃课堂纪律，让学生养成良好的行为习惯，为教与学创造良好环境 视频导入和问题驱动，进行开篇，激发学生学习兴趣，小组抢答活动能够充分调动学生积极性，活跃课堂气氛 活动二： 调动思维 探究新知 PPT演示、讲解、引导学生做中学学中做、评价 一、铰链四杆机构的定义 由4个构件通过铰链（转动副）连接而成的机构，称为铰链四杆机构。 二、铰链四杆机构由哪几部分组成？ 任务一：做模型，探究铰链四杆机构的组成（做模型要求10分钟之内完成） 每组自备长为105mm、330 mm、180 mm、160mm、285 mm五根木棍 、螺栓、螺母、垫圈、剪刀、钳子，并按学案要求将杆1（105mm）、杆2（330 mm）、杆3（180 mm）、杆4（160mm）进行组装，注意四根杆件的叠加顺序，避免干涉。 结论： 1、机架：固定不动的杆 2、连架杆：以转动副与机架相连的杆 曲柄：能整周旋转的连架杆。 摇杆：只能绕运动副轴线摆动连架杆 3、连杆：不与机架相连的杆 三、铰链四杆机构的基本类型 1．铰链四杆机构的三种类型 动画演示：无曲柄 二个曲柄 一个曲柄 连架杆的运动形式有哪几种？ 任务二：做实验，探究铰链四杆机构的基本类型 按以下实验步骤进行实验，并将观察到的不同运动形式的连架杆个数记录到表格中。 1 2 3 4 第1组：固定1为机架，转动杆4，观察两连架杆； 第2组：固定4为机架，转动杆1，观察两连架杆； 第3组：固定3为机架，转动杆3，观察两连架杆。 实验得出铰链四杆机构的三种类型： （1）曲柄摇杆机构 （2）双曲柄机构 （3）双摇杆机构 通过模型和动画演示，让学生观察各铰链四杆机构的运动形式和两连架杆的运动特点。（埋下伏笔：有整周旋转构件的条件是什么？） 学生观察思考问题，完成导学案内容，各小组抢答 各小组分别完成模型组装，得出结论，记录结果并派代表说明。 观察动画和教师的模型演示，各小组按本组模型运动特点，得出实验结果并展示，其他同学认真倾听并评价正确与否，解决提出的问题。 利用自制教具的不同变换，按小组探讨研究完成学习任务。记录总结并展示，互评。 各小组学生纠错、归纳，巩固知识点，再次派代表表述本组最终结论 小组抢答活动能够充分调动学生积极性，活跃课堂气氛 提高学生的自学能力。落实知识目标1 教师采取任务驱动法、学生通过小组合作法，在游戏中学会知识的同时，让学生更加热爱专业，热爱生活。 给学生自我评价和自我表现的机会，提高学生合作探究能力，也解决了本节课的一大难点。 提高学生总结归纳能力和自主探究能力，从而解决了本节课的一个重点，也是本节课的难点 活动三： 调动思维 探究新知 据动画演示说出下列铰链四杆机构类型。 1、曲柄摇杆机构应用实例 （1）以曲柄为主动件： 将曲柄的回转运动转换成从动杆的往复摆动，例如 搅拌机、剪切机、破碎机 、雷达俯仰角等 （2）以摇杆为主动件： 将摇杆的往复摆动转换成曲柄的回转运动。例如缝纫机踏板机构 2、双摇杆机构应用实例 （1）两连架杆均为摇杆 例如车辆前轮转向机构、飞机起落架、鹤式起重机自卸翻斗车 3、双曲柄机构应用实例 （1）普通双曲柄机构 ①两曲柄不等长 ②主动曲柄作等速运动时，从动曲柄作变速运动。 例如惯性筛、旋转式水泵 （2）平行双曲柄机构 ①两曲柄长度相等且平行，其余两杆相等且平行 ②两曲柄转速相等，转向相同。 例如机车主动轮联动装置、铲土机铲斗 （3）反向双曲柄机构 ①两曲柄等长但不平行。 ②两曲柄转向不同，转速不等。 例如公交车车门启闭机构 观看生活中的铰链四杆机构的动画，认真听取教师分析讲解，利用已知条件，分析讨论，得出结论，派代表阐述本组答案。 观看动画，小组讨论，各小组竞相回答问题，说出本组结论。其他同学认真倾听并评价正确与否 做中学，学中做，使学生乐学，乐思，真正地学以致用，充分体验到成功的喜悦，培养学生创新、合作、竞争的能力 活动四： 调动思维 探究新知 任务三：更换第四杆，各组再取不同杆件为机架，通过演示判别该机构类型？ 第一种：以第一杆为机——双曲柄机构 第二种：以第二杆为机架——曲柄摇杆机构 第三种：以第三杆为机架——双摇杆机构 第四种：以第四杆为机——曲柄摇杆机构 第五种：以任意杆为机架——双摇杆机构 任务四：测量五根杆件的长度，找出最短杆+最长杆之和与其余两杆长度之和的关系。 第一杆：105mm，第二杆：330mm。第三杆：180mm，第四杆：160mm，第五杆：285mm 【任务一】中：最短杆（105）+最长杆（330）大于 其余两杆长度之和（160+180） 【任务二】中：最短杆（105）+最长杆（330）小于其余两杆长度之和（285+180） 结论 铰链四杆机构三种基本类型的判别 一算各杆件的长度关系， 二找最短杆的位置 三判断基本类型 判别步骤：算→找→判 1、最短杆+最长杆＞其他两杆长度之和 无论哪根杆为机架都为双摇杆机构 2、最短杆+最长杆≤其他两杆长度之和 1）取与最短杆相邻的任一杆为机架（最短杆是连架杆）： 曲柄摇杆机构 2）取最短杆为机架 双曲柄机构 3）取最短杆相对杆为机架（最短杆是连杆） 双摇杆机构 推论：曲柄存在的条件： 1）最短杆+最长杆≤其余两杆长度之和 2）最短杆是连架杆或机架 【小试身手】 例题：试分析下图是什么机构，并说出各部分名称。 分析： 1、AB为最短杆，AD为最长杆 2、最短杆+最长杆=15+30=45 3、其余两杆长度之和为20+18=38 4、很显然45>38 即最短杆+最长杆＞其他两杆长度之和 ∴此机构属于双摇杆机构 其中AB、CD都为摇杆 学案练习(课后完成，下节课检查) 1、 试判别下面的机构属于什么类型，并说明连架杆的名称？ ∵10+28<17+22 又∵最短杆AB为机架 ∴此机构属于双曲柄机构 其中BC、AD都为曲柄 2、试判别下面两个图分别属于什么类型，并说明连架杆的名称？ ∵13+24<20+19 又∵最短杆是连架杆 ∴此机构属于曲柄摇杆机构 其中AB为曲柄、CD为摇杆 ∵11+26<15+25 又∵最短杆为连杆 ∴此机构属于双摇杆机构 其中AD、BC均为摇杆 利用自制教具的不同变换，按小组探讨研究完成学习任务。 小组合作完成学习任务，做好记录并派代表说出本组结论。 各小组互评 各小组学生纠错、归纳，巩固知识点、派代表表述本组结论。 聆听教师总结、讲解。 小组合作完成学习任务，做好记录并派代表说出本组结论。 认真听取教师分析讲解，利用已知条件，分析讨论，得出结论。 学生自主分析，各小组派代表阐述本组答案。 各小组竞相回答问题，说出本组结论。其他同学认真倾听并评价正确与否。 学生在游戏中学会知识，提高了学习兴趣，给学生自我评价和自我表现的机会，提高学生合作探究能力和创新能力，也解决了本节课的一个重点。 提高学生总结归纳能力和自主探究能力，从而解决了本节课的一个重点，也是本节课的难点 做中学，学中做，使学生乐学，乐思，真正地学以致用，充分体验到成功的喜悦，培养学生创新、合作、竞争的能力 活动五： 调动思维 探究新知 任务三：做作品，制作铰链四杆机构应用实例模型（火车车轮联动装置—双曲柄机构） 要求： 1.根据火车车轮联动装置的运动特点与类型，小组讨论制作其模型 2. 五分钟内完成。 注意：制作模型时注意控制各杆长度。 小组合作完成任务三，记录结果，自评之后派代表展示。各小组互评。 做中学，学中做，使学生乐学，乐思，真正地学以致用，充分体验到成功的喜悦，培养学生创新、合作、竞争的能力 活动六： 巩固练习 素质提升 见课件 课堂小结 作业布置 课堂小结 1. 平面连杆机构是由一些刚性构件用转动副或移动副连接而成的，在同一平面或相互平行的平面内运动的机构。 2.常用的铰链四杆机构基本类型有曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。 3.曲柄存在条件 （1）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆的长度之和。即 ：“lmax+lmin≤l’+l’’” （2）连架杆与机架中必有一个是最短杆。 4.铰链四杆机构基本类型的判别方法： （1）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，即 ：lmax+lmin≤l’+l’’ 1）以最短杆相邻杆为机架，该机构为曲柄摇杆机构（1个曲柄），切最短杆为曲柄 2）以最短杆为机架，该机构为双曲柄机构 （2个曲柄） 3）以最短杆相对杆为机架，该机构为双摇杆机构 （0个曲柄） （2）最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆的长度之和。即 ：lmax+lmin>l’+l’’ 则无论何杆作机架，都是双摇杆机构 （0个曲柄） 作业布置 1. 完成练习册和学案上的练习题 2. 预习下节课内容 板书设计 5-2-1平面四杆机构基本类型及判别 一、平面四杆机构的组成 二、平面四杆机构的基本类型 三、平面四杆机构的基本类型判别 1、最短杆 + 最长杆＞其他两杆长度之和 无论哪根杆固定为机架都为双摇杆机构 2、最短杆+最长杆≤其他两杆长度之和 1）取与最短杆相邻的任一杆为机架（最短杆是连架杆）：曲柄摇杆机构 2）取最短杆为机架：双曲柄机构 3）取最短杆相对的杆为机架（最短杆是连杆）：双摇杆机构 判别三步曲 算 > 找 > 判 四、曲柄存在的条件： 1）最短杆+最长杆≤其余两杆长度之和 2）最短杆是连架杆或机架 教学反思 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$