5-2-2 平面四杆机构（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 5-2-2平面四杆机构演化形式及运动特性 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）掌握铰链四杆机构中急回特性和死点位置的内容和判断等 （2）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演化形式、特点及应用，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）铰链四杆机构的运动特性 （2）铰链四杆机构基本类型的演化形式及应用 学习难点： （1）铰链四杆机构演化方法及过程 （2）铰链四杆机构的急回特性和死点位置产生的原因及应用。 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。 复习提问 1.铰链四杆机构的组成 2.曲柄和摇杆的定义 3.铰链四杆机构的分类 4.铰链四杆机构类型的判定方法 检查预习情况 引入新课 播放视频，引起注意 1、通过视频演示，回顾惯性筛的组成及运动特点。 提问：惯性筛属于哪种类型？它的运动有何特点？ 提出问题，导入新课 视频中筛子的往复运动速度相同吗？它是如何产生的？在生产中有何意义？ 导入新课：曲柄摇杆机构的急回特性 各小组抢答，带着问题进入新课，实现巧妙过度。 学生积极思考、热烈讨论 学生积极思考、讨论问题，加深对所学知识的认识，并踊跃回答问题，激发对新知识的求知欲望，为新课做好铺垫。 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 复习引入，吸引学生的注意力，提高学生的学习兴趣，同时检验学生前一阶段的学习情况，为新知识做好铺垫，小组抢答活动能够充分调动学生积极性，活跃课堂气氛，培养学生的语言表达能力和归纳能力。 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 任务一：曲柄摇杆机构的急回特性 环节1：观看曲柄摇杆机构的运动，总结极位、极位夹角和摆角的概念。 1.极位（极限位置）：曲柄和连杆共线的位置。 2.极位夹角：摇杆在两极限位置时，曲柄与连杆共线，对应两位置所夹的锐角，用θ表示。 3.摆角：摇杆在两极限位置所夹得的角度。 环节2：继续观察曲柄摇杆机构的运动情况，分组讨论，总结急回特性的定义。 得出结论：空回行程平均速度＞工作行程平均速度 4.急回运动特性： 从动件在返回行程中的平均速度大于工作行程中的平均速度的特性。 5.急回运动特性系数（行程速度变化系数）K 注意：当机构存在极位夹角θ时，机构便有急回运动特性， θ＞0°，则K＞1，机构具有急回特性； θ=0°，则K=1，机构无急回特性。θ角愈大，K值愈大，机构的急回运动性质也愈显著，但机构的传动平稳性下降。 结论： 急回运动特性可以缩短非工作时间，提高工作效率（生产率） 环节3：实例讲解，加深印象 牛头刨床退刀速度明显高于工作速度，就是利用了铰链四杆机构的急回特性。 学生思考、讨论，观察曲柄摇杆机构的运动情况。小组合作互相帮助，积极探讨相应概念。 各组根据老师的提问，进行抢答。 进一步掌握K与θ之间的关系。 根据比例关系总结摇杆往复摆动的快慢情况。 观看牛头刨床工作过程，利用所学知识对问题进行解决。 知识来源于生活，用生活中精彩画面激发思维。 通过分组合作，增强学生的团队协作能力，增强与人沟通的能力。通过让学生自主探究，合作学习，培养学生思考、分析、解决问题的能力。 通过实际运动情况分解知识点，逐步深入，以培养学生学会观察的能力，并能使各科知识达到融会贯通。 学生自我总结急回特性的实际意义，加深对知识点的印象。 鼓励学生大胆发言，培养学生分析问题、解决问题的能力，从而达到情感素质目标。 活动三： 调动思维 探究新知 任务二：死点位置的研究 环节1：观看缝纫机踏板机构的运动视频 提出问题： 踏板机构属于哪种基本类型？ 以摇杆为主动件的曲柄摇杆机构，摇杆往复摆动一次机构被卡几次？被卡住的位置有什么特殊性？ （2次，曲柄与连杆共线） 环节2：总结死点位置存在的条件 总结死点位置的条件： 摇杆为主动件，当曲柄和连杆共线时，从动曲柄所受力矩为零，出现卡死现象，此位置即为死点位置 环节3：实例讲解，机构克服死点位置的方法 总结机构克服死点位置的方法： 方法一：加大从动件惯性 方法二：采用机构错位排列。 环节4：实例讲解，机构利用死点位置的方法 实例①快速夹具 实例②飞机起落架 环节5：总结死点位置的利弊 通过实例，可以看出死点位置有利有弊。 学生回想家用缝纫机的工作过程。 观看缝纫机踏板机构的运动视频 回顾力学中相关知识。 观看视频并总结快速夹具运用了铰链四杆机构的什么特性。 利用力学知识解释 由以上实例总结死点位置的利弊。 通过提示让学生尝试完成任务，让学生学会分析问题。 引导学生从具体实例与生活实际相联系。 与力学知识联系达到融会贯通。活学活用，知识点进一步深化。 让学生树立辩证的思想，一分为二的来解决问题。 活动四： 调动思维 探究新知 铰链四杆机构的演化形式（含有一个移动副的四杆机构） 改变铰链四杆机构的某些结构，可以演化为其它常见的连杆机构 1.曲柄滑块机构 是由曲柄摇杆机构中一个转动副转化为移动副演化而来的。在曲柄滑块机构中,当曲柄匀速回转时,滑块做变速往复移动。 （1）对心曲柄滑块机构（H=2r） （2）偏置曲柄滑块机构（H≠2r） （3）偏心轮机构 若曲柄滑块机构中的曲柄尺寸太小，难于做出，可用偏心轮解决。 2.取曲柄滑块机构的不同构件为机架演化而成 （1）导杆机构：将曲柄滑块机构中的曲柄改为机架时，就演化成导杆机构。 设定L1为机架（原曲柄滑块机构的曲柄）长度，L2为曲柄（原曲柄滑块机构的连杆）长度，若L1<L2，则该机构为转动导杆机构，若L1>L2，则该机构为摆动导杆机构 摆动导杆机构的应用：牛头刨床。该机构有急回运动特性，具有最好的传力性能 4.摆动滑块机构（摇块机构）：曲柄滑块机构中，当将连杆固定为机架时，就演化成摆动滑块机构。 摆动滑块机构的应用：自卸卡车翻斗机构、柱塞式油泵。 5.移动导杆机构（定块机构）：曲柄滑块机构中，当将滑块固定为机架时，就演化成定块机构。 移动导杆机构（定块机构）的应用：手动抽水井（手摇唧筒） 认真观看教师PPT演示，倾听教师讲解，做好课堂笔记。 分组讨论，合作学习，展示学习成果，自评、互评并听取教师点评总结 认真观看教师PPT演示，倾听教师讲解，做好课堂笔记。分组讨论，合作学习，展示学习成果，自评、互评并听取教师点评总结 利用课件动画，形象直观地展示铰链四杆机构的演化形式，培养学生的自主学习能力、合作意识和竞争意识，充分体验成功的喜悦和学习的乐趣，养成良好的的学习习惯 培养良好的人际交往能力、团队协作和自主学习能力，提高竞争意识和创新意识 利用课件动画，形象直观地展示滚动轴承的类型、结构、特点，培养学生的自主学习能力、合作意识和竞争意识，充分体验成功的喜悦和学习的乐趣，养成良好的的学习习惯 活动五： 巩固练习 素质提升 见课件 课堂小结 作业布置 1.当曲柄为主动件做等角速度转动时，从动件有急回特性。具有急回特性的机构有曲柄摇杆机构、双曲柄机构和摆动导杆机构等。 2.在曲柄作为从动件时的上述机构及双摇杆机构中，连杆与从动件都有共线位置，会出现死点，导致机构卡死或出现运动方向不确定的现象。 3.平面四杆机构的类型和形成条件见下表 机构类型 形成条件 曲柄摇杆机构 曲柄是最短杆 最短杆与最长杆的长度之和小于或等于 其余两杆长度之和 双曲柄机构 机架是最短杆 双摇杆机构 最短杆对面的杆作机架 最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和(任意杆作机架) 曲柄滑块机构 曲柄长度小于或等于连杆长度 转动导杆机构 曲柄长度大于机架长度 摆动导杆机构 曲柄长度小于机架长度 板书设计 5-2-2铰链四杆机构运动特性及演化形式 一：急回特性 1.极位（极限位置）：曲柄和连杆共线的位置。 2.极位夹角：摇杆在两极限位置时，曲柄与连杆共线，对应两位置所夹的锐角，用θ表示。 3.摆角：摇杆在两极限位置所夹得的角度。 4.急回运动特性： 从动件在返回行程中的平均速度大于工作行程中的平均速度的特性。 5.急回运动特性系数（行程速度变化系数）K 二：死点位置 1. 死点位置 以摇杆为主动件，当曲柄和连杆共线时，从动曲柄所受力矩为零，出现卡死现象此位置即为死点 2.克服死点位置的方法： 方法一：加大从动件惯性 方法二：采用机构错位排列。 三、铰链四杆机构的演化形式（含有一个移动副的四杆机构） 1.曲柄滑块机构 2.导杆机构： 3.摆动滑块机构（摇块机构） 4.移动导杆机构（定块机构） 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 $$