6.2 平面四杆机构（教案）《机械基础》（多学时）同步精品课堂（高教版·第3版）

《机械基础》（第3版）教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 任务6.2 平面四杆机构 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 理实一体化教室 二、设计意图 学情分析 本节课围绕构件运动特征及铰链四杆机构类型判定展开。学生对构件运动特征理解良好，能准确描述其规律。但在铰链四杆机构类型判定上，部分学生存在困难，混淆不同类型的判定条件。课堂互动积极，学生参与度高，但需进一步强化练习，巩固知识，提升综合应用能力。 背景分析 在机械工程领域，构件的运动特征是机械设计与分析的基础，而铰链四杆机构作为常见的机械结构，其类型判定对于实际应用至关重要。本课程旨在帮助学生深入理解构件运动的基本规律，并掌握铰链四杆机构类型判定的方法，为后续复杂机械系统的学习和设计奠定坚实的基础，具有重要的理论和实践意义。 学习目标 设定 情感目标 知识目标 能力（技能）目标 能够结合本节课所学知识，增强动手能力和解决问题的能力。 掌握铰链四杆机构的形式 能够学会铰链四杆机构类型的判定 学习任务 描述 掌握铰链四杆机构的形式 能够学会铰链四杆机构类型的判定 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 掌握铰链四杆机构的形式 教学难点 能够学会铰链四杆机构类型的判定 教学难点突破方法 能够学会基础知识并运用 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 学法 小组讨论法、自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《机械基础》，主编：栾学钢、赵玉奇、陈少斌，2024年8月第3版；高等教育出版社出版。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 知识复习与回顾（2分钟） [引入主题]（2分钟） 平面连杆机构是由若干构件和低副组成的平面机构。这种机构可以实现预期的运动规律及位置、轨迹等要求；低副为面接触，压强小，利于润滑，便于加工。 提出问题，认真回答问题。 接收并查看本节课堂任务书。查看并记住本节任务的学习目标。 1、组织学生回答问题，使同学们提起兴趣，对学习内容参与度更深。 2.下发和展示任务，让学生明确课堂任务，学习课堂知识。 新 课 导 入 （3分钟） [新课引入]（3分钟） 引导学生分析任务书，明确本节课的学习内容。 通过任务书，采用提问方式引出今天的内容。 1.跟上老师思路。 2.学生分小组交流讨论，总结出小组答案。 激发学生探索学习的欲望与兴趣，还可以把本次课程的内容快速引入课堂。 探索 新知（12分钟） 一、铰链四杆机构的形式 在图6-3所示的铰链四杆机构中，与机架4相连的构件1和3称为连架杆，不与机架相连的构件2称为连杆。连架杆相对于机架能整周转动的称为曲柄，不能整周转动的称为摇杆。 上课前老师收集相关的新专业、职业、技能等知识。 学生对新专业了解后，再上网查一下新专业所涉及的知识点。 使用学生对新专业有个大概了解，自己再去收集相关资料补充自己的知识面。 学 习 新 知（20分钟） 当两两相对杆长度相等时的情况，无论取哪个构件作为机架，均得到平行曲柄机构(特殊的双曲柄机构),有两种形式。 ①平行四边形机构如图6-9所示，两两相对杆平行，无论以长杆或短杆作为机架，两曲柄转向和转速相同，连杆做平动，连杆上任一点的轨迹均为以曲柄长度为半径的圆。常用于多个平行轴间的传动，如多头铣、多头钻及图6-10所示的摄影平台升降机构等。 ②逆平行四边形机构如图6-11所示，两两相对杆不平行，若以长杆作为机架，则两曲柄转向和转速均不同，连杆做平面运动，用于图6-12所示的车门启闭机构等； 若以短杆作为机架，两曲柄转向相同，其性能和一般双曲柄机构相似。 主要讲铰链四杆机构的形式。 学生在书本上找出对应的内容并勾画出重点内容。 通过直观教学法，使用电教媒体PPT的形式，不仅能进一步激发学生的兴趣，也有利于加深学生对知识的理解和对内容的掌握。 二、铰链四杆机构类型的判定 铰链四杆机构中是否存在曲柄取决于各构件长度之间的关系。分析表明，连架杆成为曲柄必须满足下列两条件： ①最长杆与最短杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和(简称杆长条件); ②连架杆与机架两者之一为最短杆(简称最短杆条件)。 教师根据铰链四杆机构类型的判定等内容讲解。 学生跟上老师的思路； 抽取学生回答老师的提问； 让学生能够快速的掌握学习内容，突破了课程内容难点。 三、含有一个移动副的四杆机构 1.曲柄滑块机构 如图6-14所示，构件3与机架4用移动副相连，又与连杆2用转动副相连，构件3称为滑块。由曲柄、连杆、滑块和机架组成的机构称为曲柄滑块机构。滑块上转动副中心的移动导路线通过曲柄转动中心的称为对心曲柄滑块机构(图6-14a);与曲柄转动中心有偏心距e的称为偏置曲柄滑块机构(图6-14b)。H为滑块行程。 2.摇杆滑块机构 若将图6-14a中的滑块3作为机架，BC杆成为绕铰链C摆动的摇杆，AC杆成为滑块做往复移动，就得到摇杆滑块机构，如图6-15所示，常用于图6-16所示的手摇唧简或双作用式水泵等机械中。 3.曲柄摇块机构 若将图6-14a中的连杆BC作为机架，滑块只能绕C点摆动，就得到曲柄摇块机构，如图6-17所示，常用于图6-18所示的吊车等摆动缸式气压、液动机构中。 4.导杆机构 若将图6-14a中的构件AB作为机架，构件BC成为曲柄，构件3沿连架杆4(又称导杆)移动并做平面运动，就得到曲柄导杆机构，如图6-19所示。若L₁≤l₂,导杆4能整周转动，则称为曲柄转动导杆机构(图6-19a),常与其他构件组合，用于插床及回转泵等机械中。若l>L₂,导杆4只能摆动，则称为曲柄摆动导杆机构(图6-19b),常与其他构件组合，用于牛头刨床和插床等机械中。 四、平面四杆机构的基本特性 1.急回特性 2.压力角与传动角 3.死点位置 如图6-22所示，若曲柄摇杆机构以摇杆为主动件、曲柄为从动件，当机构处于图中双点画线所示的两个位置之一时，由于摇杆处于极限位置，连杆与曲柄共线，摇杆经连杆传递到曲柄上的作用力刚好通过曲柄回转中心，γ=0°,所以无法使曲柄转动，出现“顶死”现象，机构的这个位置称为死点位置。死点位置常使机构从动件无法运动或出现运动不确定现象。为了使机构能顺利通过死点位置，可以在曲柄上安装飞轮，利用惯性闯过死点位置。工程上也利用死点位置满足特殊要求，如图6-23所示的飞机起落架机构及折叠式家具、夹具等机构，就利用死点位置获得可靠的工作状态。 教师讲解含有一个移动副的四杆机构等内容，通过展示图片和理论相结合的形式，更形象的记忆 学生跟上老师的思路； 图片展示更加直观的让学生感受到知识的魅力，加强学生学习的动力。 学生再练习（6分钟） 4、分配任务：（6分钟）（思政导入：团队合作，培养学生学会思考，解决问题能力） 1）、以小组为单位回答问题：总结平面四杆机构的基本特性。 2）、每组派出代表回答老师提问 4）、学生分组相互评价 5）、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 1、教师分配任务小组任务，随堂进行观察和指导。 2.讨论完成后，教师以提问形式选择学生进行问题的回答。 3.各组互评后，教师进行总结评价。 学生小组讨论后每个组派一人或者两人回答。学生之间互评打分。 学生对知识的一个巩固过程，调动学生的学习积极性。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） 本课程深入讲解铰链四杆机构的形式。同时，课程详细介绍了铰链四杆机构的类型判定方法，通过杆长条件和运动副特性，引导学生区分曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。课程结合实例分析，使学生能够准确理解和应用这些知识，为机械设计与分析提供了重要理论支持。 布置下节课任务（40分钟） 布置下节课任务（40分钟） 预习下节课内容 布 置 作业（13分钟） [完成作业]（13分钟） 1.简述铰链四杆机构类型的判定。 2.简述含有一个移动副的四杆机构。 3.简述平面四杆机构的基本特性。 板书 设计 一、铰链四杆机构的形式 二、铰链四杆机构类型的判定 三、含有一个移动副的四杆机构 四、平面四杆机构的基本特性 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 本节课教学内容围绕构件运动特征及铰链四杆机构类型判定展开。在讲解构件运动特征时，通过动画演示和实例分析，学生理解较为透彻，参与度高。但在铰链四杆机构类型判定部分，发现部分学生对杆长条件的应用存在混淆。课后认为，应增加更多针对性练习，强化学生对判定条件的理解与应用。此外，教学节奏需进一步优化，确保每个知识点讲解更加充分，帮助学生更好地掌握课程内容。 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 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 $$