2.2 凸轮机构的工作原理（教案）《机械基础》（机工版·第2版）同步精品课堂

《机械基础》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 任务2.2 凸轮机构的工作原理 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 职高学生已学过简单机械基础，对机构有初步认知，但抽象思维较弱。此前对运动过程、参数关联理解易停留表面，学习“推程、远休止”等工作过程时，需结合实例建立直观认知；对于凸轮机构参数（如基圆半径、行程），需通过对比、实操感受其对从动件运动的影响；从动件运动规律较抽象，学生难理解不同规律（等速、等加速等）的特点与应用，教学需用生活实例、动画演示，降低理解难度，贴合学生动手能力强的特点，通过模型操作、案例分析，帮助他们掌握知识。 背景分析 在机械领域，凸轮机构是实现精准运动控制的关键基础。从汽车发动机配气、自动机床加工到纺织机械运作，都离不开它。职高学生未来多从事机械制造、维修等岗位，需掌握其原理以看懂设备结构、解决实际问题。当前制造业对精准控制需求高，凸轮机构能通过推程、回程等过程及参数调整，让从动件按规律运动。学习它，既衔接此前机械基础，又为后续专业技能（如设备调试、改造）奠基，助力学生适应产业对技术人才的要求。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 感受凸轮机构在机械系统的重要性，增强对机械专业的认知与热爱，培养职业认同感。 经历探究工作原理、参数影响的过程，提升科学探究精神与工程思维素养。 能准确描述凸轮机构推程、远休止、回程、近休止的工作过程，清晰区分各阶段运动特征。 牢记凸轮机构主要参数（如基圆半径、行程、滚子半径等 ）的定义，理解参数对机构运动的影响。 观察凸轮机构模型或动画，能分析判断工作过程阶段，具备识别运动状态的实践能力。 结合参数变化，推理从动件运动变化，提升逻辑分析与知识应用能力。 学习任务 描述 了解凸轮机构的工作过程。 了解凸轮机构的主要参数及其对凸轮机构的影响。 熟悉从动件具有等速运动规律、等加速等减速运动规律的凸轮机构的工作特点。 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 凸轮机构工作过程的四个阶段 教学难点 工作过程各阶段与凸轮轮廓形状的对应关系 教学难点突破方法 用可手动转动的凸轮模型（带刻度标记），让学生观察从动件在凸轮转动时的位置变化，直观对应推程、休止等阶段，结合轮廓曲线分析“为什么此处是推程” 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：朱明松，第2版；机械工业出版社。 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） 任务引入：了解凸轮机构的工作过程。 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（2分钟） 图 2-8所示为对心尖顶直动从动件盘形凸轮机构。凸轮轮上任意一点到凸轮回转中心的距离称为向径。以凸轮轮廓上最小向径OA为半径所做的圆，称为基圆，该最小向径称为基圆半径。从动件在离凸轮轴心最近位置A与最远位置B'间移动的距离h称为行程。图示位置凸轮转角为零，从动件位移也为零，从动件尖顶位于离凸轮轴心O最近的位置A，称为起始位置。 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（14分钟） 1.推程 凸轮以等角速度ω按逆时针方向转动，从动件尖顶被凸轮 轮廓由 A推至 B'，这一过程称为推程，又称为升程。凸 轮相应转角φ1称为推程运动角，简称推程角或升程角。 2.远休止 凸轮继续转动，从动件尖顶与凸轮的BC圆弧段接触，停留在距离轴心O最远的位置B’，此过程称为远休止。凸轮相应转角φ2称为远休止角。 3.回程 凸轮继续转动，从动件尖顶与凸轮轮廓CD 段接触，在其重力或弹簧力作用下由 B'回至 A，这一过程称为回程。凸轮相应转角φ3称为回程运动角或回程角。 4.近休止 凸轮继续转动，从动件尖顶与凸轮的DA圆弧段接触，停留在距离轴心O最近的位置A，此过程称为近休止。凸轮相应转角φ4称为近休止角。 凸轮转过一周，从动件经历推程、远休止、回程、近休止四个运动阶段，当凸轮继续回转时，从动件将重复上述运动过程。 行程h及凸轮各阶段的转角(φ1、φ2、φ3、φ4)是描述凸轮机构运动的重要参数。 主要讲解凸轮机构的工作过程。 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。 滚子从动件凸轮有实际轮廓和理论轮廓之分，实际轮廓是指凸轮的实际外形；理论轮廓是指由滚子中心相对凸轮的运动轨迹构成的轮廓，它与凸轮实际轮廓为法向等距曲线如图 2-9所示。滚子从动件凸轮机构的参数一般都是指理论轮线上的参数。 1.压力角 α 在凸轮机构中，从动件的运动方向，与其受力F方向之间所夹的锐角称为凸轮机构在该位置的压力角，用α表示。如图 2-10所示，从动件(杆)与凸轮轮在B点接触，凸轮施加于从动件的作用力为F，其方向为沿接触点的法线方向;从动件运动速度的方向向上。两者之间所夹的锐角即为凸轮机构在该点的压力角。 2.半径r0 半径r0是凸轮的主要尺寸参数。设计凸轮机构时，凸轮的基圆半径越小，所设计的机构越紧凑。但是在其他条件不变的情况下，基圆半径r0越小，压力角α越大。若基圆半径r0过小，压力角α会超过许用值而使机构效率太低。在实际设计中，只能在保证凸轮轮廓的最大压力角不超过许用值的前提下。 教师根据课本内容讲解凸轮机构的主要参数。 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。 1.从动件的运动线图 从动件的运动过程可用位移线图表示。 位移线图以从动件位移s(或角位移δ)为 纵坐标，以凸轮转角φ为横坐标，如图 2-12所示。从动件的位移线图直观地表 示了从动件位移的变化规律，是凸轮轮廓设计的依据。同样，分别以从动件速度v或加速度a为纵坐标，以凸轮转角φ为横坐标，也可得到速度线图或加速度线图。 2.从动件的常见运动规律 常见从动件的运动规律有等速运动规律、等加速等减速运动规律等， (1)等速运动规律从动件推程(或回程)的速度为一常数的运动规律称为等速运动规律。 (2)等加速等减速运动规律 教师讲解从动件的运动规律，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 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：凸轮机构的主要参数有哪些？ 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） 今天我们搞懂了凸轮机构的工作原理：凸轮一转，从动件会按推程、远休止、回程、近休止四个阶段运动，就像机械的“作息表”。大家还认识了基圆半径、行程等参数，知道它们影响着运动的快慢和范围。从动件的运动规律里，等速运动简单但有冲击，余弦加速度运动更平稳，各有各的用场。这些知识能帮我们看懂发动机气门、机床进给等设备的工作，课后可以多观察身边的机械，想想它们用了哪种规律，加深理解，为以后学技术打牢基础。 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）常见的从动件运动规律有哪些？ （2）基圆半径对凸轮机构有什么影响？ 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 本节课通过模型演示讲解工作过程，学生对推程、回程等阶段的理解较清晰，但在分析凸轮轮廓与运动阶段的对应关系时，部分学生仍显吃力，说明抽象图形与实际运动的结合需加强。参数讲解时，仅用课件展示不够直观，学生对基圆半径变化的影响感受不深。从动件运动规律的冲击概念较抽象，虽用类比举例，但仍有学生混淆刚性与柔性冲击。后续应增加可更换不同轮廓凸轮的实操环节，让学生亲手转动凸轮观察变化，并设计参数对比实验，通过数据直观呈现影响，同时结合更多岗位实例，帮助学生消化抽象概念。- 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 $$