1.3 铰链四杆机构的演化（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1.3 铰链四杆机构的演化 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 职高学生已学铰链四杆机构基本类型，有一定机械认知基础，但对“演化”的抽象逻辑理解较弱。他们对生活中机械实例（如汽车发动机、抽水机）感兴趣，可借实例降低难度；不过在空间想象、机构运动转换分析上易遇阻，需通过直观演示（模型、动画）、动手操作（简易机构搭建），帮助理解曲柄滑块、导杆等演化形式的运动特点，同时要关注学生差异，设计分层任务，让基础弱的跟上，基础好的拓展，提升对机构演化的认知与应用能力。 背景分析 在机械领域，铰链四杆机构是基础且关键的组成。从生活里汽车发动机的活塞运动（曲柄滑块机构应用），到工厂中抽水机的往复动作（定块、摇块机构场景），再到牛头刨床的切削（导杆机构作用），其演化形式广泛服务于生产生活。职高机械专业学生需掌握这些演化，既是理解复杂机械系统的基础，契合后续机床、自动化设备学习需求，也能通过认识机构如何适配不同工况（如将转动变往复、实现特定摆动），培养从实际需求出发分析、设计简单机械的能力，为投身机械相关岗位筑牢知识根基。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 让学生感受机械结构在实际生产生活中的广泛应用，激发对机械专业的学习兴趣，培养对机械原理探索的热情。 培养学生严谨、科学的思维习惯，树立理论联系实际的观念，增强将所学知识应用于实际生产的意识。 学生能准确说出曲柄滑块机构、定块机构、摇块机构以及转动导杆机构、摆动导杆机构的结构组成和工作原理， 并能列举出生活和生产中至少两个对应机构的应用实例。 能够根据给定的机构示意图或实际场景，判断出属于哪种铰链四杆机构的演化形式，准确率达到80%以上。 通过观察实物模型、动画演示等，培养学生的观察分析能力，学会从现象中提炼机构的特点和运动规律。 借助小组讨论、合作搭建简易机构模型，提升学生的团队协作能力和动手实践能力，增强对机构演化过程的理解。 学习任务 描述 了解铰链四杆机构的演化方法及常见的演化类型。 了解曲柄滑块机构的演化过程、运动特点及应用。 了解定块机构、摇块机构、导杆机构的演化过程、种类、运动特点及应用。 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 曲柄滑块机构、定块机构、摇块机构、导杆机构的结构特点及运动形式 教学难点 区分转动导杆机构与摆动导杆机构的运动差异及应用场景 教学难点突破方法 准备可拆装模型（如自制曲柄滑块、导杆机构模型），让学生动手操作，观察构件运动轨迹，对比转动导杆（360°转动）与摆动导杆（往复摆动）的区别 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：了解铰链四杆机构的演化方法及常见的演化类型。 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） 在图1-23a所示的机构中，当摇杆DC和机架AD的长度 同时趋于无穷大，铰链D无限远移时，摇杆DC上C点的 运动轨迹将由图1-23a所示的圆弧mm变为图1-23b所 示的直线mm，杆DC的运动变为移动。这样就演化为 图1-23c所示的新机构，曲柄滑块机构。由图可知:曲柄 滑块机构是具有曲柄、连杆、滑块和机架的平面四杆机构，是由曲柄摇杆机构演化而来的。根据滑块的导路中心线是否通过曲柄回转中心，曲柄滑块机构又分为对心曲柄滑块机构(图1-23c)和偏置曲柄滑块机构(图1-23d)。 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） 在对心曲柄滑块机构中，曲柄AB连续回转，滑块做往复直线移动，其行程等于曲柄长度r的2倍；在偏置曲柄滑块机构中，要想使构件1与相邻杆2或机架做连续相对转动，杆件间的长度必须满足公式 l1+e≤l2 式中 l1--曲柄长度 l2--连杆长度; e--曲柄回转中心至滑块导路中心线的距离。 在图 1-27a所示的曲柄滑块机构中，如果将构件3(滑块)作为机架，则可演化为定块机构，如图 1-27b所示。该机构通常以杆1为主动件，1摆动时，杆2绕C点摆动，杆4仅相对固定滑块做往复移动。图1-28所示的抽水机中即采用了定块机构。摆动手柄1，在连架杆2的支承下(连架杆2自身绕机架上的C点摆动)，活塞杆4在固定滑块(简3)内上下往复移动，实现抽水的动作。 主要讲解定块机构。 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。 在图 1-27a所示的曲柄滑块机构中，若取构件2为机架，则可得到块机构，如图1-27c所示。这种机构广泛应用于液压驱动装置中。图1-18所示为应用摇块机构的自卸翻斗装置。摇杆 AB(杆1)可绕车架(机架2)上的A点摆动，活塞杆(导杆4)、液压缸(摇块3)可绕车架上的C点 摆动，当液压缸中的活塞杆运动时，推动摇 杆AB摆动，再通过双摇杆机构使车厢绕B点 转动，转到一定角度时，货物自动卸下。 教师根据课本内容讲解摇块机构。 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.转动导杆机构 在图1-29a所示的导杆机构中，当杆件1(机架)的 长度小于杆件2的长度时，件2和4(导杆)均能做整 周转动，称为转动导杆机构。这种机构的功能通常 是将曲柄的等速转动转变为导杆的变速转动。 图1-29b所示为插床的插刀机构，其中构件1、2、3和4组成转动导杆机构。工作时，主动曲柄2等速回转，从动导杆4绕A点做变速回转，然后带动构件5(连杆)及滑块6(插刀)往复运动，进而实现切削。 2.摆动导杆机构当导杆机构中杆件1(机架)的长度大于杆件2(连杆)的长度时，导杆4只能绕机架摆动，故称为摆动导杆机构，如图1-30a所示。这种机构的功能通常是将主动曲柄的等速转动转变为从动导杆的往复摆动，或者将主动导杆的往复摆动转变为从动曲柄的转动。图1-30b所示 为摆动导杆机构在牛头创床主运动机构中的应用。 杆BC为主动件，做等速回转运动，带动从动导杆 AD在左极限位置AD1与右极限位置AD2之间摆动， 从而使牛头刨床的滑枕在D1与D2之间往复移动， 实现刨削。 教师讲解导杆机构，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：定块机构和摇块机构的主要区别是什么？ 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） 今天我们学习了铰链四杆机构的几种演化形式：曲柄滑块机构能将转动变往复移动，像汽车发动机的活塞运动；定块机构中滑块固定，如抽水机；摇块机构是滑块随构件摆动，比如自卸车翻斗；导杆机构分转动和摆动两种，转动导杆能整周转，摆动导杆来回摆，冲床、牛头刨床里常见。这些机构都是四杆机构通过改变构件形状或运动副类型演化来的，记住它们的结构和应用，以后看到机械就能认出这些“变形”的四杆机构，为看懂更复杂的机械打下基础，课后可以多观察身边的设备，找找这些机构的影子。 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）转动导杆机构的应用场景有哪些？ （2）铰链四杆机构演化的核心原理是什么？ 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 本节课通过生活实例导入，学生对机构应用兴趣较高，但部分学生对“演化”逻辑理解不足，尤其滑动副替代铰链的过程易混淆。模型演示环节虽直观，但学生自主操作时间不足，对导杆机构两种类型的区分仍有模糊。实例选择可更贴近学生专业，如增加机床相关案例。下次教学可提前让学生收集身边演化机构实物图，课堂分组讲解，延长模型拼装时间，设计对比表格梳理各机构特点，帮助学生理清差异，强化对演化过程的理解与应用能力。 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 $$