机械基础机构运动副与平面机构教案.docx

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机械基础机构运动副与平面机构教案

课题序号

7

授课班级

授课课时

2

授课形式

活动单导学

授课章节

名称

3-1构件、运动副与平面机构3-2平面四杆机构

使用教具

多媒体资源

教学目标

了解平面机构的概念

了解构件及其类型

熟悉平面运动副及其分类

熟悉铰链四杆机构的基本类型与应用

教学重点

熟悉平面运动副及其分类

教学难点

熟悉铰链四杆机构的基本类型与应用

更新、补

充、删节

内容

课外作业

习题P69

教学后记

《平面机构》活动单

【教学目标】：

了解平面机构的概念

了解构件及其类型

熟悉平面运动副及其分类

熟悉铰链四杆机构的基本类型与应用

【教学重点】：

熟悉平面运动副及其分类

【教学难点】：

熟悉铰链四杆机构的基本类型与应用

【复习】：

1、什么是力?

2、力的三要素是什么？

【新课】

活动一：

1、什么是构件？

2、构件的类型是什么？

活动二

按照接触方式不同，通常把运动副分为哪两种？

活动三：

1、什么是曲柄摇杆机构?

2、什么是双曲柄机构？

3、什么是双摇杆机构？

授课主要内容或板书

一、复习旧课

讲评作业批改情况及存在问题。

二、新课教学

1、平面机构

组成机构的所有构件都在同一平面或相互平行的平面内运动，称该机构为平面机构，否则称为空间机构。

2、构件及其类型

1）构件是组成机构的最小运动单元，是组成机构的具有确定相对运动的实体。

构件可以是一个零件，也可以是多个零件组合而成的整体。

2）构件在机构中的功能和地位不同，分为机架、主动件和从动件。

机架：

机构中固定不动的构件

主动件：

机构中按已知给定运动规律的构件

从动件：

机构中随主动件而运动的其他构件

3、平面运动副

1）运动副：

将两个构件组成的既具有一定约束又具有一定相对运动的联接。

2）两构件组成的运动副，是通过点、线或面接触来实现的。

3）按照接触方式不同，通常把运动副分为低副（面接触）和高副（点或线接触）两类。

低副可以分为转动副和移动副，高副可以分为凸轮副和齿轮副。

4、铰链四杆机构

平面连杆机构是由一些刚性构件用转动副和（或）移动副连接而成的在同一平面或相互平行平面内运动的机构。

最常见的平面连杆机构是具有四个构件（包括机架）的低副机构，称为平面四杆机构。

构件间以四个转动副相连的平面四杆机构称为平面铰链四杆机构，简称铰链四杆机

构。

1）机构中固定不动的构件称为机架，与机架相连接的构件称为连架杆，连接两连架杆的构件称为连杆。

其中能相对机架作360°转动的连架杆称为曲柄，相对机架只能在小于360°范围内往复摆动的连架杆称为摇杆。

2）铰链四杆机构按两连架杆的不同组合可分为三种类型：

曲柄摇杆机构：

两连架杆中一个为曲柄，另一个为摇杆的铰链四杆机构。

双曲柄机构：

两连架杆都是曲柄的铰链四杆机构。

双摇杆机构：

两连架杆都是摇杆的铰链四杆机构。

课堂教学安排

学生预习内容

学生上网了解有关平面机构方面的相关信息

了解生活用到哪些平面机构的？

课堂教学安排

主要活动内容（知识点）

学生活动

教师活动

复习：

1、何为力？

力的三要素是什么？

2、力矩、力偶和力偶矩有何不同？

思考问题

营造意境导入新课

授新课活动内容：

活动一：

看课本，了解平面机构。

1、什么是构件？

2、构件的类型是什么？

活动二：

看课本，熟悉平面运动副的分类。

按照接触方式不同，通常把运动副分为哪两种？

低副（面接触）和高副（点或线接触）两类。

活动三：

让学生回忆日常生活用品中用到平面机构的，认识到平面机构应用的广泛性。

看课本，了解平面四杆机构类型。

平面机构，从日常生活中就可找到许多例证：

雷达天线，缝纫机，台灯，折叠板凳，中巴车的车门，可以说平面机构是处处可见的。

1、什么是曲柄摇杆机构?

2、什么是双曲柄机构？

3、什么是双摇杆机构？

小组讨论

代表回答

集体探讨

自由论坛

小组讨论

代表回答

引导、示范

引导

板书

引导

归纳

板书

课堂检测

一、填空题：

1．构件按在机构中的地位和功能不同,分为机架、主动件和从动件。

2．机构中固定不动的构件是机架，与机架相连接的构件称为连架杆，连接两连架杆的构件称为连杆。

3、铰链四杆机构中，各构件之间均以转动副相连接.

二、问答题：

1、运动副按照接触形式不同可以分为哪几种类型?

2、铰链四杆机构的三种基本类型?

小结

课题序号

8

授课班级

授课课时

2

授课形式

活动单导学

授课章节

名称

3-2平面四杆机构

使用教具

多媒体资源

教学目标

熟悉铰链四杆机构基本形式的判别

了解带移动副的四杆机构的类型与应用

了解四杆机构的运动特性

教学重点

熟悉铰链四杆机构基本形式的判别

教学难点

理解四杆机构的运动特性

更新、补

充、删节

内容

课外作业

习题P69

教学后记

《四杆机构》活动单

【教学目标】：

熟悉铰链四杆机构基本形式的判别

了解带移动副的四杆机构的类型与应用

了解四杆机构的运动特性

【教学重点】：

熟悉铰链四杆机构基本形式的判别

【教学难点】：

理解四杆机构的运动特性

【复习】：

1、运动副按照接触形式不同可以分为哪几种类型？

2、铰链四杆机构的三种基本类型?

【新课】

活动一：

1、铰链四杆机构是否存在曲柄的条件是什么？

2、在存在曲柄的前提下怎么判别为哪种铰链四杆机构？

活动二

什么是滑块四杆机构？

活动三：

1、什么是急回特性？

急回特性用什么来表示？

2、生活中那些机构利用机构的死点位置的？

授课主要内容或板书

一、复习旧课

讲评作业批改情况及存在问题。

二、新课教学

1、铰链四杆机构类型判定

铰链四杆机构是否存在曲柄的两个条件是：

（1）连架杆与机架中必有一根为最短杆。

（2）最短杆与最长杆长度之和必须小于或等于其余两杆长度之和。

在存在曲柄的前提下，取不同的构件作机架，可得到三种机构：

以最短杆的相邻杆为机架，得曲柄摇杆机构；

以最短杆为机架，得双曲柄机构；

以最短杆的相对杆为机架，得双摇杆机构。

注：

铰链四杆机构中，如曲柄不存在，则无论以何杆为机架，此机构都是双摇杆机构。

2、铰链四杆机构的演化

通过改变铰链四杆机构某些构件的形状、相对长度或选择不同构件作为机架等方式，可以演化成其他形式的四杆机构。

如使曲柄摇杆机构的摇杆长度趋于无穷大可演化成曲柄滑块机构；改换曲柄滑块机构的固定件可演化为各种导杆机构。

3、四杆机构的运动特性

1）、急回特性

曲柄摇杆机构中，曲柄作等速转动，而摇杆摆动时空回行程的平均速度大于工作行程的平均速度的性质称为机构的急回特性。

急回特性用行程速比系数k来描述。

θ越大，k值越大，急回特性越明显。

2）、死点位置

在铰链四杆机构中，当连杆与从动件共线时，压力角为90°，会使从动件无法转动或转向不定，这种位置称为死点位置。

课堂教学安排

学生预习内容

学生上网了解有关铰链四杆机构方面的相关信息，

了解生活中用到哪些铰链四杆机构的？

课堂教学安排

主要活动内容（知识点）

学生活动

教师活动

复习：

1、运动副按照接触形式不同可以分为哪几种类型？

2、铰链四杆机构的三种基本类型?

思考问题

营造意境导入新课

授新课活动内容：

活动一：

看课本，了解铰链四杆机构类型判定。

1、铰链四杆机构是否存在曲柄的条件是什么？

2、在存在曲柄的前提下，怎么判别为哪种铰链四杆机构？

铰链四杆机构是否存在曲柄的两个条件是：

（1）连架杆与机架中必有一根为最短杆。

（2）最短杆与最长杆长度之和必须小于或等于其余两杆长度之和。

在存在曲柄的前提下，取不同的构件作机架，可得到三种机构：

以最短杆的相邻杆为机架，得曲柄摇杆机构；

以最短杆为机架，得双曲柄机构；

以最短杆的相对杆为机架，得双摇杆机构。

注：

铰链四杆机构中，如曲柄不存在，则无论以何杆为机架，此机构都是双摇杆机构。

活动二：

看课本，熟悉铰链四杆机构的演化。

什么是滑块四杆机构？

凡是含有移动副的四杆机构称为滑块四杆机构。

活动三：

看课本，四杆机构的运动特性

1、什么是急回特性？

急回特性用什么来表示？

2、生活中那些机构利用机构的死点位置的？

小组讨论

代表回答

集体探讨

自由论坛

小组讨论

代表回答

引导、示范

引导

引导

归纳

板书

课堂检测

一、填空题

1、平面连杆机构按两连架杆的不同组合可分为曲柄滑块机构、双曲柄机构和双摇杆机构。

2、当曲柄摇杆机构中存在死点位置时，其死点位置有两个，在死点位置时，该机构中曲柄和连杆处于共线位置

二、问答题

1、如何判别四杆机构的三种不同特性？

2、图示：

杆1长为10mm，杆2长为30mm，杆3长为20mm，杆4长为25mm，判断下列图形可以组成什么机构？

小结

课题序号

9

授课班级

授课课时

1

授课形式

活动单导学

授课章节

名称

3-3直杆的轴向拉伸与压缩

使用教具

多媒体资源

教学目标

熟悉直杆轴向拉伸与压缩的概念

掌握内力与应力、变形与应变的概念及区别

了解拉伸与压缩时材料的力学性能

了解求杆件内力的步骤

教学重点

熟悉直杆轴向拉伸的与压缩的概念

掌握内力与应力、变形与应变的概念及区别

了解拉伸与压缩时材料的力学性能

教学难点

了解求杆件内力的步骤

更新、补

充、删节

内容

课外作业

习题P69

教学后记

《直杆的轴向拉伸与压缩》活动单

【教学目标】：

熟悉直杆轴向拉伸与压缩的概念

掌握内力与应力、变形与应变的概念及区别

了解拉伸与压缩时材料的力学性能

了解求杆件内力的步骤

【教学重点】：

熟悉直杆轴向拉伸与压缩的概念

掌握内力与应力、变形与应变的概念及区别

了解拉伸与压缩时材料的力学性能

【教学难点】：

了解求杆件内力的步骤

【复习】：

1、铰链四杆机构是否存在曲柄的条件是什么？

2、什么是急回特性？

急回特性用什么来表示？

【新课】

活动一：

1、什么是直杆轴向拉伸？

2、什么是直杆轴向压缩？

活动二

1、什么是内力？

什么是应力？

两者的区别是什么？

2、什么是变形？

什么是应变？

两者的区别是什么？

活动三：

低碳钢拉伸的可分为几个变形阶段？

活动四：

杆件内力的分析步骤是什么？

授课主要内容或板书

一、复习旧课

讲评作业批改情况及存在问题。

二、新课教学

1、直杆轴向拉伸与压缩的概念

杆件的拉伸与压缩是杆件基本变形形式之一

变形特征是杆件沿轴向伸长与压缩

发生轴向拉伸与压缩的杆件一般称为拉压杆

其共同特征是作用于杆件两端的外力大小相等、方向相反，作用线与杆件的轴线相重合。

2、内力与应力

杆见以外物体对于杆件的作用力称为外力，包括载荷和约束反力

杆件受到外力作用而变形时，其内部各质点之间的相互作用力将发生改变，

这种由于外力作用而引起的杆件内各质点之间的相互作用力称为内力。

工程上用单位面积上的内力大小来衡量零件受力的强弱程度，单位面积上的内力称为应力

拉伸与压缩时应力垂直于截面，称为正应力，记作σ

3、变形与应变

（1）绝对变形

拉（压）杆的纵向伸长（或缩短）量称为轴向变形

（2）线变形

以单位长度的轴向伸长（或缩短）来表示杆件的变形，称为相对变形或

应变，并以ε表示

4、拉伸与压缩时材料的力学性能

低碳钢拉伸的四个变形阶段：

弹性阶段、屈服阶段和强化阶段、缩颈阶段5、求杆件内力的基本步骤

（1）截——沿欲求内力的截面上假想地用一截面把杆件分为两段；

（2）取——选取一段为研究对象

（3）代——用内力FN代替抛弃段对保留段截面的作用力

（4）求——列平衡方程式求出该截面内力的大小

课堂教学安排

学生预习内容

学生上网了解有关力学的相关信息，

了解低碳钢拉伸和铸钢压缩的相关内容

课堂教学安排

主要活动内容（知识点）

学生活动

教师活动

复习：

1、铰链四杆机构是否存在曲柄的条件是什么？

2、什么是急回特性？

急回特性用什么来表示？

思考问题

营造意境导入新课

授新课活动内容：

活动一：

1、什么是直杆轴向拉伸？

什么是直杆轴向压缩？

杆件的拉伸与压缩是杆件基本变形形式之一

其共同特征是作用于杆件两端的外力大小相等、方向相反，作用线与杆件的轴线相重合。

活动二

1、什么是内力？

什么是应力？

两者的区别是什么？

2、什么是变形？

什么是应变？

两者的区别是什么？

杆件受到外力作用而变形时，其内部各质点之间的相互作用力将发生改变，这种由于外力作用而引起的杆件内各质点之间的相互作用力称为内力。

工程上用单位面积上的内力大小来衡量零件受力的强弱程度，单位面积上的内力称为应力

活动三：

低碳钢拉伸的可分为几个变形阶段？

什么是断面延伸率和收缩率？

低碳钢拉伸的四个变形阶段：

弹性阶段、屈服阶段和强化阶段、缩颈阶段

活动四：

杆件内力的分析步骤是什么？

一截、二取、三代、四求

活动五：

例题讲解

小组讨论

代表回答

集体探讨

自由论坛

小组讨论

代表回答

小组讨论

代表回答

引导、示范

引导

引导

归纳

板书

引导

归纳

板书

课堂检测

一、填空题

1、杆件的基本变形形式是拉伸和压缩两种

2、低碳钢拉伸可分为弹性阶段、屈服阶段和强化阶段、缩颈阶段四个变形阶段

二、问答题

1、什么是内力？

什么是应力？

两者的区别是什么？

2、简述截面法求杆件内力的基本步骤是什么？

小结

课题序号

10

授课班级

授课课时

2

授课形式

活动单导学

授课章节

名称

3-4凸轮机构

使用教具

多媒体资源

教学目标

掌握间歇运动机构的概念及类型

掌握凸轮机构概念、组成及类型；

了解凸轮机构的基本参数、加工及材料；

教学重点

掌握间歇运动机构的概念及类型

了解常见间歇运动机构的组成、类型、特点

教学难点

了解常见间歇运动机构的应用

更新、补

充、删节

内容

课外作业

习题P69

教学后记

《凸轮机构》活动单

【教学目标】：

掌握间歇运动机构的概念及类型

掌握凸轮机构概念、组成及类型；

了解凸轮机构的基本参数、加工及材料；

【教学重点】：

掌握凸轮的概念及类型

了解常见凸轮机构的组成、类型、特点

【教学难点】：

了解常见凸轮机构的应用

【复习】：

1、什么是内力？

什么是应力？

什么是变形？

什么是应变？

2、低碳钢拉伸的可分为几个变形阶段？

3、杆件内力的分析步骤是什么？

【新课】

活动一：

什么是间歇机构？

常见间歇机构有哪些？

活动二：

1、什么是凸轮机构？

凸轮机构常用材料有哪些？

2、常见的凸轮机构有哪些？

有哪些基本参数？

活动三：

1、凸轮的常用的加工方法有哪些？

2、凸轮在轴上固定的方式有哪些？

授课主要内容或板书

一、复习旧课

讲评作业批改情况及存在问题。

二、新课教学

1、间歇机构

将主动件的等速连续转动转换为从动件的时转时停的周期性运动的机构。

常见的间歇机构：

凸轮机构、棘轮机构和槽轮机构。

2、凸轮机构

（1）定义

通过凸轮、从动件和机架组成的高副机构。

（2）作用：

将凸轮的连续转动或移动转变为从动件的往复移动或摆动

（3）分类：

按凸轮的形状分类：

盘形、移动、圆柱

按从动件的形状分类：

尖顶、滚子、平底

按从动件的运动形式分类：

移动、摆动

（4）凸轮机构基本参数：

1）基圆；

2）推程与推程运动角；

3）远休止角；

4）回程与回程运动角；

5）近休止角。

（5）凸轮的加工与固定

1）加工方法：

划线加工、数控铣床及线切割加工

2）固定：

用键固定、用螺钉与销固定

（6）凸轮的材料

45，40Cr

课堂教学安排

学生预习内容

学生上网了解有关间歇机构方面的相关信息，寻找生活中的实例。

自行车后轴上的飞轮是什么机构？

电影放映机的卷片装置采用的是什么机构？

课堂教学安排

主要活动内容（知识点）

学生活动

教师活动

复习：

1、什么是内力？

什么是应力？

什么是变形？

什么是应变？

2、低碳钢拉伸的可分为几个变形阶段？

3、杆件内力的分析步骤是什么？

思考问题

营造意境导入新课

授新课活动内容：

活动一：

看课本，了解间歇机构。

什么是间歇机构？

常见间歇机构有哪些？

将主动件的等速连续转动转换为从动件的时转时停的周期性运动的机构。

常见的间歇机构：

凸轮机构、棘轮机构和槽轮机构。

活动二：

看课本，熟悉凸轮机构的相关知识

1、什么是凸轮机构？

凸轮机构常用材料有哪些？

2、常见的凸轮机构有哪些？

有哪些基本参数？

凸轮机构：

通过凸轮、从动件和机架组成的高副机构。

凸轮的材料45，40Cr

活动三：

1、凸轮的常用的加工方法有哪些？

2、凸轮在轴上固定的方式有哪些？

加工方法：

划线加工、数控铣床及线切割加工

固定：

用键固定、用螺钉与销固定

活动四：

举例说明，生活中哪些机构是运用了凸轮原理？

小组讨论

代表回答

集体探讨

自由论坛

小组讨论

代表回答

集体探讨

自由论坛

引导、示范

引导

板书

引导

归纳

板书

课堂检测

一、判断题〔正确的打√，错误的打×〕

（×）1.在凸轮机构中，凸轮作从动件。

（√）2.凸轮机构中，从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线

二、填空题:

1、凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构件所组成。

2、在凸轮机构中，按凸轮形状分类，凸轮有盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮。

三、简答

什么是间歇机构？

常见间歇机构有哪些？

小结

课题序号

11

授课班级

授课课时

1

授课形式

活动单导学

授课章节

名称

3-4棘轮机构与槽轮机构

使用教具

多媒体资源

教学目标

了解棘轮机构的组成、类型、特点及其应用

了解槽轮机构的组成、类型、特点及其应用

教学重点

了解棘轮机构和槽轮机构的组成、类型、特点

教学难点

了解棘轮机构和槽轮机构的应用

更新、补

充、删节

内容

课外作业

习题P69

教学后记

《棘轮机构、槽轮机构》活动单

【教学目标】：

了解棘轮机构的组成、类型、特点及其应用

了解槽轮机构的组成、类型、特点及其应用

【教学重点】：

了解棘轮机构和槽轮机构的组成、类型、特点

【教学难点】：

了解棘轮机构和槽轮机构的应用

【复习】：

1、什么是间歇机构？

常见间歇机构有哪些？

2、什么是凸轮机构？

凸轮机构常用材料有哪些？

3、常见的凸轮机构有哪些？

有哪些基本参数？

【新课】

活动一：

1、什么是棘轮机构？

由哪几部分组成？

其工作原理是什么？

2、棘轮机构的特点是什么？

其应用场合是什么？

活动二：

1、什么是槽轮机构？

常见的槽轮机构有哪些？

2、槽轮机构的特点是什么？

其应用场合是什么？

活动三：

复习本章节的主要内容

授课主要内容或板书

一、复习旧课

讲评作业批改情况及存在问题。

二、新课教学

1、棘轮机构

（1）定义：

利用棘爪推动棘轮上的棘齿，反向从齿背上滑回的方式，以实现周期性间歇运动的机构。

（2）棘轮机构的组成：

主要由棘轮、棘爪、止回棘爪和摇杆组成。

（3）棘轮机构的类型：

单动式、双动式、双向式

3、槽轮机构：

（1）定义

利用圆销插入轮槽拨动槽轮转动，圆销脱离轮槽槽轮就停止转动的方式，以实现周期性间歇运动的机构。

（2）组成：

由主动拨盘、从动槽轮和机架组成。

（3）工作原理

拨盘以等角速度作连续逆时针方向回转，槽轮作间歇运动

（4）槽轮机构的类型：

单圆柱销槽轮机构

单圆柱销槽轮机构

内啮合式的槽轮机构

（5）槽轮机构特点：

优点：

槽轮机构具有机构简单、外形尺寸小、制造容易、机械效率高、能平稳间歇地进行转位、工作可靠，

缺点：

工作时有柔性冲击、槽轮转角大小不能调节

（6）槽轮机构应用

槽轮机构一般应用在转速较低且要求间歇转动的场合

课堂教学安排

学生预习内容

学生上网了解有关间歇机构方面的相关信息，寻找生活中的实例。

自行车后轴上的飞轮是什么机构？

电影放映机的卷片装置采用的是什么机构？

课堂教学安排

主要活动内容（知识点）

学生活动

教师活动

复习：

1、什么是间歇机构？

常见间歇机构有哪些？

2、什么是凸轮机构？

凸轮机构常用材料有哪些？

3、常见的凸轮机构有哪些？

有哪些基本参数？

思考问题

营造意境导入新课

授新课活动内容：

活动一：

看课本，熟悉棘轮机构的相关知识

1、什么是棘轮机构？

由哪几部分组成？

其工作原理是什么？

2、棘轮机构的特点是什么？

其应用场合是什么？

利用棘爪推动棘轮上的棘齿，反向从齿背上滑回的方式，以实现周期性间歇运动的机构。

棘轮机构的组成：

主要由棘轮、棘爪、止回棘爪和摇杆组成。

活动二：

看课本，熟悉槽轮机构的相关知识

1、什么是槽轮机构？

常见的槽轮机构有哪些？

2、槽轮机构的特点是什么？

其应用场合是什么？

利用圆销插入轮槽拨动槽轮转动，圆销脱离轮槽槽轮就停止转动的方式，以实现周期性间歇运动的机构。

槽轮机构组成：

由主动拨盘、从动槽轮和机架组成。

槽轮机构一般应用在转速较低且要求间歇转动的场合

活动三：

章节的主要内容

小组讨论

代表回答

集体探讨

自由论坛

小组讨论

代表回答

集体探讨

自由论坛

引导、示范

引导

板书

引导

归纳

板书

课堂检测

一、判断题〔正确的打√，错误的打×〕

（×）1.槽轮机构与棘轮机构一样，可方便地调节槽轮转角的大小

（√）2.棘轮机构可以实现间隙运动。

二、填空题:

1．自行车后轴上的飞轮实际上就是一个棘轮机构。

2．电影放映机的卷片装置采用的是槽轮机构。

三、简答

棘轮机构和槽轮机构的间歇运动有何不同？

小结