机械设计基础(曹井新)项目1教案

授课教案授课教师课程名称机械设计基础项目1授课时间年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第节第节第节班班班授课项目平面机构运动简图的绘制和自由度计算教学目标知识目标：了解机器或机构的区别、运动副的概念，掌握机器或机构的组成、运动副的概念及其分类、平面机构运动简图的绘制方法和步骤、平面机构自由度的计算方法、计算平面机构自由度时应注意的三个问题能力目标：能够绘制平面机构的运动简图、计算平面机构的自由度素质目标：绘制平面机构运动简图、计算平面机构的自由度重点难点重点：了解运动副的概念，掌握平面机构运动简图的绘制方法和步骤、计算平面机构自由度时应注意的三个问题难点：计算平面机构自由度时应注意的三个问题教学地点普通教室□一体化教室□多媒体教室实训室□实验室□企业现场□其他教学方法及手段常规教学□启发式教学□现场教学□案例教学□问题教学□项目教学□多媒体教学□演示教学其他教学过程设计一、复习复习上次课学习的内容。二、课程导入：本项目通过“颚式破碎机主体机构运动简图的绘制”任务的实施来介绍平面机构运动简图的绘制方法和步骤；以“筛料机构自由度的计算”为例，来学习平面机构自由度的计算过程。三、课程设计过程（4学时）教师指导学生活动时间分钟任务1.1颚式破碎机主体机构运动简图的绘制自我介绍与课程介绍听课，记录学习笔记10指导学生分组，产生组长和组名学生分组（5-8人）10教师导课：学习提示学生列举自己见过的机构运动简图。【任务引入】绘制颚式破碎机主体机构的运动简图。教师介绍本任务的学习内容。学生发言汇报、记录学习笔记15分小组学习:1、什么是机器和机构。讨论：你所见到的机器和机构。例举一例。2、什么是零件、部件和构件讨论：你所见到的零件、部件。例举一例。3、平面机构运动简图的绘制步骤课堂训练：绘制齿轮机构运动简图。阅读教材和PPT、分组讨论、撰写发言提纲、学生发言汇报，课，记录学习笔记30颚式破碎机主体机构简图绘制任务实施以学生学习小组为单位进行任务实施汇报10教师点评任务实施情况并进行评价学生自我评价，记录学习笔记5教师小结，解析本任务的重点和难点。布置作业与下次课预习内容。阅读教材、记录学习笔记10任务1.2筛料机构自由度的计算复习上次课学习内容10教师导课：学习提示学生讨论对构件自由度的理解认识。【任务引入】本任务将以“筛料机构自由度的计算”为例，来介绍平面机构自由度的计算过程。教师介绍本任务的学习内容。学生发言汇报、记录学习笔记15分小组学习:1、什么是平面机构的自由度。提问+讨论：为什么要研究平面机构的自由度？举例说明2、机构具有确定运动时需要满足的条件提问+讨论：构具有确定运动时需要满足的条件的应用3、计算平面机构自由度时需要注意的问题提问+讨论：为何要有虚约束？其特点和应用范围？举例说明阅读教材和PPT、分组讨论、撰写发言提纲、学生发言汇报，课，记录学习笔记40“筛料机构自由度的计算”任务实施以学生学习小组为单位进行任务实施汇报10教师点评任务实施情况并进行评价学生自我评价，记录学习笔记5教师小结，解析本任务的重点和难点。布置作业与下次课预习内容。阅读教材、记录学习笔记10四、课后任务1.完成作业。2.让学生在生活中去发现本任务讲解的内容。3.复习并预习下次课内容教学后记No授课内容任务1.1颚式破碎机主体机构运动简图的绘制一、自我介绍与课程介绍10分钟1.日常生活中常见的机器有哪些？等等，按学生学号提问。二、指导学生分组，产生组长和组名，10分钟三、教师导课与课程学习：（1）学习提示，教师介绍本任务的学习内容。15分钟学生列举自己见过的机构运动简图。【任务引入】颚式破碎机主要用于冶金、化工及建材等行业粉碎矿石和岩石。在研究其主体机构的运动规律时，可以按平面机构来处理而不影响其运动规律。本任务将绘制颚式破碎机主体机构的运动简图。教师学习提示：什么是机器和机构；什么是零件、部件和构件；平面机构运动简图的绘制。（2）分小组学习，以学生为主。30分钟1.1.1机器和机构1.机器都是人为的多种实物（构件）的组合体；各实物（构件）之间具有确定的相对运动；能完成有用的机械功或实现能量转换。2.机构当仅对组成机器的各实物（构件）之间的相对运动关系进行分析而不考虑其具体功用时，通常把具有确定相对运动的实物（构件）的组合体称为机构。从结构和运动学的观点来看，机器和机构二者之间没有区别，常用机械一词作为它们的总称，即机械是机器和机构的统称。1.1.2零件、部件和构件1.零件：是组成机器的最小制造单元，是不可再拆分的组成机器的基本组成要素。2.部件：是能完成特定功能的一系列零件的组合体。比较复杂的机器都是先由一些零件组装成部件，再由部件和另一些零件所组装而成。3.构件：是指机构的基本运动单元。构件按其运动性质可分为固定件、主动件和从动件。1.1.3平面机构运动简图的绘制1.运动副当构件组成机构时，需要以一定的方式把各构件联接起来。使两构件间直接接触，且能作相对运动的联接称为运动副。两构件只能在同一平面内相对运动的运动副称为平面运动副。按两构件间的接触特性，平面运动副通常可分为低副和高副。2.平面机构运动简图用来表明平面机构的组成和各构件间真实运动关系的简单图形，称为平面机构运动简图。学生发言汇报、记录学习笔记学生发言汇报并记录学习笔记阅读教材和PPT、分组讨论、撰写发言提纲、学生发言汇报，课，记录学习笔记No授课内容3.平面机构运动简图中运动副的表示方法在绘制平面机构运动简图前，需要确定该机构中构件的数目和各个构件之间运动副的类型，然后按规定的符号和比例尺进行绘图。4.平面机构运动简图中构件的表示方法平面机构中的构件无论其形状如何复杂，都用简单的线条表示。5.平面机构运动简图的绘图步骤1）分析机构的运动及组成。确定机架、原动件和从动件。2）识别运动副的类型。由原动件开始，依次分析构件间的相对运动形式，确定运动副的类型和数目。3）选择投影平面，画出机构草图。4）确定比例尺μｌ，绘制机构的运动简图。μｌ＝构件实际长度（m）∕构件图样长度（mm）。按照各运动副间的距离和相对位置，用规定的线条和符号绘图。（3）任务实施。10分钟任务内容：试绘制如图所示颚式破碎机主体机构的运动简图。1）分析机构的运动及组成。确定机架、原动件和从动件。2）识别运动副的类型。由原动件开始，依次分析构件间的相对运动形式，确定运动副的类型和数目。3）选择投影平面，画出机构草图。4）确定比例尺μｌ，绘制机构的运动简图。μｌ＝构件实际长度（m）∕构件图样长度（mm）。按照各运动副间的距离和相对位置，用规定的线条和符号绘图。（4）教师点评任务实施情况并进行评价。5分钟（5）教师小结，解析本任务的重点和难点。布置作业与下次课预习内容。10分钟什么是机器和机构；什么是零件、部件和构件；平面机构运动简图的绘制。三、课后任务1.完成作业：课后作业。2.让学生在生活中去发现本任务讲解的内容。3.复习并预习下次课内容：任务1.2。学生在老师的指导下分组学习并进行小组学习成果汇报以学生学习小组为单位进行任务实施汇报No授课内容任务1.2筛料机构自由度的计算一、复习10分钟1.什么是机器和机构？1.什么是零件、部件和构件？按学生学号提问。二、教师导课与课程学习：（1）学习提示，教师介绍本任务的学习内容。15分钟筛料机构是平面机构的一个具体实例，本任务将以“筛料机构自由度的计算”为例，来介绍平面机构自由度的计算过程。教师学习提示：什么是平面机构的自由度；机构具有确定运动时需要满足的条件；计算平面机构自由度时需要注意的问题。（2）分小组学习，以学生为主。40分钟1.2.1平面机构的自由度1.构件的自由度作平面运动的构件相对于定参考系所具有的独立运动的数目，称为构件的自由度。简单地说，构件所具有的独立运动的数目称为构件的自由度。当两构件组成平面转动副时，两构件间便只具有一个独立的相对转动，失去两个相互垂直方向的移动；当两构件组成平面移动副时，两构件间便只具有一个独立的相对移动，失去相互垂直方向的移动和转动。因此，一个平面低副引入两个约束，保留一个自由度。2.平面机构自由度的定义平面机构相对于机架所具有的独立运动数目，称为平面机构的自由度。为了使设计者所设计的机构能够运动并且具有运动的确定性，必须计算机构的自由度，根据自由度可以确定机构所需要的原动件（主动件）的数目。3.平面机构的自由度计算若该平面机构中共有PL个低副、PH个高副，则平面机构的自由度F的计算公式为F＝3ｎ－2PL－PH1.2.2机构具有确定运动时需要满足的条件机构具有确定运动的条件为：机构的原动件数目W等于机构的自由度F并且F大于零，即W＝F>01.2.3计算平面机构自由度时需要注意的问题计算平面机构自由度时需要注意复合铰链、局部自由度和虚约束等三个方面的问题，否则，会造成计算结果的错误。1．复合铰链两个以上的构件在同一处以同轴线的转动副相联，称为复合铰链。学生发言汇报、记录学习笔记学生发言汇报并记录学习笔记阅读教材和PPT、分组讨论、撰写发言提纲、学生发言汇报，课，记录学习笔记No授课内容2．局部自由度与机构运动无关的构件的独立运动称为局部自由度。在计算机构自由度时，局部自由度应略去不计。3.虚约束机构中与其他约束重复而对机构运动不起新的限制作用的约束，称为虚约束。计算机构自由度时，应除去虚约束。（3）任务实施10分钟【任务内容】：试计算如图所示筛料机构的自由度，并判定该机构正常工作时原动件的数目应为多少？机构中复合铰链、局部自由度和虚约束等三个方面的问题如下图所示：考虑复合铰链、局部自由度和虚约束等问题后：ｎ＝7，PL＝9，PH＝1，其自由度为F＝3ｎ－2PL－PH＝3×7－2×9－1＝2（4）教师点评任务实施情况并进行评价。5分钟（5）