《机械基础》教案（项目3 常用机构）

《机械基础》

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课题认识平面连杆机构课时4学时教学目标知识技能目标：（1）了解平面连杆机构的组成、类型、特性及应用；（2）掌握比较简单的平面铰链四杆机构的设计方法；思政育人目标：激发学生的创新意识和探索精神教学重难点教学重点：平面铰链四杆机构的运动特性及应用；教学难点：铰链四杆机构类型的判别。教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法教学设计第1节课：→→新课讲授→课堂小结第2节课：→新课讲授→课堂训练→课堂小结→作业布置教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课新课导入【教师活动】在多媒体屏幕上打开演示一个飞机起落架收放的3D动画，引起学生的兴趣，集中学生的注意力，由此提出飞机能平安着陆，它的起落架是靠一种稳定的机构实现可控的收放和承重。它的结构是怎么样的呢？【学生活动】无实例引起学生注意力新课讲授一.平面连杆机构概念【教师活动】（1）平面连杆机构的各构件是用销轴、滑道（低副）等方式连接起来的，各构件间的相对运动均在同一平面或互相平行的平面内。最简单的平面连杆机构是由4个杆件组成的，简称平面四杆机构，其结构简单、易于制造、工作可靠，因此应用非常广泛。（2）应用实例：雷达、飞机起落架、铲斗、缝纫机、货车自卸机构、变速器、起重机、破碎机、筛选机、压紧机等。【学生活动】讨论这些机构有什么特性？二、平面四杆机构结构及组成【教师活动】1.平面四杆机构的基本形式是铰链四杆机构,其四个运动副均为转动副。图1.平面四杆机构的基本形式图1所示：构件4为机架,直接与机架相连的构件1、3称为连架杆,其中能作整周回转的连架杆称为曲柄,如构件1;仅能在某一角度范围内作往复摆动的构件称为摇杆(或摆杆),如构件3;不直接与机架相连的构件称为连杆,如构件2。铰链四杆机构存在曲柄的条件:(1)最短杆与最长杆的长度之和,小于或等于其余两杆长度之和;2.曲柄摇杆机构的应用图2搅拌机3.双曲柄机构的应用图3公共汽车车门启闭机构4.双摇杆机构的应用图4飞机起落架【学生活动】讨论并总结以上结构特征和用途。三、铰链四杆机构的演化【教师活动】1.转动副演化为移动副图5曲柄滑块机构2.导杆机构3.双滑块机构【学生活动】对比分析这几种机构的不同四、铰链四杆机构工作特性【教师活动】1.急回特性实际应用中,为了提高机械的工作效率,在慢速运动的行程(正行程)工作,快速运动的行程(反行程)返回。2.死点位置死点位置是指在机构的运动过程中，从动件上的传动角等于零（或压力角等于90°）的位置，此时驱动力对从动件的有效回转力矩为零。在机构中，这通常表现为连杆与从动件（如曲柄）共线的状态。3.死点位置的利用消极影响：在需要连续运转的机构中，死点位置可能会导致机构无法顺利转动，从而影响机构的正常工作。例如，在缝纫机、剪板机等设备中，死点位置可能会导致设备停止工作。积极影响：然而，死点位置并非总是有害的。在某些场合下，死点位置可以被合理利用。例如，在固定夹紧装置中，死点位置可以确保工件在加工过程中不会松动。【学生活动】讲述一下在生活中你是否看到过这样的机构了解应用场景，激发学生兴趣图形对应案例讲解，加深学生印象总结归纳，提升学生认知讲解要点，提醒区别与联系，加深知识点的学习课堂小结

【教师】简要总结本节课的要点一、平面连杆机构概念二、平面四杆机构结构及组成三、铰链四杆机构的演化四、铰链四杆机构工作特性【学生】学生总结回顾知识点总结归纳课堂所学知识点作业布置【教师】布置课后作业完成教材....【学生】完成课后任务巩固课程内容教学反思本次课是..............《机械基础》

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课题认识凸轮机构课时5学时教学目标知识技能目标：（1）了解凸轮机构的从动件常用运动规律；（2）掌握凸轮机构的组成、类型和应用方法；思政育人目标：激发学生的创新意识和探索精神教学重难点教学重点：凸轮机构的组成、类型；教学难点：凸轮机构的应用方法。教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法教学设计第1节课：→→新课讲授→课堂小结第2节课：→新课讲授→课堂训练→课堂小结→作业布置教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课新课导入【教师活动】视频事例：汽车发动机中的配气机构、纺织机械中的送经机构等，这些机构中都广泛应用了凸轮机构。为什么凸轮机构能够在各种机械中得到广泛应用？它的工作原理是什么？【学生活动】无实例引起学生注意力新课讲授一.凸轮机构概念【教师活动】凸轮机构是能实现复杂运动规律要求的高副机构,它广泛应用于各种机械中。凸轮机构设计的是根据工作要求合理地确定从动件的运动规律,并设计凸轮轮廓，从而实现周期性的规定动作。【学生活动】讨论这些机构有什么特性？二、凸轮机构的组成、类型和应用【教师活动】1.凸轮机构的组成。图1.内燃机的配气机构1—凸轮2—气阀3—机架图1所示为内燃机的配气机构。它是由凸轮1、从动件气阀2和机架3组成。当具有曲线轮廓的凸轮作等速转动时,气阀2通过同凸轮轮廓保持高副接触获得有规律的开启和闭合运动,从而完成配气的动作要求。通过凸轮轮廓设计可以获得从动件预期的任意复杂运动规律是凸轮机构最主要的功能。2.凸轮机构的类型，按从动件运动形式分类：①对心移动从动件凸轮机构；②偏置移动从动件凸轮机构；③摆动从动件盘形凸轮机构；3.凸轮机构的类型，从动件的形状分类：①尖端移动从动件；②滚子移动从动件；③平底移动从动件；4.凸轮机构的类型，按从动件和凸轮保持高副接触的方式分类：①力封闭凸轮机构；②形封闭凸轮机构；5.凸轮机构的应用①自动车床的进刀机构：凸轮1转动,带动从动杆2往复摆动,再通过从动杆2上的扇形齿轮3带动横刀架4运动,完成进刀和退刀的动作。图2.自动车床进刀机构②绕线机机构：轴3转动,通过蜗杆5和蜗轮6带动凸轮1转动,摆动从动件2的往复摆动使得线绳通过从动件2端部的拨叉被均匀地缠绕到线轴4上。图3.绕线机机构【学生活动】讨论并总结以上凸轮结构特征和用。三、从动件常用运动规律【教师活动】1.凸轮机构的工作循环工作循环包括推程、远休、回程和近休四个阶段。其中，推程是指凸轮推动从动件运动的过程；远休是指凸轮停止推动，从动件自由运动的过程；回程是指从动件在凸轮作用下返回原位的过程；近休是指从动件停止运动，准备下一轮推程的过程。2.从动件常用运动规律①从动件等速运动规律；图4.等速从动件运动规律：位移线图为斜直线,速度线图为平行于横轴的直线②从动件等加速等减速运动规律。【学生活动】讨论并总结以上结构特征和用途。四、尖端移动从动件盘形凸轮轮廓线的基本原理及设计方法【教师活动】根据实例工作要求选定凸轮机构的类型和从动件的运动规律,进行凸轮轮廓线的设计。【学生活动】了解设计的方法和思路。了解应用场景，激发学生兴趣图形对应案例讲解，加深学生印象总结归纳，提升学生认知讲解要点，提醒区别与联系，加深知识点的学习课堂小结

【教师】简要总结本节课的要点一、凸轮机构概念二、凸轮机构结构及组成三、凸轮机构从动件常用运动规律四、凸轮机构的设计方法【学生】学生总结回顾知识点总结归纳课堂所学知识点作业布置【教师】布置课后作业完成教材....【学生】完成课后任务巩固课程内容教学反思本次课是..............《机械基础》

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课题课时3学时教学目标知识技能目标：（1）了解棘轮机构的基本形式、工作原理及应用；（2）了解槽轮机构的组成、工作原理及应用；思政育人目标：激发学生的创新意识和探索精神教学重难点教学重点：间歇运动机构的组成、类型；教学难点：间歇运动机构的应用方法。教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法教学设计第1节课：→→新课讲授→课堂小结第2节课：→新课讲授→课堂训练→课堂小结→作业布置教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课新课导入【教师活动】实例引入：生活中常见的带有棘轮机构的物品，如卷尺、棘轮扳手等。通过展示这些物品并演示其工作原理，让学生直观感受到棘轮机构的存在和应用。【学生活动】无实例引起学生注意力新课讲授一.棘轮机构的基本形式、工作原理及应用【教师活动】1.棘轮机构的基本形式它主要由摇杆1、棘爪2和棘轮3组成。摇杆1为运动输入构件,棘轮3为运动输出构件。当摇杆逆时针摆动时,铰接在杆上的棘爪插入棘轮的齿内,使棘轮同时转过一定角度。当摇杆顺时针摆动时,棘爪在棘轮的齿上滑过,棘轮静止不动。这样,当摇杆作连续的往复摆动时,棘轮便得到单向的间歇转动。1一摇杆;2一棘爪;3一棘轮4一止动棘爪;5一机架;6一弹簧图1基本形式的棘轮机构棘轮机构分类：轮齿式棘轮机构按啮合方式分类：可分为外啮合棘轮机构和内啮合棘轮机构。按棘轮运动情况分类：可分为单向式棘轮机构和双向式棘轮机构。单向式棘轮机构：棘轮轮齿通常采用锯齿形，当摇杆向一个方向摆动时，棘轮沿同一方向转过某一角度；而当摇杆向另一个方向摆动时，棘轮静止不动。双向式棘轮机构：棘轮轮齿做成短梯形或矩形，通过变动棘爪的放置位置或方向来改变棘轮的转动方向。摩擦式棘轮机构当摇杆逆时针转动时，模块在摩擦力的作用下模紧摩擦轮，使摩擦轮同向转动；而当摇杆顺时针转动时，摩擦轮静止不动。【学生活动】讨论这种机构有什么应用场景？2.棘轮机构的工作原理棘轮机构的工作原理基于棘爪与棘轮齿之间的啮合和滑动。以单向式棘轮机构为例，当主动件（如摇杆）逆时针方向摆动时，驱动棘爪便插入棘轮的齿槽中，推动棘轮同向转动。此时，止回棘爪（如有安装）在棘轮的齿背上滑动，防止棘轮反转。而当主动件顺时针方向摆动时，止回棘爪阻止棘轮顺时针转动，驱动棘爪则在棘轮齿背上滑过，棘轮因此静止不动。因此，当主动件作连续的往复摆动时，棘轮便作单向的间歇运动。3.棘轮机构的应用自行车：自行车的后拨链器就采用了棘轮机构，使得链条能够单向传动，防止倒转。钟表：钟表的秒针和分针通常采用棘轮机构进行驱动，实现精确的间歇运动。打印机：打印机的打印头驱动机构也会采用棘轮机构，确保打印头在打印过程中能够准确、稳定地移动。纺织机械：在纺织机械中，棘轮机构常用于控制纱线或布匹的输送速度和方向。自动化生产线：棘轮机构在自动化生产线中也有着广泛的应用，例如在装配线上实现零件的间歇输送和定位。制动器：棘轮机构可用于杠杆控制的带式制动器中，实现制动功能。二、槽轮机构的组成、工作原理及应用【教师活动】1.槽轮机构的组成它由带若干直线沟槽的槽轮2和带有圆柱销的拨盘1及机架所组成。拨盘1为原动件,一般作等速转动。槽轮2为从动件,作单向间歇转动。当圆柱销A进入径向槽时,槽轮转动;当圆柱销A退出径向槽时,槽轮静止不动。1—拨盘;2一槽轮图2基本形式的槽轮机构槽轮机构主要分成传递平行轴运动的平面槽轮机构和传递相交轴运动的空间槽轮机构两大类。2.槽轮机构工作原理槽轮机构的工作原理相对简单：①当主动拨盘上的圆柱销未进入槽轮的径向槽时，槽轮被锁止弧卡住，保持静止状态。②当圆柱销进入径向槽时，锁止弧分离，槽轮在圆柱销的驱动下开始转动。③当圆柱销脱离径向槽时，锁止弧再次卡住槽轮，使其停止转动。如此循环往复，槽轮便实现了单向的间歇转动。3.槽轮机构的应用槽轮机构因其结构简单、工作可靠、转角准确以及机械效率高等特点，被广泛应用于各种需要间歇转动的装置中。以下是应用实例：电影放映机：在电影放映机中，槽轮机构被用于自动传送链装置，确保胶片能够按照预定的速度和时间间隔进行间歇传送，从而实现电影的连续播放。纺织机械：在纺织机械中，槽轮机构常用于分度机构中，确保纱线或织物能够按照恒定的旋转角进行间歇转动，从而实现精确的纺织操作。自动机床：在自动机床中，槽轮机构可用于转塔刀架的转位机构，实现刀具的快速更换和精确定位。此外，槽轮机构还广泛应用于各种计数器、包装机械、食品加工机械等领域。在这些应用中，槽轮机构能够有效地将主动件的连续转动转换成从动件的带有停歇的单向周期性转动，满足各种间歇运动的需求。【学生活动】讨论并总结间歇机构的优势与用途。【教师