铰链四杆机构.doc

铰链四杆机构及其应用
2010-05-10 15:07　来源: 作者：胡忠斌 网友评论 0 条 浏览次数 3040
课题 铰链四杆机构及其应用
【基本信息】
授课教师
胡忠斌
学校
安徽宿州市第一职业高中
专业
机电技术应用
学科
机械基础
课题
铰链四杆机构及其应用
授课班级
机电08（1）班
授课地点
专业教室
课时
6学时
学校地址
安徽宿州市雪枫路育才巷
联系电话

邮箱
ahszhzb@
【条件和情境分析】
1、学生情况分析
该班级学生为60人，其中女生8人，男生52人。有12名同学头脑比较灵活，能积极思考问题，老师讲授的内容能掌握80%以上；有40名同学能按老师的要求完成各项任务，但他们不能积极主动的思考问题，老师讲授的内容能掌握60%左右；还有8名同学有厌学情绪，没有学习积极性，学习能力及自我约束能力较差，老师讲授的内容只能掌握30%左右。在上课时要兼顾不同程度的学生，从教学形式上采取分小组教学，并进行不同程度学生的合理搭配，同时，要加强学生安全教育，要考虑到一些突发事件发生的可能性，并做好预防，以保证良好的教学效果，达到预期的教学目标。
2、教学资源分析
学校具有机械专业教室3个，内有机构实物、机构模型、机构示教板、多媒体、投影仪等教学设备，完全能满足学生学习之用。本次上课在专业教室一室，学生分10个小组，需要准备10套铰链四杆机构模型及相应的操作台，多媒体和投影仪一套。
【专业学科分析】
1、课程分析：
《机械基础》是机电专业第二学年开设的一门专业基础课程。学生已学过《机械制图》、《工程力学》等课程，已具备识图、绘图、受力分析等能力，为本课程的学习奠定了基础。
2、课题分析：
课题地位：铰链四杆机构是《机械基础》常用机构部分的重点内容，特别是对该机构的三种基本类型（曲柄摇杆机构、双摇杆机构、双曲柄机构）及其应用的学习，将为学生能够正确分析机械运动的原理打下坚实的理论基础。
课程任务：该课题通过两个教学任务来完成，即任务一识别铰链四杆机构的三种类型与任务二铰链四杆机构的应用。具体的学习内容如下：
任务一：识别铰链四杆机构的三种类型
重点学习铰链四杆机构三种基本类型（曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构）；曲柄存在的条件及机构类型的判定条件。
任务二：铰链四杆机构的应用
重点学习曲柄摇杆机构的应用，双曲柄机构的应用，双摇杆机构的应用。
【教学目标】
（1）正确识别生产与生活中常见机器上的铰链四杆机构。
（2）会用测量工具测量机构模型各构件的尺寸
（3）能画出生产生活中常见机器中三种不同类型的铰链四杆机构简图
【专业教学法分析】
任务一 铰链四杆机构的三种类型
在课题引入阶段，为了吸引学生学习积极性，采取了通过观看动画的方法进行课题引入。
在新课学习阶段，为了增加学生对机构的感性认识，培养团队合作能力，使用机构模型，运用分组讨论的教学方法，得出铰链四杆机构的三种类型。
为调动学习积极性，开拓学生思维，利用头脑风暴教学法找出机构模型产生不同运动状态的原因，得出曲柄存在的条件。
为使所学知识系统化，条理化，用心智图教学法对前面所学的铰链四杆机构知识点进行总结，加深学生对知识的理解。
为了培养学生动手能力，巩固所学知识点，让学生测量模型中构件的长度尺寸、画出机构简图，并运用海狼鱼教学方法解决画图过程中出现的问题。
任务二 铰链四杆机构的应用
教学方法：采用引导文教学法组织教学。
任务要求：学生分小组寻找生活、生产中铰链四杆机构三种不同类型的铰链四杆机构应用实例，并画出相应的机构简图。
1、收集信息（提供获取信息的途径）
2、制定计划（写出制订寻找计划、制订考核表、使用的工、量具计划、出行计划、安全保障计划等）
3、决策（教师协助学生做出调研决策，提出建议）
4、执行（学生利用课余时间按计划完成任务）
5、检查（小组自查，明确问题所在，找出整改方向）
6、评估（各小组以演讲的方式汇报学习成果，接受老师与其他小组同学的点评，老师给予评价与建议）
根据学生的不同程度，分成八个学习小组，每组确定一个学习组长，组长负责组织本小组的学习讨论、模型的使用及人身设备安全。
【教学过程计划草案】
阶段
教学环节
教学内容
教学方法
教学手段
时间
任务一 铰链四杆机构的类型 2学时
1
问候

师生互动

2分钟
2
复习
与本课相关的已学知识点（机械传动）
师生互动
幻灯片
8分钟
3
导入
铰链四杆机构(相关概念)
讲授、师生互动
动画、录像
10分钟
4
新课
各小组通过观察几种模型的运动状态，找出三种类型的铰链四杆机构
分组讨论
讲授
机构模型
黑板
20分钟
5
新课
1、 曲柄存在的条件
2、 机构类型的判定条件
头脑风暴
黑板
测量工具
20分钟
6
归纳总结
铰链四杆机构
心智图法
纸
10分钟
7
动手练习
学生测量模型杆件长度、画出机构简图、判定模型机构的类型
分组练习
师生互动
模型
黑板
测量工具
20分钟
任务二 铰链四杆机构的应用 4学时
阶段
教学环节
教学内容
教学方法
教学手段
时间
1
问候

师生互动

2分钟
2
复习
上一节的知识点
师生互动
幻灯片
3分钟
3
收集信息
布置任务：寻找生活、生产中铰链四杆机构三种不同类型的铰链四杆机构应用实例，并画出相应的机构简图。
引导文
幻灯片，引导文资料
30分钟
4
计划
制订寻找计划、考核表、使用的工、量具计划、出行计划、安全保障计划等
引导文

30分钟
5
决策
教师协助学生做出调研决策，提出建议
引导文

25分钟
6
执行
利用课余时间按计划完成任务
引导文
引导文资料
课余时间3天
7
检查
小组自查，明确问题所在，找出整改方向
引导文

45分钟
8
评估
各小组以演讲的方式汇报学习成果，接受老师与其他小组同学的点评，老师给予评价与建议
引导文

45分钟
【附件】
一、学习资料
任务一 识别铰链四杆机构的三种类型
Ø 学习目标：
知识目标：识别铰链四杆机构各部分名称，会判断铰链四杆机构的基本类型及其转化形式；
能力目标：用测量工具测量机构模型尺寸并绘制机构简图
情感目标：认真绘制机构简图，积极参与铰链四杆机构类型的讨论。
Ø 教学方法：头脑风暴、小组讨论、讲授、心智图法等综合教学法
Ø 讨论问题：
1、运动副有哪几种类型？模型中的运动副是什么类型
2、铰链四杆机构是如何定义的？
3、对照模型写出铰链四杆机构各部分的名称？
4、铰链四杆机构的基本类型有哪些？
5、铰链四杆机构曲柄存在的条件是什么？
6、画出模型中铰链四杆机构简图？
7、利用曲柄存在的条件，判断模型分别是哪种类型？
Ø 参考资料：
（一）、基本概念
1、机构：由构件组成，用来传递运动和动力，可实现多种运动形式的转化。
2、运动副类型：转动副、移动副
3、平面连杆机构：由多个构件通过转动副或移动副连接而成的构件系统。铰链四杆机构、单移动副四杆机构。
4、铰链四杆机构：由转动副连接而成的四杆机构。
5、铰链四杆机构的组成：机架、连杆、连架杆
机架：固定不动的构件（支承运动构件）
连杆：不与机架相连的构件（复杂的平面运动）
连架杆：与机架相连的构件（整周转动、摆动）
曲柄：整周转动的连架杆
摇杆：摆动的连架杆。
铰链四杆机构简图
（二）、铰链四杆机构的基本类型
1、曲柄摇杆机构（一个曲柄一个摇杆）
A、B——整周转动副
C、D——非整周转动副
在铰链四杆机构中，若两连架杆中一个为曲柄，另一个为摇杆，此种四杆机构 即称为曲柄摇杆机构。
运动特点：曲柄连续转动，摇杆往复摆动。
2、双曲柄机构（两个连架杆均为曲柄）
在铰链四杆机构中，若两个连架杆都是曲柄时，此种四杆机构即称为双曲柄机构。
运动特点：曲柄1连续转动，曲柄2连续转动。
两曲柄相等同向：当两曲柄的长度相等且平行时，称为平行双曲柄机构。平行双曲柄机构的两曲柄的旋转方向相同，角速度也相等
两曲柄相等、反向：双曲柄机构如果两组对边杆长都相等，但互不平行，则称为反向双曲柄机构。
两曲柄相等、反向：双曲柄机构如果两组对边杆长都相等，但互不平行，则称为反向双曲柄机构。
3、双摇杆机构（两个连架杆均为摇杆）
在铰链四杆机构中，若两连架杆都是摇杆时，此机构即称为双摇杆机构。
运动特点：摇杆1往复摆动，摇杆2往复摆动。
（三）、曲柄存在的条件：
1、必要条件：最短杆与最长杆长度和小于或等于其余两杆的长度和；
2、充分条件：连架杆与机架中至少有一个是最短杆
若不满足必要条件，则无论以哪个构件做机架，均为双摇杆机构。
（四）、铰链四杆机构类型的判别方法
1、以最短杆为机架：双曲柄机构
2、以最短杆邻边为机架：曲柄摇杆机构
3、以最短杆对边为机架：双摇杆机构
自我检测：
1、判断下列说法是否正确
a、曲柄一定是连架杆。( ) 　　　　　　　　　
b、曲柄一定是连杆。 ( )　　　　　　　　　　
C、曲柄摇杆机构的两连架杆运动形式不同。( )
2、填空：
如图所示，（ ）构件为连架杆，（ ）构件为机架，若构件AB能做整周回转，则构件AB叫做（ ），若构件CD做往复摆动，则构件CD叫做（ ）。（ ）构件为连杆，做（ ）运动。该机构叫做（ ）四杆机构。
3、说明下列机构中各构件的名称，并判断分别是哪种机构类型？
任务二 铰链四杆机构的应用
引导文：
Ø 学习目标：
知识目标：判别生产生活中几种常见机器中的铰链四杆机构的类型；
能力目标：画常见机器中铰链四杆机构简图。
情感目标：认真制定自我评估表；积极参与小组资料的搜集、具有团队合作意识及语言表达能力。
Ø 教学方法:：引导文法
Ø 引导问题：
1、寻找曲柄摇杆机构应用实例，至少找出3个机器。画出机构简图，说明机构类型。
2、寻找双曲柄机构应用实例，至少找出3个机器。画出机构简图，说明机构类型。
3、寻找双摇杆机构应用实例，至少找出3个机器。画出机构简图，说明机构类型。
Ø 引导资料：
1、曲柄摇杆机构应用实例：
应用实例一：汽车雨刮器
运动特点：主动件为曲柄，通过连杆使从动件摇杆作摆动，实现刮雨的目的，该机构是曲柄摇杆机构的应用。
应用实例二：雷达天线
运动特点：主动件（曲柄）回转运动转化为从动件（摇杆）的往复摆动。
应用实例三 搅拌机
利用连杆的平面运动，实现搅拌物料目的。
应用实例四 缝纫机脚踏板机构
摇杆（脚踏板）—主动件（摆动）
曲柄（带轮）—从动件（整周转动）
运动特点：主动件（摇杆）的摆动转化为从动件（曲柄）整周回转，从而实现带轮的连续回转运动。
2、双曲柄机构的应用实例
应用实例一 惯性筛
运动特点：两个连架杆均为曲柄，均可作整圈旋转
提示：主动曲柄匀速回转，从动曲柄变速回转
应用实例二 机车车轮的连动装置（平行四边形机构）
运动特点：曲柄回转方向相同，角速度相等
应用实例三 车门起闭机构（反向平行双曲柄机构）
主动曲柄转动时,通过连杆使从动曲柄朝反向转动，从而保证两扇车门能同时开启和关闭达到预定的各自工作位置。
运动特点：两曲柄回转方向相反，角速度不等。
3、双摇杆机构的应用
应用实例一 自卸翻斗装置
应用实例二 港口起重机
港口用起重吊车是典型的双摇杆机构，钓钩的移动轨迹近似水平线。
应用实例三：飞机起落架收放机构
运动特点：两摇杆可以分别做主动件
自我检测：
分别指出下列各种机构的类型，画出机构简图。
1、 剪刀机
2、碎石机
3、造型机翻箱机构
二、评分表
班级

姓名

学号

小组成员

日期

课题
铰链四杆机构及其应用
检测项目
检测内容
分值
检测标准
检测结果
得分
知
识
目
标
识别铰链四杆机构各部分名称
10
认识机架（3分）

认识连杆（3分）

认识连架杆（4分）

判断铰链四杆机构的基本类型及其转化形式
10
判断曲柄摇杆机构（4分）

判断双曲柄机构（3分）

判断双摇杆机构（3分）

判别生产生活中几种常见机器中的铰链四杆机构的类型
10
判断出日常生活生产中三种类型常见机器中的铰链四杆机构（10分）

判断出二种类型常见机器中的铰链四杆机构（6分）

判断一种类型常见机器中的铰链四杆机构（3分）

能
力
目
标
用测量工具测量机构模型尺寸
5
测铰链四杆机构的构件尺寸

绘制模型的机构简图
15
按标准正确绘制曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构简图（15分）

能基本完成曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构简图的绘制（9分）

不能完成曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构简图的绘制
（0分）

画常用机器中铰链四杆机构简图
20
按标准画出日常生活生产中三种类型常见机器中的铰链四杆机构简图（20分）

能基本完成二种类型常见机器中的铰链四杆机构简图的绘制（12分）

能完成一种类型常见机器中的铰链四杆机构简图的绘制（6分）

情
感
目
标
认真绘制机构简图
5
独立完成（5分）

合作完成（3分）

没完成（0分）

参与铰链四杆机构类型的讨论
5
全部参与（5分）

部分参与（3分）

没参与（0分）

认真制定自我评估表
5
参与制定（5分）

部分参与（3分）

没参与制定（0分）

积极参与小组资料的搜集
8
参与资料搜集（3分）

参与部分资料搜集（2分）

没参与资料搜集（0分）

安全意识（2分）

交往沟通能力（3分）

具有团队合作意识
3
合作能力（3分）

语言表达能力
5
语言组织能力（3分）

演讲姿态（2分）

总 分
100
得 分

教师评价
教师：
日期：

【参考资料】
1、机械基础教材 劳动出版社出版 2007.2
2、引导文资料 自编