铰链机构.doc

课 时 教 案

《铰链四杆机构》

授课日期
10.5.20
课 时
1学时
科 目
机械基础
班 级
09船电1
应到人数
32
实到人数
32
教务审批及日期
（科长签名）
课 题
铰链四杆机构

教 材
《机械基础》中国劳动与社会保障出版社
课程要求及教学目的
1、 知识教学点：平面四杆机构的组成，四杆机构三种基本形式的判定，曲柄存在条件
2、 能力训练点：学生通过学习四杆机构，掌握自行设计各种四杆机构的方法。
3、 思维扩展点：围绕所学知识，扩展思维，培养学生分析问题、解决问题的能力。
教学重点
1、曲柄存在的条件。
2、曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构的判定。
教学难点
掌握设计曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构的方法。
教学方法
问题引导、启发讨论、媒体运用、实物教具、动手设计、成果展示法。
教具及参考书
1、 平面四杆机构实物教具、多媒体。
2、 展示板、五种长度不同的杆件（供学生使用）。
3、教学参考书《机械基础》。
课 前 分 析
授课对象分析
该班学生刚开始对机械传动十分陌生，初接触专业基础知识很难接受，讲课时应该抓住知识点，尽可能多地利用媒体演示、教具、实物等手段，采用讲练结合，使学生们在感性认识的基础上，建立、掌握对所学知识的概念和运用方法。
课
题
分
析
平面连杆机构能以简单的结构实现复杂的运动规律，而且更以其独特可靠的低副联接形式，倍受广大机械设计人员的瞩目。其在工业、农业、冶金、化工、纺织、食品等机械中的应用实例不胜枚举。如此重要的教学内容，应该探寻一种形式新颖、方法独特的教学方法，以达到良好的教学效果。
整体教学编排设想
通过对旧课的复习，了解平面四杆机构在机械传动中的重要性。在讲授新课的过程中，依照由表及里、由浅入深的教学原则，通过提出问题，多媒体动画演示使同学们具有感性认识，才能便于掌握基本概念。然后让学生通过实际动手设计，巩固所学知识。最后，再在本节内容的基础上，充分调动、发挥学生的主观能动性，开展讨论展示设计成果，激活学生思维，展开大脑风暴，将“死”知识，“活”运用，最终将学生对知识的追求推向更高的境界。
教

学

过

程
一、组织教学：（1分钟）
备 注
二、复习旧课，导入新课：（2分钟）
前面章节讲授的机械传动（带传动、螺旋传动、链传动和齿轮传动）的特点：结构复杂、实现运动简单，而平面四杆机构结构简单，可以实现复杂运动

通过对上一节知识的复习，将问题引入到本节的教学课题上来。
三、新课教学：（18分钟）
（一）提出问题、引发思维、诱趣探求
1、导入：首先让同学们先观看一段动画雷达天线和啤酒灌装生产线影片，观察采用了什么样的结构设计。导入平面四杆机构概念。

平面连杆机构：平面连杆机构是一些刚性构件用转动副或移动副相互连接，组成在同一平面内运动的机构。
铰链四杆机构：当平面四杆机构中的运动副均为转动副时，称为铰链四杆机构。

通过动画演示激发学生的兴趣,同时增加学生的感性认识

2、讲解铰链四杆机构的组成，说明机架、连架杆、连杆的概念。
n1).机架：固定不动的构件
n2).连架杆：直接和机架相连接的构件
n3).连杆：不与机架直接连接的构件
机架
连杆
连架杆
连架杆

3曲柄和摇杆的概念:
曲柄：与机架相连且能够做整周连续回转的构件
摇杆：与机架相连但不能够做整周连续回转，只能来回摆动一定角度的构件

双摇杆机构
4、利用雷达天线、双摇杆机构、双曲柄机构四个动画演示，引出四杆机构的三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。
教 学 过 程
双曲柄机构
双曲柄机构

这部分内容是本节课的重点和难点

利用曲柄摇杆机构动画演示让同学们有感性认识，同时让同学们来寻找机架、连架杆和连杆。同时让同学注意两个连架杆的区别，从而引出曲柄和摇杆的概念。

利用动画演示说明三种机构的区别
让同学们学会识别三种机构
教

学

过

程
（二）引导学生探求曲柄存在条件和铰链四杆机构三种基本形式:曲柄摇杆机构,双曲柄机构,双摇杆机构的形成条件.
1、提出问题一：何时有曲柄存在？
利用曲柄摇杆机构动画演示，提出问题，为何有曲柄存在？
同时利用两组不同的杆件长度的四杆机构的动画，一组是200mm、300mm、400mm、450mm，另一组是130mm、150mm、175mm、200mm提示学生观察四个杆的长度关系和最短杆的位置。让学生找到两组动画的区别。

2、提出问题二：最短杆和最长杆之和与另两杆之和的关系？
最后总结曲柄存在的条件：
1） 最短杆和最长杆之和小于等于另两杆之和
2） 以最短杆做连架杆和机架

培养学生的观察能力和分析问题的能力。
对于铰链四杆机构曲柄存在条件这一重要知识点的学习，传统的教学方法是根据三角形二边之和大于第三边的理论进行不等式的数学推导，其过程繁琐而刻板，学生难以理解，效果欠佳。现在利用动画加实物教具演示与思维点拨相结合的教学方法，学生会在宽松的课堂气氛中获得非常直观的感性知识，既突破难点，又发展了学生的思维。使学生能够从感性认识上升到理性认识。

教

学

过

程

3、 提出问题三：如果已知四个杆件的长度，如何组成曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构？利用动画演示让学生们观察杆件长度关系和最短杆的位置，最终得出结论。
（1） 当铰链四杆机构中最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆的长度之和，则：
1） 取最短杆为连架杆时，构成曲柄摇杆机构；
2） 取最短杆为机架时，构成双曲柄机构；
3） 取最短杆为连杆时，构成双摇杆机构；
（2）当铰链四杆机构中最短杆与最长杆之和大于或等于其余两杆的长度之和，则无曲柄存在，只能构成双摇杆机构。

四、动手设计 深化思维 学生展示设计成果（20分钟）
分组：40人，5人／组，共8组，由动手能力强的学生担任组长，发挥骨干作用。
1．组长领取设计材料和任务书：五根不同长度的杆件，大头针若干，尺子一把。
2．分配设计任务。
（1、2）组　　设计曲柄摇杆机构
（3、4）组　　设计双曲柄机构
（5、6）组　　设计双摇杆机构：最长杆＋最短杆≤其余两杆长度之和。以最短杆的相对杆为机架。
（7、8）组　　设计双摇杆机构：最长杆＋最短杆＞其余两杆长度之和。
3．展示设计成果：
让每组学生选出代表发言，展示本小组设计成果，其他小组提出问题并加以评价。这样锻炼了学生的语言表达能力和应变能力。整个教学设计既符合学生的认知规律，即整体感知——局部思维——迁移拓展，又新颖生动、重点突出，体现了“三为主”的精神。

该程序是“行为引导型教学”方法的中心环节,学生感性认识形成以后,分组进行设计。在设计过程中，充分发挥其主观能动性，边设计，边思考，既巩固了理论知识，又提高了动手能力，同时加强了合作意识和团队精神，从而实现感性知识上升为理性知识，达到理论与实践有效结合，进一步培养了学生探询知识的自觉性和主动性。
最后由各小组派一名或二名同学演示他们的设计成果，即锻炼了他们的表达能力，同时增强了学生的自信心和自豪感。

五、归纳总结：（3分钟）
1、 知识要点总结
通过本节课的学习，要求学生重点掌握：
1）铰链四杆机构的三种基本形式
2）曲柄存在的条件
3曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构的判别
2、 对学生展示评价总结，注重对学生的肯定和鼓励
3、 铰链四杆机构还有哪些演化形式呢？
再一次观察啤酒灌装生产线影片

简明扼要地进行总结，并为下一节的引入埋下伏笔。
在学生展示、评价过程中，应不断给予学生表扬和鼓励，还要及时归纳总结，强调重点，留下思考。如：究竟谁的设计成果能应用在雷达天线和啤酒灌装生产线上？进一步激发学生的学习热情。
五、布置作业：（1分钟） 教科书第97页：
第7题（本题是概念题，可使学生对本节课所学概念进行复习。）
第10，11题（此题为分析计算题，它概括了本节所学的难点，学生通过反复练习，可以巩固所学内容，从而达到举一反三的目的。）
课后练习，加强对知识的巩固。
课
后
谈
1、执行情况：本节课较圆满地按教学计划完成了授课任务。
2、实施情况和感受：在讲解本节课内容时，采用问题引导、启发讨论以及教具、多媒体等教学手段，并且通过学生亲自动手进行设计，激发学生的好奇心。采用“行为引导学”对本节课所学知识，让学生畅所欲言，充分讨论，使学生的大脑处于兴奋、发散的状态。整个课堂教学过程中，学生情绪高涨、发言积极、思路开阔，不同程度的学生都得到了广泛的表现，达到了预期的教学效果。
从这节课的安排上可以看出，教师和学生自始至终都热情高涨的参与到教学活动中，通过精心设计的教学过程和精心制作的课件，为学生创造一个学习、发现、探索、创造的情境，使学生们从感性入手，引导学生思维，循序渐进不断激发学生的探知欲，激发学生的学习热情，通过亲自动手设计达到感性和理性的统一，让学生积极主动地做到理论与实践相结合。学生在这开放、热烈、活跃的教学环境中汲取着知识的营养，开发着自己的潜能，享受者学习的快乐。
3、不足之处：教学实施过程中学生积极参与、时间控制难度较大。此外在动画演示中，速度较快学生在头脑中的印象不太深刻，如果中间插放相应的实际铰链四杆机构的相关影片，增强实际应用的感性认识，效果会更好。这个工作还待以后到工作现场进行实录。

板书设计：
铰链四杆机构
一、铰链四杆机构的组成：
曲柄
摇杆
1． 机架
2． 连架杆
3． 连杆
二、铰链四杆机构的基本形式：
1．曲柄摇杆机构
2．双曲柄机构
3．双摇杆机构
三、曲柄存在的条件：
1. 最短杆和最长杆之和小于等于另两杆之和
2. 以最短杆做连架杆和机架
四、铰链四杆机构基本形式形成条件：
（结合多媒体投影）

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