《机械设计基础》教案 第4课 认识凸轮机构.docx

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课题

认识凸轮机构

课时

2课时（90min）

教学目标

知识技能目标：

（1）了解凸轮机构的特点、应用和分类。

（2）熟悉凸轮机构的工作过程，以及推程、回程、远休止角、近休止角等的含义。

（3）掌握从动件的常见运动规律。

素质目标：

通过凸轮机构知识竞赛，认识到想要学到真本领，必须坚定信心，勤于学习，不畏险阻，踔厉奋发。

教学重难点

教学重点：凸轮机构的特点、应用、分类和工作过程，推程、回程、远休止角、近休止角等的含义，从动件的常见运动规律。

教学难点：凸轮机构的分类和工作过程，从动件的常见运动规律。

教学方法

多媒体展示法、问答法、讨论法、讲授法、练习法

教学用具

电脑、投影仪、多媒体课件、教材

教学设计

第1节课：考勤（2min）→任务引入（5min）→传授新知（28min）→实践探索（10min）

第2节课：问题引入（3min）→传授新知（22min）→实践探索（15min）→课堂小结（3min）→作业布置（2min）

教学过程

主要教学内容及步骤

设计意图

第一节课

考勤

（2min）

【教师】使用APP进行签到

【学生】班干部报请假人员及原因

培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况

任务引入

（5min）

【教师】展示“配钥匙的机器”图片（详见教材），讲述“任务引入”的相关内容

一天，小王发现宿舍大门的钥匙丢了，于是找室友借了一把，准备拿去配钥匙。小王将要配的钥匙递给师傅，师傅看了钥匙的形状，然后从材料箱中选择了一把与小王所给的钥匙大小相同的钥匙坯，接着将钥匙坯和要配的钥匙一左一右放在配钥匙的机器上，最后按下机器的电源开关。小王盯着运转的机器，只见机器上的铁齿根据钥匙的形状在钥匙坯上进行打磨，新钥匙很快就做好了。拿着配好的钥匙走在回宿舍的路上，小王回忆着配钥匙的过程，不仅产生了疑惑：配钥匙的机器是如何做到使新钥匙和旧钥匙一模一样的？

【学生】聆听、思考

借助任务引入，激发学生学习兴趣，使学生明确学习目的，端正学习态度

传授新知

（28min）

【教师】讲解新知

一、凸轮机构的特点和应用

凸轮机构是指由具有曲线或曲面轮廓且作为高副元素的凸轮、从动件和机架三个基本部分组成的机构。凸轮机构能将凸轮的等速转动转换为从动件的往复移动或摆动。

（一）凸轮机构的特点

凸轮机构的优点是组成凸轮机构的构件较少且结构较简单，只要合理地设计凸轮轮廓曲线，就可以使从动件按照预期的规律运动。凸轮机构的缺点是凸轮与从动件构成的运动副为高副，在接触处由于相互作用力和相对运动，会产生较大的摩擦和磨损。

（二）凸轮机构的应用

凸轮机构广泛应用于内燃机、自动车床等机械中。

【教师】先扫码播放“内燃机配气机构”微课视频（详见教材），然后展示“内燃机配气机构”图片（详见教材），讲解凸轮机构在内燃机中的应用

图中所示为内燃机配气机构，凸轮1以等角速度回转，驱动推杆?2?按预期的运动规律运动，带动气阀的开闭，从而控制气缸内气体的进出。

【教师】先扫码播放“自动车床靠模车削机构”微课视频，然后结合“自动车床靠模车削机构”图片（详见教材），讲解凸轮机构在自动车床中的应用

图中所示为自动车床靠模车削机构，工件?1?为回转体，凸轮4作为靠模被固定在机床上，刀架2在拖板3的带动下沿凸轮的轮廓运动，从而切削出与凸轮轮廓曲线一致的工件。

【教师】展示“绕线机中用于排线的凸轮机构”图片（详见教材），讲解凸轮机构在绕线机中的应用

图中所示为绕线机中用于排线的凸轮机构，当绕线轴?3快速转动时，蜗轮带动凸轮1缓慢转动，凸轮轮廓与从动件?2上的尖顶A之间相互作用，驱使从动件?2?往复摆动，从而使线均匀地缠绕在绕线轴3的卷筒上。

【教师】提出问题，随机邀请学生回答

三种应用实例中的凸轮机构有哪些共同点？有哪些不同点？

【学生】聆听、思考、回答

【教师】总结学生的回答，讲解新知

二、凸轮机构的分类

（一）按凸轮的形状分类

按凸轮的形状分类，凸轮机构可分为以下几种：

【教师】展示“按凸轮的形状分类的凸轮机构”图片，讲解凸轮机构的分类

（1）盘形凸轮机构。盘形凸轮机构中的凸轮是一个轮廓向径变化的盘形构件，且该构件可绕固定轴线回转。

（2）移动凸轮机构。若盘形凸轮的回转中心趋于无穷远，且凸轮不再转动，而是相对机架做往复直线移动，则此时的盘形凸轮机构为移动凸轮机构。

（3）圆柱凸轮机构。圆柱凸轮机构中的凸轮是一个在圆柱面上开有曲线凹槽或在圆柱端面上做出曲线轮廓的构件。圆柱凸轮机构可使从动件获得较大的行程。

【教师】提出问题，随机邀请学生回答

分析三种机构的异同。

【学生】聆听、思考、回答

【教师】总结学生的回答，讲解新知

（二）按从动件的端部形状分类

按从动件的端部形状分类，凸轮机构