凸輪機構(gòu)工作原理教案?一、教學(xué)目標(biāo)1.知識與技能目標(biāo)學(xué)生能夠理解凸輪機構(gòu)的組成、類型及應(yīng)用場合。深入掌握凸輪機構(gòu)的工作原理，包括凸輪輪廓曲線與從動件運動規(guī)律之間的關(guān)系。學(xué)會運用相關(guān)知識分析和設(shè)計簡單的凸輪機構(gòu)。2.過程與方法目標(biāo)通過觀察實物、模型和動畫演示，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和空間想象能力。借助案例分析和小組討論，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，以及團隊協(xié)作能力。在學(xué)習(xí)凸輪輪廓曲線設(shè)計方法的過程中，鍛煉學(xué)生的邏輯思維和創(chuàng)新思維能力。3.情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)激發(fā)學(xué)生對機械設(shè)計課程的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。使學(xué)生認(rèn)識到機械設(shè)計在實際工程中的重要性，增強學(xué)生的工程意識和責(zé)任感。通過介紹凸輪機構(gòu)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，拓寬學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和職業(yè)素養(yǎng)。二、教學(xué)重難點1.教學(xué)重點凸輪機構(gòu)的組成和工作原理。常見的從動件運動規(guī)律及其特點。凸輪輪廓曲線的設(shè)計方法。2.教學(xué)難點理解凸輪輪廓曲線與從動件運動規(guī)律之間的內(nèi)在聯(lián)系。運用數(shù)學(xué)方法進行凸輪輪廓曲線的精確設(shè)計（對于基礎(chǔ)較弱的學(xué)生）。三、教學(xué)方法1.講授法：系統(tǒng)講解凸輪機構(gòu)的基本概念、工作原理、類型及設(shè)計方法等知識內(nèi)容，使學(xué)生形成初步的理論認(rèn)識。2.直觀演示法：利用實物、模型、動畫等多種直觀教學(xué)手段，展示凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作過程，幫助學(xué)生更好地理解抽象的概念和原理。3.案例分析法：通過實際案例分析，引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)知識解決實際問題，加深對凸輪機構(gòu)工作原理和設(shè)計方法的理解和掌握。4.小組討論法：組織學(xué)生進行小組討論，鼓勵學(xué)生積極參與課堂互動，培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力和自主學(xué)習(xí)能力，激發(fā)學(xué)生的思維活力。四、教學(xué)過程（一）課程導(dǎo)入（5分鐘）1.展示一些生活中常見的含有凸輪機構(gòu)的機械設(shè)備圖片，如內(nèi)燃機配氣機構(gòu)、縫紉機的挑線機構(gòu)、自動機床的進給機構(gòu)等。2.提問學(xué)生："你們在這些設(shè)備中看到了什么共同的部件？它起什么作用？"引導(dǎo)學(xué)生觀察并思考，從而引出本節(jié)課的主題凸輪機構(gòu)。（二）知識講解（25分鐘）1.凸輪機構(gòu)的組成（5分鐘）結(jié)合凸輪機構(gòu)的實物模型，講解凸輪機構(gòu)主要由凸輪、從動件和機架三個基本構(gòu)件組成。凸輪：是一個具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，它通常作連續(xù)的等速轉(zhuǎn)動或擺動。從動件：是在凸輪輪廓曲線或凹槽的推動下，作預(yù)期運動的構(gòu)件。機架：是支撐凸輪和從動件的構(gòu)件，起固定和支承作用。2.凸輪機構(gòu)的工作原理（10分鐘）通過動畫演示凸輪機構(gòu)的工作過程，詳細(xì)講解凸輪機構(gòu)的工作原理：當(dāng)凸輪作連續(xù)運動時，它的輪廓曲線迫使從動件按照預(yù)定的運動規(guī)律運動，從而實現(xiàn)各種機械動作。以內(nèi)燃機配氣機構(gòu)為例，進一步說明凸輪機構(gòu)如何實現(xiàn)進氣門和排氣門的開啟和關(guān)閉動作，使學(xué)生更直觀地理解凸輪機構(gòu)的工作原理在實際中的應(yīng)用。3.凸輪機構(gòu)的類型（10分鐘）按照凸輪的形狀分類盤形凸輪：凸輪為盤狀，工作時繞其軸線作等速轉(zhuǎn)動，從動件在垂直于凸輪軸線的平面內(nèi)運動。圓柱凸輪：凸輪呈圓柱狀，從動件在平行于凸輪軸線的平面內(nèi)運動。按照從動件的端部形式分類尖頂從動件：結(jié)構(gòu)簡單，能準(zhǔn)確地反映凸輪輪廓曲線的形狀，但易磨損，適用于低速、輕載和傳力較小的場合。滾子從動件：滾子與凸輪輪廓之間為滾動摩擦，磨損較小，可承受較大載荷，應(yīng)用較為廣泛。平底從動件：平底與凸輪輪廓表面接觸，受力平穩(wěn)，傳動效率高，常用于高速場合，但不能用于具有內(nèi)凹輪廓曲線的凸輪機構(gòu)。按照凸輪與從動件的接觸形式分類平面凸輪機構(gòu)：凸輪與從動件之間的相對運動在同一平面內(nèi)，如盤形凸輪機構(gòu)。空間凸輪機構(gòu)：凸輪與從動件之間的相對運動不在同一平面內(nèi)，如圓柱凸輪機構(gòu)。（三）常見從動件運動規(guī)律分析（20分鐘）1.等速運動規(guī)律（5分鐘）講解等速運動規(guī)律的定義：從動件在運動過程中，其速度為常數(shù)。通過動畫演示等速運動規(guī)律下從動件的位移、速度和加速度變化曲線，分析其特點：速度無突變，加速度有突變，會產(chǎn)生剛性沖擊，適用于低速、輕載的場合。2.等加速等減速運動規(guī)律（5分鐘）介紹等加速等減速運動規(guī)律：從動件在運動過程中，前半程作等加速運動，后半程作等減速運動，且加速度的絕對值相等。同樣通過動畫演示其位移、速度和加速度變化曲線，分析其特點：速度有突變，加速度連續(xù)變化，會產(chǎn)生柔性沖擊，適用于中速、中載的場合。3.余弦加速度運動規(guī)律（5分鐘）講解余弦加速度運動規(guī)律：從動件的加速度按余弦規(guī)律變化。展示其運動變化曲線，分析特點：加速度連續(xù)變化，無沖擊，適用于高速、重載的場合。4.三種運動規(guī)律的比較與應(yīng)用（5分鐘）組織學(xué)生對比分析三種常見從動件運動規(guī)律的特點，討論它們各自的適用場合。強調(diào)在實際設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)工作要求和條件合理選擇從動件的運動規(guī)律，以保證凸輪機構(gòu)的平穩(wěn)運行和工作效率。（四）凸輪輪廓曲線設(shè)計（25分鐘）1.凸輪輪廓曲線設(shè)計的基本思路（5分鐘）講解凸輪輪廓曲線設(shè)計的基本原理：根據(jù)給定的從動件運動規(guī)律，通過數(shù)學(xué)方法確定凸輪輪廓曲線上各點的坐標(biāo)。以尖頂從動件盤形凸輪機構(gòu)為例，說明設(shè)計的基本思路：假設(shè)凸輪靜止，從動件相對于凸輪作預(yù)期的運動，此時從動件尖頂?shù)倪\動軌跡即為凸輪的輪廓曲線。2.解析法設(shè)計凸輪輪廓曲線（15分鐘）詳細(xì)推導(dǎo)尖頂從動件盤形凸輪輪廓曲線的解析計算公式。結(jié)合具體實例，如已知從動件的行程、運動時間、停歇時間等參數(shù)，利用解析公式計算凸輪輪廓曲線上若干點的坐標(biāo)，并繪制凸輪輪廓曲線。在推導(dǎo)過程中，注重講解每一步的物理意義和數(shù)學(xué)依據(jù)，幫助學(xué)生理解設(shè)計方法的原理。3.凸輪輪廓曲線設(shè)計的注意事項（5分鐘）強調(diào)設(shè)計凸輪輪廓曲線時需要考慮的因素，如凸輪的尺寸、滾子半徑（對于滾子從動件）、壓力角等。說明壓力角對凸輪機構(gòu)工作性能的影響，以及如何通過合理設(shè)計避免壓力角過大導(dǎo)致機構(gòu)自鎖等問題。（五）案例分析與討論（20分鐘）1.給出一個實際的凸輪機構(gòu)設(shè)計案例，如設(shè)計一個用于控制自動送料裝置的凸輪機構(gòu)，要求從動件實現(xiàn)快速送料、慢速退回和停歇的動作循環(huán)。2.學(xué)生分組討論案例，根據(jù)所學(xué)知識確定凸輪的類型、從動件的運動規(guī)律以及凸輪輪廓曲線的設(shè)計方法。3.每組選派代表發(fā)言，匯報小組討論結(jié)果，教師進行點評和總結(jié)，進一步鞏固學(xué)生對凸輪機構(gòu)工作原理和設(shè)計方法的掌握。（六）課堂小結(jié)（5分鐘）1.引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，包括凸輪機構(gòu)的組成、工作原理、類型、常見從動件運動規(guī)律以及凸輪輪廓曲線的設(shè)計方法等。2.強調(diào)重點知識和難點問題，如凸輪輪廓曲線與從動件運動規(guī)律的關(guān)系、設(shè)計凸輪輪廓曲線時的注意事項等。3.鼓勵學(xué)生在課后進一步思考凸輪機構(gòu)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用以及如何優(yōu)化凸輪機構(gòu)的設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新思維。（七）課后作業(yè)（5分鐘）1.書面作業(yè)簡述凸輪機構(gòu)的組成和工作原理。比較三種常見從動件運動規(guī)律的特點及適用場合。已知某尖頂從動件盤形凸輪機構(gòu)，從動件行程h=20mm，運動時間t1=0.1s，停歇時間t2=0.05s，回程時間t3=0.1s，推程和回程均作等加速等減速運動，試計算凸輪輪廓曲線在推程和回程部分的若干點坐標(biāo)，并繪制凸輪輪廓曲線。2.實踐作業(yè)觀察生活中至少兩種含有凸輪機構(gòu)的機械設(shè)備，分析其工作原理和凸輪機構(gòu)的類型，寫一篇簡短的報告。利用所學(xué)知識，嘗試設(shè)計一個簡單的凸輪機構(gòu)，如用于控制窗簾開合的凸輪機構(gòu)，畫出設(shè)計草圖，并說明設(shè)計思路。五、教學(xué)資源1.多媒體課件，包含凸輪機構(gòu)的實物圖片、模型圖片、動畫演示以及相關(guān)的原理圖、設(shè)計圖等。2.凸輪機構(gòu)實物模型和教具，方便學(xué)生直觀觀察和理解。3.相關(guān)的機械設(shè)計教材和參考資料，供學(xué)生課后查閱和拓展學(xué)習(xí)。六、教學(xué)反思通過本節(jié)課的教學(xué)，學(xué)生對凸輪機構(gòu)的工作原理有了較為深入的理解，掌握了凸輪機構(gòu)的組成、類型、常見從動件運動規(guī)律以及凸輪輪廓曲線的設(shè)計方法。在教學(xué)過程中，采用多種教學(xué)方法相結(jié)合，如講授法、直觀演