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《机械基础》是职业技术学校机械类专业的主要专业基础课,是一门理论与实践性很强的重要课程。该课程较为抽象,概念多,知识面广,学生惧学、厌学。如何教好、学好,关键是否能抓好教学重点、难点,能否突破教学难点,这直接关系到课堂教学的成败。下面笔者就两个教学难点,谈一谈粗浅的看法。
一、差动螺旋传动
差动螺旋传动是螺旋传动的难点,内容抽象,不易理解。笔者认为,把问题直观化、简单化是关键。在教学过程中,笔者就普通螺旋传动、差动螺旋传动问题,采取举例的形式,如马路上行驶的汽车,或人在运行的自动扶梯走动等。在自动扶梯问题中,笔者提问学生:“先设自动扶梯向上运动为‘ ’,若自动扶梯不运动,沿扶梯向上走了3米,那相对地面走了多少米?方向如何?”学生回答:“3米,向上。”笔者又问:“如果不动,随扶梯向上3米,那相对地面走了多少米?方向如何?”学生回答:“3米,向上。”笔者接着问:“假如自动扶梯向上运动了2米,还是沿着扶梯向上走了0.8米,那相对地面走了多少米?方向如何?学生回答:“2.8米,向上”。笔者又问:“假如自动扶梯向上运动了2米,又沿着扶梯向上走了2.4米,那相对地面走了多少米?方向如何?”学生回答:“4.4米,向上”。笔者又问:“假如自动扶梯向上运动了2米,沿着扶梯向下走了0.8米,那相对地面走了多少米?方向如何?”学生回答:“1.2米,向上”。笔者问:“假如自动扶梯向上运动了两米,又沿着扶梯向下走了2.4米,那相对地面走了多少米?方向如何?”学生回答:“0.4米,向下”。这个例子是初中物理学过的多个参照物的问题,学生容易理解。《机械基础》中的普通螺旋传动、差动螺旋传动中的固定螺母就相当于自动扶梯问题中的地面,活动螺母相当于沿运动的扶梯运动的人,螺杆相当于运行的自动扶梯。螺杆移动,带动螺杆上的活动螺母一起向某个方向移动,若活动螺母在螺杆上不作移动,就是普通螺旋传动;若同时,活动螺母在螺杆上也做相对移动(相当于举例中的人在运行的自动扶梯走动),因此,活动螺母的位移与螺杆的位移(相对于固定螺母)就不相等(不一致)了。
固定螺母、活动螺母旋向相反,相当于人在扶梯的走动方向与扶梯的运动方向相同;固定螺母、活动螺母旋向相同,相当于人在扶梯的走动方向与扶梯的运动方向相反,又分:(1)人的速度小于扶梯的速度(人与扶梯相对地面的位移方向相同),(2)人的速度大于扶梯的速度(人与扶梯相对地面的位移方向相反)。从而顺利得到活动螺母的位移大小的计算公式和方向的判断方法:第一,就普通螺旋传动,位移:L=NPh;方向是由左右手定则判断。第二,就差动螺旋传动,在固定螺母、活动螺母旋向相同时,位移:L=N(Ph1-Ph2);方向:①L为“正”,活动螺母移动方向与螺杆移动方向相同;②L为“负”,活动螺母移动方向与螺杆移动方向相反。在固定螺母、活动螺母旋向相反时,位移:L=N(Ph1 Ph2);方向:活动螺母移动方向与螺杆移动方向相同。
二、铰链四杆机构
铰链四杆机构是四杆机构的基本形式,也是其他多杆机构的基础。学好铰链四杆机构有利于提高学生对机械的兴趣,有助于开发学生的机械智力。在教学中,笔者先让学生在网上看汽车窗雨刷的工作情况,再看家用缝纫机的踏板机构,观察采用了什么样的结构设计,从而引出平面四杆机构概念。笔者告诉学生,铰链四杆机构是平面连杆机构的一种结构形式,由四个构件相互用铰销联接而成。根据机构中各杆间的相对长度和机架的选取,铰链四杆机构分为曲柄摇杆机构、双摇杆机构、双曲柄机构等三种基本形式。在分析铰链四杆机构的形式特征时,把准备好的硬纸板、图钉发给学生,让学生用硬纸板制成四根长度为45、100、70、120的杆,顺次用图钉连接,依次改变固定件。通过动手操作,学生掌握了铰链四杆机构的三种基本形式,总结出曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构的运动特征,最后得到铰链四杆机构基本形式形成条件。
该内容的重中之重是急回和死点产生原因,产生原因的推导有一定难度,在教学过程中主要以问题诱导方式分步进行化解。笔者借助多媒体,先播放一个短片,让学生带着这样一个问题去看,即“影片中刨刀的往复运动速度是否相同?”学生很快可以看出,刨刀的运动速度不一样,当它进行切削加工时速度较慢,而不做功的回程速度较快。这时,笔者告诉学生,刨刀的这种运动特性称为急回特性。那么,这急回特性是如何产生的呢?它产生的条件是什么,它在生产中又有什么意义呢?带着这些问题进入新课的学习。急回特性的形成,要借助于教具。首先,笔者演示曲柄摇杆机构,提出问题。学生根据前面的内容,结合图片演示不难看出,曲柄做等速回转时,会使从动的摇杆获得变速摆动,也就是它的空回行程比工作行程速度要快,从而得到这样一个结论:在曲柄摇杆机构中存在有急回特性。其次,继续演示机构,提出共线的问题。学生很快会发现在曲柄回转这一周的过程中会和连杆出现两次共线,而且两者共线时,摇杆刚好处于一左一右两个极限位置,并在图中明确地表示出来。第三,通过分别分析摇杆的工作行程和空回行程,鼓励学生说出自己的答案以提高其探究的兴趣。第四,最后通过演示牛头刨床的主运动,让学生找出急回特性在生产中的实际意义。经过前面一系列的分析,学生不难发现,刀具不做功的空回行程速度较快,所用时间就短,缩短了非工作时间,一定会提高工作效率。通过这个过程,使学生把课本中的理论知识迅速与生产实践结合起来,培养了学生善观察、懂分析、理论联系实际的良好学习习惯。
除此之外,死点位置的导入也是一个重要的问题。笔者会给学生观看缝纫机踏板机构的工作过程,并提出这样一个问题:“如果对踏板机构操作不够熟练常会出现什么现象?”学生结合生活经验很快会给找到答案:踏板很容易卡死不能动或出现飞轮的倒转。这时,笔者会告诉学生,踏板被卡死不动的这个位置在机械中称为死点位置,从而引入对该问题的探究。死点产生的原因是第二个难点,笔者采用了以下方式进行分解:第一,结合踏板机构提出问题:“这踏板机构属于已经学过的哪种基本类型?”。学生立刻会想到,它是以摇杆为主动件的曲柄摇杆机构。第二,根据曲柄摇杆机构继续提问:“曲柄被摇杆带动回转一周过程中会被卡几次?这被卡住的死点位置又有什么特殊性?”笔者一方面演示机构的运动,另一方面拿出课前准备好的几个曲柄摇杆机构的简易模型,让学生分组分别感受一下它的实际运动情况,学生很快可以得到曲柄回转一周会被卡两次,而这两个位置刚好是曲柄和连杆的共线位置。第三,明确死点在实践中的应用。一提到应用,学生一般都会想到死点的出现,会使机构不能正常运转。这时,引导学生从死点产生的原因出发并结合踏板机构和机车车轮的实例,找出三种克服的办法。例如,缝纫机上采用了一个较大的铁轮,既增加了机头的转速,又利用其惯性使脚踏板顺利越过死点位置。其实死点还有它有用的一面,笔者给出钻床夹紧机构这个实例,让学生了解死点在实践中有益的一面。通过对死点有害、有益两方面的分析,引导学生一分为二地看待问题和解决问题。
(作者单位:河南省三门峡市技工学校)
一、差动螺旋传动
差动螺旋传动是螺旋传动的难点,内容抽象,不易理解。笔者认为,把问题直观化、简单化是关键。在教学过程中,笔者就普通螺旋传动、差动螺旋传动问题,采取举例的形式,如马路上行驶的汽车,或人在运行的自动扶梯走动等。在自动扶梯问题中,笔者提问学生:“先设自动扶梯向上运动为‘ ’,若自动扶梯不运动,沿扶梯向上走了3米,那相对地面走了多少米?方向如何?”学生回答:“3米,向上。”笔者又问:“如果不动,随扶梯向上3米,那相对地面走了多少米?方向如何?”学生回答:“3米,向上。”笔者接着问:“假如自动扶梯向上运动了2米,还是沿着扶梯向上走了0.8米,那相对地面走了多少米?方向如何?学生回答:“2.8米,向上”。笔者又问:“假如自动扶梯向上运动了2米,又沿着扶梯向上走了2.4米,那相对地面走了多少米?方向如何?”学生回答:“4.4米,向上”。笔者又问:“假如自动扶梯向上运动了2米,沿着扶梯向下走了0.8米,那相对地面走了多少米?方向如何?”学生回答:“1.2米,向上”。笔者问:“假如自动扶梯向上运动了两米,又沿着扶梯向下走了2.4米,那相对地面走了多少米?方向如何?”学生回答:“0.4米,向下”。这个例子是初中物理学过的多个参照物的问题,学生容易理解。《机械基础》中的普通螺旋传动、差动螺旋传动中的固定螺母就相当于自动扶梯问题中的地面,活动螺母相当于沿运动的扶梯运动的人,螺杆相当于运行的自动扶梯。螺杆移动,带动螺杆上的活动螺母一起向某个方向移动,若活动螺母在螺杆上不作移动,就是普通螺旋传动;若同时,活动螺母在螺杆上也做相对移动(相当于举例中的人在运行的自动扶梯走动),因此,活动螺母的位移与螺杆的位移(相对于固定螺母)就不相等(不一致)了。
固定螺母、活动螺母旋向相反,相当于人在扶梯的走动方向与扶梯的运动方向相同;固定螺母、活动螺母旋向相同,相当于人在扶梯的走动方向与扶梯的运动方向相反,又分:(1)人的速度小于扶梯的速度(人与扶梯相对地面的位移方向相同),(2)人的速度大于扶梯的速度(人与扶梯相对地面的位移方向相反)。从而顺利得到活动螺母的位移大小的计算公式和方向的判断方法:第一,就普通螺旋传动,位移:L=NPh;方向是由左右手定则判断。第二,就差动螺旋传动,在固定螺母、活动螺母旋向相同时,位移:L=N(Ph1-Ph2);方向:①L为“正”,活动螺母移动方向与螺杆移动方向相同;②L为“负”,活动螺母移动方向与螺杆移动方向相反。在固定螺母、活动螺母旋向相反时,位移:L=N(Ph1 Ph2);方向:活动螺母移动方向与螺杆移动方向相同。
二、铰链四杆机构
铰链四杆机构是四杆机构的基本形式,也是其他多杆机构的基础。学好铰链四杆机构有利于提高学生对机械的兴趣,有助于开发学生的机械智力。在教学中,笔者先让学生在网上看汽车窗雨刷的工作情况,再看家用缝纫机的踏板机构,观察采用了什么样的结构设计,从而引出平面四杆机构概念。笔者告诉学生,铰链四杆机构是平面连杆机构的一种结构形式,由四个构件相互用铰销联接而成。根据机构中各杆间的相对长度和机架的选取,铰链四杆机构分为曲柄摇杆机构、双摇杆机构、双曲柄机构等三种基本形式。在分析铰链四杆机构的形式特征时,把准备好的硬纸板、图钉发给学生,让学生用硬纸板制成四根长度为45、100、70、120的杆,顺次用图钉连接,依次改变固定件。通过动手操作,学生掌握了铰链四杆机构的三种基本形式,总结出曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构的运动特征,最后得到铰链四杆机构基本形式形成条件。
该内容的重中之重是急回和死点产生原因,产生原因的推导有一定难度,在教学过程中主要以问题诱导方式分步进行化解。笔者借助多媒体,先播放一个短片,让学生带着这样一个问题去看,即“影片中刨刀的往复运动速度是否相同?”学生很快可以看出,刨刀的运动速度不一样,当它进行切削加工时速度较慢,而不做功的回程速度较快。这时,笔者告诉学生,刨刀的这种运动特性称为急回特性。那么,这急回特性是如何产生的呢?它产生的条件是什么,它在生产中又有什么意义呢?带着这些问题进入新课的学习。急回特性的形成,要借助于教具。首先,笔者演示曲柄摇杆机构,提出问题。学生根据前面的内容,结合图片演示不难看出,曲柄做等速回转时,会使从动的摇杆获得变速摆动,也就是它的空回行程比工作行程速度要快,从而得到这样一个结论:在曲柄摇杆机构中存在有急回特性。其次,继续演示机构,提出共线的问题。学生很快会发现在曲柄回转这一周的过程中会和连杆出现两次共线,而且两者共线时,摇杆刚好处于一左一右两个极限位置,并在图中明确地表示出来。第三,通过分别分析摇杆的工作行程和空回行程,鼓励学生说出自己的答案以提高其探究的兴趣。第四,最后通过演示牛头刨床的主运动,让学生找出急回特性在生产中的实际意义。经过前面一系列的分析,学生不难发现,刀具不做功的空回行程速度较快,所用时间就短,缩短了非工作时间,一定会提高工作效率。通过这个过程,使学生把课本中的理论知识迅速与生产实践结合起来,培养了学生善观察、懂分析、理论联系实际的良好学习习惯。
除此之外,死点位置的导入也是一个重要的问题。笔者会给学生观看缝纫机踏板机构的工作过程,并提出这样一个问题:“如果对踏板机构操作不够熟练常会出现什么现象?”学生结合生活经验很快会给找到答案:踏板很容易卡死不能动或出现飞轮的倒转。这时,笔者会告诉学生,踏板被卡死不动的这个位置在机械中称为死点位置,从而引入对该问题的探究。死点产生的原因是第二个难点,笔者采用了以下方式进行分解:第一,结合踏板机构提出问题:“这踏板机构属于已经学过的哪种基本类型?”。学生立刻会想到,它是以摇杆为主动件的曲柄摇杆机构。第二,根据曲柄摇杆机构继续提问:“曲柄被摇杆带动回转一周过程中会被卡几次?这被卡住的死点位置又有什么特殊性?”笔者一方面演示机构的运动,另一方面拿出课前准备好的几个曲柄摇杆机构的简易模型,让学生分组分别感受一下它的实际运动情况,学生很快可以得到曲柄回转一周会被卡两次,而这两个位置刚好是曲柄和连杆的共线位置。第三,明确死点在实践中的应用。一提到应用,学生一般都会想到死点的出现,会使机构不能正常运转。这时,引导学生从死点产生的原因出发并结合踏板机构和机车车轮的实例,找出三种克服的办法。例如,缝纫机上采用了一个较大的铁轮,既增加了机头的转速,又利用其惯性使脚踏板顺利越过死点位置。其实死点还有它有用的一面,笔者给出钻床夹紧机构这个实例,让学生了解死点在实践中有益的一面。通过对死点有害、有益两方面的分析,引导学生一分为二地看待问题和解决问题。
(作者单位:河南省三门峡市技工学校)