活动一曲柄连杆机构概述

机构总成及作用
主要机件
机体组
活塞连杆组
曲轴飞轮组
二组：曲柄连杆机构的受力分析
项目教学法；
实物演示
20分钟
6
检查
指导学生对完成的项目任务进行检查。
项目教学法；
5分钟
7
评价
评价标准
学生分组展示操作成果，自评、互评。
评价标准
序号
评价内容
评价标准
得分
1
绘简图说明曲柄连杆机构的总体构造
是否能够正确说明
25
2
描述曲柄连杆机构各组成的作用
4、摩擦力
任何一对互相压紧并作相对运动的零件表面之间都存在摩擦力。在曲柄连杆机构中，活塞、活塞环、气缸壁之间；曲轴、连杆轴承与轴颈之间都存在摩擦力，它是造成零件配合表面磨损的根源。
上述各种力作用在曲柄连杆机构和机体的各有关零件上，使它们受到压缩、拉伸、弯曲和扭转等不同形式的载荷。为保证发动机工作可靠，减少磨损，在结构上应采取相应措施。
10分钟
4
决策
工作计划如下：
1、每组派出一名代表讲解自己的认识。
2、两组学生进行互评，找出错误的描述。
3、教师对学生的描述进行评价，找出每组的错误及不足之处，并且选出描述较准确的小组的进行表扬。
4、各组对自己的描述进行修正。
每组任务如下：
一组：曲柄连杆机构的组成和作用
认识曲柄连杆机构总成及作用，列出机构的主要机件。
是否能够正确描述
25
3
作出气体压力受力分析
是否能够分析
25
4
作出往复惯性力和离心力受力分析图
分析是否正确
25
5
合计
100
项目教学法；
二、曲柄连杆机构受力分析
曲柄连杆机构工作条件十分恶劣。是在高温、高压、高速和化学腐蚀的条件下工作的。同时，曲柄连杆机构在工作时作变速运动，受力情况相当复杂，有气体作用力、运动质量惯性力、旋转运动的离心力以及相对运动件接触表面的摩擦力等。
1、气体作用力
这里主要分析做功和压缩两行程中的气体作用力。
在做功行程中，气体压力是推动活塞向下运动的力，燃烧气体产生的高压直接作用在活塞顶部，如图2—2a所示。活塞所受总压力为Fp，它传到活塞销上可分解为Fp1和Fp2。分力Fp1通过活塞传给连杆，并沿连杆方向作用在连杆轴颈上。Fp1还可分解为两个分力R和S。沿曲柄方向的分力尺使曲轴主轴颈与主轴承间产生压紧力；与曲柄垂直的分力S除了使主轴颈与主轴承间产生压紧力外，还对曲轴形成转矩T，推动曲轴旋转。Fp2把活塞压向气缸壁，形成活塞与缸壁间的侧压力，有使机体翻倒的趋势，故机体下部的两侧应支撑在车架上。
3、离心力
物体绕某一中心作旋转运动时，就会产生离心力。在曲柄连杆机构中，偏离曲轴轴线的曲柄、连杆轴颈、连杆大头在绕曲轴轴线旋转时，将产生离心力Fc，其方向沿曲柄向外，如图2-3所示。离心力在垂直方向上的分力Fcy与惯性力Fj的方向总是一致的，因而加剧了发动机的上、下振动。而水平方向的分力Fcx则使发动机产生水平方向的振动。此外，离心力使连杆大头的轴承和轴颈受到又一附加载荷，增加了它们的变形和磨损。
2、培养学生的团队合作精神和交流合作能力。
教学重点
曲柄连杆机构的作用和组成
教学难点
曲柄连杆机构的作用和组成
教学准备
投影仪、发动机曲柄连杆机构
课型
理实一体课
授课课时
6课时
教学过程
教学内容
教学方法与手段
时间
1
组织教学与导入
清点人数、组织秩序，并导入项目课程。
复习提问：
1、发动机有哪些组成部分？
发动机由两大机构五大系统组成。分别是曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、点火系、润滑系、冷却系和启动系组成。
讲授法；
多媒体课件
5分钟
2
资讯
一、曲柄连杆机构的作用和组成
曲柄连杆机构是往复活塞式发动机实现能量转换的主要机构。其作用是将燃气作用在活塞顶上的压力转变为曲轴的转矩，使曲轴产生旋转运动而对外输出动力。
曲柄连杆机构由三部分组成。
(一)机体组
包括气缸体、曲轴箱、气缸盖、气缸套及气缸垫等不动件。
(二)活塞连杆组
讲授法、情景教学法；
多媒体课件、实物演示
15分钟
3
计划
布置任务：在发动机演示过程中，（1）对曲柄连杆机构的构造进行描述；（2）对曲柄连杆机构的受力进行分析。
分组讨论，小组交流：学生分成两组，依据布置的任务制定出项目实施计划，确定工作步骤和顺序，并进行交流，二组任务相对较多，可适当多分配人数。
讨论法、演示法；
二组：曲柄连杆机构的受力分析
1、气体作用力
注意力的作用位置和方向
2、往复惯性力
注意力的作用位置和方向
3、离心力
注意力的作用位置和方向
4、摩擦力
注意力的作用位置和方向
项目教学法；
曲柄连杆机构实体、汽车构造与拆装实训教程
5分钟行巡回指导。
各小组人员进行数据记录：
一组曲柄连杆机构的组成和作用
在压缩行程中，气体压力是阻碍活塞向上运动的阻力。这时作用在活塞顶部的气体压力F’p也可分解为两个分力F’P1和F’P2，如图2-2b所示。而F’P1又分解为R’和S’两个分力。R’使曲轴主轴颈与主轴承间产生压紧力；S’对曲轴造成一个旋转阻力矩T’，企图阻止曲轴旋转。而F’p2则将活塞压向气缸的另一侧壁。
项目二
活动一
曲柄连杆机构的概述
教学目标
专业能力目标
1、掌握曲柄连杆机构的作用和组成；
2、了解曲柄连杆机构的受力分析。
方法能力目标
1、参照曲柄连杆机构实体，能够自己认识其各部分结构及作用；
2、培养学生注意观察、勤于动脑、动手、善于反思、分析与总结的良好学习习惯。
社会能力目标
1、培养学生分析问题和解决实际问题的综合能力；
主要包括活塞、活塞环、活塞销及连杆等运动件。
(三)曲轴飞轮组
主要包括曲轴、飞轮等机件。
在发动机工作过程中，燃料燃烧产生的气体压力直接作用在活塞顶上，推动活塞作往复直线运动，经活塞销、连杆和曲轴，将活塞的往复直线运动转换为曲轴的旋转运动。发动机产生的动力，大部分经曲轴后端的飞轮输出，还有一部分通过曲轴前端的齿轮和带轮驱动本机其他机构和系统。
2、往复惯性力
曲柄连杆机构中的活塞组件和连杆小头在气缸中作往复直线运动，其速度很高且数值变化，当活塞从上止点向下止点运动时，速度变化规律是：从零开始，逐渐增大，临近中间达最大值，然后又逐渐减小至零。
即前半行程是加速运动，惯性力向上，以Fj表示，如图2-3a所示。后半行程是减速运动，惯性力向下，以F’j表示，如图2-3b所示。同理,当活塞向上运动时,前半行程是加速运动，惯性力向下，后半行程是减速运动，惯性力向上。