项目2发动机活塞-曲轴机构的装配与运动仿真

1、工程2发动机活塞-曲轴机构的装配与运动仿真所属专业工程2发动机活塞-曲轴机构的装配与运动仿真机械设计与制造适用年级10课时高职大二上学期课型教学目标综合教学模式理实一体化知识目标1. 了解曲柄滑块机构的建模、装配、仿真一般方法；2. 掌握如何建立连杆、旋转副、滑动副，如何设置运动参数等操作；3. 熟悉通过仿真解算得到指定机构件的位移、速度或加速度等运动规律曲线以及获得指定点的运动轨迹。能力目标1. 能熟练建模、装配；2. 能够分析并正确选择运动副并设置运动参数；3. 能够分析机构运动规律。素质目标1. 培养学生严谨务实的工作态度；2. 培养学生创新能力。教学重点教学难点1. 发动机活塞-曲轴机

2、构建 模、装配、仿真一般方法；2. 能够分析并正确选择运动 副并设置运动参数。能够分析并正确选择运动副 并设置运动参数。解决措施解决措施设计意图教学模式与教学策略教学环境及资源1. 建模采取下达任务书，课前布置任务;2. 装配、仿真分组帮建方法。通过教师分析运动过程，学生试设置参数解 算仿真曲柄滑块机构是由曲柄、中间连杆、滑块和机架组成，构件之间由销轴链接，彼此之间能够沿销轴中心转动，曲柄绕着它与机架的销轴进行周转转动，滑块随着曲柄的转动进行往复平移运动。曲柄滑块机构及其一些演化形式在机械行业应用十分广泛，如汽车发动机活塞-曲轴机构、正弦机构、牛头刨床机构等。为到达预期教学目标，本节采用任务教

3、学法，在组织形式上严格按照咨询、决策、方案、任务实施、检查、评价的六步教学法，边讲边练，力求使学生到达预定没目标。教学环境机械CAD/CAR实训室视频及教辅资料资源任务一：连杆建模任务一连杆建模方案学时2教学目标知识目标能力目标素质目标掌握连杆的建模了解UG的根底操作培养学生创新能力教学重点连杆的建模环节教学内容教学手段参考 时间任务介绍1. 介绍任务内容连杆的建模；2. 明确任务要求。分析、演示10教任务分析1. 连杆建模的方法；2. 数据的匹配。小组讨论5学任务方案1. 想各小组下发任务书；2. 学生讨论、制定方案；3. 老师对各小组制定的方案进行指导。分组讨论 教师进行指导10过任务实施

4、1. 根据任务分析建模方法；2. 分组进行建模。学生实做教师指导30程任务检查1. 检查学生完成该工作任务所需知识掌握的情况；2. 检查学生实际操作过程中存在的问题。教师提问 学生讨论分析20任务评价1. 学生自评与小组互评；2. 教师针对学生完成任务中岀现的问题进行讲 解分析和总结。学生自评小组互评教师点评10任务介绍:任务分析:1. 连杆的建模；2. 掌握UG的根底操作、文件管理、建模方法;3. 能够分析相互关联杆件的数据匹配。 任务方案:1. 想各小组下发任务书；2. 学生讨论、制定方案；任务实施:新建按钮，建 立“模型类型的文件，命名“ liangan。设定保存路径，单击“确定按钮，进

5、入建模环境。步骤一：单击工具栏中的步骤二：单击工具栏上的连杆的轴孔1,2的截面并进行尺寸标准和几何约束，如图草图按钮，选择 X-Y基准平面进入草图环境，绘制1所示。单击工具栏上的完成草图按钮，退出草图环境。单击工具栏上：十距离-1515mm，拉伸方向为Z轴，单击“确定按得到拉伸实体，如图拉伸按钮，拉伸 2所示。f i*£ 逼*矗Iuf f1 I1J JJjTL尸1甘卍:S6+OIx . | :-1 1 - r . <"图1图2步骤三：单击工具栏上的Et5草图按钮，再次选择 X-Y基准平面进入草图环境,绘制连杆轮廓曲线并进行尺寸标准和几何约束，如图3所示，单击工具栏上的

6、甲54完成草圉拉伸按钮，拉伸距离-88mm， 4所示。完成草图按钮，退出草图环境。单击工具栏上拉伸方向为Z轴，布尔运算为“求和单击“确定按得到拉伸实体，如图步骤四：单击图3图4草图按钮，选择 Y-Z基准平面进入草图环境，绘制螺栓底座草图并进行尺寸标准和几何约束，如图5所示，完成草图，退出草图环境。单击工具栏上|十拉伸按钮，拉伸距离-65-40mm，拉伸方向为X轴，布尔运算为“求和单击“确定按得到拉伸实体，如图6所示。图6步骤五：单击草图并进行尺寸标准和几何约束，草图按钮，选择 X-Y基准平面进入草图环境，绘制连杆凹槽轮廓如图7所示，完成草图，退出草图环境。单击工具栏上L询拉伸按钮，拉伸距离-1

7、0-6mm和106mm，拉伸方向为Z轴，布尔运算为“求差单击“确定按得到拉伸实体，如图8所示。图7图8步骤六：单击凸草图按钮，选择 X-Y基准平面进入草图环境，绘制连杆大孔草图并进行尺寸标准和几何约束，如图9所示，完成草图，退出草图环境。单击工具栏上拉伸按钮，拉伸距离-2020mm，拉伸方向为Z轴，布尔运算为“求差单击“确定按得到 拉伸实体，如图10所示。图9步骤七：单击工具栏上的 第'、吊JI - w图10.靠禅序UilO3Ha Hi倒斜角按钮，对连杆进行棱边修 饰。选择X-Y基准平面进入草图环境，绘制连杆大孔草图并进行尺寸标准和几何约束，如图边倒圆和拉伸按钮，拉伸距离 -2020m

8、m ,10所示。9所示，完成草图，退出草图环境。单击工具栏上拉伸方向为Z轴，布尔运算为“求差单击“确定按得到拉伸实体，如图 任务检查:根据小组完成情况检查，提问检查。任务评价:1. 学生自评与小组互评；2. 教师针对学生完成任务中岀现的问题进行讲解分析和总结。教学后记学生可以在操作实例过程中带着问题学习知识，提高学习UG软件的积极性。任务二：曲柄、机架建模任务二曲柄建模方案学时2教学目标知识目标能力目标素质目标掌握曲柄、机架的建模掌握UG的根底操作培养学生创新能力教学重点曲柄、机架的建模教学 过 程环节教学内容教学手段参考 时间任务介绍1. 介绍任务内容曲柄、机架的建模；2. 明确任务要求。分

9、析、演示10任务分析1. 曲柄、机架建模的方法；2. 数据的匹配。小组讨论5任务方案1. 想各小组下发任务书；2. 学生讨论、制定方案；3. 老师对各小组制定的方案进行指导。分组讨论 教师进行指导10任务实施1. 根据任务分析建模方法；2. 分组进行建模。学生实做教师指导30任务检查1. 检查学生完成该工作任务所需知识掌握的情况；2. 检查学生实际操作过程中存在的问题。教师提问 学生讨论分析20任务评价1.学生自评与小组互评；学生自评102.教师针对学生完成任务中岀现的问题进行讲解小组互评分析和总结。教师点评任务介绍:任务分析:1. 曲柄、机构的建模；2. 掌握UG的根底操作、文件管理、建模方

10、法;3. 能够分析相互关联杆件的数据匹配。任务方案:1. 想各小组下发任务书；2. 学生讨论、制定方案。任务实施:步骤一：单击工具栏中的新建按钮，建立“模型类型的文件，命名“ qubing jijia 。在草图环境绘制曲柄机架的草图，如图1所示。r"-8* TrMlii步骤二：选择拉伸命令，拉伸圆柱 步骤三：选择拉伸命令，拉伸底座-8 mm+8mm，如图2、图3所示。-5mm+5mm，如图3所示。单击工具栏上的保存按钮保存文件步骤四：单击工具栏中的新建按钮，建立“模型类型的文件，命名“ jijia 。在草图环境绘制曲柄机架的草图，如图5所示。(f)Ah图5图6图7步骤五：拉伸草图01

11、0mm并倒圆角如图 6、图7。单击工具栏上的保存按钮保存文件 任务检查:根据小组完成情况检查，提问检查。任务评价:1. 学生自评与小组互评；2. 教师针对学生完成任务中岀现的问题进行讲解分析和总结。教学后记学生可以在操作实例过程中带着问题学习知识，同时可以用不同的方法建模。任务三：装配任务三装配方案学时2教学目标知识目标能力目标素质目标掌握连杆机构的装配掌握装配的根本操作培养学生创新能力教学重点连杆机构的装配教学 过 程环节教学内容教学手段参考 时间任务介绍1. 介绍任务内容连杆机构的装配；2. 明确任务要求。分析、演示10任务分析1. 连杆机构的装配；2. 装配的约束方法。小组讨论5任务方案

12、1. 想各小组下发任务书；2. 学生讨论、制定方案；3. 老师对各小组制定的方案进行指导。分组讨论 教师进行指导10任务实施1. 根据任务分析建模方法；2. 分组进行建模。学生实做教师指导30任务检查1. 检查学生完成该工作任务所需知识掌握的情况；2. 检查学生实际操作过程中存在的问题。教师提问 学生讨论分析20任务评价1. 学生自评与小组互评；2. 教师针对学生完成任务中岀现的问题进行讲解 分析和总结。学生自评小组互评教师点评10任务介绍:任务分析:1. 装配的方法；2. 装配约束；3. 能够分析相互关联杆件的数据匹配。任务方案:1. 想各小组下发任务书;2. 学生讨论、制定方案。任务实施:

13、步骤一：单击工具栏中的配类型的文件，命名“ assembly 的装配文件，进入装配模块。步骤二：选择菜单栏中的“装配 t “组件 t “添加组件新建按钮，建立“装命令,或者在工具栏中单击添加组件按钮，通过“绝对原点的定位方式添加“摇杆机架模型。步骤三：添加“曲柄机架模型，机架底面与摇杆机架为机架的正面进行-接触对齐的装配约束，对曲柄距离约束，距离值为220mm对摇杆机架孔的轴线与曲柄机架的轴线进行距离约束，距离值为 200mm，如图1所示。2000 nrr，步骤四：添加“摇杆模型，摇杆的弯杆与摇杆机架的轴孔为Ll -中心约束，同时弯杆端部与摇杆支架的反面对齐，如图2。/图4h|h 中心约束，同

14、时弯杆端部图2步骤五：同理，添加“曲柄模型，曲柄的弯杆与曲柄机架的轴孔为与曲柄支架的反面对齐，如图3。步骤六：添加“中间连杆模型，将曲柄的球体与中间连杆的球套进行I'接触约束，如图4所示,I】接触约束。步骤七：至此，空间连杆机构的装配模型建立完毕，“装配导航器中的装配关系如图 型如图6所示。同理将摇杆的球体与中间连杆的球套进行5所示，装配模H ：| 对齐 CYADG岡 TADGA. 回距离 CQURIKGZKIJTA,.0 附 戲电 CEJJG. TAOGAN) 0 对芥 CQUM1IGZKIJIA.0 a| 討齐(QUBISG, 6UBIS.|对芥 CVAIK禺 YATiCA.回 V

15、 垂直.0 瞅接融 cus. gUBIHG)0 ；| 对齐qUBUT任务检查:根据小组完成情况检查，提问检查。任务评价:1. 学生自评与小组互评；2. 教师针对学生完成任务中岀现的问题进行讲解分析和总结。教学后记学生可以在操作实例过程中带着问题学习知识，同时可以用不同的方法装配。任务四：运动仿真任务四运动仿真方案学时2教学目标知识目标能力目标素质目标掌握空间连杆机构运动仿真的方 法掌握运动仿真的根本操作培养学生创新能力教学重点空间连杆机构运动仿真的方法教学 过 程环节教学内容教学手段参考 时间任务介绍1. 介绍任务内容空间连杆机构运动仿真的方法；2. 明确任务要求。分析、演示10任务分析1.

16、空间连杆机构运动仿真；2. 施加运动设置驱动参数；3. 根据仿真结果进行运动分析。小组讨论5任务方案1. 想各小组下发任务书；2. 学生讨论、制定方案；3. 老师对各小组制定的方案进行指导。分组讨论 教师进行指导10任务实施1. 根据任务分析仿真方法；2. 分组进行任务实施。学生实做教师指导30任务检查1. 检查学生完成该工作任务所需知识掌握的情况；2. 检查学生实际操作过程中存在的问题。教师提问 学生讨论分析20任务评价1. 学生自评与小组互评；2. 教师针对学生完成任务中岀现的问题进行讲解 分析和总结。学生自评小组互评教师点评10任务介绍:本节学习的是一种常用的空间连杆机构。机构中曲柄与摇

17、杆的运动副是矢量方向相互垂直且不想交的两个旋转副(Revolute Joint )，曲柄和摇杆通过中间连杆的两个球坐标系(Sphereical Jiont )连接起来，因此该类空间连杆机构称为RSSF机构。任务分析:1. 如何建立连杆、旋转副、球坐标系；2. 如何设置运动参数；3. 熟悉通过解算得到指定构件的位移、速度或加速度等运动规律曲线以及获得指定点的运动轨迹。任务方案:1. 想各小组下发任务书；2. 学生讨论、制定方案。任务实施:步骤一：建立仿真环境选择工具栏中的“开始宀“运动仿真，进入运动仿真环境。右击“运动导航器中的装配文件 名“ assembly ，新建仿真文件。在“环境对话框中选

18、择“动态，单击“确定按钮，系统默认的 仿真文件名“ motion_1 。新建按钮，建立“装配类型的文件，命名“assembly "的装配文件，进入装配模块。步骤二：定义连杆单击工具栏中的连杆按钮，选择曲柄机架和摇杆机架为 1连杆L001，在“设置下“固定连杆打吧阖延国圧i ;选择曲柄为2连杆L002，摇杆为3连杆L003，中间连杆为4连杆 L004，同时在连杆2、3、4的设置下“固定连杆匚I圍墊空缺。步骤三：定义运动副单击工具栏中的睛习运动副按钮，弹出“运动副对话框。选择絆：m 旋转副，再选择曲柄上支架配合的圆周，完成了对话框中的“选择连杆“指定原点和“指定方向，三项定义 前岀现绿色

19、“，如图i所示。单击对话框中的“根本栏中的“选择连杆，选择支架任意一处， 选择对话框中的“应用按钮级建立了曲柄与机架的旋转副J002。同理，建立摇杆与支架组成旋转副釵 I ml lataAIt認A毗a卿J003，如图2所示。r9k U图1图2单击工具栏中的I忙I 运动副按钮，弹出“运动副对话框。选择亍厂丫 旋转副，再选择曲柄上支架配合的圆周，完成了对话框中的“选择连杆“指定原点和“指定方向，三项定义 前岀现绿色“V，如图 1所示。单击对话框中的“根本栏中的“选择连杆，选择支架任意一处， 选择对话框中的“应用按钮级建立了曲柄与机架的旋转副J002。同理，建立摇杆与支架组成旋转副J003，如图2所

20、示。在“运动副对话框中选择说'球坐标系，选择曲柄模型，定义了 “选择连杆 项，通过“点构造器功能选择球心来定义球坐标系的原点位置，如图3所示。通过“矢量构造器定>1、LDO步20图745. OCOOt图3摩撓'驾驶员7卜讶-j眈堤山一 I图4图5图6直定D 0000(确定L«LM步骤五：定义结算方案单击工具栏中的结算方案按钮，弹岀“结算方案对话框。在“时间栏中输入.冲血必甲心"陽門RW FJ匕I初赠位移初1度加速度步骤四：施加运动双击“运动导航器中旋转副 J002 曲柄的旋转副弹岀“旋转副对话框，在“驾驶员栏中设定旋转速度为“恒定，初始速度为 45 表示转速45° /S 。图中J002上出现驱动符号，如图 7所示。寇动訓I - IxHI义球坐标系的矢量方向，如图4所示。选择中间连杆为球坐标系的第二连杆，即可建立曲柄与中间连杆之间的球坐标系J004，如图5所示。按照同样的方法建立摇杆与中间连杆的球坐标系J005.“运动导航器中的连杆与运动副如图6所示。'3 21I-!关SiX-32 mnn mf254 «fl«； raiZ111.33：,SHAC lfi4T rs Ti,f jE moti on_li=J 回 § Liiics回辛LDO1 冏岂LODE0IDO3