楊斌

摘 要：機械基礎(chǔ)是中等職業(yè)技術(shù)院校機械類各專業(yè)學生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。隨著教材版本的修訂，內(nèi)容逐漸趨向于淺顯易懂。但教材的簡單化并非意味著教師教學的簡單化?，F(xiàn)以第八章凸輪內(nèi)容為例說明教學過程中需要注意的幾個問題。

關(guān)鍵詞：機械基礎(chǔ)；凸輪；教學重點

機械基礎(chǔ)是中等職業(yè)技術(shù)院校機械類各專業(yè)學生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。為更好地貼合學生的實際情況，部分教材內(nèi)容在修訂的過程中做了調(diào)整和完善。大量圖解的使用和內(nèi)容的刪減使得課程內(nèi)容總體趨向于淺顯易懂、生動直觀。筆者從事該課程的理論教學工作已有數(shù)年，深深感到教材的簡單化并非意味著教師教學的簡單化，部分內(nèi)容的照本宣科無法使學生對知識深刻理解和熟練掌握?，F(xiàn)以第八章凸輪內(nèi)容為例說明教學過程中需要注意的幾個問題。

一、概念部分

凸輪是具有曲線或曲面輪廓且作為高副元素的構(gòu)件，凸輪的輪廓按輸出運動學特性和動力學特性的要求設(shè)計。該部分內(nèi)容的講解應(yīng)該注意強調(diào)曲線和曲面輪廓的獨特特征和重要性。簡單的外部結(jié)構(gòu)與齒輪部分齒數(shù)、模數(shù)、齒距、齒厚等繁多的概念參數(shù)形成鮮明對比，使學生能輕易分辨機構(gòu)類型。同時僅僅依靠曲線或曲面的結(jié)構(gòu)特征就能帶動從動件實現(xiàn)各種形式的復雜運動也能引發(fā)學生的好奇心，為后面章節(jié)對凸輪運動過程和運動規(guī)律的講解打好基礎(chǔ)。

二、分類部分

凸輪機構(gòu)按照不同的分類依據(jù)可以有不同的分類方式和相對應(yīng)的分類名稱。書中主要介紹的是凸輪的兩大常用分類，即一是按凸輪形狀分成盤型凸輪、移動凸輪、圓柱凸輪；二是按從動件端部形狀和運動形式分成尖頂從動件、滾子從動件、平底從動件。同時，書本在提示里還說明了一個問題：工作中凸輪輪廓與從動件之間必須始終保持良好的接觸，如借助重力、彈簧力等方式來實現(xiàn)。如發(fā)生脫離，凸輪機構(gòu)就不能正常工作。所以，個人認為在該部分的講解過程中，教師還應(yīng)該加入第3個分類那就是：按從動件維持高副接觸的方式分為力鎖合：依靠重力、彈簧力等外力保證凸輪和從動件始終保持接觸狀態(tài)；幾何鎖合：依靠凸輪和從動件的特殊幾何外形（如溝槽等）而使凸輪和從動件始終保持接觸。

第3個分類的講解是很有必要的，因為凸輪機構(gòu)中凸輪是主動件，是整個機構(gòu)運動的發(fā)起者，它依靠其特殊外形將運動傳遞給從動件。運動的前半程從動件產(chǎn)生運動的力是由凸輪提供的，但當從動件運動到最大位置時如果沒有其他因素保證從動件向原有的位置狀態(tài)運動，則從動件將在最大位置處保持不動。這種情況下，凸輪與從動件將脫離接觸，運動的傳遞和轉(zhuǎn)化也將在這一瞬間終止。該機構(gòu)無法完成后面的工作循環(huán)，也就沒有任何價值了。所以，維持高副接觸是機構(gòu)連續(xù)性工作的保證，是該機構(gòu)能產(chǎn)生實用價值的保證。

三、工作過程部分

凸輪機構(gòu)典型的運動規(guī)律就是升—?！怠５倪\動過程，特點是將凸輪機構(gòu)連續(xù)形式的運動轉(zhuǎn)化成從動件斷續(xù)的運動。運動過程中的各階段名詞解釋不再贅述。在此僅對推程（升程）和回程加以補充說明。書本在推程（升程）時的解釋是“從動件由最低位置被推倒最高位置的運動過程稱為推程（升程）”。但是這個解釋如果放在其他凸輪結(jié)構(gòu)上可能會使學生得出錯誤的判斷。因為書本提供的例圖從動件位于凸輪的上方位置，凸輪回轉(zhuǎn)帶動從動件或者說由凸輪提供作用力使得從動件產(chǎn)生的運動的確是由最低到最高，但是如果從動件位于凸輪的下方、左方或右方呢？從動件位于凸輪下方，凸輪帶動從動件運動時是使從動件由最高位置向最低位置運動。而從動件位于凸輪左右時，凸輪帶動從動件的運動是水平的左右運動甚至沒有最高、最低之分。如果在這兩種情況下還要按照書本上所給出的概念去解釋無疑會產(chǎn)生運動過程的誤判。所以，推程（升程）概念的解釋應(yīng)該注意說明推程是凸輪推動從動件運動的過程，或者更好地解釋是從動件遠離凸輪回轉(zhuǎn)中心的過程。如果從動件運動時與凸輪的距離是逐漸增大的那么就可以判斷為推程。同理，回程書本的解釋是“從動件由最高位置返回最低位置的過程”，這個解釋也應(yīng)該更正為從動件移向凸輪回轉(zhuǎn)中心的過程，即根據(jù)從動件相距凸輪距離的減小來判斷。

四、運動規(guī)律部分

書本在運動規(guī)律部分采用各種曲線的圖解說明直觀清楚，教師在講解過程中應(yīng)該重點說明位移曲線繪制的根本原理。為什么等速規(guī)律時位移曲線呈直線狀態(tài)，等加速、等減速規(guī)律時是兩段拋物線？以上問題可以由凸輪的運動公式和從動件的運動公式推導，這里教師可以根據(jù)學生的實際情況選講，就不再贅述。最后補充一點，繪制位移曲線的另外一個作用是依靠位移曲線來繪制凸輪輪廓，輪廓的繪制目前主要采用“反轉(zhuǎn)法”繪制。

總之，凸輪是機械基礎(chǔ)中的一個重要章節(jié)。該部分內(nèi)容在教材難度、深度降低的情況下為教師講解提出了新的要求，我們只有緊扣教材但不局限于教材，才能真正幫助學生學好這部分內(nèi)容。

參考文獻：

孫大俊.機械基礎(chǔ)[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2007.