De tai SKKN

Đây là những kiến thức quan trọng để học sinh nắm vững đợc cấu tạo và nguyên lý của các cơ cấu trong hệ thống.. + Học sinh nắm đợc cấu tạo của khớp các đăng + Học sinh nắm đợc nguyên lý

sở giáo dục đào tạo tỉnh sơn la

trờng THPT Thuận Châu

*********************



sáng kiến kinh nghiệm

giảng dạy phần cấu tạo và nguyên lý cơ cấu cơ khí

môn KTCN THPT

Ngời làm đề tài: Nguyễn Ngọc Thuỳ

Môn: Kỹ thuật công nghiệp

Tổ: Lý - KCN Trờng: THPT Thuận Châu

Thuận Châu, ngày 26 tháng 2 năm 2006

Tài liệu tham khảo

- Phơng pháp dạy học KTCN tập I, tập II – tác giả Nguyễn Văn Bính, Trần Sinh Thành, Nguyễn Văn Khôi – NXB giáo dục

- Phơng tiện dạy học KTCN – tác giả Lê Huy Hoàng – NXB ĐHSP

Hà Nội - 2005

- Thiết kế cơ khí với SOLIDWORKS 2004 – Tác giả KS Phạm Quang Huy - NXB giao thông vận tải

- Thiết kế bản vẽ kỹ thuật với AUTOCAD R14, R2000 (Computer Aided Design) – Tác giả Th.sĩ Chu Văn Vợng – NXB

Đại học s phạm

- Sử dụng AUTOCAD R14 (Computer Aided Design) – Tác giả T.sĩ Nguyễn Hữu Lộc – NXB thành phố HCM

- Cấu tạo ôtô

- SGK Kỹ thuật 11

phần i: đặt vấn đề

I cơ sở lý luận:

1 Lý do chọn đề tài:

Nh chúng ta đ biết đối tã biết đối t ợng nghiên cứu của KTCN là quá trình lao

động kỹ thuật của con ngời Đó là quá trình tác động vào thế giới tự nhiên

để tạo ra sản phẩm phục vụ lợi ích của con ngời Nó bao gồm:

Đối tợng lao động: đó là vật liệu, năng lợng, thông tin Chúng có thể là sản phẩm của thiên nhiên hoặc của con ngời tạo ra

Công cụ lao động: phơng tiện kỹ thuật từ những công cụ đơn giản

đến các máy móc thiết bị và hệ thống kỹ thuật để truyền tác động của con ngời đến đối tợng lao động

Lao động kỹ thuật của con ngời: đó là sự gắn bó giữa ngời với đối tợng lao động thông qua công cụ lao động Nó bao gồm các phơng pháp công nghệ, phơng pháp tổ chức, quản lý, điều hành quá trình sản xuất sao cho đạt hiệu quả cao

Khi nghiên cứu về kỹ thuật - công nghệ cần phải đặt nó trong mối quan hệ với con ngời, với x hội, với tự nhiên và môi trã biết đối t ờng theo quan điểm sinh thái học Vì cuộc cách mạng khoa học - công nghệ đơng đại đang đa

đến cho loài ngời những niềm hy vọng với cả những nỗi lo âu đó là quyền lực kỹ thuật và quyền lực chính trị có thể bị lạm dụng gây nên những tai hoạ khôn lờng cho nhân loại, tài nguyên bị cạn kiệt, môi trờng bị ô nhiễm

Đối với bộ môn KTCN phổ thông Đây là môn học phản ánh những thành tựu khoa học tơng ứng, nhng nó chịu sự quy định của những điều kiện dạy học Nội dung dạy học trong trờng phổ thông phải cơ bản, thiết thực, hiện đại đồng thời phải phù hợp với sự phát triển tâm sinh lý của học sinh và đáp ứng yêu cầu tiến bộ khoa học - công nghệ Do đó môn KTCN trong trờng THPT chỉ tập trung nghiên cứu các đối tợng về:

Các dạng nguyên vật liệu, năng lợng, thông tin phổ biến đợc sử dụng trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp, nh vật liệu cơ khí, vật liệu kỹ thuật điện, năng lợng dầu mỏ(xăng, dầu ), điện năng, cơ năng, bản vẽ kỹ thuật

Các phơng tiện kỹ thuật phổ biến trong lĩnh vực công nghiệp và cách sử dụng chúng, nh các dụng cụ cầm tay (dụng cụ cắt gọt, dụng cụ tháo lắp điều chỉnh, dụng cụ tác dụng ), các loại dụng cụ đo và kiểm tra (thớc đo, đồng hồ đo ), các loại máy móc - thiết bị kỹ thuật (máy cắt gọt, máy vận chuyển, máy điện, lò nung, khuôn đúc, các thiết bị điện

Các quá trình kỹ thuật - công nghệ điển hình trong sản xuất công nghiệp, nh quá trình truyền và biến đổi các dạng chuyển động và năng l-ợng, quá trình sản xuất, truyền tải, phân phối và sử dụng điện năng, các quá trình và phơng pháp gia công vật liệu kỹ thuật (gia công định dạng, biến dạng, ghép nối, cắt gọt, xử lý bề mặt sản phẩm ), quá trình thu phát năng lợng điện từ

Nh vậy đối tợng nghiên cứu của môn KTCN rất phong phú, đa dạng, thuộc nhiều lĩnh vực cụ thể khác nhau trong sản xuất công nghiệp (cơ khí,

động lực, điện kỹ thuật, điện tử )

Nội dung và mức độ phản ánh những đối tợng trên đợc thể hiện trong chơng trình và hệ thống tài liệu giáo khoa của môn học Chúng đợc lựa chọn và sắp xếp thành các phân môn cụ thể đó là

Vẽ kỹ thuật - gia công vật liệu Chơng trình lớp 10

Động cơ đốt trong - ôtô máy kéo Chơng trình lớp 11

Điện kỹ thuật - điện tử Chơng trình lớp 12

2.Cơ sở lí luận của đề tài.

Quan niệm giáo dục hiện nay với mục tiêu của giáo dục là: “Nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dỡng nhân tài”, hớng tới công cuộc “công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nớc” các trờng THPT trong toàn quốc hiện nay đ và đang quan tâm tới việc nâng cao chất lã biết đối t ợng giảng dạy và đổi mới phơng pháp dạy học nhằm định hớng cho học sinh THPT về lựa chọn nghề nghiệp trong tơng lai Đặc biệt là các môn khoa học tự nhiên, trong đó có môn Kỹ thuật công nghiệp đ từng bã biết đối t ớc đa các đồ dùng dạy học hiện đại vào giảng dạy

- Phát huy tính tích cực của học sinh, lấy học sinh là trung tâm Vì vậy việc thay đổi phơng pháp giảng dạy và nghiên cứu phơng pháp giảng dạy để tiếp cận mang tính phù hợp với đối tợng học sinh là một vấn đề quan trọng

- Với môn KTCN là môn học gắn liền các khái niệm, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cơ cấu máy Một bớc rất quan trọng để hình thành khái niệm và nguyên lý hoạt động của cơ cấu là dẫn dắt học sinh đi

từ t duy trừu tợng đến trực quan sinh động ở đây việc áp dụng các phơng tiện dạy học hiện đại vào bài giảng là rất quan trọng, nó quyết định đến

sự hình thành t duy kỹ thuật cho học sinh tạo điều kiện cho việc lĩnh hội kiến thức và hình thành kỹ năng

* Phơng phơng pháp đặc trng của bộ môn:

- KTCN là môn học mang tính thực tiễn Dạy KTCN để học sinh lĩnh hội kiến thức khoa học, để trở thành những ngời lao động sáng tạo xây dựng tổ quốc giàu mạnh, góp phần đẩy mạnh công cuộc “công nghiệp hoá -hiện đại hoá đất nớc” Ngời giáo viên ngay ban đầu phải hình thành phơng pháp giảng dạy phù hợp với đặc trng bộ môn

- Một vấn đề cần quan tâm là đối tợng học sinh mà tôi trực tiếp giảng dạy đại đa số là học sinh ở các vùng sâu, vùng xa Trình độ nhận thức các em không đồng đều, các em đại đa số không thích học các môn học tự nhiên Mặt khác địa bàn khu vực còn non kém về nền công nghiệp

Nh vậy việc áp dụng phơng pháp dạy học mới để tiếp cận phù hợp với đối tợng học sinh là rất khó khăn Tuy nhiên,với việc hình thành phơng pháp học mới cho học sinh sẽ có tác dụng cho học sinh cảm thấy hứng thú và yêu thích môn học

3.Giới hạn của đề tài và nhiệm vụ nghiên cứu.

- Vấn đề mà tôi nghiên cứu, đợc đa ra làm sáng kiến kinh nghiệm là giảng dạy phần nguyên lý của cơ cấu cơ khí trong bộ truyền mômen hệ thống truyền lực ôtô Bài “khớp các đăng” chơng trình kỹ thuật cơ khí lớp

11 THPT

Đây là chơng “hệ thống truyền lực ôtô” Trong quá trình giảng dạy tôi thấy học sinh cha nhận thức đầy đủ về cấu tạo và nguyên lý của cơ cấu

Đây là những kiến thức quan trọng để học sinh nắm vững đợc cấu tạo và nguyên lý của các cơ cấu trong hệ thống Khi giảng dạy bài này giáo viên cần dạy theo phơng pháp dạy học nh thế nào để:

+ Học sinh hiểu đợc sự cần thiết phải dùng khớp các đăng để truyền mômen

+ Học sinh nắm đợc cấu tạo của khớp các đăng

+ Học sinh nắm đợc nguyên lý hoạt động của khớp các đăng

+ Học sinh thấy đợc tác hại của việc truyền chuyển động không đồng tốc trên ôtô và tìm ra giải pháp thực hiện khớp đồng tốc

+ Học sinh nắm đợc cấu tạo và nguyên lý hoạt động của khớp đồng tốc, phạm vi ứng dụng của các khớp đồng tốc trên các bộ phận của ôtô

+ Học sinh hiểu bài, vận dụng kiến thức của để khảo sát thực tế

4 Đối tợng, địa bàn nghiên cứu:

- Đối tợng nghiên cứu: Khớp các đăng trên ôtô

- Địa bàn nghiên cứu: Đề tài nghiên cứu vận dụng với học sinh THPT tại trờng THPT Thuận Châu

Phơng pháp này phù hợp với mọi đối tợng học sinh

5 Phơng pháp nghiên cứu :

- Qua nhiều năm công tác giảng dạy, đối tợng học sinh lớp 11THPT vấn đề mà tôi cảm thấy cần phải tìm ra một phơng pháp mới để giúp học sinh nắm đợc cấu tạo nguyên lý hoạt động của các cơ cấu cơ khí nhất là truyền lực các đăng

- Qua mỗi bài soạn hàng năm của cá nhân, sau mỗi năm đều có sự chỉnh lý để nâng cao chất lợng bài soạn

- Căn cứ vào quá trình dự giờ thăm lớp với đồng nghiệp

- Căn cứ vào quá trình kiểm tra đánh giá tín hiệu ngợc cuả học sinh

II cơ sở thực tiễn của đề tài này.

1 Khảo sát thực tế đối tợng nghiên cứu:

- Trớc đây căn cứ vào cách dạy trong sách giáo khoa là giáo viên giảng dạy theo phơng pháp thuyết trình nêu vấn đề việc sử dụng rất ít ví

dụ và mô hình trực quan, trang thiết bị thí nghiệm – thực hành trong nhà trờng còn nhiều hạn chế làm cho học sinh rất khó hình dung ra nguyên lý hoạt động của cơ cấu

- Kiến thức trọng tâm: Học sinh nắm đợc cấu tạo, mối quan hệ lắp ghép các chi tiết trong cơ cấu và nguyên lý hoạt động của cơ cấu

- Dùng phơng pháp thuyết trình, nêu vấn đề tập trung vào hình vẽ SGK hoặc bản vẽ thông thờng sẽ không có hiệu quả cao trong việc lĩnh hội kiến thức, cách giảng dạy này học sinh khó hiểu gần nh là áp đặt Học sinh cha thấy rõ bản chất của vấn đề

* Ưu điểm: Cách dạy này có u điểm là đơn giản, không đòi hỏi trang thiết bị dạy học ở mức độ cao, dễ thực hiện

* Hạn chế:

- Học sinh tiếp nhận kiến thức gần nh là áp đặt

- Cha thấy đợc bản chất cụ thể

- Một số học sinh yếu và trung bình vẫn còn mơ hồ khi phân tích nguyên lý hoạt động

- Đối với giáo viên giảng phần này sẽ thấy rất khó dạy cho học sinh hiểu bài

Qua thực tế rút ra bài học từ chính bài giảng của mình và kết quả vận dụng kiến thức của học sinh theo từng năm học tôi thấy cần phải đổi mới phơng pháp dạy học với phần nguyên lý hoạt động của cơ cấu cơ khí

để học sinh tiếp cận cấu tạo và nguyên lý một cách rõ ràng hơn

Trong đề tài này, tôi mạnh dạn đa ra những kiến thức, phơng pháp của mình về hớng tiếp cận cấu tạo và nghiên cứu nguyên lý làm việc của cơ cấu cơ khí dành cho học sinh lớp 11 THPT

2 Đề xuất hớng dạy mới.

- áp dụng phần mềm SOLIDWORKS để tạo ra các mô hình 3D, tạo

ra các hình ảnh của các chi tiết trong cơ cấu

- Dùng chế độ MATE trong SOLIDWORKS để liên kết các chi tiết

đ-ợc lắp ghép và thực hiện các thao tác tháo lắp thông qua chế độ ANIMATION và CREATE VIDEO tạo thành các đoạn phim hoạt hình

- Dùng chế độ SIMULATION để tạo các chuyển động cho các chi tiết

và CREATE VIDEO.AVI tạo thành các đoạn phim hoạt hình

- Dùng POWERPOINT để trình chiếu

- Học sinh quan sát hình ảnh để hình thành khái niệm về từng chi tiết cũng nh cấu tạo chung của cả cơ cấu, qui trình tháo - lắp các chi tiết

- Cho học sinh quan sát phim hoạt hình mô phỏng hoạt động của cơ cấu để nắm đợc ngyuên lý

Phần II: nội dung của đề tài

I Thể hiện ph ơng pháp giảng dạy giáo án cụ thể.

1 Sự cần thiết phải có trục các đăng trên ôtô:

- Học sinh đ đã biết đối t ợc nghiên cứu kỹ về cấu tạo chung của hệ thống tuyền lực trên ôtô trong phần trớc, yêu cầu học sinh quan sát hình vẽ sau

Hình 1: Sơ đồ hệ thống truyền lực xe 1 cầu chủ động

Dùng phơng pháp đàm thoại để dẫn dắt học sinh thấy đợc sự cần thiết của khớp các đăng trên ôtô

Hình 2: Sự thay đổi góc và khoảng cách truyền từ hộp số đến cầu chủ động

Học sinh tự suy luận một cách logic về góc truyền  và khoảng cách truyền L và nhận thấy các thông số này luôn thay đổi khi xe chuyển động

do hai nguyên nhân: Mặt đờng không bằng phẳng và trọng tải của xe thay



L



L

L’

’

x



y

đổi Từ đây học sinh có thể đợc điều kiện truyền chuyển động trong trờng hợp này và có thể tự hình thành đợc khái niệm về trục các đăng từ điều kiện truyền chuyển động

2 Cấu tạo của khớp các đăng:

Video1: Mô phỏng cấu tạo và quá trình tháo lắp khớp các đăng

Học sinh quan sát hình vẽ 3 chiều thông qua projector trên màn hình và hoàn toàn có thể hình dung ra hình dạng của các chi tiết chính thong khớp các đăng Ngoài ra còn cho học sinh quan sát chuyển động hoạt hình mô phỏng quá trình tháo - lắp các chi tiết (các trục) của khớp để thấy đợc cấu tạo bằng cách tự suy luận

3 Phần nguyên lý làm việc:

Học sinh quan sát hình vẽ và cùng xác định đờng truyền động

từ trục X sang trục Z thông qua trục chữ thập với hình thức tạm thời công nhận

Hình 3: Liên kết và truyền động thông qua trục chữ thập.

Cho học sinh quan sát mô phỏng hoạt động của khớp các đăng bằng đoạn phim hoạt hình

Video 2: Mô phỏng hoạt động của khớp các đăng.

Học sinh xác định các thông số truyền động nh chiều quay, số vòng quay và vận tốc góc của các trục và thông qua đoạn phim học sinh công nhận quá trình truyền động có thể thực hiện đợc

Dễ dàng nhận thấy hai trục quay cùng chiều, số vòng quay của hai trục bằng nhau, nhng không thể nhận biết đợc sự khác nhau về vận tốc của hai trục Trong thực tế kiểm tra nếu trục chủ động quay đều thì trục

bị động sẽ quay với vận tốc biến đổi theo chu kỳ (quay không đều)

Vận tốc quay của trục bị động đợc xác định bằng công thức sau:

ωx

cosαα max

Cho các số liệu về góc  thì học sinh có thể xác định đợc sự biển đổi vận tốc trục bị động phụ thuộc vào yếu tố nào

Ví dụ:

Cho: α=0cosα=1ω= o cosαα=1 ω = x

Cho: α=90cosα=1ω= o cosαα=0cosα=1ω= ω =0cosα=1ω=

y

0cosα=1ω=    90cosα=1ω=o hai trục quay khác vận tốc.

Học sinh có nhận xét rằng vận tốc của bánh xe quay không đều làm cho xe chuyển động lúc nhanh, lúc chậm và mất tính ổn định của xe Vậy làm thế nào để khắc phục nhợc điểm này

4 Giải pháp thực hiện khớp đồng tốc.

ωx

ymax cosαα

ω =consαt





 





ống then hoa

Trục Z Trục X Trục Y

x

y

z







y



z

ωx

ymax cosαβ

ω =consαt z

ω ymin =ω cosαcosαβ x





 





Nếu = thì:

ωx

ymax cosαα

z

ω ymin =ω cosαcosαα x







x= z

Để x= z thì  =  và chỉ có thể xảy ra trong hai trờng hợp sau: Hai trục song song:

Hình 4: Hai trục song song.

Cấu tạo: Dùng 2 khớp các đăng nối tiếp nhau.Trục chủ động X truyền mômen cho trục bị động Z thông qua trục trung gian Y ống then hoa có nhiệm vụ thay đổi chiều dài dọc trục

Hình 5: Cấu tạo khớp đồng tốc.

Hình 6: Liên kết và truyền lực của khớp đồng tốc.

Học sinh quan sát phim hoạt hình mô phỏng nguyên lý làm việc của khớp đồng tốc, trên cơ sở đó nhận thức đợc khả năng truyền mômen thông qua trục trung gian

Video 3: Mô phỏng nguyên lý khớp đồng tốc hai trục song song.

Phạm vi ứng dụng: Truyền mômen từ hộp số đến cầu chủ động phía sau, thờng áp dụng trên các xe ôtô vận tải thông thờng

Hình 7: ứng dụng hai trục song song.



L

ống then hoa Trục Z Trục X Trục Y



x



z

Hai trục cắt nhau, trục trung gian vuông góc với mặt phảng đối xứng của hai trục:

Hình 8: Hai trục cắt nhau.

Cấu tạo: Dùng 2 khớp các đăng nối tiếp nhau.Trục chủ động X truyền mômen cho trục bị động Z thông qua trục trung gian Y ống then hoa có nhiệm vụ thay đổi chiều dài dọc trục

Hình 9: Liên kết và truyền động hai trục cắt nhau.

Học sinh quan sát phim hoạt hình mô phỏng nguyên lý làm việc của khớp đồng tốc, trên cơ sở đó nhận thức đợc khả năng truyền mômen thông qua trục trung gian



 y

 

Video 4: Mô phỏng nguyên lý khớp đồng tốc hai trục cắt nhau.

Phạm vi ứng dụng: Dùng để truyền mômen từ cầu chủ động đến bánh xe dẫn hớng chủ động thờng đợc đặt ở cầu trớc

Hình 10: ứng dụng hai trục cắt nhau.

Nh vậy với cách tiếp cận trên học sinh đợc quan sát trên các đoạn phim hoạt hình mô phỏng hoạt động của cơ cấu có thể nói đây là một buổi tham quan thực tế ảo tạo điều kiện cho học sinh hiểu sâu về bản chất của quá trình kết nối và truyền mômen trong các cơ cấu cơ khí Giảm tối đa việc học sinh phải thừa nhận mang tính áp đặt

II Kết quả thể nghiệm.

So sánh với kết quả bài đầu khi cha vận dụng hớng khai thác này tôi thấy có sự chuyển biến rõ rệt Các em đ hiểu sâu sắc vấn đề, biết vậnã biết đối t

dụng kiến thức trong thực tế

Trong giờ học các em sôi nổi tham gia trao đổi kiến thức, không nặng

nề, phụ thuộc vào những kiến thức giáo viên thuyết trình

III.Những Kiến Thức Đề Xuất.

1 Đối với ngời dạy và ngời học.

- Để đạt đợc yêu cầu trên, sự cố gắng phải từ hai phía cả thầy và trò

Đối với học sinh :

- Phải chuẩn bị bài thật kỹ theo yêu cầu của giáo viên (hệ thống câu hỏi trọng tâm GV đa ra)

- Phải đầu t thời gian nhất định để trau rồi kiến thức qua các t liệu tham khảo (giáo viên giới thiệu)

- Chủ động trong giờ học, phát huy sự t duy, sáng tạo của mình dới

sự hớng dẫn của thầy

Đối với giáo viên: