轮系-定轴轮系教案(2)-(公开课).docx
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定轴轮系
课程名称
机械基础
授课班级
高二综合预科班
授课地点
教室（多媒体设备）
课时
6课时
学习单元
定轴轮系
课题
定轴轮系
教学内容
1.定轴轮系的传动比的计算方法及各轮回转方向的判定；
2.定轴轮系末端带移动件的传动计算；
3.定轴轮系中齿轮受力分析。
教学目标
【知识目标】1.掌握定轴轮系传动比的计算方法及各轮回转方向的判定；
2.掌握定轴轮系末端带移动件的传动计算；
3.掌握定轴轮系中齿轮受力分析。
【能力目标】1.知识的获取、消化和吸收；
2.分析判断、解决问题的能力；
3.利用分解组合法应用知识的能力。
【情感目标】1.语言表达能力；
2.团队意识。
教学重点
1.定轴轮系的识读、传动路线的分析。
2.定轴轮系传动比的计算、各轮回转方向的判定、末端带移动件的传动计算和齿轮受力分析。
教学难点
定轴轮系各部分知识的综合运用。
行为
能力
分析
【专业能力】熟练绘制定轴轮系，领会定轴轮系的识读，掌握定轴轮系传动比的计算、各轮回转方向的判定、末端带移动件的传动计算和齿轮受力分析。
【方法能力】知识的获取和消化吸收，分析判断、解决问题，分解组合
应用，自学能力；
【社会能力】语言表达、团队意识、展示技术。
教学
方法
任务式教学法、模块化教学法、多媒体演示法、分解组合教学法、分组测试激励法
教具
多媒体课件、实物投影仪
教学设计过程
教学环节
教学内容
教师活动
学生活动
【任务发布与分解】
【定轴轮系部分任务单】
（该类题目为高考必考题）现有一定轴轮系，已知各齿轮齿数Z1=20，Z2=40，Z3=15，Z4=60，Z5=18，Z6=18，Z7=1，Z8=40，Z9=20，齿轮9的模数m=3mm，齿轮1的转向如箭头所示，n1=100r/min，
请完成一下任务：
【任务一】用箭头法判别齿条10的移动方向？
【任务二】计算出传动比i18？
【任务三】确定蜗轮8的转速n8为多少？
（r/min）
【任务四】计算齿条10移动的速度v6为多少？
（m/s）
（注：
了解其他几种末端形式，并分别掌握其移动速度计算。
）
1.给每个学生发放一张任务单，并进行任务简单分析和分解。
2.提示学生该类题目为高考必考题，激发其学习的积极性。
接受任务单，了解任务，
【任务一】
【任务一】
【任务一】
用箭头法判别齿条10的移动方向？
【复习回顾】
1.一对齿轮传动类型：
（1）另外包括齿条传动、螺旋传动、毂轮提升重物几种情况
2.两对及以上情况：
3.轮系中惰轮的定义和作用
轮系中，只改变齿轮副中从动轮回转方向，而不改变齿轮副传动比大小的齿轮称为惰轮。
两齿轮间若有奇数个惰轮时，首、末两轮的转向相同；若有偶数个惰轮时，首、末两轮的转向相反。
举例略
提出要求：
回顾前面单元涉及各种齿轮的转动方向判别
（播放图片）
根据教师播放的各种齿轮传动的结构简图，回顾复习其传动判别方法
【解决任务一】用箭头法判别齿条10的移动方向？
1.各组巡视，并进行指导；
2.指定学生回答问题
1.分组讨论完成；
2.学生代表回答。
【强化练习】
1.用箭头法判别下列各轮系中各轮转向。
1.各组巡视，并进行指导；
2.指定学生展示完成的任务
学生分组讨论完成
【任务二】
【任务二】
计算出传动比i18？
【新知】
一.定轴轮系的传动比概念
定轴轮系的传动比是指首末两轮的转速之比。
（要求领会定轴轮系传动比概念）
二.定轴轮系传动比的计算（重点内容）
轮系的传动比等于各级齿轮副传动比的连乘积或等于轮系中所有从动齿数的连乘积与所有主动轮齿数的连乘积之比。
m----表示外啮合齿轮副的数目
注意点：
（1）上式中只适用于平行轴圆柱齿轮传动的轮系。
表示首末两轮回转方向的异同，计算结果为正，两轮回转方向相同；结果为负，两轮回转方向相反。
（2）当轮系中有锥齿、蜗杆副时，不能用确定末轮回转方向，而只能用标注箭头的方法。
【举例】
演示定轴轮系，
分析轮系的组成
分析传动路线：
（难点）
Z2／Z1
Z3／Z2
Z5／Z4
Z7／Z6
Z9／Z8
轮系中各对齿轮的传动比用双下角标表示，如i12=n1/n2=－Z2/Z1；i23=n2/n3=－Z3/Z2；i45=n4/n5=＋Z5/Z4；i67=n6/n7=－Z7/Z6；i89=n8/n9=－Z9/Z8。
轮系的传动比等于各级齿轮副传动比的连乘积，即
i=i12i23i45i67i89=（－Z2/Z1）（－Z3/Z2）（＋Z5/Z4）（－Z7/Z6）（－Z9/Z8）=（－1）4Z3Z5Z7Z9／Z1Z4Z6Z8。
注意事项：
1.箭头表示各轮可见侧的旋转方向，不可见的一侧圆弧线要与该轴线断开表示。
2.在分析传动路线时，主动轮是带动从动轮旋转
而使从动轮产生运动和动力的。
展示定轴轮系模型，引导学生参与到演示教学中来，通过一对齿轮的传动比概念，教师提出问题：
定轴轮系的传动比是否就是输入轴的转速与输出轴的转速之比？
引发学生思考。
演示得出定轴轮系的概念
教师演示
举例分析
教师演示
【解决任务二】计算出传动比i18？
分析传动路线：
因轮系中有锥齿副时，不能用确定末轮回转方向
1.各组巡视，并进行指导；
2.指定学生展示完成的任务
学生独立完成
【任务二】
【强化训练】
如图为一卷扬机传动系统，末端为蜗杆传动。
已知：
=18，=36、=20、=40、=2、=50，鼓轮直径D=200mm,r/min。
试求：
（1）总传动比i16?
（2）确定提升重物时的回转方向？
1.各组巡视，并进行指导；
2.指定学生展示完成的任务
学生独立完成
任务三
任务三
【任务三】
确定蜗轮8的转速n8为多少？
（r/min）
【新知】
一.任意从动齿轮的转速计算
任意从动轮的转速，等于首轮的转速乘以首轮与轮间传动比的倒数。
即：
二.变速机构中，变速级数的计算：
变速机构中变速级数等于各轴之间传动线路数量的连乘积。
【举例】
如图所示为多刀半自动车床主轴箱的传动系统已知带轮直径mm,=45，=72，=36，=81，=59，=54，=25，=88,r/min。
试求
（1）当电动机时主轴Ⅲ的变速级数。
（2）当电动机时主轴Ⅲ的各级转速。
分析：
传动链
2/16/5
n→Ⅰ→→Ⅱ→→Ⅲ
4/38/7
解：
主轴可获得2×2=4种转速
① 齿轮1与齿轮2啮合，齿轮5与齿轮6啮合，
r/min
②齿轮1与齿轮2啮合，齿轮7与齿轮8啮合，
r/min
③齿轮3与齿轮4啮合，齿轮5与齿轮6啮合，
r/min
④齿轮3与齿轮4啮合，齿轮7与齿轮8啮合，
r/min
教师归纳，得出结论
教师演示
学生自学课本内容
【解决任务三】确定蜗轮8的转速n8为多少？
（r/min）
1.各组巡视，并进行指导；
2.指定学生展示完成的任务
学生独立完成
【强化训练】
如图为一卷扬机传动系统，末端为蜗杆传动。
已知：
=18，=36、=20、=40、=2、=50，鼓轮直径D=200mm,r/min。
试求蜗杆的转速
【任务四】
任务四
【任务四】
计算齿条10移动的速度v6为多少？
（m/s）
【回顾旧知】
1.齿条移动速度
v=nπmz
v----小齿轮沿齿条的移动速度mm/min
2.普通螺旋传动
V=NPh
教师提出问题
学生复习并回答
【引入新知】定轴轮系末端带移动件的传动计算
一、末端螺旋传动的定轴轮系（14分钟）
①工作原理
举例：
磨床砂轮架进给机构
当丝杆转一转，螺母（砂轮架）便移动一个导程。
定轴轮系+螺旋传动
nk=n1*1/i1kL=nk*Ph
②移动距离计算
L=nk*Ph=n1*Ph*z1*z3*z---zk-1/z2*z4*z6---zk（mm）
式中：
nk—第k个齿轮转速（r/min）
Ph—导程（mm）
③移动方向判定
遵循螺旋传动的判别方法
【例题】：
磨床砂轮架进给机构，已知丝杠Tr50*3。
为右旋，s=3mm，z1=28，z2=56，z3=38，z4=57，当手轮按图示方向以n1=50r/min回转时，求砂轮架移动距离方向。
解：
L=n1*Ph*z1*z3/z2*z4=50*3*28*38/56*57=50mm/min
砂轮架向右移动。
二、轮系末端是齿条传动的计算
举例：
卧式车床溜板箱传动系统
①工作原理
定轴轮系+齿条传动
nk=n1*1/iL=nk*лdp=лmpzp（mm/min）
②移动距离计算
L=nk*лdp=nk*лmpzp（mm/min）
=n1пmpzp*z1z3z5---zk-1/z2z4z6---zk
式中；nk—带动齿条的小齿轮转速（r/min）
dp—小齿轮分度圆直径（mm）
③方向判定：
接触点小齿轮的线速度方向
【例题】：
车床拖板箱传动，已知条件见图。
求
（1）i18
（2）n8
（3）L
解：
z2*z4*z6 30*50*69
（1）i18=___________=__________________=46.9
z1*z3*z5 4*24*23
1 4*24*23
（2）n8=n1*—=40*______________=0.85r/min
i1k30*50*69
（3）L=n8*πmpzp=0.85*3.14*3*12=96.5mm/min
1.重点强调带移动件的轮系要解决的主要问题是：
移动件的移动距离或速度及方向，如螺母（或丝杠）、齿轮（或齿条）的移动距离或速度和方向；
2.放映[磨床砂轮架幻灯片]演示说明磨床轮系的组成及例题1；
3.黑板上分析传动原理及推导计算公式；
4.提问与思考：
1）怎样将两个机构联系起来？
2）螺旋传动螺杆（或螺母）移动距离怎样计算？
（3）移动方向怎样判定？
1.带着问题观看[例题幻灯]展示；
2.思考要解决的主题问题；
3.根据教师引导回答问题；
4.复习螺旋传动计算、左右手螺旋法则，推导传动计算公式；
5.根据推导出的公式与教师一同演练例题。
【解决任务四】计算齿条10移动的速度v10为多少？
（m/s）
解：
教师教师巡视指导
学生独立完成
课后练习
见【附件一】
完成任务单情况总结
一、定轴轮系的传动比
大小：
i1k=n1/n2=各级齿轮副中从动齿轮齿数的连乘积／各级齿轮副中主动
齿轮齿数的连乘积。
转向：
1.画箭头法（适合任何定轴轮系）；
2.（－1）m法（只适合所有齿轮轴线都平行的情况）。
结果表示：
i1k=n1/n2=±各级齿轮副中从动齿轮齿数的连乘积／各级齿轮副中主动齿轮齿数的连乘积。
（适合平行轴定轴轮系）；
二.任意从动齿轮的转速计算
三.轮系末端是螺旋传动的计算
①螺母的移动速度计算
②螺母的移动距离计算
四.轮系末端是齿条传动的计算
①齿条移动速度②齿条移动距离
1.放映[总结幻灯片]；
2.教师口头总结；
3.教师以本课内容为启迪，语重心长地引申到个人与集体的关系，教育学生正确对待集体与个人的关系，进行了一次专业思想教育。
1.观看[总结]；
2.复习学习内容；
3.用心揣摩引伸寓意。
练习（轮系）
一、填空
1．定轴轮系末端为螺旋传动。
已知末端的转速nk=40r/min,双线螺杆的螺距为5mm，则螺母1分钟移动的距离为。
2．定轴轮系末端是齿轮齿条传动。
已知小齿轮模数m=3mm，齿数z=15，末端转速nk=10r/min,则小齿轮沿齿条的移动速度为。
3．定轴轮系的传动比是指轮系中_____________与_____________之比，其大小
等于轮系中________________________与________________________之比。
二、判断
1．平行轴传动的定轴轮系传动比计算公式中的（—1）的指数，m表示轮系中相啮合的圆柱齿轮的对数。
（）
2．轮系中使用惰轮，既可变速，又可变向。
（）
3．加奇数个惰轮，主动轮与从动轮的回转方向相反。
（）
4．采用轮系传动可以实现无级变速。
（）
5．轮系传动既可用于相距较远的两轴间传动，又可获得较大的传动比。
（）
6．轮系中的某一个中间齿轮，既可以是前级齿轮副的从动轮，又可以是后一级齿轮副的主动轮。
（）
7．在周转轮系中，中心轮与行星架的固定轴线必须在同一轴线上。
（）
8．周转轮系的传动比可以按定轴轮系传动比的计算公式计算。
（）
三、选择
1．轮系（）。
A．不能获得很大的传动比B．不适宜作较远距离的传动
C．可以实现运动的合成但不能分解运动D．可以实现变向和变速要求。
2．定轴轮系的传动比大小与轮系中惰轮的齿数（）。
A．有关B．无关C．成正比D．成反比
3．图4-1中，齿轮A固定不动，ZA=ZB，若行星架H顺时针回转1周，则齿轮B回转（）。
A．1／2周B．1周C．2周D．4周
4．在图4-2所示三星轮换向机构传动中，1为主动轮，4为从动轮，图示传动位置（）。
A．有1个惰轮，主、从动轮回转方向相同
B．有1个惰轮，主、从动轮回转方向相反
C．有2个惰轮，主、从动轮回转方向相同
D．有2个惰轮，主、从动轮回转方向相反
四、计算题
1．铣床主轴箱传动系统如图所示，可用拨叉移动三联、双联滑移齿轮实现变速。
试完成：
（1）列出应传动系统的传动链（传动路线）；
（2）求出主轴Ⅲ的转速级数；
（3）分别求出主轴Ⅲ的最高转速nmax及最低转速nmin。
2.如下图所示为机床的传动图。
试计算并回答：
（1）主轴有几种转速；
（2）主轴的最高及最低转速；
（3）主轴转了2转时，齿条移动的距离。
3.如下图所示的轮系，Z1=40,Z2=40,Z3=20,Z4=40,双头蜗杆，蜗轮直径Z6=60。
（1）求工作台的移动速度；
（2）要使工作台右移，则n1的方向如何？
（3）蜗轮的螺旋方向；（4）写出Z3,Z4的正确确啮合条件。
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