单元七 第三节 齿轮传动（1）（教案）-高一《汽车机械基础》同步精品课堂（人民交通出版社·第3版）

《汽车机械基础—— 第三节 齿轮传动 》教案 课 题 单元七 汽车机械传动 第三节 齿轮传动 课 型 理论 课 时 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 《汽车机械基础》是汽车运用与维修专业学生的教学用书，更是职业院校汽车类专业的一门专业基础课程，包含绪论、汽车机械识图、汽车常用材料、汽车常用机构、汽车常用连接、汽车支承零部件、汽车机械传动、汽车液压传动与气压传动等方面的内容，紧跟汽车行业发展趋势，完全适应汽车类专业实际教学需求。 学习目标 通过本模块的学习， 1.叙述齿轮传动的工作原理、特点； 2.懂得齿轮传动的失效形式； 3.懂得齿轮系传动比的计算方法及齿轮系中各个齿轮转动方向的判别； 4.正确认识汽车机械传动与后续专业课程的关系； 5.培养创新和实践能力、团结协作精神、认真负责的工作态度和一丝不苟的工作作风。 学习重难点 1.掌握齿轮传动的类型、结构与标准； 2.懂得齿轮系传动比的计算方法及齿轮系中各个齿轮转动方向的判别 教学方法 讲授、演示、讨论 课前准备 各种齿轮若干 教学媒体 PPT、展台 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 同学们，请仔细阅读教材回答以下问题： （1）齿轮传递与齿轮传动、带传动的不同之处在哪里? （2）齿轮传动应用在哪些领域？试举例说明。 （3）常见的齿轮传动有哪些？ 通过以上问题的回答自然引入新课。 学生查阅书本，了解齿轮传动的工作原理，思考齿轮传动在汽车上的应用。 吸引学生的眼球，激发兴趣，引导学生从齿轮传动的工作原理入手，理解齿轮传动在汽车上的功用。 活动二： 调动思维 探究新知 一、齿轮传动的工作原理、特点及分类 齿轮传动是现代机械中应用最广泛的形式之一，如常用的计时钟表、传动玩具等都离不开齿轮传动。汽车底盘传动系统也普遍使用了齿轮传动。 1.齿轮传动原理 一对直齿圆柱齿轮传动如图7-32所示。它是在圆柱体的外圆柱上加工出渐开线的齿形，其由主动齿轮、从动齿轮和机架等组成。齿轮传动是通过主动齿轮的轮齿和从动齿轮的轮齿的直接啮合来传递运动和动力，能改变转速和转向，可用于传递空间任意两轴及以上多轴之间的运动和动力。 图7-32 圆柱齿轮传动 2.齿轮传动的特点 与其他传动相比，齿轮传动具有以下特点： （1）优点 1)适应性广 2)能保证瞬时传动比恒定，平稳性较高。 3)结构紧凑、使用寿命较长，可实现较大的传动比。 4)传动效率高。 5)可以传递空间任意两轴间的运动。 （2）缺点 1)制造和安装精度要求高，成本高。 2)不适于距离较大的两轴间的运动传递。 3.齿轮传动的分类 齿轮传动的类型很多，分类方法也很多。按两齿轮的轴线位置分为：平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动、交错轴齿轮传动；按两齿轮的啮合方式分为：外啮合齿轮传动、内啮合齿轮传动、齿轮齿条啮合传动；按轮齿的齿向分为：直齿、斜齿、人字齿、曲齿；按工作条件分为：开式传动、闭式传动；按齿面硬度分为：硬齿面齿轮传动、软齿面齿轮传动。齿轮传动的各种分类见表7-4。 表7-4 齿轮传动的分类 按传动轴空间位置分类 按齿形分类 齿轮传动示意图 平行轴传动 直齿圆柱齿轮传动 外啮合传动 内啮合传动 齿轮齿条传动 斜齿圆柱齿轮传动 平行轴传动 人字齿轮传动 相交轴传动 直齿圆锥齿轮传动 斜齿圆锥齿轮传动 曲齿圆锥齿轮传动 交错轴传动 交错轴斜齿轮传动 蜗杆蜗轮传动 启发学生思考齿轮传动的原理 主动探究齿轮传动的特点 优点 缺点 启发学生思考齿轮传动的分类 启发学生思考齿轮传动的分类 通过介绍齿轮传动的工作原理，引出齿轮传动的结构类型，带领学生独立思考、主动探究齿轮传动的优点和缺点，培养他们的问题解决能力和深入思考能力。 通过介绍齿轮传动的不同分类方法，引出齿轮传动的类型，带领学生独立思考、主动探究齿轮传动的空间位置，培养他们的问题解决能力和深入思考能力。 活动三： 调动思维 探究新知 二、渐开线齿轮各部分的名称和主要参数 1.渐开线 渐开线是一个数学概念，其定义为：将一个圆轴固定在一个平面上，轴上缠线，拉紧一个线头，让该线绕圆轴运动且始终与圆轴相切，那么线上一个定点在该平面上的轨迹就是渐开线，如图7-33所示。齿轮的齿形由渐开线和过渡线组成时，就是渐开线齿轮。 图7-33 渐开线的形成与渐开线齿廓 渐开线有如下性质： (1)发生线AB沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的一段弧长。 (2)渐开线上任意一点的法线必与基圆相切。 (3)渐开线的形状取决于基圆的大小。基圆越小，渐开线越弯曲；基圆越大，渐开线越平直；基圆无穷大时，渐开线变为一条直线，渐开线齿轮变为齿条。 (4)因发生线切于基圆，故基圆内无渐开线。 2.渐开线直齿圆周齿轮各部分名称 目前，绝大多数齿轮都采用渐开线齿廓，它既能保证齿轮传动的瞬时传动比恒定，使传动平稳，而且还容易加工，互换性好。渐开线直齿圆柱齿轮各部位名称和尺寸代号，如 图7-34所示。 图7-34 渐开线齿轮各部分名称和尺寸代号 表7-5 渐开线齿轮各部分名称、尺寸代号及公式 名称 定义 公式 齿顶圆da 通过轮齿顶部的圆周 da=m(z+2） 齿根圆df 通过轮齿根部的圆周 df=m(z-2.5） 分度圆d 对标准齿轮来说，齿厚与齿槽宽相等的圆。分度圆上的齿厚和齿槽宽分别用s 和e 表示，s=e。 d=mz 齿厚s 一个齿的两侧端面齿廓之间的分度圆弧长。 S=пm/2 齿槽宽e 一个齿槽的两侧端面齿廓之间的分度圆弧长 e=пm/2 齿距p 两个相邻且同侧端面齿廓之间的分度圆弧长 p=пm 齿宽b 齿轮的有齿部位沿分度圆柱面直母线方向量度的宽度 b=(6～10)m 齿顶高ha 齿顶圆与分度圆的径向距离 ha=m 齿根高hf 齿根圆与分度圆之间的径向距离 h=1.25m 全齿高h 齿顶圆与齿根圆之间的径向距离 h=2.25m 3.渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数 生产中使用的齿轮不但种类多样，而且参数众多，同一种类的齿轮也具有不同的齿数、大小和宽度等参数。直齿圆周齿轮的基本参数有齿数、模数、压力角等。这些基本参数是齿轮各部分几何尺寸计算的依据。 （1）齿数 z 一个齿轮的轮齿总数称为齿数。齿轮设计时，齿数是按使用要求和强度计算确定的。 （2）模数m 齿轮传动中，齿距p 除以圆周率π所得到的商称为模数，即m=p/π。 使用模数和齿数可以很方便地计算齿轮的大小，用分度圆直径表示：d=mz。 当齿轮的模数一定时，齿数不同，齿形也有差异。齿数越多，齿轮的几何尺寸越大，轮齿渐开线的曲率半径也越大，齿廓曲线越趋平直。当齿数趋于无穷大时齿轮的齿廓变为直线，成为齿条。 模数的大小反映了轮齿的大小。模数越大，轮齿越大，齿轮所能承受的载荷越大；反之， 模数越小，轮齿越小，齿轮所能承受的载荷越小。 （3）压力角α 由渐开线的性质可知，渐开线上各点的压力角是不同的。压力角是齿轮运动方向与受力方向所夹的锐角，通常所说的压力角是指分度圆上的压力角。 国家标准中规定分度圆上的压力角为标准值，α=20°。压力角不同，轮齿的形状也不同。 三、齿轮的结构 思考：观察图7-35所示的4种齿轮，分别说明其结构特点。 图7-35 齿轮的结构形式 圆柱齿轮的结构由轮缘、轮毂和轮辐三部分组成，根据圆柱齿轮的齿顶圆直径大小，齿轮的结构分为齿轮轴、实体式齿轮、腹板式齿轮以及轮辐式齿轮等主要形式，其主要特点如下： (1)齿轮轴：直径较小的齿轮通常直接和传动轴做成一个整体，即做成齿轮轴，如图7-35a)所示。 (2)实体式齿轮：当齿顶圆直径比轴径大很多，同时能保证轮缘最薄处e≥2.5mm以上时，可做成实体式齿轮，如图7-35b)所示 (3)腹板式齿轮：当齿顶圆直径d₄=200~500mm时，常用锻造方法做成腹板式结构，如图7-35c) 所示； (4)轮辐式齿轮：当齿顶圆直径d₄=500～1000mm时，常采用轮辐式结构，如图7-35d)所示。因轮辐式齿轮结构复杂，故常采用铸铁或铸钢材料制造。 四、渐开线齿轮传动的传动比 在某齿轮传动中，主动齿轮的齿数为z, 从动齿轮的齿数为zz,主动齿轮每转过一个齿， 从动齿轮也转过一个齿。当主动齿轮的转速为n₁、从动齿轮的转速为n₂ 时，单位时间内主 动齿轮转过的齿数n;与从动齿轮转过的齿数n₂z₂ 应相等，即n₁=n₂o 由此得传动比： 渐开线齿轮传动的传动比为恒定值，就保证了渐开线齿轮传动的平稳性。 启发学生思考渐开线的产生过程 启发学生思考渐开线直齿圆周齿轮各部分名称 启发学生探究齿轮传动的平均传动比 启发学生探究渐开线齿轮各部分名称和尺寸代号 启发学生探究.齿轮传动的齿数 启发学生探究.齿轮传动的模数 启发学生探究.齿轮传动的压力角 启发思考齿轮的结构 探究渐开线齿轮传动的传动比 通过介绍渐开线，引出渐开线的性质，带领学生独立思考、主动探究齿轮的结构，培养他们的问题解决能力和深入思考能力。 通过介绍齿轮传动的渐开线齿轮各部分名称和尺寸代号，引出齿轮传动的计算公式，带领学生独立思考、主动探究齿轮传动的计算，培养他们的问题解决能力和深入思考能力。 通过介绍齿轮传动的渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数，引出齿轮传动的各部分名称，带领学生独立思考、主动探究齿轮各部分几何尺寸的计算，培养他们的问题解决能力和深入思考能力。 通过介绍齿轮传动的结构，引出齿轮传动的平均传动比，带领学生独立思考、主动探究齿轮的选用，培养他们的问题解决能力和深入思考能力。 活动四： 巩固练习 素质提升 设计一系列巩固练习题，引导学生理解与掌握齿轮传动的工作原理、类型、特点及传动比，培养学生具备分析问题和解决问题的能力，使其形成良好的学习习惯，具备继续学习专业理论和技能的能力；对学生进行职业意识培养和职业道德教育，使其形成严谨、敬业的工作作风，为今后解决生产实际问题和规划职业生涯的发展道路奠定基础。 学生记录课堂笔记，强化巩固学习效果 教师总结，巩固本堂课重点内容 课堂小结 作业布置 （一）学习了齿轮传动一～四。 （二）预习单元七第三节五～九。 （三）完成同步练习。 板书设计 一、齿轮传动的工作原理、特点及分类 1.原理 2.特点 3.分类 二、渐开线齿轮各部分的名称和主要参数 三、齿轮的结构 齿轮轴、实体式齿轮、腹板式齿轮、轮辐式齿轮 四、渐开线齿轮传动的传动比 教学反思 通过本节课的教学，学生对齿轮传动的工作原理、类型、特点、应用、平均传动比有了初步的了解。教学过程中，我注重使用清晰易懂的板书设计，结合示意图和具体例子，帮助学生深入理解概念和应用。然而，今后需要更多的练习和实践机会，以巩固和应用所学知识。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$