3.5 齿轮传动与渐开线齿廓（教案）《机械基础》同步精品课堂（江苏凤凰教育出版社）

《机械基础》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 任务3.5 齿轮传动与渐开线齿廓 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 理实一体化教室 二、设计意图 学情分析 齿轮传动是机械传动的重要形式，具有传动比恒定、效率高、结构紧凑等优点，但也存在噪声大、不能无级变速等缺点。渐开线齿廓是齿轮传动中广泛应用的齿廓形状，其啮合特性优良，传动平稳，加工制造方便，能满足多种传动需求。学生在学习时需理解齿轮传动原理及渐开线齿廓特性，掌握设计计算方法，并通过实践加深对齿轮传动的理解和应用。 背景分析 齿轮传动是机械工程中极为重要的传动方式，广泛应用于各种机械设备中，其性能直接影响设备的运行效率和可靠性。渐开线齿廓因其优良的啮合特性成为齿轮设计的首选，能够实现平稳、高效的传动。随着机械工业的发展，对齿轮传动的精度和性能要求不断提高，因此深入研究齿轮传动及其渐开线齿廓的理论与应用，对于提升机械设计水平、满足现代工业需求具有重要意义。 学习目标 设定 情感目标 知识目标 能力（技能）目标 能够结合本节课所学知识，认识同步带传动的应用 掌握齿轮传动的类型及应用 能够学会渐开线齿廓的内容 学习任务 描述 掌握齿轮传动的类型及应用 能够学会渐开线齿廓的内容 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 掌握齿轮传动的类型及应用 教学难点 能够学会渐开线齿廓的内容 教学难点突破方法 本项目从机器概述开始，对电控系统做深入浅出的讲解并引导学生进行相关内容的学习。 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 学法 小组讨论法、自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《机械基础》，主编：李莹德，2022年8月第1版；江苏凤凰教育出版社出版。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 知识复习与回顾（2分钟） [引入主题]（2分钟） 案例引入：齿轮传动是机械传动中应用最广的一种传动形式，它是利用主、从动齿轮直接啮合传递两轴之间的运动和动力。齿轮传动平稳、传动比精确、工作可靠、效率高、寿命长，传递的功率和速度范围大。广泛应用于工程机械、矿山机械、冶金机械、各种机床及仪器仪表中。 提出问题，认真回答问题。 接收并查看本节课堂任务书。查看并记住本节任务的学习目标。 1、组织学生回答问题，使同学们提起兴趣，对学习内容参与度更深。 2.下发和展示任务，让学生明确课堂任务，学习课堂知识。 新 课 导 入 （3分钟） [新课引入]（3分钟） 引导学生分析任务书，明确本节课的学习内容。 通过任务书，采用提问方式引出今天的内容。 1.跟上老师思路。 2.学生分小组交流讨论，总结出小组答案。 激发学生探索学习的欲望与兴趣，还可以把本次课程的内容快速引入课堂。 探索 新知（12分钟） 一、齿轮传动的类型及应用 (一)齿轮传动及传动比 齿轮副是由两个相互啮合的齿轮组成的基本机构，两齿轮轴线相对位置不变，并各绕自身的轴线转动。齿轮副是线接触的高副。 齿轮传动是利用齿轮副来传递运动和动力的一种机械传动。齿轮副的一对齿轮的齿依次交替地接触，从而实现一定规律的相对运动的过程和形态称为啮合。如图3-20所示，当齿轮副工作时，主动轮O1的轮齿1,2,3,4…,通过啮合点(两齿轮轮齿的接触点)处的法向作用力F,逐个地推动从动轮O₂的轮齿1',2',3',4'…,使从动轮转动并带动从动轴回转，从而实现将主动轴的运动和动力传递给从动轴。 (二)齿轮传动的类型 (三)齿轮传动的特点 (四)齿轮常用材料 齿轮应按工作条件选用合适的材料。齿轮材料的选择对齿轮的加工性能和使用寿命都有直接的影响。齿轮的常用材料见表3-7。 (五)齿轮传动的基本要求 从传递运动和动力两个方面来考虑，齿轮传动应满足下列两个基本要求： 1.传动要平稳 在齿轮传动过程中，应保证瞬时传动比恒定不变，以保持传动的平稳性，避免或减小传动中的冲击、振动和噪声。 2.承载能力要大 要求齿轮的结构尺寸小、体积小、质量轻，而承受载荷的能力强，即强度高、耐磨性好、寿命长。 上课前老师收集相关的新专业、职业、技能等知识。 学生对新专业了解后，再上网查一下新专业所涉及的知识点。 使用学生对新专业有个大概了解，自己再去收集相关资料补充自己的知识面。 学 习 新 知（20分钟） 二、渐开线齿廓 (一)渐开线的形成 在平面上，一条动直线(发生线)沿着一个固定的圆(基圆)做纯滚动时，此动直线上一 点的轨迹，称为圆的渐开线。 (二)渐开线的性质 (1)发生线在基圆上滚过的线段长度NK,等于基圆上被滚过的一段弧长NC,即NK=NC(图3-21)。 (2)渐开线上任意一点的法线必定与基圆相切。如图3-21所示，渐开线上任意一点K的法线KN与基圆相切于点N,法线KN与发生线AB重合。切点N是渐开线上K点的曲率中心，线段NK为K点的曲率半径。 (3)渐开线上各点的曲率半径不相等。K点离基圆越远，其曲率半径NK越大，渐开线越趋于平直；K点离基圆越近，曲率半径越小，渐开线越弯曲；当K点与基圆上的点C重合时，曲率半径等于零。 (4)渐开线的形状取决于基圆的大小。基圆相同，渐开线形状相同。基圆越小，渐开线越弯曲；基圆越大，渐开线越趋平直。当基圆半径趋于无穷大时，渐开线成直线，这种直线型的渐开线就是齿条的齿廓曲线(图3-23)。 (5)基圆内无渐开线。 (6)渐开线上各点处的齿形角不相等。当渐开线齿廓在任意一点K与另一齿轮的渐开线齿廓相接触时，所受作用力Fk的方向(即渐开线在K点的法线方向)与该点绕基圆圆心O回转时的速度vk方向所夹的锐角，称为渐开线齿廓上任意一点K处的齿形角αk,也就是过齿廓上任意点K处的径向直线与齿廓在该点处的切线所夹的锐角(图3-24)。显然，αk角越小，渐开线齿轮传动越省力。 (三)渐开线齿轮的啮合特性 主要讲解渐开线齿廓等内容。 学生在书本上找出对应的内容并勾画出重点内容。 通过直观教学法，使用电教媒体PPT的形式，不仅能进一步激发学生的兴趣，也有利于加深学生对知识的理解和对内容的掌握。 三、渐开线齿轮的主要参数与几何尺寸计算 (一)直齿圆柱齿轮几何要素名称 如图3-27所示为直齿圆柱齿轮一部分，其主要几何要素见表3-8。 教师根据渐开线齿轮的主要参数与几何尺寸计算等内容讲解。 学生跟上老师的思路； 抽取学生回答老师的提问； 让学生能够快速的掌握学习内容，突破了课程内容难点。 (二)直齿圆柱的基本参数 直齿圆柱齿轮的基本参数有齿数z、模数m、齿形角α、齿顶高系数h。和顶隙系数c,是齿轮几何尺寸计算的依据。 (三)标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算 齿轮计算中，选择分度圆为计算基准，标准直齿圆柱齿轮分度圆上齿厚与齿槽宽相等。标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算公式见表3-10。 (四)齿轮副正常工作的条件 齿轮副能正常工作，一是要能正确啮合，二是要能连续传动。 教师讲解直齿圆柱的基本参数，通过展示图片和理论相结合的形式，更形象的记忆 学生跟上老师的思路； 图片展示更加直观 学生再练习（6分钟） 4、分配任务：（6分钟）（思政导入：团队合作，培养学生学会思考，解决问题能力） 1）、以小组为单位回答问题：总结链传动及其传动比。 2）、每组派出代表回答老师提问 4）、学生分组相互评价 5）、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 1、教师分配任务小组任务，随堂进行观察和指导。 2.讨论完成后，教师以提问形式选择学生进行问题的回答。 3.各组互评后，教师进行总结评价。 学生小组讨论后每个组派一人或者两人回答。学生之间互评打分。 学生对知识的一个巩固过程，调动学生的学习积极性。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） 本课程系统讲解齿轮传动的基本原理、特点及应用，重点介绍渐开线齿廓的形成、特性与优势。通过理论分析与实例讲解，使学生掌握齿轮传动的设计方法、参数计算及渐开线齿廓的加工工艺。课程结合实际案例，培养学生解决齿轮传动问题的能力，为机械设计与制造领域奠定坚实基础。 布置下节课任务（40分钟） 布置下节课任务（40分钟） 预习下节课内容 布 置 作业（13分钟） [完成作业]（13分钟） 1.简述齿轮传动及传动比。 2.简述齿轮传动的类型。 3.简述齿轮传动的特点。 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 在教学中，我注重理论与实践结合，通过动画演示齿轮啮合过程，帮助学生理解渐开线齿廓的形成与传动特性，效果良好。但发现部分学生对复杂公式推导理解困难，今后需优化教学方法，增加互动环节，引导学生自主探究。同时，补充更多实际应用案例，加强学生对知识的运用能力，进一步提升教学效果。 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 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 $$