3.8 行星轮系（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3.8 行星轮系 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 在行星轮系的教学中，学生对行星轮系的基本概念和结构有初步了解，但对传动比计算和实际应用的理解不够深入。部分学生在掌握转化轮系法计算传动比时存在困难，且对行星轮系与其他齿轮系的对比缺乏清晰认识。教学中需通过实例讲解、动画演示和实践操作，帮助学生理解行星轮系的运动特点和优势，强化传动比计算方法的训练，提高学生分析和解决实际问题的能力。 背景分析 行星轮系是机械传动中一种重要的齿轮传动形式，广泛应用于汽车、航空航天、机器人等领域，因其具有高传动比、紧凑结构和高效传动等优点而备受关注。随着现代机械工程对传动系统性能要求的不断提高，行星轮系的设计、分析和应用成为机械工程专业的重要教学内容。本课程旨在帮助学生深入理解行星轮系的工作原理、传动比计算方法及其在工程中的实际应用，为学生未来从事相关领域的设计与研发工作奠定坚实基础。 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，认识轮系中各构件转化前后的转速 掌握特殊行星轮系的应用 能够学会行星轮系传动比的计算 学习任务 描述 掌握特殊行星轮系的应用 能够学会行星轮系传动比的计算 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 掌握特殊行星轮系的应用 教学难点 能够学会行星轮系传动比的计算 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：行星轮系在汽车变速器中应用广泛，尤其是在自动变速器中。它通过行星齿轮系统实现不同行驶条件下的平稳换挡，提高驾驶体验，同时提升扭矩，改善车辆加速性能。例如，在SUV和电动车辆中，行星轮系能够有效分配动力，实现高扭矩输出。 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)行星轮系传动比的计算 行星轮系传动时，行星轮做既有自转又有公转的复合运动，因此行星轮系传动比的计 算方法不同于定轴轮系，但两者之间又存在着一定的内在联系。可以通过转化轮系的方法 (又称转化机构法)将行星轮系转化成一定条件下的定轴轮系，从而采用定轴轮系传动比的 计算方法来计算行星轮系的传动比。 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） 在图3 - 46(a) 所示的行星轮系中，齿轮1和齿轮3绕固定几何轴线O 回转，行星架H 绕固定几何轴线OH 回转，齿轮2活套在行星架H 的轴上(即齿轮与轴可相对转动),且同 时与齿轮1和齿轮3啮合。现设齿轮1、齿轮3与行星架H 的转向相同，转速分别为n,n₃ 和 nA, 且各自绕自身轴线回转。这时齿轮2除绕自身轴线以 n₂ 转速回转外，还随行星架 H 一起公转。如果给行星轮系加上一个与行星架转速大小相等、方向相反的公共转速nH 时，行星架的转速则变为零，即行星架变成固定不动。这时，轮系中所有齿轮的轴线位置都 固定不动，但轮系中各构件之间的相对运动关系并没有改变，这样就把行星轮系转化成为 定轴轮系。这种加上一个公共转速nH 后得到的定轴轮系称为原行星轮系的转化轮系(或 称转化机构)。由于转化轮系为定轴轮系，所以可以用定轴轮系传动比的计算方法来计算 其传动比。轮系中各构件转化前后的转速见表3-15。 主要讲解行星轮系传动比的计算等内容。 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。 (二)特殊行星轮系的应用 1. 少齿差行星齿轮机构 少齿差行星齿轮机构，是由一个外齿轮与一个内齿轮组 成的一个内啮合齿轮副，内外齿轮的齿数相差很小，故简称 为少齿轮传动。 如图3-48所示为少齿差行星齿轮机构的运动简图， 该机构由固定中心轮1、行星轮2、行星架H (输入轴)、输出 轴 V、机架以及等速比机构W 组成。其中等速比机构的功 能是将轴线可动的行星轮2的运动，同步地传送给轴线固 定 的V 轴，以便将运动和动力输出。 少齿差行星齿轮传动机构，装配方便、体积小、结构紧凑、传动效率高、传动比大。渐开 线少齿差行星齿轮传动适用于中、小型动力传动，在轻工、化工等机械中广泛应用；摆线少 齿差行星齿轮传动在军工、冶金、造船等工业机械中应用广泛。 教师根据少齿差行星齿轮机构等内容讲解。 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。 2. 谐波齿轮传动 如图3-51所示是谐波齿轮传动示意图。它主要由谐波发生器(相当于行星架),刚轮(相当于大中心轮)和柔轮(相当于行星轮)组成。柔轮是一个容易变形的外齿圈，刚轮是一 刚性内齿圈，它们的齿距相等，但柔轮比刚轮少一个或几个齿。谐波发生器由一个转臂和几 个滚子组成。通常谐波发生器为输入端，柔轮为输出端，刚轮不动。 把谐波发生器装人柔轮内后，当谐波发生器转动时，因为柔轮的内孔径略小于谐波发 生器的长度，所以迫使柔轮产生弹性变形而呈椭圆形状。椭圆长轴两端轮齿啮合，而短轴 两端轮齿脱开，其余处的轮齿处于过渡状态。随着谐波发生器的回转，柔轮长、短轴位置不 断发生周期性的变化，轮齿啮合位置也随之产生周期变化。由于刚轮不动，且刚轮的齿数 大于柔轮齿数，导致柔轮转动，并由柔轮直接将运动输出。 谐波齿轮传动与摆线针轮行星齿轮传动相比，除传动比大、体积小、重量轻外，因不需 等角速比机构，故大大简化了结构，密封性好；由于同时参与啮合的齿数多，故承载能力强， 传动较平稳。由于柔轮周期性变形，容易发热和疲劳，故要求柔轮的抗疲劳强度高、热处理 性能好。谐波齿轮传动已广泛应用于仪表，船舶、能源及军事装备中。 教师讲解谐波齿轮传动，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：总结行星轮系传动比的计算。 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） 行星轮系课程系统讲解了行星轮系的结构、工作原理及传动比计算方法，重点介绍了其在机械传动中的应用优势，如高传动比、结构紧凑、高效传动等。通过理论教学、实例分析和实践操作，学生能够掌握行星轮系的设计要点、运动特性及与其他齿轮系的对比，培养解决实际传动问题的能力，为机械工程领域的设计与应用提供重要支持。 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.简述少齿差行星齿轮机构。 2.简述谐波齿轮传动。 3.简述谐波齿轮传动与摆线针轮行星齿轮传动的比较。 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 在行星轮系的教学中，我通过理论讲解，帮助学生理解行星轮系的结构和传动比计算方法。学生对基本概念掌握较好，但在转化轮系法的应用和复杂传动比计算上仍有困难。今后，我将增加更多互动环节，引导学生自主探究，强化练习，并结合实际工程案例，帮助学生更好地理解行星轮系的运动特点和优势，提高教学效果。 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 $$