9.3 渐开线齿轮的啮合（教案）《机械基础》（机工版·第2版）同步精品课堂

《机械基础》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 任务9.3 渐开线齿轮的啮合 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 职高学生对机械传动有一定生活认知，如自行车、机床的齿轮传动，但缺乏对啮合原理的系统理解。他们动手能力较强，喜欢结合实例分析问题，但对抽象几何概念（如渐开线形状）接受较慢。此前已学过齿轮的基本参数（模数、齿数等），为本节课的正确啮合条件学习奠定基础，但对参数与啮合性能的关联理解不深。部分学生对连续传动的必要性认识模糊，需通过生产实例（如流水线传动中断的影响）强化感知。整体而言，学生需借助直观演示和案例分析，将抽象原理与实际应用结合，突破知识点的理解难点。 背景分析 齿轮传动是机械工程中应用最广泛的传动方式，汽车变速箱、机床主轴、起重设备等都依赖齿轮实现动力传递。渐开线齿轮因传动平稳、承载能力强，成为工业生产的主流选择。随着智能制造的发展，对齿轮传动精度、效率的要求不断提高，理解其啮合原理是掌握设备维护、故障诊断的基础。职高学生未来从事的机械操作、维修等岗位，常需应对齿轮安装调试、传动故障排查等工作，而啮合特点、正确啮合及连续传动条件是解决这些实际问题的核心理论，学好本节内容对提升岗位适应能力至关重要。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 培养观察机械传动现象、分析问题的能力。 树立严谨的工程态度，认识到参数匹配对机械性能的重要性。 能说出渐开线齿轮啮合的3个主要特点。 记住标准直齿圆柱齿轮正确啮合的2个条件（模数相等、压力角相等），并能结合实例判断齿轮是否可正确啮合。 理解连续传动条件的含义，知道重合度大于1是实现连续传动的关键。 能根据齿轮参数（模数、压力角）分析其能否正确啮合。 能结合生产案例说明保证齿轮连续传动的重要性。 学习任务 描述 能说出渐开线齿轮啮合的3个主要特点 记住标准直齿圆柱齿轮正确啮合的2个条件，并能结合实例判断齿轮是否可正确啮合 理解连续传动条件的含义，知道重合度大于1是实现连续传动的关键 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 渐开线齿轮啮合的核心特点 教学难点 为什么模数和压力角必须相等才能正确啮合 教学难点突破方法 借助不同参数齿轮的实物拼接实验（如模数不等的齿轮无法平稳啮合），验证正确啮合条件 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：朱明松，第2版；机械工业出版社。 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） 任务引入：能说出渐开线齿轮啮合的3个主要特点 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（2分钟） 图 9-23a所示为一对标准直齿圆柱齿轮在标准中心距条件下的合状态图。主动齿轮以角速度ω1做顺时针转动，从动齿轮以角速度ω2做逆时针转动。直线N1N2为两齿轮基圆的内公切线。设某一瞬间两轮齿在K点接触，则K点称为啮合点，啮合点的运动轨迹称为啮合线。经过时间t后，啮合点至K'，则KK'必与N1N2重合。 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（14分钟） 因此，N1N2即为啮合点的运动轨迹，称为理论啮合线(N1、N2为切点)。P点为理论合线N1N2与两齿轮中心连线O1O2的交点，称为节点。分别以两齿轮各自的轮心为圆心，以轮心至P点的距离为半径所做的两个相切的圆称为节圆(半径分别用r1'和r2'表示)。过P点做两节圆的公切线tt'，称为运动方向线。N1N2与tt'之间所夹的锐角称为啮合角，用α'表示。 1.瞬时传动比恒定 如图 9-23a所示，根据图中的几何关系可知，必有△O1PN1~△O2PN2，则 O2P/O1P = O2N2/O1N1 即 r2'/r1' = rb2/rb1 在两轮齿的啮合过程中，啮合线的位置不变，因此，合线与O1O2的交点(节点)P为定点。齿轮传动时，两轮在P点的线速度相同，即 r1'ω1 = r2' ω2 由以上两式可得 i12 = ω1/ω2 = r2'/r1' = rb2/rb1 （9-9） 式中 i12 ——齿轮传动的传动比；ω1 、ω2——主、从动齿轮的角速度(rad/min); r1'、r2'——主、从动齿轮的节圆半径(mm)；rb1、rb2——主、从动齿轮的基圆半径(mm)。 2.具有传动的可分离性 3.齿廓间存在相对滑动 主要讲解渐开线齿轮的啮合特点。 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。 一对标准直齿圆柱齿轮能连续顺利地传动，需要各对轮齿依次正确合且互不干涉。如图 9-25所示，为保证传动时不出现因两齿廓局部重叠或侧隙过大而引起的卡死或冲击现象，必须保证两轮的基圆齿距相等，即Pb1=Pb2。 由 pb = 2Πrb/z = 2Πcosα/z 得 pb = pcosα = Πmcosα 要使Pb1=Pb2，即 Πm1cosα1 = Πm2cosα2 必须满足 m1cosα1 = m2cosα2 由于模数和压力角都已标准化，所以齿轮副的正确啮合条件为 m1 = m2 = m α1 = α2 = 20° 即两齿轮的模数必须相等且为标准值，两齿轮的压力角必须相等且为 20°。 教师根据课本内容讲解标准直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件。 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。 为保证齿轮传动连续，当后一对轮齿进人啮合状态时，前一对轮齿应尚未脱离啮合状态。如图9-26所示，主动齿轮顺时针方向转动，从动齿轮逆时针方向转动，B2为起始啮合点(从动齿轮齿顶与理论啮合线的交点)，B1点为终止合点(主动齿轮齿顶与理论啮合线的交点)。 每对轮齿都从B2点开始进入合，到B1点脱离啮合，B2、B1是一对轮齿实际啮合的两个极限合点，B2B1称为一对轮齿的实际啮合线段。若当前一对轮齿到达K点(还没有到达B1点)时，后一对轮齿已经在B2点开始合，则可以保证至少有两对轮齿同时处于啮合状态，从而保证了传动的连续性。 要满足以上条件，需要使实际啮合线段B2B1大于同侧齿廓在啮合线上的距离B1K(大小等于pb)，即要求 B2B1>pb。比值 B2B1/pb称为重合度，用ε表示。 教师讲解连续传动条件，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：标准直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是什么？ 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） 本节课我们学习了渐开线齿轮啮合的三个核心内容：其啮合特点是传动比恒定、啮合线固定，能保证传动平稳；正确啮合需满足模数和压力角分别相等，这是齿轮“配对”的基本要求；连续传动则依赖重合度大于1，确保传动不中断。这些知识能帮大家理解生活和生产中齿轮的工作原理，比如判断齿轮能否正确安装、分析传动卡顿的原因。课后要多结合实例巩固，比如观察自行车齿轮的参数匹配，为后续学习齿轮维护和故障排查打下基础。 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）什么是齿轮传动的连续传动条件？ （2）若两齿轮模数不相等，会对传动产生什么影响？ 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 本节课通过生活案例导入，结合动画和实物演示，帮助学生理解了渐开线齿轮啮合的核心知识，但部分学生对抽象的重合度概念仍感困惑，说明直观演示的深度需加强。正确啮合条件的讲解中，实物拼接实验效果好，但对参数不匹配的后果强调不足，可增加故障案例视频。学生参与度较高，但个别基础薄弱学生跟不上节奏，需设计分层任务。下次教学可增加小组讨论，让学生结合岗位经验分析传动故障，同时延长实操观察时间，强化理论与实践的结合，提升知识应用能力。 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 $$