3.4 螺旋传动（教案）《数控加工机械基础（第3版）》上好课（高教版）

《数控加工机械基础（第3版）》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 3.4 螺旋传动 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 本节面向中职数控技术应用专业新生，学生以形象思维为主，对螺旋传动的抽象原理、滚珠丝杠结构等认知模糊，易混淆外循环与内循环、不同调隙方式的特点。学生对 “旋转运动转换为直线运动” 的具象化理解不足，纯文字讲解接受度低。同时，学生偏向实操关联型学习，对数控机床进给传动系统等设备案例、台虎钳等生活相关构件兴趣浓厚。但学生缺乏理论与实操的关联能力，需依托具象实例、结构图破解概念混淆难点，衔接其对机械的初步认知与螺旋传动专业知识。 背景分析 我国制造业向高精度、高效率升级，对数控设备传动精度控制的技能人才需求迫切。本课选自《数控加工机械基础（第 3 版）》项目三，承上启下：既衔接学生对台虎钳等日常机械的感性认知，又聚焦数控机床进给传动系统核心部件，解析螺旋传动原理与滚珠丝杠应用。其搭建了 “机械传动 - 设备实操” 的认知桥梁，为后续数控加工精度控制、零部件维护等专业内容奠定理论与实践基础，是构建数控专业核心能力的关键环节。 学习目标 设定 情感目标 知识目标 能力（技能）目标 1.激发对机械传动技术的探索兴趣与学习热情 2.培养严谨务实的工程思维和规范操作的职业素养 1.掌握螺旋传动分类及滚珠丝杠结构、循环方式等核心知识 2.理解螺旋传动运动方向判定与间隙调整的原理方法 1.能区分螺旋传动类型，熟练计算传动相关参数 2.能分析滚珠丝杠故障，运用调隙方法解决实际问题 学习任务 描述 1.掌握电动机与螺旋传动知识，完成参数计算任务 2.熟悉滚珠丝杠结构特性，学会间隙调整方法 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 1.掌握电动机分类特性及螺旋传动核心原理 2.理解滚珠丝杠循环方式与间隙调整方法 教学难点 1.熟练运用螺旋法则判定直线运动方向 2.掌握螺旋传动参数计算及调隙方法实操 教学难点突破方法 1.结合实物模型演示，具象化螺旋运动方向判定 2.通过案例实操演练，强化调隙与参数计算能力 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 《数控加工机械基础（第3版）》，主编：崔陵、娄海滨，2019年7月第3版；高等教育出版社出版。 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 新课导入（2分钟） [引入主题]（2分钟） “为什么早期电动机跑不过自行车，如今却能驱动机床精准运转？”“转动台虎钳手柄时，螺杆和螺母藏着怎样的‘传动魔法’？” 从 19 世纪易北河上时速 2.2km 的电动小艇，到数控机床里毫米级精准进给的滚珠丝杠，机械传动技术藏着太多奇妙智慧。今天，就让我们化身 “机械探秘师”，解锁电动机的进化密码，拆解螺旋传动的运动玄机，看看这些零件如何默契配合，撑起工业生产的 “精准操作”！ 1. 展示电动机发展历程图文、螺旋传动实物模型，引导学生聚焦核心知识点。2.抛出探究问题，组织小组分享，针对难点(如循环方式、调隙方法)答疑点拨。 1.结合文档资料，梳理电动机发展时间线，标注关键发明与技术突破点。 2.分组观察台虎钳、滚珠丝杠模型，讨论螺旋传动的运动转换逻辑与差异。 1.以趣味问题激发探究欲，通过梳理与讨论深化对核心知识的理解。 2.结合实物观察与小组互动，实现理论与实践结合，提升学习参与度。 探索 新知（20分钟） 一．普通螺旋传动的定义与相关知识 普通螺旋传动是基于滑动摩擦的传动形式，通过螺杆与螺母啮合传递动力和运动。 展示普通螺旋传动结构示意图（含螺杆、螺母、机架等） 案例分析：台虎钳与车床中滑板进给机构 展示台虎钳和车床中滑板进给机构示意图，配合视频与步骤图分布讲解： 1.核心结构：以梯形螺纹为啮合基础，由固定钳口、活动钳口、螺杆、螺母等组成； 2.传动特性：结构简单、传动连续平稳，承载能力强且具备自锁功能； 3.运动转换：转动螺杆时，通过螺纹啮合驱动螺母带动活动钳口做直线运动； 4.应用场景：适配台虎钳夹紧工件、车床中滑板精准进给等加工需求。 二．滚珠螺旋传动的定义与相关知识 与之相关的有循环方式、材料类型和间隙调整三个核心概念。 循环方式：滚珠在滚道内的运动路径形式，分为外循环和内循环两类。 材料类型：制造滚珠丝杠的核心材质，常用GCr15、38CrMoAl及不锈钢。 间隙调整：消除滚珠丝杠轴向间隙的工艺方法，保障传动精度。 案例分析：数控机床进给传动系统 展示滚珠丝杠结构及循环方式示意图，配合箭头指示进行讲解： 数控机床中，滚珠丝杠通过弧形螺旋槽形成滚道，滚珠在槽内滚动实现运动传递。外循环方式制造工艺简单、应用广泛，但流畅性稍差、噪声较大；内循环螺母结构紧凑、传动流畅，却存在制造难度高的特点。常用的EF型、FF型等标准化型号，需根据安装空间、载荷大小和精度要求选型；而垫片调隙式、螺母调隙式、齿差调隙式三种方法，可通过调整螺母相对位置消除轴向间隙。 了解滑动螺旋传动与滚动螺旋传动的差异、滚珠丝杠的适用场景 1.展示电动机发展时间线、螺旋传动分类示意图，串联"电动机-联轴器-滚珠丝杠传动逻辑; 2.结合台虎钳、数控机床案例，对比普通与滚珠螺旋传动的结构、特性及适用场景;3.演示螺旋运动方向判定法则、间隙调整动画，推导传动参数计算公式并答疑。 1.梳理电动机类型与螺旋传动类型的适配关系，总结两类螺旋传动的核心差异;2.运用螺旋法则判定直线运动方向，分组完成传动距离、速度的计算与调隙方法选型; 3.绘制"电动机一滚珠丝杠一运动部件"传动路线图，标注关键结构与运动转换过程。 1.打破知识点孤立壁垒，建立"动力源-传动装置-运动执行"的系统认知;2.通过实操性任务强化核心技能，提升理论联系实际的工程应用能力;3.借助直观演示与动手实践，降低抽象概念理解难度，深化知识记忆。 学 习 新 知（20分钟） 三．螺旋传动的计算 螺旋传动计算以运动参数为核心，核心关联螺纹导程、回转圈数（转速）与直线运动参数。 展示螺旋传动参数关系示意图 案例分析：车床丝杠进给计算 展示螺旋传动机构运动示意图，配合公式推导步骤讲解： 1.移动距离计算：螺杆回转N圈时，螺母移动距离L= N×Ph（Ph为导程），体现回转圈数与直线位移的正比关系； 2.移动速度计算：当丝杠转速为n（r/min）时，螺母移动速度v= n×Ph，直接关联转速与进给速度； 3.综合计算应用：结合齿轮传动比，通过多构件转速传递关系，推导终端运动部件的速度参数。 四．螺旋传动直线运动方向的判定 螺旋传动直线运动方向由螺纹旋向和回转方向共同决定，需借助螺旋法则判断。 展示左右手螺旋法则示意图 案例分析：螺杆转动与丝杠固定两种场景 展示螺杆转动且移动、丝杠转动但不移动的示意图，配合手势演示讲解： 判断时需先明确螺纹旋向（右旋/左旋）：右旋螺纹用右手，左旋螺纹用左手，半握拳使四指环绕方向与回转体转动方向一致。若回转体（如螺杆）可移动，大拇指指向即为其移动方向；若回转体（如车床丝杠）固定不动，则螺母移动方向与大拇指指向相反。通过台虎钳螺杆转动驱动钳口移动、车床丝杠转动带动床鞍进给的实例，强化方向判定逻辑。 了解螺纹旋向识别方法、不同运动场景下的方向判定差异 1.展示螺旋传动参数关系图与法则示意图，串联计算与方向判定逻辑;2.推导移动距离、速度公式，结合齿轮传动比讲解综合计算步骤;3.手势演示左右手螺旋法则，结合两种运动场景拆解方向判定要点。 1.运用公式完成基础参数计算，结合齿轮齿数推导综合场景运动参数;2.通过手势练习掌握法则，判断不同旋向与回转方向下的直线运动方向;3.分组完成"计算+方向判定"综合习题，梳理解题思路并展示成果。 1.建立"参数计算-方向判定"的关联认知，形成完整知识体系;2.通过公式推导与手势实操，降低抽象技能的学习难度;3.强化综合应用能力，契合数控机床实操中运动控制的核心需求。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） 本节课核心学习了机械传动两大关键内容。电动机方面，梳理了从雅可比简易装置到特斯拉交流电动机的发展脉络，明确了不同类型电动机的适配场景。螺旋传动则重点掌握两类形式：普通螺旋传动以滑动摩擦为核心，自锁性强；滚珠螺旋传动靠滚动摩擦实现高效精准传动，需区分内外循环特点及三种调隙方法。同时，大家要牢记螺旋传动的计算公与左右手法则，这些知识是数控机床等设备运行的基础，课后需结合习题强化应用，夯实专业技能。 布置下节课任务（1分钟） 布置下节课任务（1分钟） 预习下节课内容 布 置 作业（1分钟） 1.列举生活中1种常见机械（如自行车、台钻等），分别指出其中的1个零件、1个构件、1个机构，并结合文档中“零件是可拆最小加工单元、构件是有相对运动的最小单元”的定义，简要说明判断依据。 2.以数控机床进给传动系统为例，结合文档图示与传动路线描述，写出其动力部分、传动部分、工作部分的具体名称及各自的核心功能。 3.结合文档中螺旋传动、电动机等相关知识，用自己的语言简述“机械”的定义，并依据“机器侧重能量/物料/信息转换传递，机构侧重运动传递”的核心逻辑，说明机器与机构的区别。 板书 设计 一、螺旋传动概述 1.定义：通过螺杆与螺母啮合传递动力和运动 2.分类（按摩擦性质）： 普通螺旋传动（滑动摩擦） 滚珠螺旋传动（滚动摩擦） 二、两类螺旋传动对比 类型 结构/螺纹 核心特点 应用场景 普通螺旋传动 梯形螺纹为主 简单、平稳、承载强、自锁 台虎钳、车床中滑板进给机构 滚珠螺旋传动 丝杠+螺母+滚珠+滚道 滚动摩擦、高效、高精度 数控机床进给系统 三、滚珠螺旋传动关键细节 1.循环方式： 外循环：工艺简、应用广、噪声大 内循环：结构紧、传动顺、制造难 2.材料：GCr15、38CrMoAl、不锈钢 3.间隙调整：垫片调隙式、螺母调隙式、齿差调隙式 四、核心技能 1.计算： 移动距离：L = N×Ph（N=回转圈数，Ph=导程） 移动速度：v = n×Ph（n=转速，r/min） 2.方向判定（螺旋法则）： 右旋→右手，左旋→左手 四指顺回转方向，大拇指指回转体移动方向 回转体固定→另一物体反向移动 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 本次机械传动装置及零部件教学，以螺旋传动为核心，通过图示、案例及实操任务展开。优势在于借助动态示意图和生活案例，降低了滚珠丝杠循环方式、间隙调整等难点的理解难度，通过分组讨论与综合计算任务，强化了知识应用能力。 不足在于部分学生对螺旋传动方向判定的左右手法则掌握不熟练，综合计算中齿轮传动比与螺旋参数的结合易出错。后续需增加手势演示的互动频次，设计分层习题逐步递进；同时优化教具使用，增加滚珠丝杠实物观察环节，让抽象结构更直观，进一步提升学生对机械传动系统的整体认知与实操能力。 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 学科网（北京）股份有限公司 $