5.1 气压传动及元件（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 5.1 气压传动及元件 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 本次气压传动装置教学的授课对象应为数控加工相关专业的学生，这类学生已具备机械基础和液压传动的初步认知，对机床设备的传动系统有一定感性认识，但对气压传动的工作原理、元件功能的理解仍停留在表面。学生在学习中易混淆气压与液压传动的异同点，对空气压缩机、后冷却器等核心元件的工作特性和参数（如压力范围、冷却温度）掌握不扎实，且缺乏对气压传动实际应用场景的深度认知。同时，学生对螺杆式空压机等新型设备的发展和技术特点关注度较低，需通过实例分析和实操练习强化理解。 背景分析 气压传动作为数控加工机械的重要传动方式，是工业自动化领域的核心技术之一。从行业背景来看，数控机床的气动系统依赖压缩空气实现能量传递，空气压缩站、气缸、气马达等装置是数控设备执行动作的关键，其性能直接影响机床的运行精度与效率。技术层面，气压传动因清洁、易控、过载保护等优势在数控加工中广泛应用，但空气压缩性带来的功率限制、工作稳定性问题，也推动了螺杆式空压机等新型设备的研发。从教学背景而言，该内容是数控加工机械基础的重要模块，衔接液压传动知识，为学生掌握机电一体化设备原理、从事数控设备运维工作奠定技术基础。 学习目标 设定 情感目标 知识目标 能力（技能）目标 培养对气压传动技术的探究兴趣，树立工程规范意识 增强对工业自动化技术发展的认知，激发专业学习热情 掌握气压传动工作原理，熟知核心元件的功能与参数 了解气缸、气马达的分类及气压传动系统的组成结构  能区分气压与液压传动异同，辨识气压传动辅助元件 能结合实例分析气压传动装置在数控加工中的应用 学习任务 描述 1. 探究空气压缩站组成，理解气压传动工作原理 2. 辨识气缸气马达类型，掌握气动执行元件功用 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. 掌握气压传动工作原理及空气压缩站组成结构 2. 理解气缸、气马达的分类与气动执行元件功用 教学难点 1. 区分气压与液压传动的异同及各自适用场景 2. 理解螺杆式空压机工作特性与技术发展特点 教学难点突破方法 1. 对比液压传动知识，结合图表分析两者差异点 2. 展示螺杆式空压机实物图，讲解其结构与原理 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） 学们，咱们平时看到的数控机床能精准完成零件加工，不光靠电机和刀具，还有一种“力气”在帮忙——就是气压传动。比如机床里零件的夹紧、送料，很多都是靠压缩空气来推动的。大家想想，为什么工厂里会用压缩空气做动力？它是怎么从普通空气变成能干活的“动力气”的？今天咱们就来研究气压传动装置，看看这些压缩空气在机床里是怎么“工作”的，还有气缸、气马达这些部件又是怎么把空气的压力变成机器的运动的。 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。 探索 新知（20分钟） 气压传动 1． 气压传动的定义 气压传动是以压缩空气为工作介质进行能量传递和信号传递的一种传动方式。 数控机床气压传动系统的动力主要由空气压缩机提供。 案例解析：空气压缩站 案例解析：空气压缩机 2． 气压传动的优点 气压传动除了具有操作控制方便,易于实现自动控制、中远程控制、过载保护等优点外,还具有工作介质处理方便,无介质费用,不污染环境,无介质变质及介质补充方便等优势。 三．气压传动——缺点 其缺点是空气的压缩性极大地限制了气压传动传递的功率。 一般情况下工作压力较低,总输出力不宜大于10~40kN，工作速度稳定性较差。 1. 明确关键词提取方向；展示示意图点拨供能逻辑；抽查纠错；2. 引导分类梳理；补充行业典型案例；点评实例匹配合理性；3. 点拨因果逻辑链；明确判断依据；汇总适用场景边界 1. 圈画定义关键词，标注案例功能；小组互述供能逻辑；完成逻辑填空；2.按 “操作控制”“介质特性” 分类整理优点；列举实例匹配优点；简述优点对工业生产的意义。3.分析 “空气压缩性” 与其他缺点的因果关系；判断特定场景适用性；总结应用限制。 1. 强化核心要素记忆；建立定义、案例与设备的关联；训练逻辑梳理能力；2. 培养信息归纳能力；联结知识与实际场景；理解优点的实用价值3. 培养逻辑推理能力；提升知识应用判断能力；理解技术选择的合理性 学 习 新 知（20分钟） 四．压缩空气的定义 定义：空气具有可压缩性 经空气压缩机做机械功使体积缩小、压力提高后的空气称为压缩空气。 特点： 输送方便 没有有害性能 没有起火危险 不怕超负荷 能在许多不利环境中工作等 5． 空气压缩机 定义：空气压缩机是将电动机的机械能转化为气体压力能的装置是压缩空气的气体发生装置。 储气罐：储存压缩空气,稳定压缩空气的压力并除去部分油分和水分的装置。 6． 气缸和气马达 “有级”调速是跳跃式的,呈1挡、2挡、3挡等,上/下台阶状,无级调速是连续的、无挡位的。气缸：按气缸的结构及功能可分为单作用式气缸和双作用式气缸,按气缸的安装形式可分为固定式气缸和轴销式气缸。 气马达：气压传动中将压缩气体的压力能转换为机械能并产生旋转运动的气动执行元件 1.引导案例分享，指导实验操作，规范定义表述，讲解特点要点；2. 展示设备示意图与实物图片；3. 组织快速提问巩固知识；4. 提问互动：“踏板上的螺丝属于零件还是构件？为什么？” 点拨概念区分要点。 1. 课前收集压缩空气生活应用案例，课堂小组分享；2. 观察设备示意图，标注核心部件与对应功能；3. 明确气马达的能量转换关系 1. 联系生活激发兴趣，通过实验具象化抽象概念，借助讨论与练习强化知识认知；2. 培养自主梳理能力，通过直观图示帮助快速理解设备作用与核心功能；3. 强化分类思维，通过可视化演示突破概念难点，提升知识归纳与记忆效率。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） 同学们，今天我们深入学习了气压传动装置的核心内容。我们明确了气压传动是以压缩空气为介质的能量传递方式，它有着易操控、无污染的优势，也存在压力低、稳定性差的不足；接着认识了空气压缩站的关键装置：压缩机负责将机械能转为气体压力能，储气罐实现储气稳压，后冷却器能降温除杂；同时我们也区分了气缸（实现往复运动）、气马达（输出旋转动力）的功能，以及有级、无级两种调速方式的差异。这些内容是理解数控设备气动系统的基础，大家课后可以结合生活里的气动工具实例再梳理巩固。 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.空气压缩站中，空气压缩机与储气罐的功能分别是什么？ 2.气缸的分类方式有哪两种？每种分类方式下对应的气缸类型分别是什么？ 3.请分别说明气缸和气马达在运动形式上的区别。 板书 设计 课题二 气压传动装置 一、空气压缩站 1. 气压传动 定义：以压缩空气为工作介质，传递能量/信号的传动方式 优缺点 优势：操控方便、易自控、介质无污染 缺点：压力低（0.3~1MPa）、输出力小、速度稳定性差 系统组成：气源部分+执行元件+控制元件+辅助元件 2. 核心装置（空气压缩站） 空气压缩机：电动机机械能→气体压力能的发生装置（按排气压力分低/中/高/超高压） 储气罐：储存压缩空气、稳压、除部分油/水 后冷却器：冷却压缩空气（120℃→40℃以下），分离水汽/油雾 二、气缸和气马达 1. 调速方式 有级调速：跳跃式（1挡、2挡…） 无级调速：连续式（无挡位） 2. 气缸 功能：实现往复直线/摆动运动 分类 按结构功能：单作用式、双作用式 按安装形式：固定式、轴销式 3. 气马达 定义：压缩气体压力能→机械能（旋转运动）的执行元件 类型：容积式（叶片式、活塞式、齿轮式） 特点：适配无级调速、启动频繁、换向/过载场景 知识框架总结 压缩空气 → 空气压缩站装置 → 气缸/气马达 → 气压传动系统 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 本节课通过生活中气动工具案例，结合知识框架、板书图示辅助教学，有效帮助学生梳理了气压传动装置的核心内容，突破了压缩站装置功能区分、气缸与气马达差异辨析的难点，课堂知识传递较为清晰。但教学中存在不足：部分基础薄弱的学生对“压缩空气—压缩站装置—气压传动系统”的逻辑层级理解仍不透彻，缺乏实物观察环节导致学生对元件结构的认知偏抽象。后续需优化教学手段，增加气动元件实物展示与简易拆装环节，设计分层练习题，进一步衔接理论知识与实训实操，提升学生的知识应用能力。 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 学科网（北京）股份有限公司 $