机械基础一体化.docx
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机械基础一体化
教案首页
理论教学授课教案
2005～2006学年第2学期
授课专业数控加工授课教师
课程名称
机械基础（第三版）
授课班级
05级数控加工0504班
授课地点
多媒体课室B31
课时
2课时
学习单元
§4—2定轴轮系
课题
定轴轮系的传动比
教学内容
定轴轮系的传动比及其计算举例
教学目标
掌握定轴轮系传动比的计算方法及各轮回转方向的判定
行为
能力
分析
专业能力：
熟练绘制定轴轮系，领会定轴轮系的识读，掌握定轴轮系传动比的计算和各轮回转方向的判定。
方法能力：
知识的获取和消化吸收，分析判断、解决问题，分解组合应用，自学能力；
社会能力：
语言表达、团队意识、展示技术。
教学
方法
多媒体演示法、模具展示法、分解组合教学法、推理演绎法、典型例题法、启发式、分组测试激励法
教具
定轴轮系多媒体课件、黑板、彩色粉笔、一对三角板、圆规、平行轴定轴轮系模型、非平行轴定轴轮系模型、多媒体课室。
一、教材分析
1、教学对象分析
学生在第三章齿轮传动部分已学习了一对圆柱齿轮内外啮合、一对圆锥齿轮、蜗轮蜗杆和齿轮齿条传动情况，其重点是传动比大小的计算；初步了解了两轮的旋转方向。
而对它们的简图符号表示没有提及，但定轴轮系的学习必须在能够绘制和识读传动系统简图的前提下，对定轴轮系的传动比进行计算，并能够判定各轮的回转方向。
技工学校的学生由于知识基础较差，对知识的理解、转移和迁徙的能力还不够强，我们的培养目标是技能的培养，学生重操作技能轻理论学习，导致对理论学习的兴趣不够浓厚。
2、教学内容
“定轴轮系的传动比”是全国中等职业技术学校机械类专业通用教材《机械基础》第一篇第四章第二节的内容。
3、教学内容的分析处理
第四章轮系是第一篇的最后一章，是前面几种传动的综合应用。
其中定轴轮系在实际生产和生活中应用最多最广泛，它的学习将对今后生产岗位的实践与创新影响极大。
本次课学习的“定轴轮系的传动比”是本章的核心内容，既是前面各章内容的综合运用，使学生知识组合与迁徙的学习能力得以提高；又是本章后续内容的基础，是培养学生推理分析问题、演绎组合解决实际问题的工作能力过程。
机械基础这门课的教学要求之一是：
能作简单的有关设计计算和创新。
这一节的内容是轮系相关计算的前提，在教材中起承上启下的作用，其教学的成败，将对后续内容的掌握起到决定性的作用。
为了激发学生的学习热情，提高学生注意力集中程度，充分发挥学生的主动性和创新意识，我的做法是：
1）利用课件形式增加了请您欣赏这一教学环节，起到丰富教学内容、理论联系实际、加强专业知识素养，使学生明确学习目的，从而使学习兴趣和主动性增强。
2）增加圆锥齿轮与蜗轮蜗杆的旋转方向判定和机构简图的表示，把圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗轮蜗杆副的传动比、回转方向和机构简图并列对比分析，对它们进行了总结归纳，形成合理的知识结构，使学生对各知识点理解充分、脉络清晰。
3）结合我校现有的教学模型和实习工场设备情况，改变了部分定轴轮系的传动系统图并增加了一些实际传动系统图，把平行轴定轴轮系与非平行轴定轴轮系进行演示对比，让学生牢固掌握传动路线的分析和回转方向的表示方法。
4）针对我校学生基础知识薄弱，理解能力不够强等特点，我在对定轴轮系的传动比公式进行了推导及提出相关的注意事项后，增加了对应的例题讲解和相应的课堂练习，把该部分内容进行了重点剖析和强化教学，特别细化了传动路线的分析、非平行轴定轴轮系（含圆锥齿轮、蜗轮蜗杆）回转方向的判定。
5）将增加的课堂练习中的3个题目让学生分组选择作答，激发学生的竞争意识和参与意识，使课堂知识得到及时地消化、吸收和应用。
4、教学目标
知识目标：
1）熟练绘制定轴轮系。
2）领会定轴轮系的识读、传动路线的分析。
3）掌握定轴轮系传动比的计算和各轮回转方向的判定。
方法能力目标：
1）知识的获取、消化和吸收；
2）分析判断、解决问题的能力；
3）利用分解组合法应用知识的能力；
4）自学能力。
社会能力目标：
1）语言表达能力；
2）团队意识；
3）演示技术。
二、教学重点与难点
1、教学重点
1）定轴轮系的识读、传动路线的分析。
这是定轴轮系传动比的计算和各轮回转方向判定的前提条件。
2）定轴轮系传动比的计算和各轮回转方向的判定。
这是掌握定轴轮系后续内容的基础和关键。
2、教学难点
1）定轴轮系传动比公式中m的取值。
这是因为学生没有充分理解（－1）m中的（－1）的含义，要让学生理解（－1）就是传动比的符号改变一次，即旋转方向改变一次，那么只有当圆柱齿轮外啮合时从动轮相对主动轮的转向才改变，内啮合则不改变。
2）非平行轴定轴轮系各轮回转方向的判定。
这是因为学生对所学知识理解不深和掌握不牢，致使知识的转移和迁徙不顺甚至困难。
强化前面内容的复习并使其形成方法和能力。
（教学内容的分析处理2一文中已详细叙述）
三、学习误区导航
在教学过程中，针对以前学生容易理解错误的地方及作业易犯的毛病，应注意以下几个问题：
1）在识读或绘制各轮回转方向时，少数学生弄不清带圆弧的箭头所代表的旋转方向，有的学生干脆一律说成“顺时针或逆时针”。
原因及解决方法：
学生在学习过程中，忽视旋转方向的表示，特别是箭头表示各轮可见侧的旋转方向。
因此上课时要重点强调带圆弧的箭头是表示各轮可见侧的旋转方向，不可见的一侧圆弧线要与该轴线断开表示。
2）在将齿数代入传动比公式进行计算时，部分学生将主、从动轮混淆，弄不清哪一个为主、哪一个为从。
原因及解决方法：
学生在分析传动路线时，忽视了主动轮与从动轮的作用和关系，表现为计算传动比时主动轮齿数放在分母上，而从动轮齿数放在分子上。
因此，在公式推导及例题讲解过程中，要重点指出主动轮是带动从动轮旋转而使从动轮产生运动和动力的，传动比则是产生该作用的一种度量，因此主动轮齿数应该在分子上，从动轮齿数应该在分母上。
四、教学方法
1、教法
根据本次课的内容及特点，为了有效地理解重点，攻克难点，按照学习过程中的认知规律和记忆遗忘曲线，采用以导带学，以练为主的教学方法，具体教法如下：
1）分解组合式教学法——教师把定轴轮系中各运动副的传动比及回转方向一一分解出来，掌握理解之后再组合成轮系的传动比及末轮的回转方向。
先分析该轮系的传动路线，再把各对运动副的传动比连乘，得出定轴轮系传动比公式，最后按传动路线对旋转方向进行判断。
2）典型例题讲解法——教师选一道典型例题进行详细分析、讲解，特别是传动路线的分析，再把各轮齿数代入公式进行计算，注意区分主动轮与从动轮，然后作旋转方向的判定，最后归纳小结形成知识结构。
3）分组测试激励法——教师讲解完典型例题后，用大屏幕显示课堂练习题号，将学生按座位分为几个小组，各组派一名代表上黑板抽题，再用大屏幕显示相应题目，代表答题，其他同学同时解出本组选题。
完成后进行比较评判，并利用激励语言和措施，将学生的学习热情和积极性调动起来，从而达到以导带学的目的。
2、学法
教与学是相辅相成的双边活动，教师的教法首先要让学生理解和接受，学生才能在教师的主导作用下发挥主体地位，主动学习，主动掌握学习方法，将学习作为一件快乐和自觉的行为。
让学生在“回顾旧知➔欣赏应用➔以旧连新➔单个掌握➔组合应用➔分组选题与答题➔检查➔对比评价➔归纳总结➔综合应用”的认知过程中，自主参与到各个阶段的活动中来，体验学习乐趣和参与竞争的自信，达到提高学习效率和培养创新意识的目的。
五、教学手段
本次课将利用多媒体课件、模型等教学手段，把静态、抽象、难以想象的轮系转化为动态、具体、直观的虚拟模型，再配给真实模型把虚拟事物实际应用化，使学生的理论学习与生产实践相结合，做到活学活用。
六、教学过程设计
教学过程是学生认知的过程，是技巧掌握、技能形成、能力发展及情趣与作风培养的主要途径，为达到预期的教学目标，我对整个教学过程进行了规划与设计，备学生，洞悉学生的认知过程，剖析认知差异，明确难点，对症下药，使学生达到事半功倍的效果。
本次课的主要教学过程有八个：
1）回顾旧知，欣赏新知应用，顺其自然导入目标（8分钟）
2）演示导学，明确重点（2分钟）
3）分解重点难点，组合应用、解析重点（25分钟）
4）误区与学法导航（10分钟）
5）典型例题讲解，综合应用（15分钟）
6）学生分组选题与答题，教师巡回指导、难点提示（20分钟）
7）易错纠正，答案对比，综合评价（5分钟）
8）小结激励，信心培养，布置作业（5分钟）
七、教学过程
时间分配
教学内容
教学过程
教学方法
复
习
导
入
新
课
︵
约
10
分
钟
︶
（一）组织教学（2分钟）
考勤，检查教室卫生、学生佩带校牌及穿校服情况，调节课堂气氛（教师表扬所观察到的一些积极现象，如某某同学很有精神或在某一方面比先前有进步），调动学生主动参到课堂中来，共同创设和谐动感课堂，做好学习前的思想、情绪准备工作。
组织教学引起学生注意
激励法
表扬法
（二）回顾旧知（3分钟）
教师：
1、什么是轮系？
学生：
由一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统称为轮系。
教师：
2、轮系有什么应用特点？
学生：
轮系的应用特点有：
可获得很大的传动比；可作较远距离的传动；可变速；可变向；可合成或分解运动。
教师：
3、轮系的分类依据是什么？
可分为哪几类？
学生：
轮系是按轮系传动时各齿轮的几何轴线在空间的相对位置是否固定来分类,分为定轴轮系和周转轮系。
教师：
4、什么是定轴轮系？
学生：
传动时轮系中各齿轮的几何轴线位置都是固定的称为定轴轮系。
教师提问
学生回答
讲授法
（三）请您欣赏，新课导入（3分钟）
今天，就让我们先来学习第一种轮系，定轴轮系。
先让我们一起看看定轴轮系的应用。
教师演示其应用，如减速器、车床主轴箱、钟表机构、汽车变速器等，教师提出问题：
钟表里的时针走一圈，分针走了12圈，秒针走了720圈，那么由时针到秒针是如何实现传动的？
时针把运动传到秒针时，其转速大小有何变化？
具体比值如何确定？
（要求学生了解定轴轮系的应用，激发学习热情和学习动力）
情境式教学，应用课件展示，引导学生思考
举例法
演示法
（四）教学内容介绍（2分钟）（让学生了解学习目标）
学习目的：
定轴轮系的作图、传动比的计算和各轮回转方向的判定。
重点：
定轴轮系的识读、传动路线的分析，定轴轮系传动比的计算、各轮回转方向的判定。
难点：
定轴轮系传动比公式中的m取值，非平行轴定轴轮系各轮回转方向的判定。
教师引出
学习目的及重点、难点
引导法
时间分配
教学内容
教学过程
教学方法
新
课
讲
解
︵
知
识
的
分
解
与
组
合
︶
︵
约
25
分
钟
︶
（一）定轴轮系的传动比概念（2分钟）
教师先展示定轴轮系模型，引导学生参与到演示教学中来，通过一对齿轮的传动比概念，教师提出问题：
定轴轮系的传动比是否就是输入轴的转速与输出轴的转速之比？
引发学生思考。
演示得出定轴轮系的概念：
定轴轮系的传动比是指首末两轮的转速之比。
（要求领会定轴轮系传动比概念）
演示模型
启发提问
引出概念
演示法
对比法
引导法
（二）知识分解（8分钟）
对于定轴轮系，我们不但要能求出传动比的大小，还要能确定末轮的回转方向。
如车床主轴箱，我们知道了电动机的转速和旋转方向，主轴的转速和旋转方向从何而得？
因此，我们先把定轴轮系分解为各对齿轮副，如果知道了各对齿轮副的传动比大小和回转方向，那总的传动比大小和末轮的回转方向就不得而知了。
1、齿轮副的作图（要求学生学会作图方法并能识读）
讲解轴承与固定齿轮的作图表示法，引出内、外啮合圆柱齿轮副、圆锥齿轮副、蜗轮蜗杆副和齿轮齿条的作图。
2、齿轮副的传动比和回转方向（重点内容并作技法指导）
（1）一对圆柱齿轮：
（提示学生回顾已学知识）
①传动比i：
外啮合：
i=
；内啮合：
i=
。
②回转方向：
a、用传动比表示：
i的结果为正值，表示两轮的回转方向相同；为负值，表示回转方向相反。
b、用箭头表示：
用相同指向的箭头表示回转方向相同；相反指向的箭头表示回转方向相反。
（口诀：
外改内同）
（2）一对圆锥齿轮：
（提示学生回顾已学知识）
①传动比i：
i=
。
②回转方向：
只能用箭头表示，箭头应同时指向或同时背离啮合点。
（口诀：
同时指向或背离）
（3）蜗杆蜗轮副：
（提示学生回顾已学知识）
①传动比i：
i=
。
（口诀：
左旋左，右旋右）
②回转方向：
只能用箭头表示，左旋用左手，右旋用右手。
教师提问
学生回答
投影演示各齿轮副的运动
教师示范作图并讲解，引导学生思考
教师提问
学生回答
教师教给学生用箭头表示旋转方向的方法
教师教给学生用手判断旋转方向的方法
引导法
演示法
类比法
示范法
讲授法
时间分配
教学内容
教学过程
教学方法
新
课
讲
解
︵
知
识
的
分
解
与
组
合
︶
（三）知识组合（15分钟）
1、定轴轮系的作图
定轴轮系是由各齿轮副连接而成的，对于它的作图，只要把各齿轮副拼连而成即可。
（要求学会定轴轮系作图并能识读）
2、定轴轮系传动比的计算（重点内容）
演示定轴轮系，
分析轮系的组成
分析传动路线：
（难点）
轮系中各对齿轮的传动比用双下角标表示，如12=n1/n2=－Z2/Z1；23=n2/n3=－Z3/Z2；45=n4/n5=＋Z5/Z4；67=n6/n7=－Z7/Z6；89=n8/n9=－Z9/Z8。
轮系的传动比等于各级齿轮副传动比的连乘积，即
=1223456789=（－Z2/Z1）（－Z3/Z2）（＋Z5/Z4）（－Z7/Z6）（－Z9/Z8）=（－1）4Z3Z5Z7Z9／Z1Z4Z6Z8。
式中轮系的传动比等于轮系中所有从动齿轮齿数的连乘积与所有主动齿轮齿数的连乘积之比。
根据上式，可得定轴轮系传动比的一般公式如下：
1k=（－1）m各级齿轮副中从动齿轮齿数的连乘积／各级齿轮副中主动齿轮齿数的连乘积。
式中m——轮系中所有外啮合圆柱齿轮副的对数。
（难点）
（要求学生理解、领会定轴轮系传动比公式）
技法指导：
传动路线的分析。
投影演示
教师示范作图讲解
分析讲解
推理演绎
得出结论
启发学生理解公式，帮助记忆
演示法
示范法
讲授法
引导法
启发式
时间分配
教学内容
教学过程
教学方法
新
课
讲
解
︵
知
识
的
分
解
与
组
合
︶
3、注意：
（难点内容）
①（-1）m表示首末两轮回转方向的异同，计算结果为“+”，表示末轮的回转方向与首轮一致；结果为“－”，表示末轮的回转方向与首轮相反。
此判断方法，只适用于平行轴圆柱齿轮传动的轮系。
（要求学生能灵活应用此公式解题）
②对于非平行轴的定轴轮系（即含有圆锥齿轮副、蜗轮蜗杆副），不能使用（-1）m来确定末轮的回转方向，只能用标注箭头的方法来确定。
其传动比的计算公式可写成：
=各级齿轮副中从动齿轮齿数的连乘积／各级齿轮副中主动齿轮齿数的连乘积。
（要求学生能灵活应用此公式解题）
技法指导：
平行轴与非平行轴定轴轮系的判断。
4、惰轮及其的作用（重点内容）
教师演示含有惰轮的定轴轮系，并引导学生思考：
上题中的2齿轮有何特征？
对计算结果有无影响？
对末轮的回转方向有无影响？
1）惰轮的概念
根据我们的观察，定轴轮系如果增加2齿轮，3齿轮的旋转方向改变了，但没有改变1齿轮与3齿轮之间的传动比，因此惰轮就是在两齿轮之间的齿轮，该齿轮只改变该齿轮副中从动轮的回转方向，不改变该齿轮副的传动比大小。
2）惰轮的作用
a：
在齿轮副的主、从动轮间每增加一个惰轮，从动轮的回转方向就改变一次。
b：
增加奇数个惰轮，主从动轮的回转方向相同；增加偶数个惰轮，主从动轮的回转方向相反。
技法指导：
惰轮的判断。
投影演示
提醒学生引起注意
对照分析
得出结论
投影演示
提醒学生启发学生理解公式，
得出结论
投影演示
启发提问
启发式教学，引导学生分析得出结论，提高学生归纳总结能力。
演示法
对比法
演示法
引导法
对比法
演示法
时间分配
教学内容
教学过程
教学方法
误
区
与
学
法
导
航
︵
约
10
分
钟
︶
（一）误区一（5分钟）
问题：
在判断蜗轮蜗杆的回转方向时，学生弄不清箭头所指方向是指什么方向，经常说成是“顺时针或逆时针”。
解答：
教师演示含有蜗轮蜗杆的定轴轮系模型，并请学生仔细观察各轮的回转方向。
教师提问：
蜗轮蜗杆的旋转是否在同一平面内？
学生回答：
不是，它们的轴线相互交错垂直。
教师得出结论：
蜗轮蜗杆的旋转方向并不在同一平面内。
那么，我们就不能说哪一个是顺时针，哪一个是逆时针。
要掌握用箭头表示旋转方向，关键在于掌握箭头是指向齿轮可见侧的旋转方向。
教师演示
举例分析
帮助学生理解，为后面学习做进一步铺垫
演示法
引导法
讲授法
（二）误区二（5分钟）
问题：
学生在利用传动比公式进行计算时，少部分学生弄不清哪一个为主动轮、哪一个为从动轮。
解答：
教师出示模型，在分析传动路线时，先要让学生仔细观察轮系中的输入轴和输出轴以及各轮之间的作用关系，让学生判断传动中的主从关系，重点指出主动轮是带动从动轮旋转并使从动轮产生运动和动力的齿轮。
教师演示
举例分析
帮助学生理解，为后面学习做进一步铺垫
演示法
引导法
讲授法
课
堂
举
例
︵
约
15
分
钟
︶
如下图所示的定轴轮系，Z1=24，Z2=28，Z2′=20，Z3=60，Z3′=20，Z4=20，Z5=28，计算i15，并根据轮1的回转方向判定齿轮5的回转方向。
课件演示
教师分析
题意
演示法
时间分配
教学内容
教学过程
教学方法
续
︵
课
堂
举
例
︶
解：
1、分析传动路线：
Z2/Z1→Z3/Z2′→Z4/Z3′→Z5/Z4。
2、解题思路：
由于该轮系是平行轴定轴轮系，故旋转方向既可用符号表示，又可用箭头来表示。
3、传动比的计算i=（－1）3（Z2Z3Z4Z5）/（Z1Z2′Z3′Z4）=－（28×60×20×28）/（24×20×20×20）=－4.9；
4、各轮的回转方向如图中所标。
技法指导：
传动路线与解题思路的分析。
教师分析
学生参与
激励法
表扬法
新
课
讲
解
综
合
应
用
︵
课
堂
练
习
︶
︵
约
25
分
钟
︶
（一）课堂练习（共3题可供学生选择）
题1：
下图所示的定轴轮系,Z1=2、Z2=40、Z3=20、Z4=60、Z5=18、Z6=36。
求该轮系的传动比i并判断各轮的回转方向，在图中标注出来。
解:
1、分析传动路线：
Z2/Z1→Z4/Z3→Z6/Z5。
2、解题思路：
由于该轮系是非平行轴定轴轮系，故传动比公式前的符号不能表示旋转方向，只能用箭头来表示。
3、传动比的计算i=（Z2Z4Z6）/（Z1Z3Z5）=（40×60×36）/（2×20×18）=120；
4、各轮的回转方向如图中箭头所标。
呈现3道
练习题
学生按
座位分组
时间分配
教学内容
教学过程
教学方法
新
课
讲
解
综
合
应
用
︵
课
堂
练
习
︶
题2：
如下图所示的轮系中，已知各齿轮的齿数Z1=20，
Z2=40，Z'2=15，Z3=60，Z'3=18，Z4=18，Z7=20，齿轮7的模数m=3mm，蜗杆头数为1（左旋），蜗轮齿数Z6=40。
齿轮1为主动轮，转向如图所示，求齿轮1至蜗轮6之间的传动比，并判断各轮的回转方向。
题3：
如下图所示的轮系中，已知各齿轮的齿数Z1=30，
Z2=45，Z3=20，Z3'=18，Z4=48，Z4'=18，Z5=20。
齿轮1为主动轮，转向如图所示，求齿轮1至5之间的传动比，并判断各轮的回转方向。
以课件形式呈现3道练习题
学生按座位分为3组，自由选题，各组派1名代表到黑板上解题。
教师巡回指导，根据学生掌握情况，作难点提示
学生答题
教师纠错易正并答疑
检查各组
测试情况
综合讲评
鼓舞激励
课件展示
激励法
巡回
指导法
提示
讲解法
测评法
激励法
时间分配
教学内容
教学过程
教学方法
归
纳
小
结
、
布
置
作
业
︵
约
5
分
钟
︶
（一）归纳小结（4分钟）
定轴轮系的传动比
大小：
i1k=n1/n2=各级齿轮副中从动齿轮齿数的连乘积／各级齿轮副中主动齿轮齿数的连乘积。
转向：
1、画箭头法（适合任何定轴轮系）；
2、（－1）m法（只适合所有齿轮轴线都平行的情况）。
结果表示：
i1k=n1/n2=±各级齿轮副中从动齿轮齿数的连乘积／各级齿轮副中主动齿轮齿数的连乘积。
（适合平行轴定轴轮系）；
图中画箭头表示旋转方向（各种情况均适合）。
教师引导分析总结归纳
引导法
归纳法
（二）布置作业（1分钟）
1、教材P84的第3、4、7题及P85的第9题。
2、2、题册P20填空的第2、3、4题,P20判断的第1、2、3、6题,P21选择的第2、4题及P21计算的第1题P22计算的第4题。
教师引导
分析难点
引导法
八、
教学流程图
九、板书设计
§4—2定轴轮系的传动比
（计算轮系传动比的大小、确定末轮回转方向）
一、定轴轮系传动比的概念：
首末两轮的转速之比。
二、齿轮副的传动比及回转方向（知识点分解）
1、圆柱齿轮副（作图略）
2、圆锥齿轮副（作图略）
3、蜗杆蜗轮副（作图略）
三、定轴轮系的传动比计算公式（知识点组合、作图略）
1、传动比公式：
1k=（－1）m
2、平行轴定轴轮系
直接利用上式进行传动比大小的计算，结果为正表示末轮与首轮旋转方向相同，为负则相反，也可在图上用标注箭头的方法表示旋转方向。
3、非平行轴定轴轮系
直接利用上式进行传动比大小的计算，旋转方向则在图上用标注箭头的方法表示。
十、备课资料
1、全国中等职业技术学校机械类专业通用教材《机械基础》中国劳动社会出版社第三版；
2、全国中等职业技术学校机械类专业通用教材《机械基础》第三版习题册；
3、全国中等职业技术学校机械类专业机械基础课教学参考书。
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