第十一章轮系及其设计教案
《机械工程基础 (4)》课程教学大纲
《机械工程基础》课程教学大纲课程代码：ABJD0340课程中文名称：机械工程基础课程英文名称：Fundamenta1ofmechanica1engineering课程性质：必修课程学分数：3.5课程学时数：56（48+实验8）授课对象：材料物理专业本课程的前导课程：高等数学、大学物理、工程制图、金工实习等一、课程简介机械工程基础是一门培养学生具有一般机械设计基本知识的学科基础课。
课程主要介绍工程力学基础知识、一般机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法，同时扼要介绍与本课程有关的国家标准和规范，使学生初步具有分析简单机械传动装置的能力。
为学习专业课和新的科学技术打好基础，为解决生产实际问题和技术改造工作打好基础。
二、教学基本内容和要求第一章：绪论机器的组成、机器和机构、构件和零件重点与难点：机械、机器、机构、构件和零件的基本概念教学要求：了解课程的性质、机器的组成及特征；理解机器与机构的差别；掌握零件与构件的概念。
第二章：物体的受力分析与平衡力和力系的基本概念；静力学公理；物体的受力分析和受力图；平面汇交力系；力矩与力偶；平面任意力系重点与难点：物体受力分析、平面力系的平衡条件与平衡方程教学要求：理解静力学的基本概念、基本公理；掌握物体的受力分析方法，掌握平面汇交力系、平面力偶系、平面任意力系平衡问题的求解。
第三章：轴向拉伸和压缩轴向拉伸和压缩的基本概念；内力与应力；材料拉伸和压缩时的力学性能；拉压杆的变形及强度计算重点与难点：内力、应力及许用应力的概念；拉压杆的轴力分析及强度计算教学要求：了解材料拉伸和压缩的力学性能；理解内力、应力及许用应力的基本概念，胡克定律；掌握拉压杆的轴力分析及强度计算第四章：剪切与圆轴扭转剪切与挤压的基本概念；圆轴扭转时的应力与强度条件；圆轴扭转时的变形与刚度条件重点与难点：外力偶和扭矩的计算；扭矩图的绘制；圆轴扭转时的应力、强度条件和刚度条件教学要求：了解构件在剪切和扭转时的受力特点；掌握扭矩图的绘制，圆轴扭转时强度和刚度计算第五章：梁的弯曲弯曲的概念；梁的弯曲内力；弯曲正应力和强度计算；提高梁弯曲强度的措施；梁的刚度条件；组合变形时的强度计算重点与难点：梁的内力分析及最大弯矩的确定教学要求：了解梁在组合变形时的强度计算方法；理解弯曲的概念，提高梁弯曲强度的措施；掌握梁剪力、弯矩的计算，剪力图、弯矩图的绘制，弯曲正应力强度的计算第六章：平面机构的自由度运动副及其分类；平面机构运动简图；平面机构的自由度重点与难点：机构运动简图的绘制；平面机构自由度的计算；机构具有确定运动的条件教学要求：了解运动副的概念及其分类；理解自由度的概念，机构具有确定运动的条件;掌握机构运动简图的绘制，复合较链、局部自由度和虚约束的判定，平面机构自由度的计算第七章：平面连杆机构平面四杆机构的基本类型和应用；平面四杆机构的演化；平面四杆机构的基本特性；平面四杆机构的设计重点与难点：平面四杆机构的基本类型和特性；钱链四杆机构类型的判断；平面四杆机构的设计方法教学要求：了解平面四杆机构的演化形式；理解平面四杆机构的基本特性；掌握平面四杆机构的基本类型，较链四杆机构类型的判断，平面四杆机构运动特性的分析第八章：凸轮机构凸轮机构的应用和分类；从动件常用运动规律；凸轮轮廓曲线的设计方法重点与难点：凸轮机构的组成、分类；从动件的常用运动规律及特点教学要求：了解凸轮轮廓曲线的设计方法；掌握凸轮机构的工作原理、凸轮机构从动件常用运动规律和运动特性第九章：间歇运动机构棘轮机构；槽轮机构教学要求：了解棘轮机构和槽轮机构的工作原理、运动特点和应用第十章：齿轮机构齿轮机构的应用和分类；齿廓啮合基本定律；渐开线直齿圆柱齿轮；渐开线齿轮的啮合传动；渐开线齿轮的加工与齿廓的根切；斜齿圆柱齿轮机构；直齿圆锥齿轮机构重点与难点：渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的基本理论和几何尺寸计算；根切的产生教学要求：了解渐开线的性质、渐开线齿廓的啮合特点，渐开线齿轮的切齿方法，斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮机构的特点和主要几何参数；掌握渐开线直齿圆柱齿轮主要几何参数的计算第十一章：轮系轮系的分类；轮系功用；轮系传动比的计算重点与难点：定轴轮系与周转轮系传动比的计算教学要求：了解轮系的分类、特点和作用，复合轮系的概念及其传动比的计算方法；掌握定轴轮系和周转轮系传动比的计算第十二章：机械零件设计概论零件设计的基本要求、计算准则、一般步骤；零件常用材料及其选择；机械零件的工艺性和标准化重点与难点：机械零件的主要失效形式与计算准则；机械零件设计的一般步骤教学要求：了解机械零件设计的基本要求，常用材料及其特点；掌握零件的主要失效形式，机械零件设计的基本准则、方法与步骤第十三章：连接螺纹连接；螺旋传动；键连接；花键连接；销连接重点与难点：螺纹的主要参数，螺纹连接的基本类型；螺栓连接的强度计算；普通平键的选择和强度校核教学要求：了解键连接、销连接、螺纹连接和螺旋传动的类型和特点；理解螺纹连接预紧和防松的概念；掌握螺栓连接的强度计算，普通平键的选择和强度校核第十四章：齿轮传动齿轮传动的失效形式及设计准则；直齿圆柱齿轮的受力分析；直齿圆柱齿轮的齿面接触疲劳强度和齿根曲曲疲劳强度计算；直齿圆柱齿轮主要参数的选择；斜齿圆柱齿轮的强度计算；直齿圆锥齿轮的强度计算；齿轮的结构设计、润滑重点与难点：齿轮传动的实效形式和设计准则；齿轮传动的受力分析；直齿圆柱齿轮传动的设计教学要求：了解斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮的强度计算方法；掌握直齿圆柱齿轮主要尺寸的计算、直齿圆柱齿轮传动的受力分析及强度计算。
《轮系及计算》课件
齿轮的几何参数
齿数：齿轮的 齿数是决定齿 轮传动比的重
要参数
模数：齿轮的 模数是决定齿 轮尺寸的重要
参数
齿距：齿轮的 齿距是决定齿 轮传动精度的
重要参数
齿形角：齿轮 的齿形角是决 定齿轮传动效 率的重要参数
齿轮的传动比
齿轮传动比：两个齿轮的齿数之比 传动比公式：i=n1/n2，其中i为传动比，n1和n2分别为主动轮和从动轮的齿数 传动比的作用：改变转速和扭矩 传动比的选择：根据实际需求选择合适的传动比，以实现预期的转速和扭矩
05 轮系的计算方法
齿轮的啮合关系
齿轮的啮合关系是指两个齿轮在传动过程中相互接触、相互啮合的状态。
齿轮的啮合关系可以分为直齿圆柱齿轮啮合、斜齿圆柱齿轮啮合、人字齿轮啮合等。
齿轮的啮合关系直接影响到传动的平稳性、效率和寿命。 齿轮的啮合关系可以通过计算齿轮的模数、齿数、压力角等参数来确定。
轮系的传动比计算
轮系的设计实例分析
实例一：自行车轮系设计 实例二：汽车传动轮系设计 实例三：工业机器人轮系设计 实例四：航空航天轮系设计 实例五：医疗设备轮系设计 实例六：家用电器轮系设计
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汇报人：
06 轮系的设计与优化
齿轮的设计原则
齿形选择： 根据使用 环境和负 载选择合 适的齿形
齿数选择： 根据传动 比和转速 选择合适 的齿数
齿宽选择： 根据载荷 和强度要 求选择合 适的齿宽
齿距选择： 根据传动 精度和噪 音要求选 择合适的 齿距
齿面硬度： 根据使用 环境和载 荷选择合 适的齿面 硬度
04 轮系的工作原理
齿轮的工作原理
齿轮的组成：齿数、模数、齿 距、齿形等
齿轮的传动原理：通过啮合传 递动力和运动
轮系定轴轮系教学方案计划教案(公开课)
-定轴轮系教学环节教学内容教师活动学生活动【任务发布与分解】【定轴轮系部分任务单】(该类题目为高考必考题)现有一定轴轮系，已知各齿轮齿数Z1=20，Z2=40，Z3=15，Z4=60，Z5=18，Z6=18，Z7=1，Z8=40，Z9=20，齿轮9的模数m=3mm，齿轮1的转向如箭头所示，n1=100r/min，请完成一下任务：【任务一】用箭头法判别齿条10的移动方向？【任务二】计算出传动比i18？【任务三】确定蜗轮8的转速n8为多少？（r/min）【任务四】计算齿条10移动的速度v6为多少？（m/s）（注：了解其他几种末端形式，并分别掌握其移动速度计算。
）1.给每个学生发放一张任务单，并进行任务简单分析和分解。
2.提示学生该类题目为高考必考题，激发其学习的积极性。
接受任务单，了解任务，【任务一】【任务一】用箭头法判别齿条10的移动方向？【复习回顾】1.一对齿轮传动类型：（1）另外包括齿条传动、螺旋传动、毂轮提升重物几种情况2.两对及以上情况：3.轮系中惰轮的定义和作用轮系中，只改变齿轮副中从动轮回转方向，而不改变齿轮副传动比大小的齿轮称为惰轮。
两齿轮间若有奇数个惰轮时，首、末两轮的转向相同；若有偶数个惰轮时，首、末两轮的转向相反。
举例略提出要求：回顾前面单元涉及各种齿轮的转动方向判别（播放图片）根据教师播放的各种齿轮传动的结构简图，回顾复习其传动判别方法【任务一】【解决任务一】用箭头法判别齿条10的移动方向？1.各组巡视，并进行指导；2.指定学生回答问题1.分组讨论完成；2.学生代表回答。
【强化练习】1.用箭头法判别下列各轮系中各轮转向。
1.各组巡视，并进行指导；2.指定学生展示完成的任务学生分组讨论完成【任务二】【任务二】计算出传动比i18？展示定轴轮系模型，引导【新知】一.定轴轮系的传动比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）二.定轴轮系传动比的计算（重点内容） 轮系的传动比等于各级齿轮副传动比的连乘积或等于轮系中所有从动齿数的连乘积与所有主动轮齿数的连乘积之比。
机械基础轮系计算教案3篇
机械基础轮系计算教案机械基础轮系计算教案3篇机械基础轮系计算教案3篇1教学目标1.科学探究：会做杠杆尺的探索性实验，能够观察记录杠杆尺的状态，学习使用图示法简化问题。
能够从众多看似杂乱的数据中，分析整理出杠杆省力的规律。
2.情感态度和价值观：在科学探究过程中，培养乐于探究、注重科学事实、敢于提出不同见解、乐于合作与交流的意识;能够利用杠杆解决生活中的实际问题。
3.科学知识：能合理解释身边的杠杆工具的工作原理。
教学重难点分析、整理数据，发现杠杆省力的规律。
能够从众多看似杂乱的数据中，分析整理出杠杆省力的规律。
器材准备学生材料：杠杆尺(课前组装好)、钩码一盒、实验记录表。
(每组一份)老师材料：学生材料一份、课件、老虎钳、镊子、小黑板。
教学建议本课是具体认识一种简单机械的起始课，教师在实验过程中要特别注意“教、扶、放”的关系。
教学过程第一课时一、导入1.科技史引入-阿基米德的故事讲一讲古希腊阿基米德的大话、提出质疑阿基米德为什么说出如此大话?他所说的是一种什么神奇的装置呢?2.活动一：我们也来撬地球。
⑴给你一根撬棍，你会如何撬起地球?模拟体验撬动地球(两种方法)⑵认识它的结构(阻力点、支点、动力点)：像这种撬动“地球”的装置叫杠杆。
杠杆工作时总围绕一个点转动。
这个点叫支点。
“撬地球”时，对杠杆用力的那点就是动力点，悬挂“地球”的点就是阻力点。
二、活动二：寻找杠杆的秘密。
1.分别移动杠杆支点、阻力点、动力点的位置，再去撬一撬“地球”，效果有什么不同?2.看来并非任何情况下杠杆都能轻松撬起重物，怎样利用它才能使我们更省力?下面我们借助“杠杆尺”来进行进一步研究。
3.认识杠杆尺⑴它的支点在哪里?我们把挂在左边的钩码看成“地球”，那么它挂的位置就是阻力点。
右边不用手按，也挂上钩码来显示力的大小，那么这些钩码就可就成为动力，挂的位置就是动力点。
既然这样，做实验的时候左右两边都只能在一个位置挂上钩码，不能遍地开花的到处挂。
第十一章 轮系及其设计 教案
教案
课后小结：
本节课、我采用了以教学训练为主线、学生为主体、老师为主导的三为主原则。
在课堂教学方面主要以启发互动式来引导学生，课堂气氛较为活跃，教学任务圆满完成。
自己过于自信、导致整节课几乎全是高潮，未能体现出重点，有种“推销员”的感觉，由于过于注重与学生的互动、部分动作演绎的过大。
在课后点评环节中，部分同学提出了宝贵的建议，我却误解其本意、为自己辩解，未能得到更多宝贵的建议。
我会努力改变自己、让自己更加低调、能虚心的接受别人的建议，诚心向优秀的同学学习，相互取长补短，以助于我们共同进步。
在以后的课堂教学中、我会更加注重专业基础的积累、更加注重授课技巧，不断地向优秀教师请教，为将来成为一名优秀的职教师资打好夯实的基础。
学案
习题一
1、定轴轮系运转过程中，所有齿轮轴线的几何位置都相对机架。
2、周转在运转过程中，至少有一个齿轮轴线的几何位置，而是绕着其它定轴齿轮的轴线。
3、既包含定轴轮系又包含周转轮系，或由几个周转轮系组成的轮系是。
习题二判断下列轮系分别属于何种轮系。
轮系的设计(上课)
1轮与 轮转向相同 轮与4轮转向相同 轮与
首末轮轴线平行 *空间定轴轮系： 空间定轴轮系： 空间定轴轮系 首末轮轴线不平行 （1）首末轮轴线平行的空间定轴轮系： ）首末轮轴线平行的空间定轴轮系：
2 2'
z2···zk i1k=±z ···z ± 1 k–1
Z Z 如： i13 = − 2 3 Z1Z2′
定轴轮系传动比的计算的公式： 定轴轮系传动比的计算的公式： z2z3z4z5 ω1 n 则 i15= ω= i12 ·1i23 · i3′4 · i4′5= 1 ′ ′ z1z2 z3′′z4′′ ω 到 中各对齿轮传动比的连乘积 i1k = 5 = = 从1到k中各对齿轮传动比的连乘积 ωk nk 所有从动轮 从1到k所有从动轮齿数的连乘积 到 所有从动轮齿数的连乘积 = 所有主动轮 从1到k所有主动轮齿数的连乘积 到 所有主动轮齿数的连乘积
Z3 Z2 Z2′ n1 Z1 Z4 Z4′ n6 Z6
Z5
3．计算i16 计算i
n1 = −13 z2 z3 z4 z5 z6 = − z2 z4 z6 = − 30× 60 × 60 = −13⋅5 i16 = n z z z z z 1 2′ 3 4′ 5 z1z2′ z4′ 20× 20× 20 6
“+”号表示内啮合两轮转向相同， 号表示内啮合两轮转向相同， 号表示内啮合两轮转向相同 “-”号表示外啮合两轮转向相反。 号表示外啮合两轮转向相反。 号表示外啮合两轮转向相反
1 2 1 2
对于空间齿轮： • 对于空间齿轮： 传动比的大小： 传动比的大小：
1
n1 n2
z2 i12= z1
齿轮的转向：在图 齿轮的转向 在图 上画箭头表示。 上画箭头表示。
第十一章---齿轮系及其设计学习教案
§11-4 复合(fùhé)轮系的传动比
因此，复合轮系传动比的计算方法及步 骤可概 括为：
1）正确划分轮系； 2）分别列出算式； 3）进行联立求解。
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即先要找到行星轮。
其中正确划分轮系是关键，主要(zhǔyào)是 要将周 转轮系 先划分 出来，
例1 复合( fùhé) 轮系传 动比的 计算 例2 卷扬 机减速 器传动 比的计 算(jì s uàn)
行星轮系时，应重视轮系类型的选择 。
因此，在设计
其选择原则为：
首先，应满足传动的范围；
例 2K-H型行星轮系的传动比范围
其次，应考虑传动效率的高低。 当要求有较大传动比时，可采用几个 负号机 构或与 定轴轮 系的复 合或3K型轮系。
动力传动应采用负号机构；
第三，应该注意轮系中的功率流动 问题。 此外，还应考虑轮系的外廓尺寸、重 量等要 求。
§11-5 轮系的功用(gōngyòng)
定轴轮系 行星轮系
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行星轮系主要应用于动力传动，需进 行效率( xiào lǜ)分析。 1．机械 效率的 一般(yībān)计算式
d r f 设一机械的输入功率为P
则机械的效率的计算式为：
、输出功 率为P
和 摩擦功 率为P
，
行星(xíngxīng)轮系的效率(4/4)
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§11-7 行星轮系的类型(lèixíng)选择及设计的基本知识
1．行星(x íngxīn g)轮系 的类型 选择
行星轮系的类型很多，在相同的条件下 ，采用 不同的 类型， 可以使轮系的外廓尺寸(chǐ cun)、重量和效率相差很多。
《轮系及其设计》课件
轮系的分类
混合轮系：既有定轴轮系又 有动轴轮系的特点
动轴轮系：至少有一个齿轮 的轴线是运动的
定轴轮系：所有齿轮的轴线 都固定在同一个轴线上
差动轮系：两个齿轮的轴线 相互平行，但方向相反
平行轮系：两个齿轮的轴线 相互平行，方向相同
交错轮系：两个齿轮的轴线 相互垂直，方向相反
轮系的应用场景
汽车：驱 动车轮、 转向系统、 悬挂系统 等
轮系及其设计
汇报人：
目录
添加目录标题
01
轮系的设计原则和方 法
04
轮系的概述
02
轮系的组成和特点
03
轮系的优化和改进
05
轮系的发展趋势和未 来展望
06
添加章节标题
轮系的概述
轮系的定义
轮系可以改变运动方向、速 度和力矩
轮系是由多个齿轮组成的传 动系统
轮系可以分为定轴轮系和周 转轮系
轮系广泛应用于机械、汽车、 航空等领域
轴承的种类和特点
滚动轴承：具有滚动体，如球、滚子等，摩擦小，寿命长， 适用于高速、重载场合
滑动轴承：无滚动体，摩擦大，寿命短，适用于低速、轻载 场合
球轴承：摩擦小，寿命长，适用于高速、重载场合
滚子轴承：摩擦大，寿命短，适用于低速、轻载场合
自润滑轴承：无需润滑，适用于无油、无水场合
陶瓷轴承：耐磨损，耐高温，适用于恶劣环境场合
机械设备： 传动系统、 减速器、 增速器等
航空航天： 飞机起落 架、直升 机旋翼等
医疗器械： 手术机器 人、康复 设备等
家用电器： 洗衣机、 吸尘器等
工业自动 化：机器 人、自动 化生产线 等
轮系的组成和特 点
齿轮的种类和特点
直齿圆柱齿轮：结构简单， 制造方便，音小，但制造难度较大
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教案
课后小结：
本节课、我采用了以教学训练为主线、学生为主体、老师为主导的三为主原则。
在课堂教学方面主要以启发互动式来引导学生，课堂气氛较为活跃，教学任务圆满完成。
自己过于自信、导致整节课几乎全是高潮，未能体现出重点，有种“推销员”的感觉，由于过于注重与学生的互动、部分动作演绎的过大。
在课后点评环节中，部分同学提出了宝贵的建议，我却误解其本意、为自己辩解，未能得到更多宝贵的建议。
我会努力改变自己、让自己更加低调、能虚心的接受别人的建议，诚心向优秀的同学学习，相互取长补短，以助于我们共同进步。
在以后的课堂教学中、我会更加注重专业基础的积累、更加注重授课技巧，不断地向优秀教师请教，为将来成为一名优秀的职教师资打好夯实的基础。
学案
习题一
1、定轴轮系运转过程中，所有齿轮轴线的几何位置都相对机架。
2、周转在运转过程中，至少有一个齿轮轴线的几何位置，而是绕着其它定轴齿轮的轴线。
3、既包含定轴轮系又包含周转轮系，或由几个周转轮系组成的轮系是。
习题二判断下列轮系分别属于何种轮系。