PAGE5教案任務(wù)名稱(chēng)任務(wù)二

蝸輪的建模教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1.了解蝸輪的工作原理及特點(diǎn)，2.掌握標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算公式，3.了解漸開(kāi)線(xiàn)曲線(xiàn)公式。能力目標(biāo)1.掌握中望3D軟件中繪制方程式曲線(xiàn)的方法，2.能夠使用陣列、拉伸(減運(yùn)算)進(jìn)行齒輪的制作。素質(zhì)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)，2該例題難度比較大，培養(yǎng)學(xué)生分析與解決問(wèn)題的能力，3.培養(yǎng)學(xué)生精益求精精神。教學(xué)重點(diǎn)漸開(kāi)線(xiàn)曲線(xiàn)的繪制方法。使用陣列、拉伸(減運(yùn)算)進(jìn)行齒輪的制作的方法。教學(xué)難點(diǎn)漸開(kāi)線(xiàn)曲線(xiàn)的繪制方法。教學(xué)方法任務(wù)教學(xué)法案例教學(xué)法演示法教學(xué)內(nèi)容教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)【導(dǎo)入新課】蝸桿傳動(dòng)是用來(lái)傳遞空間交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，它由蝸桿1、蝸輪2和機(jī)架所組成。最常用的是軸交角“Z=90”的減速傳動(dòng)。蝸桿傳動(dòng)能得到很大的單級(jí)傳動(dòng)比，在傳遞動(dòng)力時(shí)，傳動(dòng)比一般為5~80，常用15~50;在分度機(jī)構(gòu)中傳動(dòng)比可達(dá)300，若只傳遞運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比可達(dá)1000。蝸輪蝸桿傳動(dòng)工作平穩(wěn)無(wú)噪音。蝸桿反行程能自鎖，在機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用也非常廣泛。本次課任務(wù)來(lái)學(xué)習(xí)利用中望3D軟件進(jìn)行蝸輪的建模?！既蝿?wù)分析〗蝸輪齒廓部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜,三維設(shè)計(jì)過(guò)程中曲面造型部分難度較大；在過(guò)蝸桿軸線(xiàn)而垂直于蝸輪軸線(xiàn)的中間平面內(nèi)，蝸桿與蝸輪的嚙合相當(dāng)于直齒廓齒條與漸開(kāi)線(xiàn)齒輪的嚙合。故蝸輪齒廓部分曲線(xiàn)我們?cè)谥虚g平面利用漸開(kāi)線(xiàn)曲線(xiàn)繪制，另外同時(shí)要考慮蝸輪的輪齒頂面常制成環(huán)面，蝸輪的齒向也是有螺旋角的。這些因素是在建模中要考慮到的。圖7-2-2蝸桿傳動(dòng)的嚙合情況〖知識(shí)鏈接〗1.蝸輪蝸桿主要參數(shù)與尺寸計(jì)算在蝸輪蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿是主動(dòng)件，蝸輪是從動(dòng)件。標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)：蝸桿蝸輪以中間平面內(nèi)的參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。正確嚙合條件：中間平面內(nèi)蝸桿與蝸輪的模數(shù)和壓力角分別相等。&m常用的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)可查表得到，蝸桿和蝸輪壓力角的標(biāo)準(zhǔn)值＝20°。（1）蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)有：模數(shù)、壓力角、分度圓直徑、直徑系數(shù)、蝸桿的導(dǎo)程角、蝸桿頭數(shù)、蝸輪齒數(shù)、傳動(dòng)比等。1．蝸桿的導(dǎo)程角常用導(dǎo)程角＝3.5～27°。2．蝸桿的分度圓直徑和直徑系數(shù)3．蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)蝸桿為主動(dòng)件時(shí)，傳動(dòng)比為（2）圓柱蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算蝸輪的分度圓直徑：蝸桿蝸輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距：/2=/2各部分名稱(chēng)代號(hào)公式蝸桿蝸輪分度圓直徑ddd齒頂高h(yuǎn)aha1ha2=h齒根高h(yuǎn)fhf1=1.2mhf2=1.2m頂圓直徑dadd根圓直徑dfdf1=m(q-2.4)d中心距aa=m(q+蝸輪喉圓直徑dg2d蝸輪最大外圓直徑d〖實(shí)施過(guò)程〗圖7-2-3蝸輪圖紙1.本次實(shí)例蝸輪的參數(shù)：齒數(shù)Z2z模數(shù)mm=3mm壓力角αt2取標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)齒輪的計(jì)幾何尺寸公式計(jì)算得出：分度圓直徑d齒頂圓直徑d蝸輪最大外圓直徑如圖取68mm齒根圓直徑df2基圓直徑db2=d2cosα=mzcosα=2*28*cos20=52.6db2=蝸輪蝸桿中心距a=蝸輪螺旋升角90°-蝸輪齒形導(dǎo)程P=π*d*漸開(kāi)線(xiàn)方程：X=db/2*cos(60*t)+pi*db/2*60*t/180*sin(60*t)Y=db/2*sin(60*t)-pi*db/2*60*t/180*cos(60*t)2.蝸輪的建模：（1）新建零件新建零件文件，選擇“零件”類(lèi)型，命名為“蝸輪”并保存，注意保存位置，保存類(lèi)型按默認(rèn)*.Z3。（2）創(chuàng)建圓柱體選擇“造型”選項(xiàng)卡，進(jìn)入“草圖”命令，“平面”選擇XY平面，“定向”向上為Z軸正向，進(jìn)入草圖繪制界面，指定“中心”為0,0,0原點(diǎn)位置，繪制草圖1尺寸如圖示，完全定義后退出草圖；在“造型”選項(xiàng)卡中選擇“拉伸”命令，“輪廓P”為草圖1輪廓，“拉伸類(lèi)型”為對(duì)稱(chēng)，“結(jié)束點(diǎn)E”輸入11.5mm，其他按默認(rèn)設(shè)置。說(shuō)明:此處也可以選擇圓柱體快速造型命令創(chuàng)建一個(gè)圓柱體特征，然后繪制內(nèi)孔鍵槽草圖后拉伸切除得到基體。（3）做倒角在“造型”選項(xiàng)卡下，選擇“工程特征→倒角”命令，“方法”選擇倒角偏移距離，“邊E”選擇蝸輪基體上外邊緣線(xiàn)及內(nèi)孔邊緣線(xiàn)，“倒角距離S”1mm，其他值按默認(rèn)，點(diǎn)擊確定或按<Enter>鍵確認(rèn)；（4）繪制蝸輪螺旋線(xiàn)在“線(xiàn)框”選項(xiàng)卡下，選擇“曲線(xiàn)→螺旋線(xiàn)”命令，“軸”選擇Z軸正向，“起點(diǎn)”定位(30mm,0,0)（分度圓上），“大小—變化規(guī)律”為恒定，“半徑”設(shè)置30mm，“長(zhǎng)度類(lèi)型”選擇高度與螺距，高度只要高過(guò)蝸輪基體即可，圖中選擇了30mm，“螺距--變化規(guī)律”選擇為恒定，“螺距”值設(shè)定為2262.5376mm，其他值按默認(rèn)，點(diǎn)擊確定或按<Enter>鍵確認(rèn)；（5）繪制齒槽輪廓1）繪制最大外圓，分度圓，基圓，齒根圓創(chuàng)建垂直于螺旋線(xiàn)的基準(zhǔn)面1。在“造型”選項(xiàng)卡下，選擇“基礎(chǔ)造型→草圖”命令，在“平面”選項(xiàng)中指定上一步做的基準(zhǔn)面1，“定向→向上”選擇Z軸正向，點(diǎn)擊確定或按<Enter>鍵確認(rèn)，進(jìn)入草圖繪制界面；繪制圓心在原點(diǎn)，直徑分別為：69mm(蝸輪最大外圓直徑為68mm,由于在螺旋垂直面上略有傾斜，為后期輪槽輪廓能完全切開(kāi)基體，故選擇稍大一些尺寸),60mm(分度圓直徑),56.38mm(基圓直徑),52.8mm(齒根圓直徑)的四個(gè)圓；2）根據(jù)圓柱齒輪漸開(kāi)線(xiàn)方程，填寫(xiě)方程參數(shù)，繪制漸開(kāi)線(xiàn)繼續(xù)在上一步“草圖”命令中，選擇“編輯曲線(xiàn)方程式曲線(xiàn)”命令，進(jìn)入方程式曲線(xiàn)對(duì)話(huà)框，在方程式列表里選擇“圓柱齒輪齒廓的漸開(kāi)線(xiàn)”選項(xiàng)，并將方程式中基圓半徑改為本次實(shí)例齒輪基圓半徑56.38/2，點(diǎn)擊確定，生成齒廓漸開(kāi)線(xiàn)。3）繪制過(guò)原點(diǎn)與漸開(kāi)線(xiàn)和基圓相交的直線(xiàn)選擇“繪圖→直線(xiàn)”命令，點(diǎn)1設(shè)定坐標(biāo)為原點(diǎn)（0,0,0），點(diǎn)2采用“曲線(xiàn)交點(diǎn)”法，單擊右鍵，在彈出的快捷菜單里選擇“相交”命令，分別選漸開(kāi)線(xiàn)和基圓即可定位點(diǎn)2坐標(biāo)，生成直線(xiàn)。4）繪制繪制過(guò)原點(diǎn)與漸開(kāi)線(xiàn)和分度圓相交的直線(xiàn)繼續(xù)選擇“直線(xiàn)”命令，點(diǎn)1選擇原點(diǎn)坐標(biāo)(0，0，0)，點(diǎn)2采用“曲線(xiàn)交點(diǎn)”辦法，單擊右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇“相交”命令，分別選擇漸開(kāi)線(xiàn)和分度圓即可定位點(diǎn)2坐標(biāo)，并將該直線(xiàn)設(shè)為構(gòu)造線(xiàn)；5）繪制鏡像線(xiàn)繼續(xù)選擇“直線(xiàn)”命令，點(diǎn)1選擇原點(diǎn)坐標(biāo)(0，0，0)，點(diǎn)2選擇和分度圓相交生成直線(xiàn)，標(biāo)注此直線(xiàn)與上一步生成的原點(diǎn)與漸開(kāi)線(xiàn)和分度圓相交的直線(xiàn)“角度”值為：360/4*Z,其他參數(shù)按默認(rèn)設(shè)置，生成鏡像線(xiàn)。6）鏡像曲線(xiàn)選擇“基礎(chǔ)編輯→鏡像”命令，“實(shí)體”選取漸開(kāi)線(xiàn)與前一步生成的過(guò)原點(diǎn)與漸開(kāi)線(xiàn)和基圓相交的直線(xiàn)，“鏡像線(xiàn)”選擇圖7-2-16生成的直線(xiàn)作為鏡像線(xiàn)，得到對(duì)稱(chēng)的另一條漸開(kāi)線(xiàn)及直線(xiàn)。7）修剪曲線(xiàn)選擇“編輯曲線(xiàn)→劃線(xiàn)修剪”命令，修剪去除多余的線(xiàn)段，得到一個(gè)齒槽。（6）切制齒槽1）建立基準(zhǔn)面2選擇“基準(zhǔn)面”命令，“幾何體”選取前面創(chuàng)建的基準(zhǔn)面1，“方向”選擇在X軸方向旋轉(zhuǎn)90度，其他按默認(rèn)設(shè)置，創(chuàng)建的基準(zhǔn)面2。2）在基準(zhǔn)面2上繪制蝸桿圓在“造型”選項(xiàng)卡下，選擇“基礎(chǔ)造型→草圖”命令，在“平面”選項(xiàng)中指定基準(zhǔn)面2，“定向→向上”選擇Z軸正向，點(diǎn)擊確定或按<Enter>鍵確認(rèn)；進(jìn)入草圖繪制界面，繪制過(guò)原點(diǎn)長(zhǎng)度為48mm的水平直線(xiàn)（48mm為蝸輪蝸桿中心距），修改直線(xiàn)為構(gòu)造線(xiàn)；以直線(xiàn)的端點(diǎn)為圓心繪制直徑為36mm(蝸桿外圓直徑)的圓，完成退出草圖命令。3）切制齒槽在“造型”選項(xiàng)卡下，選擇“基礎(chǔ)造型→掃掠”命令，在“輪廓P1”中選擇上一步繪制的齒槽輪廓，“路徑P2”選擇繪制的蝸桿圓，“布爾運(yùn)算”選擇減運(yùn)算，其他設(shè)置按默認(rèn)值，點(diǎn)擊確定或按<Enter>鍵確認(rèn)；完成一個(gè)齒槽的切制。4）陣列特征選擇“造型”選項(xiàng)卡下的“陣列特征”命令，陣列類(lèi)型選擇“圓形”，“基體”選擇拉伸切除了齒形的輪廓特征，“方向”選擇Z軸正向，“數(shù)目”選擇表達(dá)式中的“Z”(齒數(shù))20，“角度”為表達(dá)式中的“ar_angle”(=360/20)，其他參數(shù)選擇默認(rèn)設(shè)置，執(zhí)行陣列命令得到齒槽。（7）修剪蝸輪1）繪制喉圓在“造型”選項(xiàng)卡下，選擇“基礎(chǔ)造型→草圖”命令，在“平面”選項(xiàng)中指定XZ面，“定向→向上”選擇Z軸正向，點(diǎn)擊確定或按<Enter>鍵確認(rèn)；進(jìn)入草圖繪制界面，繪制過(guò)原點(diǎn)給水平線(xiàn)長(zhǎng)度為48mm的直線(xiàn)（蝸輪蝸桿中心距），修改直線(xiàn)為構(gòu)造線(xiàn)如圖7-2-25；以直線(xiàn)的端點(diǎn)為圓心繪制直徑為30mm喉圓，完成退出草圖命令。2）旋轉(zhuǎn)切除在“造型”選項(xiàng)卡下，選擇“基礎(chǔ)造型--旋轉(zhuǎn)”命令，在“輪廓P”中選擇上一步繪制的喉圓，“軸A”選擇Z軸，“旋轉(zhuǎn)類(lèi)型”選擇2邊，“起始角度S”設(shè)置0deg，“終止角度E”設(shè)置360deg，“布爾運(yùn)算”選擇減運(yùn)算，其他設(shè)置按默認(rèn)值，點(diǎn)擊確定或按<Enter>鍵確認(rèn)；完成輪齒的修剪。（8）完成蝸輪建模蝸輪【歸納小結(jié)】1、對(duì)大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇見(jiàn)的問(wèn)題進(jìn)行講解；2、對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)。提出課題《蝸輪的建?！罚處熖釂?wèn):大家見(jiàn)過(guò)蝸輪蝸桿嗎？機(jī)械結(jié)構(gòu)中哪里用到了蝸輪?學(xué)生思考并回答：教師講解齒輪特點(diǎn)，展示學(xué)習(xí)目標(biāo)，發(fā)布課堂任務(wù)。接下來(lái)，同學(xué)們就要通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)《蝸輪建?！贰＝處熤v解：任務(wù)中要講解一下蝸輪齒廓部分結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生了解蝸輪蝸桿主要參數(shù)與尺寸計(jì)算方法。學(xué)生回顧：蝸輪蝸桿主要參數(shù)與尺寸計(jì)算方法。學(xué)生計(jì)算：利用蝸輪尺寸計(jì)算方法嘗試計(jì)算任務(wù)中蝸輪的相關(guān)幾何尺寸。教師講解：在讓學(xué)生計(jì)算后，計(jì)算出任務(wù)中要繪制的蝸輪的幾何尺寸，并讓學(xué)生自查自己的結(jié)果，如有錯(cuò)誤分析原因。教師講解演示蝸輪的建模。回顧基本建模命令，并可讓學(xué)生思考可以用哪些方法創(chuàng)建圓柱體?？梢酝^(guò)“拉伸”“旋轉(zhuǎn)”或“圓柱體”三種方法，由此引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維。復(fù)習(xí)蝸輪的四個(gè)圓：蝸輪最大外圓直徑（稍大于齒頂圓）取68mm分度圓基圓齒根