МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА открытого занятия по общепрофессиональной дисциплине ОП.03. Техническая механика на тему: «Зубчатые передачи»

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донецкий национальный университет

экономики и торговли имени Михаила Туган-Барановского»

Шахтерский торгово-экономический колледж (филиал)

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

открытого занятия

 по общепрофессиональной  дисциплине

  ОП.03. Техническая механика

на тему: «Зубчатые передачи»

специальность 15.02.06 Монтаж и техническая эксплуатация холодильно-компрессорных машин и установок (по отраслям)

Шахтерск

Методическую разработку открытого занятия ОП.03 Техническая механика подготовила Бучко Л.А. -  квалификационная  категория  «специалист первой категории» ФГБОУ  ВО «Донецкий национальный университет  экономики и торговли имени Михаила Туган – Барановского».

Рецензент:

Методическая разработка открытого занятия по теме «Зубчатые передачи» представлена для преподавателей Государственных образовательных учреждений среднего профессионального образования.

Рассмотрено и одобрено на заседании цикловой комиссии технических дисциплин.

Протокол №___ от «___»__________ 20___г. ___________________

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Согласно учебного плана специальности 15.02.06. «Монтаж  и техническая эксплуатация холодильно-компрессорных машин и установок (по отраслям)» дисциплина «Техническая механика» относится к общепрофессиональному циклу. Дисциплина занимает одно из ведущих мест в подготовке специалистов среднего звена.

Изучение раздела «Детали машин» как составной части курса дисциплины «Техническая механика» определяется потребностями производственной  практики, достигнутым уровнем науки о прочности материалов и конструкций.

Отбор и включение в курс того или иного учебного материала требует достаточно убедительного обоснования. Механическая энергия, используемая для приведения в движение машины-орудия, представляет собой энергию вращательного движения вала двигателя. Вращательное движение получило наибольшее распространение в механизмах и машинах, так как обладает такими достоинствами, как непрерывное и равномерное движение при небольших потерях на трение, а так же позволяет иметь простую и компактную конструкцию передаточного механизма.

Все современные двигатели для уменьшения габаритов и стоимости выполняют быстроходными  с весьма узким диапазоном  изменения угловых скоростей. В абсолютном большинстве случаев режим работы машины не совпадает с режимом работы двигателя, поэтому передача механической энергии от двигателя к рабочему органу машины осуществляется с помощью различных передач.

В современных машинах и механизмах для передачи вращательных движений широко применяются зубчатые передачи. Они используются в автомобилестроении, станкостроении, производстве сельхозмашин и  холодильного оборудования. По сложности и трудоемкости изготовления зубчатые колеса составляют особую группу деталей в машиностроении с большими масштабами производства. Значительную часть составляют цилиндрические зубчатые колеса с различной формой зубьев: прямозубые, косозубые, с арочными зубьями и др. Из них наибольшее распространение получили прямозубые цилиндрические колеса, благодаря тому, что технология их изготовления является наиболее простой.

Раздел «Детали машин» завершает цикл общетехнических дисциплин. Знание этого курса позволяет приступить к изучению цикла специальных дисциплин таких, как «Управление обслуживанием холодильного оборудования и контроль за ним», «Управление и ремонт холодильного оборудования», а также профессиональных модулей, в которых излагаются основы теории, расчета, конструирования и  эксплуатации машин соответствующего назначения - проектирование холодильников, дипломное проектирование.

Знания и умения, которые получат студенты при изучении темы «Зубчатые передачи», необходимы для дальнейшего успешного усвоения тем раздела и сдачи экзамена. Целью написания этой работы является совершенствование методики проведения лекционного занятия по теме «Зубчатые передачи».

Методическая разработка содержит методику  и необходимый  дидактический материал для проведения открытого  занятия по дисциплине «Техническая механика»  с  применением технологии компьютерной презентации. Занятие проводится на третьем курсе в группе ХКМ 3/1 специальности 15.02.06 Монтаж и  техническая эксплуатация холодильно-компрессорных машин и установок (по отраслям).

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОДГОТОВКЕ ЗАНЯТИЯ

Цель и задачи учебной дисциплины - это подготовка квалифицированных специалистов среднего звена, которые должны овладеть техническими знаниями.

Раздел «Детали машин» дисциплины «Техническая механика» дает возможность студенту овладеть знаниями, которые необходимы технику в его работе, а именно: уметь оценивать размер повреждения, рассчитывать вероятное место разрушения или повреждения конструкции и т.д.

Учебная лекция - это логически завершенное, технически обоснованное изложение темы занятия, иллюстрированное средствами наглядности и вспомогательного оборудования. Принцип наглядности – важнейший принцип преподавания. Компьютерная демонстрация наглядного материала позволяет подать его последовательно по мере рассказа преподавателя, не нарушая его логики.

Компьютерные технологии стали уже неотъемлемой частью жизни многих студентов. Они зачастую воспринимают их с большим интересом, чем обычный учебник.  Современные мультимедийные компьютерные программы, возможности интернет - ресурсов открывают студентам доступ к нетрадиционным источникам информации, дают возможность для проведения широкого спектра исследований, демонстраций, лабораторных работ, повышения эффективности развития познавательной самостоятельности, а также для творческого роста студентов.  

Для демонстрации применяются несколько типов компьютерных материалов. В основном это краткие видеофильмы и анимации, электронные плакаты, фотографии и наглядные схематические рисунки. Компьютерная демонстрация рассматривается не как замена реального физического опыта, а как  его  дополнение.

Создание активного внимания студентов, мотивация познавательной деятельности не составляет отдельного этапа занятия. Эта работа ведется на протяжении всего занятия. Но перед изложением нового материала необходимо: поставить перед студентами близкие и далекие перспективы в обучении;  установить внутренние и междисциплинарные связи; показать значение материала для развития личности, ее способностей, расширения политехнического кругозора и знаний.

Важным элементом проведения лекции-визуализации является подготовка раздаточного материала, которым являются зубчатые передачи и ее отдельные детали.

ПЛАН УЧЕБНОГО ЗАНЯТИЯ

Дата______ Группа ХКМ 3/1, 3 курс, VІ семестр

Дисциплина: Техническая механика

Специальность: 15.02.06 «Монтаж и техническая эксплуатация  холодильно-компрессорных машин и установок (по отраслям)»

Тема занятия: Зубчатые передачи

Цель занятия:

–методическая– совершенствование методики проведения лекционного занятия; сочетание инновационных методов обучения с традиционной методикой преподавания;

  –учебная– дать представление студентам о зубчатых передачах; усвоение основных параметров зубчатых передач; знакомство с приближённым построением эвольвентного зубчатого зацепления.

–воспитательная–  воспитывать культуру общения  с использованием специальной терминологии, усидчивость, внимательность, графические и аналитические способности, чувство гордости за выбранную профессию.

Вид занятия: лекция

Вид лекции: лекция-визуализация

Форма проведения занятия: объяснительно - иллюстративная с использованием  моделей зубчатой передачи  и с применением технологии компьютерных демонстраций.

Междисциплинарные  связи:

Обеспечивающие: Материаловедение, Инженерная графика

Обеспечиваемые: Управление обслуживанием холодильного оборудования и контроль за ним (по отраслям), курсовое и   дипломное проектирование.

Обеспечение занятия:

Техническое: ноутбук, экран, мультимедийная установка, разрезы редукторов, макеты зубчатых передач.

Методическое: методическая разработка открытого занятия, мультимедийная презентация в программе  Мicrosoft Power Point,  электронные плакаты, иллюстративный раздаточный материал.

Рекомендуемая литература

Основная литература:

1.Никитин Е.М.Теоретическая механика для техникумов. М.: Высшая школа,         2014

2.Олофинская В.П. Техническая механика. Сборник тестовых заданий. – Москва, Форум, Инфра М, 2014.

3. Аркуша А.И. Техническая механика. – Москва, Высшая школа, 2013.

Дополнительная литература:

1. Аркуша А.И. Руководство к решению задач по теоретической механике. - М.: Высшая школа, 2012.

Ход учебного занятия

І. Подготовительный этап

1.1 Организационная работа: - 2 мин.

1.1.1. Приветствие студентов, проверка отсутствующих

1.1.2 Проверка готовности студентов к занятию

1.2. Ознакомление студентов с темой и целью занятия - 1 мин.

1.3. Мотивация обучения -1 мин.

1.4. Актуализация опорных знаний -4 мин.

              1.4.1. Назвать выдающихся ученых-механиков древности и      современности

1.4.2. Привести примеры изобретений этих ученых

1.5. Комментарий ответов студентов - 2 мин.

ІІ. Основной  этап

2.1. Изложение и изучение нового материала по плану лекции - 60 мин.

 2.1.1.Общие сведения о зубчатых передачах: достоинства,  недостатки, область применения.

 2.1.2 Классификация зубчатых передач.

 2.1.3. Основные теории зубчатого зацепления.

2.2. Закрепление знаний студентов: 7 мин.

2.3. Подведение итогов занятия - 2 мин.

Фронтальный опрос

ІІІ. Заключительный этап

3.2. Домашнее задание - 1 мин.

 Подготовить презентацию на тему: «Изготовление зубчатых колес»

Преподаватель                                         Л.А.Бучко

РАЗВЕРНУТЫЙ ХОД ЗАНЯТИЯ

Организационный момент

Преподаватель проверяет готовность аудитории и студентов к занятию, отмечает присутствующих, их настроение.

Ознакомление студентов с темой и целью занятия

Преподаватель называет и проецирует на экран тему урока. Студенты записывают тему в тетрадях.

Мотивация обучения

В современных машинах и механизмах для передачи вращательных движений широко применяются зубчатые передачи. Они используются в автомобилестроении, станкостроении, производстве сельхозмашин и холодильного оборудования. Целью занятия является приобретение не только  новых знаний, но и умение производить необходимые замеры и построение зубчатого  зацепления.

Актуализация опорных знаний

Накануне  открытого занятия студентам было задано домашнее задание: подготовить краткие сообщения об ученых, как древних, так и современных и об их изобретениях, в которых используются зубчатые передачи. Выслушав краткие сведения, преподаватель комментирует  ответы студентов, отмечая наиболее интересные и яркие.

После этого преподаватель переходит к объяснению нового материала.

Изложение и изучение нового материала

Сегодня на занятии мы продолжаем изучать  виды механических передач. Как показали сообщения по домашнему заданию, история использования машин начинается с глубокой древности. Мы видим, что современное общество отличается от первобытного  использованием машин. Жизнь людей теперь немыслима без различных механических устройств и приспособлений  (греч. «механа» – хитрость).

Примитивные зубчатые колеса, винты, были известны до Архимеда (3-й век до новой эры). В эпоху возрождения Леонардо да Винчи создал новые механизмы: зубчатые колеса с перекрещивающимися осями.

Всерьёз говорить о применении машин можно лишь с эпохи промышленной революции XVIII века, когда изобретение паровой машины дало гигантский технологический рывок и сформировало современный мир в его нынешнем виде.

1.Общие сведения о зубчатых передачах: достоинства, недостатки, область применения.

Зубчатая передача относится к передачам зацеплением с непосредственным контактом пары зубчатых колес Слайд №.    Меньшее из колес передачи принято называть шестерней, а большее — колесом.

Термин «зубчатое колесо» является общим. Используют шестерни парами с различным количеством зубьев, в результате чего механизм зубчатой передачи позволяет преобразовать число оборотов валов и вращающий момент. В случае применения пары шестерен с одинаковым количеством зубьев, ведущую называют шестерней, а ведомую – зубчатым колесом. Но чаще всего все зубчатые колеса и малые и большие называют шестернями (шестеренками).

Число зубьев на колесах влияет на плавность хода передачи, чем их число больше, тем ход передачи  плавнее. Ведущей шестерней называется та, вращение которой передается извне, а ведомой называют шестерню, с которой снимается вращающий момент. Если диаметр ведущей шестерни больше, то вращающий момент ведомой шестерни уменьшается за счёт пропорционального увеличения скорости  вращения, и наоборот.

Достоинства: Слайд №.     высокая нагрузочная способность; малые габариты; большая надежность работы; постоянство передаточного числа; высокий к. п. д. (до 0,97...0,99 в одной ступени); простота в эксплуатации.

Недостатки: Слайд №.     повышенные требования к точности изготовления и монтажа; шум при больших скоростях; плохие демпфирующие свойства, не позволяющие компенсировать динамические нагрузки; возможность опасных перегрузок .

Зубчатые передачи применяются в различных, сложных и простых механизмах в машиностроении, судостроении, в пищевой и горнодобывающей промышленности, а так же: в буровых установках, железнодорожных вагонах, в подъемных кранах, в автомобильных дифференциалах, коробке передач, лебедках, насосах, часах и в прочих механизмах . Слайд №.     

2. Классификация зубчатых передач.  Слайд №.  

Раздать  приложение А.

Зубчатые передачи классифицируются по признакам, приведенным ниже.

По взаимному расположению геометрических
осей колес различают передачи:

с параллельными осями — цилиндрические внешнего или внутреннего зацепления  с неподвижными (рис.1) и подвижными осями.  Слайд №.  

 с пересекающимися осями — конические  (рис.2)

 Слайд №.  

со скрещивающимися осями (гиперболоидные) — винтовые (рис.3), гипоидные
(рис.4) и червячные. Слайд №.  

  Рис.3- Винтовая   передача       Рис. 4- Гипоидная передача   Рис. 5-Червячная передача

В некоторых механизмах для преобразования вращательного движения в поступательное (или наоборот) применяется реечная передача (рис.6). Она является частным случаем зубчатой передачи с  цилиндрическими  колесами.  Рейка рассматривается  как одно из колес с бесконечно большим числом зубьев. Слайд №.  

По расположению зубьев на поверхности колес различают передачи: прямозубые  (рис.7), косозубые (рис.8), шевронные (рис.9) и с круговым зубом (рис.10).        

Рис.7- Прямозубая              Рис.8-Косозубая               Рис.9 -Шевронная              Рис 10 -Передача

          передача                              передача                             передача                  с круговым зубом

По форме профиля зуба  различают передачи эвольвентные (рис.11) и неэвольвентные (рис.12), например, передачи с зацеплением М. Л. Новикова,
(ими оснащены силовые приводы установок, предназначенных для глубокого бурения скважин, в механизмах для передвижения и подъема грузоподъемных кранов,  в бетоносмесительной установке)  и циклоидальные (рис.13) (циклоидальное зацепление имеет профили зубьев, очерченные по циклоидальным кривым. Оно обеспечивает высокую точность при очень малых габаритах и нагрузках. Применяется в приборах времени.

Рис. 11- Эвольвентное                    Рис. 12 -Зацепление                      Рис.13- Циклоидальное

зацепление                                       Новикова                                     зацепление

По окружной скорости различают передачи: тихоходные (v≤3 м/с),   среднескоростные   (v =3...15 м/с),   скоростные    (v =15… 40 м/с), быстроходные (v >40 м/с).

По конструктивному оформлению различают открытые и закрытые передачи. В открытых передачах зубья колес работают всухую или периодически смазываются пластичным смазочным материалом и не защищены от влияния внешней среды. Закрытые передачи помещаются в пыле- и влагонепроницаемые корпуса (картеры) и работают в масляной ванне (зубчатое колесо погружают в масло на глубину до ⅓ радиуса) Слайд№   видео редуктор

3. Основные теории зубчатого зацепления.

Подавляющее большинство зубчатых передач, применяемых в технике, имеет зубчатые колеса с эвольвентным профилем. Слайд №    

 Эвольвента как кривая для формирования профиля зуба была предложена Л. Эйлером. Она обладает значительными преимуществами перед другими кривыми, применяемыми для этой цели, – удовлетворяет основному закону зацепления (общая нормаль пп к профилям  зубьев, проведенная через точку их касания, в любой момент зацепления проходит через полюс зацепления П), обеспечивает постоянство передаточного отношения, нечувствительна к неточностям межосевого расстояния (что облегчает сборку), наиболее проста и технологична в изготовлении, легко стандартизируется (что особенно важно для такого распространенного вида механизмов как зубчатые передачи).

Рассмотрим способ приближённого построения эвольвентного зубчатого зацепления. Перед построением необходимо задать следующие размеры:

- высота ножки зуба hf  

- высота головки зуба ha                                       

-диаметр начальной окружности  dw 

- угол зацепления α    (на рис. обозначен φ);

- окружная толщина зуба st;

- радиус кривизны переходной кривой в граничной точке профиля ρf.

Закрепление знаний студентов

На данном этапе углубляются и закрепляются знания об общих сведениях зубчатых передач.  Студентам предлагается решить  ситуативную  задачу:  определить  причину  остановки ленточного транспортера  на предприятии  ООО «Холодильщик», произвести наладку редуктора и запустить производственный процесс.

В итоге этой игровой ситуации студенты  закрепляют полученные знания о классификации зубчатых передач.

Подведение итогов занятия.

Подведение  итогов занятия –это анализ познавательной деятельности студентов и оценка её результатов. Отмечается как активность всей группы, так и отдельных студентов. Всем студентам выставляются положительные отметки.

Задание на дом

Преподаватель объясняет задание на дом, проецируя его на экран

Подготовить презентацию на тему «Изготовление зубчатых колес»

ЛИТЕРАТУРА

Основная  литература:

1.Олофинская В.П. Техническая механика (курс лекций с вариантами практических и тестовых заданий) – Москва, Форум, 2014.

2. Олофинская В.П.  Детали машин– Москва, Форум, 2015.

3.Аркуша А.И. Техническая механика. – Москва, Высшая школа, 2013.

4. Олофинская В.П. Техническая механика. Сборник тестовых заданий. – Москва, Форум, Инфра М, 2014.

5. АркушаА.И. .Техническая механика. Теоретическая механика и сопротивление материалов. – Москва, Высшая школа, 2014.

6. Эрдеди А.А. Эрдеди Н. А.    Теоретическая механика. Сопротивление материалов. – Москва, Высшая школа, 2013  

Дополнительная  литература:

1.Аркуша А.И. Руководство к решению задач по теоретической механике. - М.: Высшая школа, 2012.

2. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин. М.: Высшая школа, 2012.

3.Ицкович Г.М. Минин М.С., Винокуров А.И. Руководство к решению задач по сопротивлению материалов. – М.: Высшая школа, 2013.

4. Файн А.М. Сборник задач по теоретической механике. - М.: Высшая школа, 2010.

 5.Багреев В.Б., Винокуров А.И., Киселёв В.А., Панич Б.В., Ицкович Г.М. Сборник задач по технической механике.– М.: Высшая школа, 2010.

Интернет-ресурсы:

1. http://sopromat.org/info/4/4_6.php 

2. http://bcoreanda.com/ShowObject.aspx?ID=263 

3. http://www.isopromat.ru/theory 

4. http://www.isopromat.ru/ 

5. http://www.teoretmeh.ru/lect.html 

6. http://www.teoretmeh.ru/statika1.htm 

Приложение А

        Приложение Б

от «23 » января  2017 г..

Накладная № _______

Кому ________________   ___________________________________________

                             должность                                                                   Ф., И., О.

От  кого ______________  ___________________________________________

                             должность                                                                   Ф., И., О.

  Сдал: __________   ________________      Принял: __________   ________________

                     подпись                      Ф., И., О.                                           подпись                      Ф., И., О.

от «23 » января  2017 г..

Накладная № _______

Кому ________________   ___________________________________________

                             должность                                                                   Ф., И., О.

От  кого ______________  ___________________________________________

                             должность                                                                   Ф., И., О.

  Сдал: __________   ________________      Принял: __________   ________________

                     подпись                      Ф., И., О.                                           подпись                      Ф., И., О.

от «23 » января  2017 г..

Накладная № _______

Кому ________________   ___________________________________________

                             должность                                                                   Ф., И., О.

От  кого ______________  ___________________________________________

                             должность                                                                   Ф., И., О.

  Сдал: __________   ________________      Принял: __________   ________________

                     подпись                      Ф., И., О.                                           подпись                      Ф., И., О.