淺談《螺旋傳動(dòng)》的教學(xué)

1、淺談螺旋傳動(dòng)的教學(xué)    摘要:螺旋傳動(dòng)是依靠內(nèi)、外螺紋組成的螺旋副來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。先借助于實(shí)物演示,再采用理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)方法,能夠培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。 關(guān)鍵詞:螺旋傳動(dòng);傳動(dòng)原理;實(shí)物演示;移動(dòng)方向;移動(dòng)距離 【Abstract】Spiral spread to move is depend on inside, outside the thread constitute of spiral pair to deliver sport and motive.Ask for help from real object first to

2、 play to show, again adoption theories contact actual of teaching method, can development student analysis problem, problem-solving ability. 【Key words】Spiral spread to move;Spread to move principle;The real object play to show;Move a direction;Move distance 螺旋傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中的一種形式,廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備中。教學(xué)的目的是要求學(xué)生掌握

3、螺旋傳動(dòng)中的基本知識(shí)、傳動(dòng)原理、應(yīng)用特點(diǎn)和一些簡單的計(jì)算,增加學(xué)生對機(jī)械傳動(dòng)的認(rèn)識(shí)能力,為今后工作中合理使用維修機(jī)械設(shè)備以及進(jìn)行技術(shù)革新提供必要的理論知識(shí)。實(shí)際中常用的螺旋傳動(dòng)有普通螺旋傳動(dòng)和差動(dòng)螺旋傳動(dòng)。 該階段的教學(xué)應(yīng)從螺紋的種類和應(yīng)用及與螺旋傳動(dòng)相關(guān)的一些幾何要素入手,學(xué)生對螺紋有了深刻認(rèn)識(shí)以后再引入到螺旋傳動(dòng)。如何運(yùn)用較好的教學(xué)方法和有效的教學(xué)手段來完成這一階段的教學(xué),我主要從基本概念、直觀教學(xué)和加強(qiáng)訓(xùn)練三方面著手進(jìn)行教學(xué)。 一、基本概念 螺旋傳動(dòng)離不開螺紋,對于螺紋來講學(xué)生并不陌生,日常生活、生產(chǎn)實(shí)習(xí)中常常見到,但是學(xué)生對螺紋的認(rèn)識(shí)往往僅限于螺紋的連接作用,而螺紋是怎樣形成的、螺紋有

4、哪些幾何要素、相互之間的關(guān)系等并不清楚。 螺紋形成教學(xué)中,借助掛圖,配以相應(yīng)的螺紋構(gòu)件,理論與實(shí)際結(jié)合起來,讓學(xué)生從原理上理解螺紋是由螺旋線所形成的,凸起的部分稱為牙。而螺旋線是在圓柱或圓錐面上一動(dòng)點(diǎn)的軌跡,該點(diǎn)的軌跡軸向位移和相應(yīng)的角位移成正比,可用一個(gè)礦泉水瓶和一個(gè)直角邊的長度與瓶子的周長相等的直角三角形進(jìn)行演示,三角形的斜邊繞著瓶子形成的軌跡,即為螺旋線。這樣先使學(xué)生有了感性認(rèn)識(shí),繼而增加了學(xué)生對螺紋的理性認(rèn)識(shí)。 螺紋的種類很多,不同的分類方式,對螺紋的命名也不相同。通過日常生活、生產(chǎn)實(shí)習(xí)中常常見到的(如:兩構(gòu)件之間的連接,臺(tái)虎鉗、液化汽瓶上的減壓閥等)一些實(shí)例,引發(fā)出螺紋按螺旋線的方向

5、不同,螺紋有左旋螺紋和右旋螺紋;按螺旋線的數(shù)目不同,螺紋有單線螺紋和多線螺紋;按用途不同,螺紋有連接螺紋和傳動(dòng)螺紋等。 螺紋的基本參數(shù)是這部分教學(xué)中的重點(diǎn),理論性強(qiáng)。教學(xué)中借助于臺(tái)虎鉗螺桿上的螺紋結(jié)合螺紋牙型掛圖,表達(dá)螺紋大徑、螺紋旋向、螺紋線數(shù)、導(dǎo)程(螺距)等主要幾何要素的定義及導(dǎo)程、螺距、線數(shù)三者之間的關(guān)系。即: 單線螺紋導(dǎo)程=螺距 多線螺紋導(dǎo)程=線數(shù)×螺距 單一的理論教學(xué),內(nèi)容枯燥無味,往往提不起學(xué)生的興趣,在這部分利用課件和實(shí)物,做到理論聯(lián)系實(shí)際,有利于改變學(xué)生對基本概念的認(rèn)識(shí)和掌握,為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。 二、直觀教學(xué) 課堂是學(xué)生學(xué)習(xí)的天地,“興趣”是最好的教師,是學(xué)

6、習(xí)知識(shí)的內(nèi)在動(dòng)力,濃厚的興趣是提高學(xué)生知識(shí)水平的前提。 螺旋傳動(dòng)基于螺旋運(yùn)動(dòng),而螺旋運(yùn)動(dòng)是一種空間運(yùn)動(dòng),它由具有一定制約關(guān)系的轉(zhuǎn)動(dòng)及沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸線方向的移動(dòng)兩部分組成。根據(jù)這一原理,傳動(dòng)中螺母或螺桿某一構(gòu)件就會(huì)出現(xiàn)在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)還有移動(dòng)而組成復(fù)合運(yùn)動(dòng)。普通螺旋傳動(dòng)比較簡單,它是由螺母和螺桿組成的簡單的螺旋副來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的。教學(xué)中利用臺(tái)虎鉗教具演示并分析其結(jié)構(gòu),內(nèi)螺紋固定在固定鉗口上,螺桿(外螺紋)固定在活動(dòng)鉗口上。內(nèi)、外螺紋旋合在一起組成普通螺旋傳動(dòng),順時(shí)針旋轉(zhuǎn)手柄,螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)活動(dòng)鉗口產(chǎn)生一個(gè)直線移動(dòng),使鉗口合上;逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)手柄,螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)活動(dòng)鉗口產(chǎn)生一個(gè)反方向的直線移動(dòng),使鉗口打開。

7、通過演示,吸引了學(xué)生的注意力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,從而使學(xué)生先從感觀上得到一定的認(rèn)識(shí),接著與理論知識(shí)聯(lián)系起來,通過對臺(tái)虎鉗中螺母和螺桿兩構(gòu)件的相對運(yùn)動(dòng)的分析,歸納出: (1)普通螺旋運(yùn)動(dòng)有四種應(yīng)用形式。原理是利用簡單的內(nèi)、外螺紋組成的螺旋副來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的?？蓪⒅鲃?dòng)件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為從動(dòng)件的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。 (2)螺桿(或螺母)的移動(dòng)方向與螺紋的旋向和旋轉(zhuǎn)方向兩個(gè)因素有關(guān)。螺紋的旋向與螺旋線的方向有關(guān),它們有著共性。利用螺紋實(shí)物及掛圖闡述螺紋旋向及從動(dòng)件移動(dòng)方向的判別方法。 (3)傳動(dòng)中,螺桿的移動(dòng)距離與螺紋的導(dǎo)程和螺紋的轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)。螺桿相對螺母每回轉(zhuǎn)一圈,螺桿(或螺母)移動(dòng)一個(gè)等于導(dǎo)程的距離。

8、因此,移動(dòng)距離等于回轉(zhuǎn)圈數(shù)與導(dǎo)程的乘積,即: 移動(dòng)距離:L= N Ph(mm) 有了上面的鋪墊,學(xué)生對單個(gè)的螺旋傳動(dòng)有了理解,但差動(dòng)螺旋傳動(dòng)是建立普通螺旋傳動(dòng)之上的,是一個(gè)復(fù)合的雙螺旋運(yùn)動(dòng),由兩段螺旋副組成。內(nèi)容抽象,缺少實(shí)例,學(xué)生不易接受,學(xué)習(xí)過程中往往轉(zhuǎn)不過彎來,作業(yè)中經(jīng)常出現(xiàn)這樣或那樣的錯(cuò)誤,是教學(xué)過程中的一個(gè)難點(diǎn)。教學(xué)時(shí)采用直觀教學(xué)原則,利用教具從感性認(rèn)識(shí)開始,通過演示體現(xiàn)出活動(dòng)螺母與螺桿之間的差動(dòng)關(guān)系,弄清楚兩段螺旋副之間由于螺紋的旋向、導(dǎo)程、線數(shù)等參數(shù)的不同,使最終螺母和螺桿的運(yùn)動(dòng)方向和移動(dòng)的距離也不相同。再經(jīng)理論分析推導(dǎo),使感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)。 例如:在講到差動(dòng)螺旋傳動(dòng)中活動(dòng)

9、螺母移動(dòng)距離的計(jì)算和移動(dòng)方向的判別時(shí),根據(jù)圖1所示的傳動(dòng)圖制作一套有三種配件的差動(dòng)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu),機(jī)架3(固定螺紋)上的螺紋導(dǎo)程Ph1=1.5mm,右旋,改變螺桿1和活動(dòng)螺母2上的導(dǎo)程和旋向,通過不同的組合進(jìn)行演示得到三種不同的結(jié)果: (1)活動(dòng)螺母2導(dǎo)程P?h2=1.25mm,右旋。 結(jié)果:活動(dòng)螺母的移動(dòng)方向與螺桿的移動(dòng)方向相同,但移動(dòng)的速度比螺桿的移動(dòng)速度慢。 (2)活動(dòng)螺母2導(dǎo)程P?h2=1.75mm,右旋。 結(jié)果:活動(dòng)螺母的移動(dòng)方向與螺桿的移動(dòng)方向相反,但移動(dòng)的速度也比螺桿的移動(dòng)速度慢。 (3)活動(dòng)螺母2導(dǎo)程P?h2=1.25mm,左旋。 結(jié)果:活動(dòng)螺母的移動(dòng)方向與螺桿的移動(dòng)方向相同,但

10、移動(dòng)的速度比螺桿的移動(dòng)速度要快得多。 演示中可以發(fā)現(xiàn):為什么和中活動(dòng)螺母2的旋向同為右旋,在其它條件都不變的情況下,而活動(dòng)螺母2的移動(dòng)方向卻不同。通過分析討論,引出活動(dòng)螺母的移動(dòng)方向不僅與螺紋的旋轉(zhuǎn)方向和旋向兩個(gè)因素有關(guān),同時(shí)與兩段螺紋導(dǎo)程的大小有關(guān)。觀察中學(xué)生有了利用兩段螺紋副傳遞運(yùn)動(dòng)的概念,從感性中了解到普通螺旋傳動(dòng)和差動(dòng)螺旋傳動(dòng)的區(qū)別,總結(jié)兩段螺紋副之間的相互關(guān)系,找出差動(dòng)螺旋傳動(dòng)的待征,根據(jù)待征將活動(dòng)螺母移動(dòng)距離的計(jì)算公式化,歸納出活動(dòng)螺母移動(dòng)方向的判別方法。  螺母移動(dòng)距離L=N(P?h1± P?h2) 若螺桿上兩段螺紋旋向相同,活動(dòng)螺母移動(dòng)距離等于兩段螺紋導(dǎo)程之

11、差;若螺桿上兩段螺紋旋向相反,活動(dòng)螺母移動(dòng)距離等于兩段螺紋導(dǎo)程之和。 活動(dòng)螺母移動(dòng)方向的判方法:首先根據(jù)普通螺旋傳動(dòng)判別出螺桿的移動(dòng)方向;活動(dòng)螺母的移動(dòng)方向由計(jì)算結(jié)果而定,計(jì)算結(jié)果為“+”值,活動(dòng)螺母的移動(dòng)方向與螺桿的移動(dòng)方向相同;計(jì)算結(jié)果為“-”值,則活動(dòng)螺母的移動(dòng)方向與螺桿的移動(dòng)方向相反。 通過“演示觀察分析歸納總結(jié)”的教學(xué)程序,節(jié)省了許多原理性的推導(dǎo)和證明,自然過渡到知識(shí)的應(yīng)用和練習(xí),激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,有效地在學(xué)生的頭腦中形成持久的記憶和易于理解的效果。 三、加強(qiáng)訓(xùn)練 螺旋傳動(dòng)實(shí)踐性強(qiáng),從直觀的教學(xué)中獲得感性認(rèn)識(shí)很容易,但如何把課堂教學(xué)中的理論知識(shí)與實(shí)際結(jié)合起來,掌握一些簡單機(jī)械設(shè)備

12、工作原理及正確的使用方法,必須通過一定量的練習(xí)反復(fù)訓(xùn)練,達(dá)到強(qiáng)化的目的。精講多練是這一階段最明顯的教學(xué)特點(diǎn),實(shí)際中所應(yīng)用的一些實(shí)例,結(jié)構(gòu)圖形都比較復(fù)雜,完全搬到課堂上是不可能的,用簡化的傳動(dòng)簡圖,就容易多了。大量的課時(shí)是講練結(jié)合,45分鐘時(shí)間,題量不能過多,深度要適當(dāng),大致15分鐘12個(gè)實(shí)例講解;20分鐘的時(shí)間讓學(xué)生自已類似傳動(dòng)簡圖討論練習(xí),10分鐘總結(jié)糾錯(cuò),重要的是對典型的錯(cuò)誤進(jìn)行準(zhǔn)確的分析,找出其中出錯(cuò)的原因。 例如:圖2所示,可以看成是微調(diào)鏜刀機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)簡圖,已知條件注在圖中。分析其結(jié)構(gòu)、屬于哪一種傳動(dòng)形式、各構(gòu)件的名稱如何?根據(jù)圖中已知條件判別從動(dòng)件的移動(dòng)方向和計(jì)算從動(dòng)件移動(dòng)的距離?

13、分析:該機(jī)構(gòu)1是螺桿、2是固定螺母(可以看成微調(diào)鏜刀上刀套)、3是活動(dòng)螺母(可以看成微調(diào)鏜刀上鏜刀)。螺桿1與固定螺母2組成固定螺紋端,即:螺桿回轉(zhuǎn)并作直線運(yùn)動(dòng)的普通螺旋傳動(dòng);螺桿1與活動(dòng)螺母3組成活動(dòng)螺紋端。傳動(dòng)時(shí)利用螺桿1與活動(dòng)螺母3產(chǎn)生差動(dòng)實(shí)現(xiàn)微調(diào),因此該機(jī)構(gòu)屬于差動(dòng)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 計(jì)算:根據(jù)圖中所示條件可知: 固定螺紋端導(dǎo)程P?h1=1.5右旋 活動(dòng)螺紋端導(dǎo)程P?h2=1.75右旋 兩段螺紋旋向相同均為右旋,所以計(jì)算公式中應(yīng)取“-”號(hào),則活動(dòng)螺母移動(dòng)的距離: L=N(P?h1-P?h2)=1×(1.5-1.75)=-0.25mm 判別方向:因固定螺紋端是右旋螺紋,所以用右手先判別出螺桿移動(dòng)方向?yàn)樽笠?又因計(jì)算結(jié)果為“-”值,故活動(dòng)螺母的移動(dòng)方向與螺桿移動(dòng)方向相反,應(yīng)向右移動(dòng)。 通過例題分析計(jì)算總結(jié)出:活動(dòng)螺母移動(dòng)的距離比螺桿上兩段螺紋的導(dǎo)程要小得多,因而螺紋不必作成很小的導(dǎo)程就可以實(shí)現(xiàn)活動(dòng)螺母的微調(diào);負(fù)號(hào)不表示活動(dòng)螺母移動(dòng)距離的大小,只用來判別移動(dòng)方向。隨后改變圖中的有關(guān)參數(shù),讓學(xué)生自己討論分析、計(jì)算并判別方向,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正。 課上典型示例講解,有利于提高學(xué)生分析問題和解決問題能力。課后對應(yīng)知識(shí)練習(xí),由簡單到復(fù)雜,改變各構(gòu)件之間的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系,有計(jì)劃、有目的的反復(fù)訓(xùn)練。有條件的情況下,帶領(lǐng)學(xué)