5拆裝齒輪泵——齒輪泵第課PAGE15拆裝齒輪泵——齒輪泵第課PAGE15拆裝齒輪泵——齒輪泵第課PAGE35拆裝齒輪泵——齒輪泵第課PAGE3PAGE45第課PAGE45第課拆裝齒輪泵——齒輪泵

課題拆裝齒輪泵——齒輪泵課時2課時（90min）教學目標知識技能目標：掌握液壓泵和嚙合齒輪泵的工作原理、特點、分類、性能參數了解嚙合齒輪泵主要存在的問題及解決措施思政育人目標：培養學生嚴謹的學習作風教學重難點教學重點：液壓泵和嚙合齒輪泵的工作原理教學難點：根據液壓泵和嚙合齒輪泵的工作原理學會拆裝齒輪泵教學方法問答法、討論法、講授法教學用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學設計第1節課：→→→傳授新知（35min）第2節課：任務導入（5min）→傳授新知（22min）→知識拓展（5min）→探索訓練（8min）→課堂小結（3min）→作業布置（2min）教學過程主要教學內容及步驟設計意圖第一節課課前任務【教師】布置課前任務，和學生負責人取得聯系，讓其提醒同學通過文旌課堂APP或其他學習軟件，完成課前任務你在現實生產生活中見過齒輪泵嗎？齒輪泵有什么作用呢？當齒輪泵出現問題又如何解決呢？【學生】完成課前任務通過課前的預熱，讓學生了解本次課所學課程的大概內容，激發學生的學習欲望考勤（2min）【教師】使用文旌課堂APP，讓學生登錄簽到【學生】使用文旌課堂APP簽到培養學生的組織紀律性，掌握學生的出勤情況任務導入（8min）【教師】請學生掃描課本44頁的“任務工單2-1”，領取任務小黃在即將畢業前進入了紅星液壓設備廠實習，與師傅老李負責液壓泵的檢測與維護工作。一天，某公司打來電話，說公司的紅星液壓設備無法工作。小黃與師傅過去檢測后，發現是該設備的齒輪泵出現了故障。他們將齒輪泵帶回了公司拆卸，并著手做進一步的檢測。（詳見教材）【學生】聆聽、理解、思考通過互動導入，引導學生思考，調動學生的主觀能動性，激發學生的學習興趣傳授新知（35min）【學生】聆聽、理解、記憶液壓泵總體概述液壓泵的工作原理、特點及分類與人的心臟類似，液壓傳動系統的動力元件——液壓泵是系統不可缺少的核心元件，它將原動機（電動機或內燃機）輸入的機械能轉換為工作介質的壓力能輸出，為液壓傳動系統提供足夠流量的液壓油，是一種能量轉換裝置，如圖2-2所示。1）液壓泵的工作原理如圖2-3所示為單柱塞液壓泵的工作原理圖?！窘處煛刻崾緦W生注意液壓泵是依靠密封容積變化的原理來進行工作的，故一般稱為容積式液壓泵?！緦W生】聆聽、理解、記憶在圖2-3中，柱塞2裝在泵體3中形成一個密封容積a，并在彈簧4的作用下始終壓緊在偏心輪1上。原動機驅動偏心輪1旋轉使柱塞2做往復運動，使密封容積a的大小發生周期性的交替變化。（詳見教材）2）液壓泵的特點由單柱塞液壓泵可知容積式液壓泵的基本特點，具體如下。①具有若干個可以周期性變化的密封容積，密封容積由小變大時吸油，由大變小時壓油。液壓泵輸油量只取決于密封容積的變化量及變化頻率。（詳見教材）【教師】點撥學生液壓泵正常工作的三個必備條件液壓泵正常工作的三個必備條件：①必須具有一個由運動件和非運動件所構成的密封容積；②密封容積的大小隨運動件的運動做周期性的變化；③吸油腔與壓油腔隔開。【學生】聆聽、思考、理解、記憶3）液壓泵的分類液壓泵的種類很多，按其結構不同可分為齒輪泵、葉片泵、柱塞泵、螺桿泵等；按其輸出流量能否調節可分為定量泵和變量泵；按其輸油方向能否改變可分為單向泵和雙向泵；按其額定壓力的高低可分為低壓泵、中壓泵、高壓泵等。液壓泵的圖形符號如圖2-4所示（詳見教材）。【教師】描述問題，提問學生觀察圖2-4，定量泵和變量泵的圖形符號有什么區別？【學生】聆聽、思考、回答【教師】總結學生的答案定量泵的圖形符號沒有向上的箭頭，變量泵的圖形符號有向上的箭頭，注意區分。2．液壓泵的性能參數【教師】請學生掃一掃課本48頁的二維碼掃一掃課本48頁的二維碼，觀看視頻了解壓力和流量的概念?！緦W生】觀看、理解、思考1）壓力（1）工作壓力。液壓泵實際工作時的輸出壓力稱為工作壓力。工作壓力取決于外負載的大小和壓油管路上的壓力損失，與液壓泵的流量無關。（2）額定壓力。液壓泵在正常工作條件下，按試驗標準規定，連續運轉的最高壓力稱為液壓泵的額定壓力。液壓泵的額定壓力受液壓泵本身密封性能和零件強度等因素的限制，當液壓泵的工作壓力超過額定壓力時，就會過載。由于液壓傳動的用途不同，液壓傳動系統所需要的壓力也不同，為了便于液壓元件的設計、生產和使用，將壓力分為幾個等級，如表2-2所示（詳見教材）。（3）最高允許壓力。在超過額定壓力的條件下，按試驗標準規定，允許液壓泵短暫運行的最高壓力稱為液壓泵的最高允許壓力。超過此壓力，液壓泵的泄漏會迅速增加。2）排量和流量（1）排量V。在不考慮液壓泵泄漏的條件下，液壓泵軸每轉一周所排出的液體的體積稱為液壓泵的排量。排量可以調節的液壓泵稱為變量泵，排量不可以調節的液壓泵稱為定量泵?！窘處煛刻崾緦W生注意流量包括理論流量、實際流量、額定流量。接下來分別講解，請注意區分?！緦W生】聆聽、思考、理解、記憶（2）理論流量。在不考慮液壓泵泄漏的條件下，單位時間內所排出的液體體積稱為理論流量。詳見教材（3）實際流量q。液壓泵在某一具體工況下，單位時間內所排出液體的實際體積稱為實際流量，它等于理論流量減去泄漏流量，即詳見教材（4）額定流量。液壓泵在正常工作條件下，按試驗標準規定（如在額定壓力和額定轉速下）必須保證的輸出流量稱為額定流量。3）液壓泵的功率（1）輸出功率。功率是指單位時間內所做的功。由物理學知識可知，功率等于力和速度之積。詳見教材（2）輸入功率。液壓泵的輸入功率為液壓泵軸的驅動功率，其值為詳見教材【教師】提示學生注意液壓泵在工作中，由于泄漏和機械摩擦會造成能量損失，故其輸出功率小于輸入功率?！緦W生】聆聽、思考、理解、記憶4）液壓泵的效率（1）容積效率。液壓泵的實際流量q與理論流量之比稱為容積效率，用表示，用以衡量液壓泵或液壓馬達的泄漏大小?！窘處煛棵枋鰡栴}，提問學生液壓泵的容積效率隨著液壓泵工作壓力的增大還是減?。恳簤罕玫娜莘e效率會大于1嗎？【學生】聆聽、思考、回答【教師】總結學生回答液壓泵的容積效率隨著液壓泵工作壓力的增大而減小，且隨液壓泵的結構類型不同而異，但恒小于1。（2）機械效率。機械損失是指液壓泵在轉矩上的損失。液壓泵在工作時存在機械摩擦，因此驅動泵所需的實際輸入轉矩必然大于理論轉矩。詳見教材（3）總效率。液壓泵的輸出功率與輸入功率的比值稱為總效率，用表示，用公式表示為詳見教材通過老師的講解，使學生掌握液壓泵的工作原理、特點、分類、性能參數第二節課任務導入（5min）【教師】請學生掃描書上50頁的二維碼，觀看視頻【學生】觀看、思考、理解齒輪泵是液壓傳動系統中廣泛采用的一種液壓泵，它一般為定量泵。根據其結構的不同，齒輪泵可分為外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵兩種，其中外嚙合齒輪泵應用最廣。通過掃描二維碼，讓學生觀看視頻，了解齒輪泵傳授新知（22min）二、齒輪泵1．外嚙合齒輪泵1）外嚙合齒輪泵的工作原理外嚙合齒輪泵的外形和內部結構如圖2-5所示。外嚙合齒輪泵一般采用一對齒數相同的漸開線直齒圓柱齒輪嚙合，其工作原理如圖

2-6所示（詳見教材）。齒輪泵的泵體、端蓋和齒輪的各個齒間槽組成了許多密封容積。當齒輪按圖2-6所示方向旋轉時，吸油腔由于相互嚙合的輪齒逐漸脫開，密封容積逐漸增大，形成部分真空，油箱中的液壓油隨即被吸入吸油腔，并將齒間槽充滿，完成吸油?！窘處煛棵枋鰡栴}，提問學生齒輪泵有專門的配流裝置嗎？為什么？【學生】聆聽、思考、回答【教師】總結學生的回答隨著齒輪的旋轉，齒間槽的液壓油被帶到壓油腔，由于壓油腔輪齒逐漸嚙合，密封容積不斷減少，液壓油便從壓油腔中被擠出，輸送到壓油管當中，完成壓油。兩輪齒的嚙合線將吸油腔和壓油腔嚴格分開，起到了配流的作用，故齒輪泵沒有專門的配流裝置。外嚙合齒輪泵的排量為（詳見教材）因為輪齒體積稍小于齒谷容積，所以用3.33代替π。設泵的轉速為n，則泵的流量為（詳見教材）【教師】提示學生注意外嚙合齒輪泵中齒數越少，流量脈動率就越大，其值最高可達20%。一般內嚙合齒輪泵的流量脈動率要小得多?！緦W生】聆聽、理解、記憶【教師】點撥學生外嚙合齒輪泵具有結構簡單、制造方便、成本低、體積小、重量輕、自吸性能好、對液壓油污染不敏感和工作可靠等優點，但其流量和壓力脈動率大、噪聲大，排量也不可以調節。外嚙合齒輪泵主要應用于低壓液壓傳動系統中，如負載小、功率小的機床設備和送料、加緊等非重要場合的機床輔助裝置的液壓傳動系統。此外，在工作環境較差的工程機械上也常有應用?！緦W生】聆聽、理解、記憶2）外嚙合齒輪泵主要存在的問題及解決措施（1）徑向力不平衡及其解決措施。如圖2-7所示（詳見教材），在齒輪泵中，液體作用在齒輪外圓上的壓力是不相等的，從吸油腔（低壓腔）到壓油腔（高壓腔），壓力沿齒輪旋轉方向逐漸上升，因此齒輪受到徑向不平衡力的作用。工作壓力越高，徑向不平衡力就越大。徑向不平衡力過大時能使泵軸彎曲，齒頂與泵體接觸，產生摩擦；同時也加速軸承的磨損，這是影響齒輪泵壽命的主要原因。解決徑向力不平衡的措施主要有以下幾點。（詳見教材）【教師】提示學生注意平衡徑向力的措施都是以增加徑向泄漏為代價的?！緦W生】聆聽、理解、記憶（2）困油現象與卸荷措施。若齒輪重合度ε>1，在兩對輪齒同時嚙合時，它們之間將形成一個與吸油腔、壓油腔均不相通的閉死容積，稱為困油容積。隨齒輪轉動，困油容積的大小會發生變化，先由大變小，后由小變大，如圖2-9（a）所示。困油容積由大變小時液壓油受擠壓，導致壓力沖擊和液壓油發熱；困油容積由小變大時，會引起氣蝕和噪聲。困油現象可通過在齒輪泵前后蓋板或浮動軸套上開卸荷槽來加以解決，如圖2-9（b）所示?！窘處煛刻崾緦W生注意開設卸荷槽的原則：當困油容積由大變小時，卸荷槽與壓油腔相通；當困油容積由小變大時，卸荷槽與吸油腔相通?！緦W生】聆聽、理解、記憶（3）端面泄漏及端面間隙的自動補償。【教師】描述問題，提問學生結合齒輪泵的工作原理，思考齒輪泵存在可能產生泄漏的部位有哪些？【學生】聆聽、思考、回答【教師】總結學生的回答齒輪泵存在三個可能產生泄漏的部位：一是齒輪齒面嚙合處的間隙；二是泵體內孔和齒頂圓間的徑向間隙；三是齒輪兩端面和端蓋間的端面間隙。在三類間隙中，以端面間隙的泄漏量最大，約占總泄漏量的75%～80%。齒輪泵的壓力越高，間隙就越大，造成的泄漏就越大。因此齒輪泵一般只適用于低壓液壓傳動系統。解決端面泄漏可采用端面間隙自動補償裝置，如軸套或側板，如圖2-10所示（詳見教材）。其原理都是因液壓油壓力使軸套或側板緊貼齒輪端面，壓力越高，貼得越緊，因而能自動補償端面磨損和減小間隙。2．內嚙合齒輪泵內嚙合齒輪泵有漸開線齒輪泵和擺線齒輪泵（又稱擺線轉子泵）兩種，其結構組成如圖2-11所示。在漸開線齒輪泵中，小齒輪和內齒環之間有一個月牙形隔板，以便把吸油腔和壓油腔隔開。當小齒輪帶動內齒環繞各自的中心同向旋轉時，左上部輪齒退出嚙合，形成真空，從吸油窗口吸油；進入齒槽的液壓油被帶到壓油腔，右上部輪齒進入嚙合，容積減小，從壓油窗口排油。（詳見教材）【教師】點撥學生內嚙合齒輪泵結構簡單、噪聲低、輸油平穩、自吸性能好、轉速高，可作為動力泵、潤滑泵和冷卻泵使用。內嚙合齒輪泵廣泛應用于機床、變速箱、壓縮機、傳動機械、起重裝卸機械以及其他低壓液壓傳動系統中?！緦W生】聆聽、理解、記憶【教師】思政講堂，詳見教材【學生】聆聽、理解、記憶通過講解，讓學生掌握齒輪泵的工作原理知識拓展（5min）【教師】拓展講解齒輪泵中齒輪的發展為了制造出高端齒輪，改變我國高端齒輪產品大量依賴進口的現狀，重慶大學機械工程學院教授、博士生導師曹華軍，已在機床及機械傳動領域潛心研究多年。從2010年起，曹華軍開始帶領團隊展開攻關，并最終研發出了齒輪高速干式滾切工藝。應用該技術，在切削加工過程中，可不使用切削液，沒有污染且能提高加工效率。與傳統濕切方式相比，應用此技術后，滾刀的使用壽命可延長2～5倍，節約加工成本20%～30%。此外，曹華軍和他的團隊還與重慶機床（集團）有限責任公司合作研制出了復合高速干切機床，填補了國內空白，打破了國內高端干切機床依賴進口的局面。目前，該系列機床裝備在國內的市場占有率超過50%，可完全替代進口?！緦W生】聆聽、理解、記憶通過拓展知識的講解，豐富學生的認知探索訓練（8min）【教師】齒輪泵的應用一、小組活動（1）學生以小組為單位，每4～6人一組，互相討論查找有關齒輪泵在生產生活中的應用并進行整理，以加深對齒輪泵的了解。（2）各小組成員在組內輪流發言，闡述自己找到的齒輪泵的使用案例。（3）在學生討論期間，教師需要參與到每組的討論中，及時為學生答疑解惑。【學生】聆聽、思考、討論通過小組活動，讓學生主