Методическая разработка учебного занятия с применением инновационных технологий обучения "Шпоночные соединения"

Методическая разработка учебного занятия с применением инновационных технологий обучения. Тема: Шпоночные соединения. Допуски и посадки, средства измерения.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Современная система образования готовит обучающихся, в основном, к исполнительской деятельности и развивает преимущественно их исполнительские способности. Но нарастающая потребность общества в развитии творческих способностей людей все более и более ощутима. В современных условиях обучение, опираясь на достигнутый уровень развития, должно опережать его, стимулировать, вести за собой, поэтому процесс овладения знаниями необходимо организовывать так, чтобы вносить новые элементы, формировать новые отношения, обеспечивая тем самым развитие. Обучение, идущее впереди развития, ориентировано на развитие обучающегося.

Фундаментом, на котором базируется развивающее обучение, является опережающее обучение. Опережающее обучение – вид обучения, при котором краткие основы темы даются преподавателем до того, как начнется изучение её по программе. Краткие основы могут даваться как тезисы при рассмотрении смежной тематики, так и представлять собой ненавязчивые упоминания, примеры, ассоциации. Опережающее обучение эффективно при изучении темы, трудной для восприятия.

В процессе опережающего обучения я использую следующие приемы :

- Комментируемое управление, как возможность налаживания обратной связи «обучающий – обучаемый», экономии времени на занятии, воспитания самостоятельности, внимания, умения сосредотачиваться.

- Опоры: большие опоры - схемы, малые опоры - карточки.

Схема- опора мысли обучающегося, опора его практической деятельности, связующее звено между преподавателем и обучающимся.

Опорные схемы - это оформленные в виде чертежа, рисунка, выводы, которые рождаются в момент объяснения. Они позволяют включить каждого обучающегося в активную деятельность на всех занятиях; довести представления по изучаемой теме до формирования понятий, устойчивых навыков.

Согласно методу «опережающего обучения», вся эффективная организация обучения направлена на активизацию, развитие мыслительной деятельности обучающегося, формирование способности самостоятельно добывать знания в сотрудничестве с другими обучающимися, то есть саморазвиваться.

В данной методической разработке представлен опыт использования технологии построения учебного процесса на опережающей основе.

Тема: Шпоночные соединения. Допуски и посадки, средства измерения.

Цели занятия:

Образовательная: Обеспечить усвоение основных понятий: шпоночное соединение, разъемные шпоночные соединения, посадки шпоночного соединения. Содействовать углублению знаний обучающихся о сущности точности центрирования деталей в шпоночном соединении. Содействовать формированию понятия качества шпоночного соединения. Помочь овладению практическими приемами анализа документов. Обучать умению осуществлять планомерный поиск ответов на поставленные вопросы.

Развивающая: Развитие познавательной активности, памяти, внимания, логического мышления, грамотной речи. Формирование навыков самостоятельной работы, навыков само- и взаимооценки, навыков работы в команде.

Воспитательная: Содействовать техническому воспитанию обучающихся. Способствовать стремлению получать новые знания, которые будут полезны при дальнейшем обучении. Воспитание устойчивого  интереса к изучению инженерной графики, ответственного и серьезного отношения к групповой деятельности.

Методическая цель: внедрение инновационных технологий обучения (применение технологии построения учебного процесса на опережающей основе).

Технология: применение технологии построения учебного процесса на опережающей основе.

Цель данной технологии:  эффективная подготовка обучающихся к восприятию нового материала, повышающая мотивацию учения, обеспечивающая эффективное управление и организацию учебного процесса.

Методы и приемы обучения: работа в малых группах, проектная деятельность, объяснительно- иллюстративный метод.

Формируемые компетенции:

Учебно- познавательные:

§  Умение ставить познавательные задачи, цели;

§  Анализировать, находить причины явлений, обозначать свою позицию по отношению к изучаемой проблеме;

§  Формулировать выводы;

§  Умение использовать имеющиеся знания по обществознанию в стандартных и нестандартных ситуациях;

§  Умение планировать учебную деятельность с целью достижения прогнозируемого результата;

§  Осуществление анализа собственной деятельности, способность к самооценке, рефлексии;

Компетенции личностного самосовершенствования:

§  Формирование культуры мышления и поведения

§  Освоение различных видов деятельности в рамках саморазвития;

Информационные компетенции:

§  Овладение навыками работы с учебным раздаточным материалом; различными источниками информации;

§  Умение ориентироваться в информационных потоках, уметь выделять в них главное, необходимое;

§  Владение навыками работы с персональным компьютером для решения учебных задач;

§  Самостоятельный поиск, извлечение, систематизация, анализ и представление различной информации согласно поставленной задаче.

Коммуникативные компетенции:

§  Навыки работы в группе;

§  Уважение иной точки зрения;

§  Умение ценить совместную работу;

§  Умение выступать перед аудиторией;

§  Умение аргументировано доказывать свою точку зрения;

§  Умение корректно вести учебный диалог.

Здоровьесберегающие компетенции:

·        Знать и уметь применять правила техники безопасности в учебной ситуации

Тип занятия:  комбинированное.

Место проведения: учебная  аудитория

Время: 90 минут

Дидактическая база занятия:

Презентация по теме.

Компьютер, мультимедийный проектор.

Индивидуальные карточки.

Видеофильмы: «Шпоночное соединение», «Соединения неразъемные», «Шпонка», «»Шпоночное соединение вала с зубчатым колесом»

Межпредметные связи:

Математика

Геометрия

Физика

Информатика

Хронокарта занятия:

1.Организационная часть – 2 мин.

2.Контроль  исходного уровня знаний – 10 мин.

3.Изучение нового материала – 50 мин.

4.Закрепление – 15 мин.

5.Подведение итогов, рефлексия – 10 мин.

6.Задание на дом – 3 мин.

                    Итого:     90 мин.

Ход  занятия:

1.Организационная часть:

  Преподаватель:

1.Приветствует обучающихся

2.Обращает внимание на внешний вид обучающихся

3.Обращает внимание  на санитарное состояние учебной аудитории.

4.Проверяет готовность обучающихся к занятию.

5.Отмечает отсутствующих (через доклад старосты).

11.Контроль  исходного  уровня. Тема: Допуски и посадки метрических резьб. Средства контроля измерения резьб.

Фронтальный опрос:

1.Посадки каких групп существуют в зависимости от эксплуатационных требований к степени подвижности резьбовых соединений?

2.Какими параметрами определяется резьба?

3.Как нормируется наружная резьба?

4.Чем определяется положение поля допуска диаметра резьбы?

5.  На какие группы подразделяются длины свинчивания резьбы?

6.Чем образуется поле допуска диаметра резьбы?

7. Как обозначается поле допуска резьбы?

8. Когда применяются переходные посадки?

9.Какие поля допусков предусмотрены для переходных посадок?

10. Для чего применяются посадки с натягом?

11.Какие применяют средства контроля измерения резьб?

111. Изучение нового материала

1. Формирование целей и задач урока.

Видеофильм: «Шпоночное соединение»

Преподаватель: Исходя из того, что вы уже услышали, как вы думаете, о чем пойдет речь на уроке?

-Какие учебные задачи нам предстоит решить, какие компетенции сформировать?

«Мозговой штурм» в течении 1 минуты определите для себя и заполните таблицу: что вы уже знаете, а что хотите узнать.

Знаю	Хочу узнать

 -И что умеете, а чему хотите научиться?

Умею	Хочу научиться

- -Давайте познакомимся с компетенциями, которые нам необходимо сформировать. Откройте свои методички и выберите компетенции, которые мы можем сформировать на данном занятии.

2. Сообщение темы: Шпоночные соединения. Допуски и посадки, средства измерения.

План:

1.Шпоночные соединения.

2. Допуски и посадки, средства измерения.

1вопрос: Шпоночные соединения.

Шпоночное соединение – один из видов соединений вала со втулкой, в котором использован дополнительный конструктивный элемент (шпонка), предназначенный для предотвращения их взаимного поворота.

Чаще всего шпонка используется для передачи крутящего момента в соединении вала с зубчатым колесом или со шкивом, неподвижных по отношению друг к другу.

Однако возможны и другие соединения (подвижные), например, такие, в которых зубчатое колесо (блок зубчатых колес), полумуфта или другая деталь могут перемещаться в осевом направлении, а шпонка вместе с валом служит направляющей продольного перемещения и передает крутящий момент. Длинные направляющие шпонки обычно крепят к валу винтами.

По форме шпонки разделяются на призматические, сегментные, клиновые и тангенциальные. В стандартах предусмотрены разные исполнения шпонок некоторых видов.

Призматические шпонки дают возможность получать как подвижные, так и неподвижные соединения. Сегментные шпонки и клиновые шпонки, как правило, служат для образования неподвижных соединений. Форма и размеры сечений шпонок и пазов стандартизованы и выбираются в зависимости от диаметра вала, а вид шпоночного соединения определяется условиями работы соединения.

Шпонки в подвижных соединениях могут быть закреплены на втулке и служат для передачи крутящего момента или для предотвращения поворота втулки в процессе ее перемещения вдоль неподвижного вала, как это сделано у кронштейна тяжелой стойки для измерительных головок типа микрокаторов. В этом случае направляющей является вал со шпоночным пазом.

В отличие от соединений «вал – втулка» с натягом, которые обеспечивают взаимную неподвижность деталей без дополнительных конструктивных элементов, шпоночные соединения являются разъемными. Они позволяют осуществлять разборку и повторную сборку конструкции с обеспечением того же эффекта, что и при первичной сборке. Поперечное сечение шпоночного соединения с призматической шпонкой представлено ниже.

 Рис. Сечение шпоночного соединения с призматической шпонкой

Для размещения шпонки необходимы соответствующие конструктивные элементы (в данном случае – пазы) на валу и во втулке. На поперечном сечении шпоночного соединения показаны три посадки:  центрирующее соединение вал – втулка (Ø20 Н7/js6) и два соединения по ширине шпонки: шпонка – паз вала (6 N9/h9) и шпонка – паз втулки (6 Js9/h9).

В размерной цепи по высоте шпонки специально предусмотрен зазор по номиналу (суммарная глубина пазов втулки и вала больше высоты шпонки).

Если призматическую шпонку с закругленными торцами закладывают в глухой паз на валу, по длине шпонки образуется соединение с нулевым гарантированным зазором Н15/h14 (на рисунке не показано).

Точность центрирования деталей в шпоночном соединении обеспечивается посадкой втулки на вал. Это гладкое цилиндрическое соединение, которое можно назначить с очень малыми зазорами или с небольшими натягами, следовательно, предпочтительно использование переходных посадок.

По форме шпонки разделяются на призматические, сегментные, клиновые и тангенциальные. Сегментные и клиновые шпонки обычно используют в неподвижных соединениях. Призматические шпонки дают возможность получать как подвижные, так и неподвижные соединения. Основные размеры, характеризующие призматическое шпоночное соединение, показаны ниже.

Размеры сечений шпонок и пазов стандартизованы и выбираются по соответствующим стандартам в зависимости от диаметра вала, а вид шпоночного соединения определяется условиями его работы. В стандартах на шпонки некоторых видов предусмотрены разные исполнения, например, призматические шпонки с двумя закругленными торцами, с одним закругленным торцом и с незакругленными торцами, сегментные шпонки «полные» и со срезанным краем сегмента.

Рис. Основные размеры соединения  c призматической шпонкой, где h – высота шпонки; t1 – глубина паза вала; t2 – глубина паза втулки;

 b – ширина шпонки и пазов втулки; d – диаметр сопряжения; l – длина шпонки и паза вала

Свободное соединение используют для обеспечения неответственных конструкций, а также для подвижных соединений со шпоночными соединениями, работающими как направляющие продольного перемещения. Нормальные шпоночные соединения применяют в большинстве изделий, если к ним не предъявляются особые функциональные требования. Плотное соединение назначают для предотвращения больших динамических нагрузок при выборке зазоров в соединениях по ширине шпонки с ударами. Такие условия работы встречаются в изделиях со старт-стопными режимами или с частым реверсированием направления вращения валов.

Для обеспечения качества шпоночного соединения, которое зависит от точности расположения пазов вала и втулки, назначают допуски симметричности и параллельности плоскости симметрии паза относительно плоскости, проходящей через ось посадочной цилиндрической поверхности. Допуски указывают в соответствии с ГОСТ 2.308-79 «Единая система конструкторской документации. Указание на чертежах допусков формы и расположения поверхностей».

Сегментные шпонки применяют, как правило, для передачи небольших крутящих моментов. Поля допусков ширины паза сегментного шпоночного соединения в зависимости от характера шпоночного соединения представлены ниже.

Таблица Поля допусков ширины пазов в шпоночных соединениях с сегментными шпонками.

Характер шпоночного соединения	Поле допуска ширины паза
	на валу	во втулке
Нормальное	N9	Js9
Плотное	Р9	Р9

Для термообработанных деталей допускаются предельные отклонения ширины паза вала по Н11, ширины паза втулки по D10.

Стандарт устанавливает поля допусков размеров шпонки по ширине b  h9, по высоте h  h11 и по диаметру D  h12.

Шероховатость поверхностей шпоночного паза выбирается в зависимости от полей допусков размеров шпоночного соединения. При назначении высотных параметров шероховатости поверхностей следует обратить внимание на согласованность их с наиболее жесткими допусками макрогеометрии.

 2вопрос: Допуски и посадки, средства измерения.

Стандарт устанавливает следующие поля допусков размеров шпонок:

-ширины b  h9;

-высоты h  h9, а при высоте h свыше 6 мм  h11.

В зависимости от характера (вида) шпоночного соединения стандартом установлены следующие поля допусков ширины паза:

Вид шпоночного соединения	Поле допуска ширины паза
	на валу	во втулке
Свободное Нормальное Плотное	Н9 N9 Р9	D10 Js9 Р9

Стандартом установлены три вида шпоночных соединений (нормальное, свободное и плотное) и соответствующие поля допусков ширины шпоночных пазов.

Для обеспечения качества шпоночного соединения, которое зависит от точности расположения плоскостей симметрии пазов вала и втулки, назначают допуски симметричности и параллельности и указывают их в соответствии с ГОСТ 2.308-79.

Числовые значения допусков расположения определяют по формулам:

Т = 0,6 Т шп

Т = 4,0 Т шп,

где Т шп – допуск ширины шпоночного паза b.

Расчетные значения округляют до стандартных по ГОСТ 24643-81.

Шероховатость поверхностей шпоночного паза выбирается в зависимости от полей допусков размеров шпоночного соединения (Ra 3,2 мкм или 6,3 мкм).

Условное обозначение призматических шпонок состоит из:

- слова "Шпонка";

- обозначения исполнения (исполнение 1 не указывают);

- размеров сечения b x h и длины шпонки l;

- обозначения стандарта.

Пример условного обозначения призматической шпонки исполнения 2 с размерами b = 4 мм, h= 4 мм, l = 12 мм

Шпонка 2 - 4 х 4 х 12 ГОСТ 23360-78.

Призматические направляющие шпонки закрепляются в пазах вала винтами. Для отжима шпонки при демонтаже служит резьбовое отверстие. Пример условного обозначения призматической направляющей шпонка исполнения 3 с размерами b = 12 мм, h = 8 мм, l = 100 мм Шпонка 3 - 12 х 8 х 100 ГОСТ 8790-79.

Сегментные шпонки применяют, как правило, для передачи небольших крутящих моментов. Размеры сегментных шпонок и шпоночных пазов (ГОСТ 24071-80) выбираются в зависимости от диаметра вала.

Зависимость полей допусков ширины паза сегментного шпоночного соединения от характера шпоночного соединения:

Характер шпоночного соединения	Поле допуска ширины паза
	на валу	во втулке
Нормальное	N9	Js9
Плотное	Р9	Р9

Для термообработанных деталей допускаются предельные отклонения ширины паза вала по Н11, ширины паза втулки - D10.

Стандарт устанавливает следующие поля допусков размеров шпонок:

- ширины b – h9;

- высоты h (h1) - h11;

- диаметра D - h12.

Условное обозначение сегментных шпонок состоит из слова "Шпонка"; обозначения исполнения (исполнение 1 не указывают); размеров сечения b x h (h1); обозначения стандарта.

Клиновые шпонки применяют в неподвижных соединениях, когда требования к соосности соединяемых деталей невысоки. Размеры клиновых шпонок и шпоночных пазов нормированы ГОСТ 24068-80. Длину паза на валу для клиновой шпонки исполнения 1 выполняют равной 2l, для остальных исполнений длина паза равна длине l закладной шпонки.

Предельные отклонения размеров b, h, l для клиновых шпонок такие же, как и для призматических (ГОСТ 23360-78). По ширине шпонки b стандарт устанавливает соединения по ширине паза вала и втулки с использованием полей допуска D10. Длина паза вала L – по Н15. Предельные отклонения глубин t1 и t2 соответствуют отклонениям для призматических шпонок. Предельные отклонения угла наклона верхней грани шпонки и паза ± АТ10/2 по ГОСТ 8908-81. Пример условного обозначения клиновой шпонки исполнения 2 с размерами b = 8 мм, h = 7 мм, l = 25 мм: Шпонка 2 - 8 х 7 х 25 ГОСТ 24068-80.

Контроль элементов шпоночного соединения универсальными средствами измерений из-за малости их поперечных размеров существенно затруднен. Поэтому для их контроля широко используются калибры.

В соответствии с принципом Тейлора проходной калибр для контроля отверстия со шпоночным пазом представляет собой вал со шпонкой, равной длине шпоночного паза или длине шпоночного сопряжения. Такой калибр осуществляет комплексный контроль всех размеров, формы и расположения поверхностей. Комплект непроходных калибров предназначен для поэлементного контроля и включает непроходной калибр для контроля центрирующего отверстия (гладкая непроходная пробка полного или неполного профиля) и шаблоны для поэлементного контроля ширины и глубины шпоночного паза.

Проходной калибр для контроля вала со шпоночным пазом представляет собой призму («наездник») с выступом-шпонкой, равной длине шпоночного паза или длине шпоночного сопряжения. Комплект непроходных калибров предназначен для поэлементного контроля и включает непроходной калибр-скобу для контроля размеров центрирующей поверхности вала и шаблоны для поэлементного контроля ширины и глубины шпоночного паза.

IV . Закрепление  нового  материала.

Фронтальный опрос:

1.     Что собой представляет шпоночное соединение?

2.      С какой целью используется шпонка?

3.     На какие виды подразделяются шпонки по форме?

4.     Каково назначение призматических шпонок?

5.     Как закрепляются шпонки в подвижных соединениях?

6.     Каково назначение разъемных шпоночных соединений?

7.     Перечислите конструктивные элементы шпоночных соединений.

8.     Каковы посадки шпоночного соединения?

9.     Что обеспечивает точность центрирования деталей в шпоночном соединении?

10. Как разделяются шпонки по форме?

11. Как стандартизированы  размеры сечения шпонок и пазов?

12. Где применяются плотные шпоночные соединения?

13. Что используется для обеспечения качества шпоночного соединения?

14. Где применяются сегментные шпонки?

У. Подведение итогов:

   Преподаватель:

1.Отмечает, все ли обучающиеся в равной  степени справились  с заданием.

2.Анализирует работу обучающихся

3.Определяет степень достижения целей, задач занятия.

4.Останавливается на вопросах, которые надо доработать.

Самоанализ работы обучающихся:

Обучающимся предлагается рефлексивная карта, на основании которой они анализируют свою работу на уроке и выставляют себе отметку, вписывая в карту свою фамилию в соответствующей колонке.

- Какие знания вы приобрели сегодня на уроке? Какие компетенции формировали?( самостоятельно приобретали знания, изучая неадаптированные тексты по теме урока, анализировали их, трансформируя в схемы; работая в подгруппах, учились взаимодействовать друг с другом, оказывать помощь, вырабатывать собственную точку зрения).

-Что нового узнали для себя? Что вас озадачило, удивило, огорчило? -Как вы оценили свою работу на уроке?

Заполнение рефлексивной карты обучающегося (см.урок№1)

Преподаватель оценивает обучающихся с мотивацией

У1.Домашнее задание.

1.Учебник: Ганевский Г. М., Гольдин И. И. Допуски, посадки и технические измерения в машиностроении.

2.Заполнить глоссарий терминов.

3.Подготовиться к словарному диктанту