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機(jī)械基礎(chǔ)——教案 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》授課教案 電氣、機(jī)電班 課　　題：　緒論　 第1章　機(jī)械概述 　 一、教學(xué)目標(biāo)及要求：　 1、本課程的性質(zhì)、內(nèi)容、特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法 2、掌握機(jī)器的概念、術(shù)語(yǔ)及組成 3、掌握摩擦的概念、類型、磨損及磨損規(guī)律 4、掌握力的概念、基本性質(zhì)、物體的受力分析 二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：　 1、機(jī)器的概念和術(shù)語(yǔ) 2、力的概念、基本性質(zhì)、物體的受力分析及計(jì)算 三、教學(xué)方式： 教師課堂講解重點(diǎn)內(nèi)容，教具演示、師生互動(dòng)。 課型：課堂講解配合多媒體 四、教學(xué)過程簡(jiǎn)要說明; 激發(fā)興趣引入主題，綜述本門課學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)方法。 1、課程的性質(zhì)：機(jī)械專業(yè)的綜合基礎(chǔ)課 2、課程內(nèi)容：包括工程力學(xué)、機(jī)械工程材料學(xué)、機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)等方面的基礎(chǔ)知識(shí)。 適當(dāng)補(bǔ)充機(jī)械識(shí)圖知識(shí)。 3、學(xué)習(xí)方法：教師重點(diǎn)講解與學(xué)生自學(xué)相結(jié)合；理論和實(shí)踐相結(jié)合；預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)相結(jié)合 4、總教學(xué)目的及要求： 1）了解和掌握工程力學(xué)、機(jī)械工程材料學(xué)、機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)等方面的基礎(chǔ)知識(shí)。 2）能看懂機(jī)械原理圖和結(jié)構(gòu)圖 3）初步具有使用、維護(hù)一般機(jī)械的能力 4）初步具備分析一般機(jī)械的能力 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 第一部分：入門基本理論知識(shí)概述 機(jī)器的概念及組成 （一）機(jī)器的概念 1、機(jī)械： 機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱。 2、機(jī)器： 人工物體組合，各部分之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，能夠轉(zhuǎn)換或傳遞能量、物料和信息的機(jī)械。 3、機(jī)構(gòu)： 人工物體組合，各部分之間具有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械。 構(gòu)件： 相互之間能作相互運(yùn)動(dòng)的機(jī)件。 零件：機(jī)械的構(gòu)成單元。 零件與構(gòu)件的區(qū)別： 零件是制造單元，構(gòu)件是運(yùn)動(dòng)單元，零件組成構(gòu)件，構(gòu)件是組成機(jī)構(gòu)的各個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的實(shí)體。 機(jī)構(gòu)與機(jī)器的區(qū)別： 機(jī)器能完成有用的機(jī)械功或轉(zhuǎn)換機(jī)械能，機(jī)構(gòu)只是完成傳遞運(yùn)動(dòng)、力或改變運(yùn)動(dòng)形式，同時(shí) 機(jī)構(gòu)是機(jī)器的主要組成部分。 （二）機(jī)器的組成 一臺(tái)完整的機(jī)器，通常由四部分組成 原動(dòng)機(jī)部分（動(dòng)力裝置）： 作用是將其它形式的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，以驅(qū)動(dòng)機(jī)器各部分的運(yùn)動(dòng)。 執(zhí)行部分（工作機(jī)構(gòu)）： 　　　　機(jī)器中直接完成具體工作任務(wù)。 傳動(dòng)部分（傳動(dòng)裝置）： 將原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給工作機(jī)構(gòu)。 操縱或控制部分： 顯示、反映、控制機(jī)器的運(yùn)行和工作。 (三)、金屬材料的性能 金屬材料的性能一般分為工藝性能和使用性能。 工藝性能： 金屬材料在各種加工條件下所表現(xiàn)出來的性能。 使用性能： 金屬零件在使用條件下材料所表現(xiàn)出來的性能。使用性能包括物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能。 金屬材料的物理性能 物理性能：指金屬所固有的屬性。它包括密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、熱膨脹和磁性等。 1、密度 單位體積金屬的質(zhì)量（單位：㎏/m3）。根據(jù)密度，可分為輕金屬（4.5g/㎝3）和重金屬。 2、熔點(diǎn)： 金屬?gòu)墓虘B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)的溫度稱為熔點(diǎn)。單位：C。根據(jù)熔點(diǎn)，可分為低熔點(diǎn)金屬（小于1000C），中熔點(diǎn)金屬（1000～2000C）和高熔點(diǎn)金屬（大于2000C）。 3、導(dǎo)熱性 金屬材料傳導(dǎo)熱量的能力。一般用熱導(dǎo)率（導(dǎo)熱系數(shù)）λ表示導(dǎo)熱性能的優(yōu)劣。單位為W（mK） 4、熱膨脹性 金屬材料的體積隨溫度升高而增大，隨溫度的降低而減小的性能。常用線膨脹系數(shù)αl表示其膨脹性。 導(dǎo)電性 金屬材料傳導(dǎo)電流的性能。 磁性 金屬材料導(dǎo)磁的性能稱為磁性。 金屬材料的化學(xué)性能 金屬材料在化學(xué)作用下所表示出來的性能，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面： 耐腐蝕性 　　　　金屬材料在常溫下抵抗氧、水蒸氣及其它化學(xué)介質(zhì)腐蝕作用的能力。 2、抗氧化性 　　　　金屬材料抵抗氧化作用的能力。 化學(xué)穩(wěn)定性 　　　　金屬材料耐腐蝕性和抗氧化性的總稱。 （四）金屬材料的力學(xué)性能 指金屬材料在外力的作用下所表示出來的抵抗性能 強(qiáng)度：金屬材料在靜載荷的作用下，抵抗變形和破壞的能力。 強(qiáng)度指標(biāo)一般用抭拉強(qiáng)度或強(qiáng)度極限σb表示，σb表示材料在拉伸條件下所能承受的最大應(yīng)力，可以通過拉伸實(shí)驗(yàn)確定。 塑性：金屬材料在靜載荷作用下產(chǎn)生永久變形而不破壞的能力。 塑性指標(biāo)用伸長(zhǎng)率δ和斷面收縮率ψ表示，δ、ψ的值越大，表示材料的塑性越好。 硬度：硬度是指金屬材料抵抗其它物體壓入其表面的能力。硬度一般采用壓入法硬度試驗(yàn)，布氏硬度（HB）洛氏硬度、（HRC、HRB、HRA）、維氏硬度（HV） 韌性：金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。韌性指標(biāo)用沖擊韌度或沖擊值αk表示，其單位為J/㎝2。αk值越大，沖擊韌度超高。 　 疲勞強(qiáng)度：金屬材料在無(wú)限多次交變載荷（鋼107次、有色金屬108次）作用下而不破壞的最大應(yīng)力稱疲勞強(qiáng)度或疲勞極限。施加的交變應(yīng)力是對(duì)稱循環(huán)力時(shí)，所得的疲勞強(qiáng)度用σ－1表示。 金屬材料的工藝性能：金屬材料的工藝性能是指其在各種加工條件下所表現(xiàn)出來的適應(yīng)能力。 鑄造性：金屬材料能否用鑄造方法制成優(yōu)良鑄件的性能。 鍛壓性：金屬材料能否用鍛壓方法制成優(yōu)良鍛壓件的性能。 焊接性：金屬材料在一定焊接條件下，是否易于獲得優(yōu)良焊接接頭的能力。 （五）、機(jī)械零件的強(qiáng)度 在外力作用下的零件，要求能夠正常的工作，一般應(yīng)滿足以下三個(gè)方面的要求： 足夠的強(qiáng)度； 必要的剛度； 足夠的穩(wěn)定性。 （一）機(jī)械零件的強(qiáng)度 機(jī)械零件的強(qiáng)度是指零件受載后抵抗斷裂、塑性變形和表面失效的能力。 內(nèi)力，即是構(gòu)件內(nèi)部之間或各質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用力。 構(gòu)件在未受外力作用時(shí)，其中即有內(nèi)力存在；當(dāng)受到外力作用時(shí)，這些構(gòu)件內(nèi)力就要發(fā)生相應(yīng)的變化，可以認(rèn)為，在外力作用下出現(xiàn)了附加內(nèi)力，材料力學(xué)中，只研究外力與附加內(nèi)力的關(guān)系，故將附加內(nèi)力簡(jiǎn)稱為內(nèi)力。 應(yīng)力：根據(jù)“平面假設(shè)”可知，內(nèi)力在橫截面上是均勻分布的，若桿軸力為N，橫截面面積為A，則單位面積上的內(nèi)力為： 　　　　　　　　　　　　　　σ＝N/A 　　　　　式中σ稱為正應(yīng)力，它反映了內(nèi)力中橫截面上分布的密度，國(guó)際單位為帕斯卡（Pa）。 　 P P P N 許用應(yīng)力強(qiáng)度條件 1）在外力作用下材料不被破壞的條件下，應(yīng)力能夠達(dá)到的最大限度，稱為該材料的極限應(yīng)力σjx 2）將測(cè)定的極限應(yīng)力σjx作適當(dāng)降低，規(guī)定出桿件能安全工作的應(yīng)力最大值，這就是許用應(yīng)力〔σ〕。 為保證零件有足夠的強(qiáng)度，必須使零件在受載后的工作應(yīng)力不超過許用應(yīng)力。 即：σ≤〔σ〕 (六)、摩擦和磨損 1、摩擦 　摩擦是指兩物體的接觸表面阻礙它們相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械阻力。 摩擦的基本概念、分類、摩擦狀態(tài)及物理值見教材P9面表1－1。 2、磨損 1、磨損的過程 　機(jī)件的磨損過程大致分為三個(gè)階段 走合磨損階段、穩(wěn)定磨損階段、劇烈磨損階段 2、磨損的類型 　　　根據(jù)磨損的機(jī)理分可分為以下五種 1）粘著磨損： 摩擦表面不平峰尖在相互作用的各點(diǎn)發(fā)生“冷焊”（粘附）后，材料從一個(gè)面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)面形成的磨損。 異類材料比同類材料抗粘性好；脆性材料比塑性材料抗粘性好；表面粗糙度愈小，抗粘能力愈強(qiáng)。 2）磨料磨損： 由外部進(jìn)入摩擦表面間的游離顆粒或硬的不平峰尖在較軟材料表面劃刨出許多溝紋而形成的磨損。 材料的硬度超高，耐磨性越好；磨料的平均尺寸越大、硬度越大，磨損越大。 3）疲勞磨損 當(dāng)作滾動(dòng)或滾滑運(yùn)動(dòng)的高副受到反復(fù)的接觸應(yīng)力，如果接觸應(yīng)力超過材料的接觸疲勞強(qiáng)度，就會(huì)在其表面或表面下形成疲勞裂紋，隨著裂紋的擴(kuò)展和相互連接，就會(huì)造成許多顆粒從零件工作表面脫落下來，而形成的磨損。 鋼的心部硬度越高，產(chǎn)生疲勞裂紋的危險(xiǎn)性越?。惶岣弑砻尜|(zhì)量，在一定范圍內(nèi)能提高抗疲勞磨損能力；高壓潤(rùn)滑，能提高抗疲勞磨損能力。 4）沖蝕磨損： 含有硬質(zhì)微粒的流體沖擊到固體表面所造成的磨損。 其影響因素有：磨粒與固體表面的摩擦因數(shù)、磨粒的沖擊角度、沖擊速度等。 5）腐蝕磨損 由空氣中的酸性物質(zhì)水分，或潤(rùn)油料中的無(wú)機(jī)酸的化學(xué)作用在摩擦表面所造成的磨損。 影響腐蝕磨損的主要因素是：零件表面的氧化膜性質(zhì)和環(huán)境溫度。 第二部分：構(gòu)件的靜力分析 構(gòu)件的靜力分析是選擇構(gòu)件的材料、確定構(gòu)件具體外形尺寸的基礎(chǔ)。 一、工程力學(xué)的幾個(gè)基本概念 1、 剛體：指受力時(shí)不變形的物體。 　　　實(shí)際中剛體并不存在，但如果物體的尺寸和運(yùn)動(dòng)范圍都遠(yuǎn)大于其變形量，則可不考慮變形的影響，將其視為剛體，因此，剛體只是一個(gè)理想的力學(xué)模型。 2、 平衡：平衡是指物體相對(duì)于地面保持靜止或作均速直線運(yùn)動(dòng)。 3、平衡條件 　　　　作用在剛體上的力應(yīng)當(dāng)滿足的必要和充分的條件稱為平衡條件。 二、力的基本性質(zhì) （一）　力和力系 1、力的定義 　力是物體間的相互作用，這種作用使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和形狀發(fā)生改變。 　力使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的效應(yīng)，稱為力的外效應(yīng)；使物體的形狀發(fā)生改變的效應(yīng)，稱為力的內(nèi)效應(yīng) 2、力的三要素 　　　力的大小、方向和作用點(diǎn)稱為力的三要素。 　　　力的任一要素的改變，都將改變其作用效果，因此，力是矢量，用黑體字母（如F）表示，對(duì) 應(yīng)的白體字母表示其大小，力的大小以牛頓（N）為單位。 3、力的圖示法 　　　力在圖中用有向線段AB表示： 線段的長(zhǎng)度代表其大小；線段所在 的直線為力的作用線，箭頭代表力 的方向；線段的起點(diǎn)表示力的作用點(diǎn)。 4、力系 力系的概念 作用在物體上的一群力稱為力系 力系的等效 　　　　力系的等效是指兩個(gè)力系對(duì)同一剛體的作用效果相同。等效的兩個(gè)力系可以互相代替。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 合力與分力 　　　　若一力與一力系等效，則此力稱為該力系的合力，力系中各力稱為此力的分力。 　　　　　　　　　　　　　　　 （二）力的基本性質(zhì) 性質(zhì)一（二力平衡原理） 　　　　作用在剛體上的兩個(gè)力，使剛體保持平衡的必要和充分條件是：這兩個(gè)力大小相等，方向相 反，作用在同一直線上（即兩力等值、反向、共線）。 只受二個(gè)力的作用而保持平衡的剛體稱為二力體。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　F2 　　　　　　　　　　　　F1 性質(zhì)二（力的平衡四邊形法則） 　　　　　　作用在物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力，可以按平行四邊形法則合成一個(gè)合力。此合力也作用在該點(diǎn)，其大小和方向由這兩力為邊構(gòu)成的平行四邊形的主對(duì)角線確定。 　　　R＝F1＋F2　　　（2－1） F2 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　FF　　　　　　　　　R 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　F1 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 性質(zhì)三（作用和反作用定律） 　　　任意兩個(gè)相互作用物體之間的作用力和反作用力同時(shí)存在。這兩個(gè)力大小相等，作用線相同而指向相反，分別作用在這兩個(gè)物體上。（注意和二力平衡的區(qū)別） 　　4）性質(zhì)四（力的可傳性） 　　作用在剛體的力，可沿其作用線任意移動(dòng)其作用點(diǎn)而保持它原來對(duì)剛體的作用效果。 F F 三、約束和約束力 　　　在分析物體的受力情況時(shí)，常將力分為給定力（已知力，如重力、磁力、流體壓力、彈簧彈力和某些作用在物體上的已知力）和約束力。 （一）約束和約束力 1、約束 　對(duì)物體運(yùn)動(dòng)起限制作用的其他物體稱為約束物，簡(jiǎn)稱約束。 2、約束力 　　　　　約束對(duì)被約束物的力稱為約束力。 　　　　　約束力的方向與該約束所能限制的運(yùn)動(dòng)方向相反。約束力的大小需由平衡條件求出。 （二）常見的約束類型 1）光滑接觸表面約束 兩物體的接觸表面非常光滑，摩擦可忽略不計(jì)時(shí)，即屬于光滑表面約束。 約束力作用在接觸點(diǎn)，方向沿接觸表面的公法線并指向受力物體。 N N A B A 2）柔性約束 由柔軟的繩索、鏈條等構(gòu)成的約束（假設(shè)其不可伸長(zhǎng)）稱為柔性約束。 其約束力為拉力，作用在接觸點(diǎn)，方向沿繩索背離物體。 　　　　　　　　　　　　　S 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　S1　　　S1 　　　　　　G　　　　G 3）光滑柱鉸 約束物與被約束物以光滑圓柱面相聯(lián)接。其中一個(gè)為約束物，另一個(gè)為被約束物，約束物不動(dòng)時(shí)，稱為固定鉸鏈支座，簡(jiǎn)稱固定支座。 約束力為過接觸點(diǎn)K沿徑向的壓力，由于接觸點(diǎn)在圓周上的位置不能預(yù)先確定，因此，通常用兩個(gè)相互垂直的分力代替。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　N　　　　　　　　　NY NY　　　　　　　　　　　　　N1 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　NX 　　　　　　　　　　　　NX　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 柱鉸支座簡(jiǎn)化畫法　　　　　　　　　　　　　K　　　　固定支座簡(jiǎn)化畫法　　　 4）可動(dòng)支座（可動(dòng)鉸鏈支座的簡(jiǎn)稱） 它為一種復(fù)合約束，約束力的方向與支承面垂直。 　　　　　　　NY 　　　　　　　A 可動(dòng)支座的簡(jiǎn)圖和約束為畫法 5）固定端約束 　　　　　　　　　　　　　　　　　　P　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　P　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　A 　　　　　　　　A　　　　　　　　　　　　　　　　　　　FX 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　FY 固定約束簡(jiǎn)化畫法 6）二力體 二力體為一種復(fù)合約束。工程上常見的二力體是指兩端有鉸且自重不計(jì)的拉桿或壓桿。 二力體對(duì)被約束物的約束力的作用線與二力體所受兩力作用點(diǎn)的連線重合。 C NC D ND 　四　物體受力分析和受力圖 受力分析就是研究某個(gè)物體受到的力，并分析這些力的三要素。 畫受力圖的一般步驟： 1、認(rèn)定研究對(duì)象，并單獨(dú)畫出。 2、畫給定力 3、分析并畫約束力 五、本次課小結(jié) 1、 金屬材料的性能包括使用性能和工藝性能，而使用性能中的力學(xué)性能與零件關(guān)系最大。 2、 強(qiáng)度是金屬材料在靜載荷作用下抵抗變形和破壞的能力。強(qiáng)度越高，抵抗破壞能力越大。常用強(qiáng)度是抗拉強(qiáng)度和強(qiáng)度極限。 3、 常用硬度表示方法有HB布氏和HRC洛氏硬度，后者用于淬火后材料的硬度表示。 4、 失效的定義和應(yīng)力的含義及應(yīng)力的單位關(guān)系。 5、 區(qū)別靜應(yīng)力和交變應(yīng)力不同狀態(tài)下產(chǎn)生的失效形式有何不同。 六、 布置作業(yè) 練習(xí)冊(cè)對(duì)應(yīng)內(nèi)容 [教學(xué)反思] 1、 金屬材料的物理、化學(xué)性能對(duì)學(xué)生來說比較熟悉，初中已多少學(xué)過，而力學(xué)性能、工藝性 能和強(qiáng)度是新知識(shí)，可能比較陌生。 2、 強(qiáng)度的種類較多，應(yīng)多舉例以示區(qū)別。失效的含義較難，可能一時(shí)難以理解，應(yīng)多做解釋。 3、采用多媒體教學(xué)。先給出一般特征再用具體例子說明構(gòu)件、零件、機(jī)構(gòu)、機(jī)器及機(jī)械的概念。認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)的重要性和必要性，了解怎樣學(xué)，有什么要求。 4、 熟悉各種典型的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制步驟，反復(fù)練習(xí)，對(duì)后續(xù)課的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析很重要。要多用一些時(shí)間練習(xí)、鞏固。真正的讓學(xué)生掌握這部分知識(shí)，提高運(yùn)動(dòng)分析能力。 章節(jié)名稱 螺紋連接及螺旋傳動(dòng) 授課形式 講授 課時(shí) 3 班級(jí) 電氣、機(jī)電 教學(xué)目的 了解螺紋的應(yīng)用和分類、代號(hào) 教學(xué)重點(diǎn) 1、了解螺紋及主要參數(shù)； 2、機(jī)械制造常用螺紋及螺紋聯(lián)接的基本類型 3、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施 4、螺旋傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用 教學(xué)難點(diǎn) 1、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松手段 2、螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算與校核 輔助手段 模型或多媒體輔助 教學(xué)過程及說明; ★ 教具演示并導(dǎo)入新課：（講解相關(guān)理論知識(shí)） 螺紋聯(lián)接:利用螺紋零件將兩個(gè)或兩個(gè)以上的零件相對(duì)固定起來的聯(lián)接。 螺旋傳動(dòng):利用螺紋零件將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，從而傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力的裝置. 一、螺紋的形成 二、螺紋的類型 1、 按線數(shù)分 在圓柱體上沿一條螺旋線切制的螺紋，稱為單線螺紋。 也可沿二條、三條螺旋線分別切制出雙線螺紋和三線螺紋。 單線螺紋主要用于聯(lián)接，多線螺紋主要用于傳動(dòng)。 2、按螺旋線繞行方向 按螺旋線繞行方向的不同，又有右旋螺紋和左旋螺紋之分。 通常采用右旋螺紋，左旋螺紋僅用于有特殊要求的場(chǎng)合。 3、位置分 螺紋有外螺紋和內(nèi)螺紋之分。在圓柱體外表面上形成的螺紋，稱為外螺紋，在圓孔的表面上形成的螺紋，稱為內(nèi)螺紋。 普通螺紋又有粗牙和細(xì)牙兩種。公稱直徑相同時(shí)，細(xì)牙螺紋的螺距小，升角小，自鎖性好，螺桿強(qiáng)度較高，適用于受沖擊、振動(dòng)和變載荷的聯(lián)接以及薄壁零件的聯(lián)接。細(xì)牙螺紋比粗牙螺紋的耐磨性差，不宜經(jīng)常拆卸，故生產(chǎn)實(shí)踐中廣泛使用粗牙螺紋。 三、螺紋的主要參數(shù) 螺紋的主要參數(shù)： (1)大徑(d、D)——螺紋的最大直徑。對(duì)外螺紋是牙頂圓柱直徑(d)，對(duì)內(nèi)螺紋是牙底圓柱直徑(D)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定大徑為螺紋的公稱直徑。 (2)小徑(d1、D1)——螺紋的最小直徑。對(duì)外螺紋是牙底圓柱直徑(d1)，對(duì)內(nèi)螺紋是牙頂圓柱直徑(D1)。 (3)中徑(d2、D2)——處于大徑和小徑之間的一個(gè)假想圓柱直徑，該圓柱的母線位于牙型上凸起(牙)和溝槽(牙間)寬度相等處。此假想圓柱稱為中徑圓柱。 (4)螺距(P)——在中徑線上，相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。 (5)導(dǎo)程（S）——同一螺旋線上，相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)之間的軸向距離。對(duì)單線螺紋，S=P；對(duì)于線數(shù)為n的多線螺紋，S＝np。 (6)牙形角（α）——在軸向截面內(nèi)螺紋牙形兩側(cè)邊的夾角。 (7)升角（λ）——在中徑圓柱上螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角。 四、螺紋代號(hào)與標(biāo)記 1．普通螺紋 螺紋的標(biāo)記由螺紋代號(hào)、螺紋公差代號(hào)和螺紋旋合長(zhǎng)度代號(hào)組成。 例 M241.5左—5g6g—L 其中M24——代表公稱直徑為24mm的螺紋 1．5——表示螺紋的螺距為1.5mm 左——代表螺紋為左旋螺紋 5g——螺紋中徑公差代號(hào) 6g——螺紋頂徑公差代號(hào) L——代表螺紋旋合長(zhǎng)度 注：(1)粗牙普通螺紋不標(biāo)螺距 (2)中徑與頂徑公差代號(hào)相同只須標(biāo)一個(gè)。 (3)右旋螺紋旋向不標(biāo) (4)中等旋合長(zhǎng)度時(shí)可不標(biāo)代號(hào)。短旋合長(zhǎng)度時(shí)標(biāo)S，長(zhǎng)旋合長(zhǎng)度時(shí)標(biāo)L，特殊時(shí)也可標(biāo)出旋合長(zhǎng)度數(shù)值， 2．管螺紋 非螺紋密封用的管螺紋由螺紋特征代號(hào)(G)、尺寸代號(hào)和公差等級(jí)代號(hào)(A、 B)組成。 例：G 1 1/2A表示公稱直徑為1 1/2英寸公差等級(jí)為A級(jí)外螺紋。 G1 1／2表示公稱直徑為1 1/2 英寸的內(nèi)螺紋 注：(1)內(nèi)螺紋不標(biāo)公差等級(jí)代號(hào)。 (2)左旋螺紋可附加代號(hào)LH。例G1 1／2—LH。 (3)管螺紋的公稱直徑指管子的內(nèi)徑。 五、螺紋聯(lián)接的基本類型和螺紋聯(lián)接件 （一）、螺紋聯(lián)接件 螺紋聯(lián)接件有螺栓、雙頭螺柱、螺釘、緊定螺釘、螺母、墊圈、防松零件等，它們多為標(biāo)準(zhǔn)件，其結(jié)構(gòu)、尺寸在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中都有規(guī)定。它們的公稱尺寸均為螺紋大徑 d，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用。 1．螺栓 螺栓的一部分為制有螺紋的螺桿，另一部分為螺栓頭。螺栓頭部形狀很多，如六角頭、方頭、圓柱頭和 T形頭等，應(yīng)用最多的是六角頭。 2．雙頭螺栓 3．螺釘 4．緊定螺釘 5．螺母 6．墊片 （二）、螺紋聯(lián)接的基本類型 螺紋聯(lián)接的基本類型有螺栓聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接、螺釘聯(lián)接、緊定螺釘聯(lián)接。 1．螺栓聯(lián)接 螺栓聯(lián)接是將螺栓穿過被聯(lián)接件的孔，然后擰緊螺母，將被聯(lián)接件聯(lián)接起來。螺栓聯(lián)接分為普通螺栓聯(lián)接和配合螺栓聯(lián)接。前者螺栓桿與孔壁之間留有間隙，后者螺栓桿與孔壁之間沒有間隙，常采用基孔制過渡配合。 螺栓聯(lián)接無(wú)須在被聯(lián)接件上切制螺紋孔，所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，應(yīng)用廣泛。這種聯(lián)接通用于被聯(lián)接件不太厚并能從被聯(lián)接件兩邊進(jìn)行裝配的場(chǎng)合。 2．雙頭螺柱聯(lián)接 雙頭螺柱聯(lián)接是將雙頭螺柱的一端旋緊在被聯(lián)接件之一的螺紋孔中，另一端則穿過其余被聯(lián)接件的通孔，然后擰緊螺母，將被聯(lián)接件聯(lián)接起來。這種聯(lián)接通用于被聯(lián)接件之一太厚，不能采用螺栓聯(lián)接或希望聯(lián)接結(jié)構(gòu)較緊湊，且需經(jīng)常裝拆的場(chǎng)合。 3．螺釘聯(lián)接 螺釘聯(lián)接是將螺釘穿過一被聯(lián)接件的通孔，然后旋入另一被聯(lián)接件的螺紋孔中。這種聯(lián)接不用螺母，有光整的外露表面。它適用于被聯(lián)接件之一太厚且不經(jīng)常裝拆的場(chǎng)合。 4．緊定螺釘聯(lián)接 緊定螺釘聯(lián)接是將緊定螺釘旋入被聯(lián)接件之一的螺紋孔中，并以其末端頂住另一被聯(lián)接件的表面或頂入相應(yīng)的凹坑中，以固定兩個(gè)零件的相互位置。這種聯(lián)接多用于軸與軸上零件的聯(lián)接，并可傳遞不大的載荷。 六、螺紋傳動(dòng)類型和應(yīng)用 螺紋傳動(dòng)是用內(nèi)、外螺紋組成的螺旋副來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳動(dòng)裝置。螺旋傳動(dòng)主要用來把主動(dòng)件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭?dòng)件的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 螺紋傳動(dòng)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)連續(xù)、平穩(wěn)、承載能力大、傳動(dòng)精度高。但在傳動(dòng)中磨損較大效率低。 （一）、普通螺旋傳動(dòng) 1．普通螺旋傳動(dòng)：指由螺桿和螺母組成的簡(jiǎn)單螺旋副。 2．運(yùn)動(dòng)方向的判定 螺桿、螺母的運(yùn)動(dòng)方向可根據(jù)左右手螺旋法則來判定： 左旋螺桿(螺母)伸左手，右旋螺桿(螺母)伸右手。半握拳，四指順著螺桿(或螺母)的旋轉(zhuǎn)方向，大母指的指向，即為螺桿(螺母)的移動(dòng)方向。 若當(dāng)螺桿(螺母)原地旋轉(zhuǎn)，螺母(螺桿)移動(dòng)時(shí)，螺母(螺桿)移動(dòng)方向與大拇指指向相反。 3．移動(dòng)距離 L=∮Ph/2π （二）、其它螺旋傳動(dòng) 1．差動(dòng)螺旋傳動(dòng) 差動(dòng)螺旋傳動(dòng)是指活動(dòng)螺母與螺桿產(chǎn)生差動(dòng)的螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。差動(dòng)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以產(chǎn)生極小的位移，而其螺紋的導(dǎo)程并不需要很小，加工比較容易．所以差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)常用于測(cè)微器，計(jì)算機(jī)，分度機(jī)，以及許多精密切削機(jī)床儀器和工具中。 2．滾動(dòng)螺旋傳動(dòng) 為了提高螺旋傳動(dòng)的效率，螺紋面之間采用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦，這種技術(shù)就是滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)。 滾珠螺旋傳動(dòng)，傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，動(dòng)作靈敏。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造技術(shù)要求高，外形尺寸較大，成本高。目前主要應(yīng)用在精密傳動(dòng)的數(shù)控機(jī)床上，以及自動(dòng)控制裝置、升降機(jī)構(gòu)和精密測(cè)量?jī)x器中。 七、 本次課小結(jié) 本次課重點(diǎn)掌握螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件的主要組成；螺紋聯(lián)接的常用預(yù)緊和防松方法；提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的常用措施等內(nèi)容。 八、 布置作業(yè) 練習(xí)冊(cè)對(duì)應(yīng)內(nèi)容 九、 [教學(xué)反思] 1、本課程將多門先修課程的基本理論應(yīng)用到實(shí)際中去，解決有關(guān)實(shí)際問題。先修課程的掌握程度直接影響到本課程的學(xué)習(xí)。 2、學(xué)生在接觸本課程時(shí)會(huì)產(chǎn)生“沒有系統(tǒng)性”、“邏輯性差”等錯(cuò)覺，這是由于本課程中不同研究對(duì)象所涉及到的理論基礎(chǔ)不相同，且相互之間無(wú)多大關(guān)系造成的。但只有掌握這些零散的研究對(duì)象，最終一定會(huì)對(duì)機(jī)器、機(jī)構(gòu)、零件的設(shè)計(jì)及應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。 章節(jié)名稱 鍵聯(lián)接 授課形式 講授 課時(shí) 2 班級(jí) 電氣、機(jī)電 教學(xué)目的 了解鍵的分類及特點(diǎn)，學(xué)會(huì)選擇平鍵及校核強(qiáng)度和選用 教學(xué)重點(diǎn) 了解鍵的分類及特點(diǎn)，學(xué)會(huì)選擇平鍵及校核強(qiáng)度 教學(xué)難點(diǎn) 平鍵及校核強(qiáng)度 輔助手段 多媒體配合教具 教學(xué)過程及說明; ★ 教具演示并導(dǎo)入新課：（講解相關(guān)理論知識(shí)） 聯(lián)接的形式按能否拆卸可分為兩大類：不可拆聯(lián)接和可拆聯(lián)接。常見的不可拆聯(lián)接有：鉚接、焊接、粘接等?？刹鹇?lián)接有鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接和螺紋聯(lián)接。 一．鍵聯(lián)接的種類 在各種機(jī)器上有很多轉(zhuǎn)動(dòng)零件，如飛輪、帶輪、凸輪等，這些零件和軸大多數(shù)采用鍵聯(lián)接或花鍵聯(lián)接。 鍵聯(lián)接是由輪轂、軸和鍵組成. 鍵聯(lián)接的功用是聯(lián)接轉(zhuǎn)動(dòng)零件與軸，以傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 鍵根據(jù)結(jié)構(gòu)和承受載荷的不同可分為松鍵聯(lián)接和緊鍵聯(lián)接兩大類。 （一）松鍵聯(lián)接 1．平鍵聯(lián)接 平鍵分為普通平鍵和導(dǎo)向平鍵二種。 （1）普通平鍵：普通平鍵的上、下平面和兩個(gè)側(cè)面相互平行。 A普通圓頭平鍵：鍵在鍵槽中的固定較好，但鍵槽端部的應(yīng)力集中較大。 B普通平頭平鍵：鍵在鍵槽端部的應(yīng)力集中較小，但鍵在鍵槽中的軸向固定不好。 C單圓頭平鍵： 常用在軸端的聯(lián)接中。 平鍵聯(lián)接裝配時(shí)先將鍵放入軸上鍵槽中，然后推上輪轂，構(gòu)成平鍵聯(lián)接。平鍵聯(lián)接時(shí)，鍵的上頂面與輪轂鍵槽的底面之間留有間隙，而鍵的兩側(cè)面與軸、輪轂鍵槽的側(cè)面配合緊密，工作時(shí)依靠鍵和鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，因此平鍵的側(cè)面為工作面。 平鍵聯(lián)接由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便和對(duì)中性好，因此獲得廣泛應(yīng)用。 （2）導(dǎo)向平鍵和滑鍵 導(dǎo)向平鍵是加長(zhǎng)的普通平鍵，采用導(dǎo)向平鍵時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)零件的輪轂可在軸上沿軸向滑動(dòng)，適用于軸上零件的軸向移動(dòng)量不大的場(chǎng)合，如變速箱中的滑移齒輪。 當(dāng)軸上零件的軸向移動(dòng)量很大時(shí)，可采用滑鍵?；I聯(lián)接是將滑鍵固定在輪轂上，并與輪轂一起在軸上的鍵槽中滑動(dòng)。 2．半圓鍵聯(lián)接 半圓鍵的上表面為平面，下表面為半圓形弧面，兩側(cè)面互相平行。半圓鍵聯(lián)接也是靠?jī)蓚?cè)工作面?zhèn)鬟f轉(zhuǎn)矩的。 它的優(yōu)點(diǎn)是：能自動(dòng)適應(yīng)輪轂槽底的傾斜，使鍵受力均勻不偏。但它對(duì)軸的削弱大，宜用于軸端傳遞轉(zhuǎn)矩不大的場(chǎng)合。 （二）緊鍵聯(lián)接 緊鍵聯(lián)接分為楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接。 1．楔鍵 楔鍵的頂面有1：100的斜度，兩側(cè)面相互平行。工作時(shí)依靠鍵的頂面和底面與輪轂鍵槽和軸槽的底面間所產(chǎn)生擠壓力和摩擦力來傳遞動(dòng)力和轉(zhuǎn)矩。適用于對(duì)中性要求不高、轉(zhuǎn)速較低的場(chǎng)合。 2．切向鍵 切向鍵是由兩個(gè)具有1：100單面斜度的普通楔鍵沿斜面貼合在一起組成的，只能用于傳遞單方向的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)傳遞兩個(gè)方向轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)裝兩副切向鍵。適用于對(duì)中性和運(yùn)動(dòng)精度要求不高、低速、重載、軸徑大于100mm的場(chǎng)合。 二．平鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算 1．選擇平鍵的類型和尺寸 根據(jù)聯(lián)接的要求，按軸徑確定類型和鍵的寬度b、高度h， 鍵的長(zhǎng)度L應(yīng)根據(jù)輪轂長(zhǎng)度L1而定，比輪轂略短，一般取L=L1G（5~10）。 2．平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 普通平鍵聯(lián)接的失效形式是材料中強(qiáng)度較弱的工作表面被擠壓破壞和平鍵的剪切破壞。 七、 本次課小結(jié) 本次課重點(diǎn)掌握各類鍵連接的類型及應(yīng)用場(chǎng)合；學(xué)會(huì)平鍵選用步驟及校核強(qiáng)度知識(shí)。 八、布置作業(yè) 練習(xí)冊(cè)對(duì)應(yīng)內(nèi)容 九、 [教學(xué)反思] 1） 講授時(shí)應(yīng)強(qiáng)調(diào)螺紋及螺紋聯(lián)接件大都已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)一般只須根據(jù)不同情況進(jìn)行選用。 2） 要了解預(yù)緊和防松的目的，理解防松的目的和防松的原理，熟練掌握各種防松裝置及其應(yīng)用。 3） 鍵聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算主要按軸的直徑查取鍵的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。鍵是標(biāo)準(zhǔn)件。 章節(jié)名稱 花鍵聯(lián)接 授課形式 講授 課時(shí) 1 班級(jí) 電氣、機(jī)電 教學(xué)目的 了解花鍵的工作特點(diǎn)，類型和用途。 教學(xué)重點(diǎn) 了解花鍵的工作特點(diǎn) 教學(xué)難點(diǎn) 花鍵的工作特點(diǎn) 輔助手段 模型與多媒體配合 教學(xué)過程及說明; ★ 教具演示并導(dǎo)入新課：（講解相關(guān)理論知識(shí)） 花鍵聯(lián)接是由在軸上加工出的外花鍵齒和在輪轂孔壁上加工出的內(nèi)花鍵齒所構(gòu)成的聯(lián)接。 花鍵聯(lián)接鍵齒的側(cè)面是工作面，工作時(shí)靠齒的側(cè)面擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩。 一、 花鍵聯(lián)接的特點(diǎn) 花鍵聯(lián)接具有下列特點(diǎn)： (l)由于多個(gè)鍵齒同時(shí)參加工作，受擠壓的面積大，所以承載能力高； (2)軸上零件與軸的對(duì)中性好，沿軸向移動(dòng)時(shí)導(dǎo)向性好； (3)鍵齒槽淺，對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較?。? (4)花鍵加工復(fù)雜，需專用設(shè)備故對(duì)大批生產(chǎn)是適用的，但單件、小批量生產(chǎn)的成本較高。 花鍵聯(lián)接廣泛用于載荷較大、定心精度要求較高的各種機(jī)械設(shè)備中，如汽車、飛機(jī)、拖拉機(jī)、機(jī)床等。 二、花鍵聯(lián)接的類型 花鍵聯(lián)接按齒形的不同可分為矩形花鍵、漸開線花鍵和三角形花鍵三類。 1．矩形花鍵 矩形花鍵鍵齒的端面為矩形。 按鍵的齒數(shù)和齒形尺寸的不同，矩形花鍵有輕、中、重三種系列。它們分別適用于輕、中、重三種不同的載荷情況。此外，還有補(bǔ)充系列，適用于汽車、拖拉機(jī)和機(jī)床等制造業(yè)。 2．漸開線花鍵 漸開線花鍵內(nèi)、外鍵齒的齒廓曲線是壓力角為30的漸開線。它可用加工齒輪的方法加工，故工藝性較好。 與矩形花鍵相比，漸開線花鍵鍵齒的根部較厚，齒根圓角也較大，所以承載能力大；工作時(shí)鍵齒上有徑向分力，宜于對(duì)中，使各齒承載均勻。適用于載荷較大、定心精度要求較高、尺寸較大的聯(lián)接。 3．三角形花鍵 這種花鍵的內(nèi)鍵齒端面齒形為等腰三角形，外鍵齒齒廓曲線為壓力角等于45的漸開線。 三角形花健鍵齒細(xì)小，齒數(shù)多，對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較小，多用于輕載和薄壁零件的靜聯(lián)接。 三、 本次課小結(jié) 本次課重點(diǎn)掌握螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件的主要組成；螺紋聯(lián)接的常用預(yù)緊和防松方法；提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的常用措施等內(nèi)容。 四、 布置作業(yè) 練習(xí)冊(cè)對(duì)應(yīng)內(nèi)容 五、 [教學(xué)反思] 課堂上多舉實(shí)際的例子，不僅可以有效的促進(jìn)教學(xué)效果，加深學(xué)生的認(rèn)識(shí)，還會(huì)活躍課堂氣氛。教學(xué)中結(jié)合實(shí)物和結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行，注意引導(dǎo)學(xué)生觀察日常生活中螺紋聯(lián)接的應(yīng)用，增加對(duì)螺紋及螺紋聯(lián)接的類型、特性、標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用場(chǎng)合及有關(guān)的防松方法等的感性認(rèn)識(shí)，以便在設(shè)計(jì)時(shí)能夠正確地選用它們。鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，鍵聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算主要按軸的直徑查取鍵的尺寸。教學(xué)手段使用多媒體課件，并用圖說明。 章節(jié)名稱 銷聯(lián)接 授課形式 講授 課時(shí) 1 班級(jí) 電氣、機(jī)電 教學(xué)目的 了解銷的常見類型和用途。 教學(xué)重點(diǎn) 了解銷連接的常見類型和用途。 教學(xué)難點(diǎn) 銷連接的常見類型 輔助手段 多媒體與模型配合 教學(xué)過程及說明; ★ 教具演示并導(dǎo)入新課：（講解相關(guān)理論知識(shí)） 1、銷聯(lián)接用來固定零件間的相互位置，構(gòu)成可拆聯(lián)接；也可用于軸和輪轂或其它零件的聯(lián)接以傳遞較小的載荷；有時(shí)還用作安全裝置中的過載剪切元件。 銷的分類 2、銷是標(biāo)準(zhǔn)件，其基本型式有圓柱銷和圓錐銷兩種。 圓柱銷聯(lián)接不宜經(jīng)常裝拆，否則會(huì)降低定位精度或聯(lián)接的緊固性。 圓錐銷有1：50的錐度，小頭直徑為標(biāo)準(zhǔn)值。圓錐銷易于安裝，定位精度高于圓柱銷。 圓柱銷和圓錐銷孔均需鉸制。鉸制的圓柱校銷孔直徑有四種不同配合精度，可根據(jù)使用要求選擇。 3、銷的類型按工作要求選擇。用于聯(lián)接的銷，可根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)按經(jīng)驗(yàn)確定直徑，必要時(shí)再作強(qiáng)度校核；定位銷一般不受載荷或受很小載荷，其直徑按結(jié)構(gòu)確定，數(shù)目不得少于兩個(gè)；安全銷直徑按銷的剪切強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。 4、銷的材料一般采用35或45鋼，許用剪應(yīng)力［τ］取為80 MPa。 七、 本次課小結(jié) 本次課重點(diǎn)掌握銷聯(lián)接的基本功能及分類等內(nèi)容。 五、 布置作業(yè) 練習(xí)冊(cè)對(duì)應(yīng)內(nèi)容 九、 [教學(xué)反思] 在分析講解銷聯(lián)接的基本功能時(shí)，學(xué)生們?nèi)狈?duì)周圍生活的觀察力，因此有一部分人理解不夠深入，我會(huì)在他們實(shí)訓(xùn)時(shí)再次指導(dǎo)觀摩，讓他們最終掌握知識(shí)。教學(xué)中結(jié)合實(shí)物和結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行，注意引導(dǎo)學(xué)生觀察日常生活中銷聯(lián)接的應(yīng)用，增加對(duì)銷聯(lián)接的類型、特性、標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用場(chǎng)合等的感性認(rèn)識(shí)，以便在設(shè)計(jì)時(shí)能夠正確地選用它們。銷是標(biāo)準(zhǔn)件，銷聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算主要按軸的直徑查取銷的尺寸。教學(xué)手段使用多媒體課件，并用圖說明。 章節(jié) 聯(lián)軸器和離合器 教學(xué)目的和要求 一．知識(shí)目標(biāo) 1． 了解聯(lián)軸器離合器和制動(dòng)器的功用、分類及特點(diǎn)。 2．熟悉聯(lián)軸器與離合器的區(qū)別，掌握幾種常用的聯(lián)軸器，離合器和制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)及使用場(chǎng)合。 二．能力目標(biāo) 1．根據(jù)工作條件能選擇最合適的聯(lián)軸器、離合器或制動(dòng)器。 2． 初步了解常用聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)。 三．素質(zhì)目標(biāo) 1． 了解聯(lián)軸器，離合器和制動(dòng)器在機(jī)器中的功用及各自工作特點(diǎn)。 2．了解常用的聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)特征。 四．教學(xué)要求 1． 能夠認(rèn)識(shí)聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器的功用與工作特點(diǎn)。 2． 熟悉常用的幾種聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)。能夠區(qū)分聯(lián)軸器和離合器。 教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 【教學(xué)重點(diǎn)】 1．熟悉聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器的功用及特點(diǎn)。 2．能看懂聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，找出它們之間的區(qū)別。 【難點(diǎn)分析】 1．聯(lián)軸器與離合器之間的區(qū)別。 2．如何根據(jù)工作條件選用合適的聯(lián)軸器、離合器或制動(dòng)器。 【教學(xué)方法】 結(jié)合立體圖或課件講授內(nèi)部結(jié)構(gòu)，或請(qǐng)同學(xué)分析立體結(jié)構(gòu)圖，教師與學(xué)生互動(dòng)。最后歸納。 【學(xué)生分析】 1． 立體圖形的視覺效果比較好，容易看得懂，學(xué)生可能興趣好些，如果能讓學(xué)生自己來分析，效果可能更好。 2．對(duì)于聯(lián)軸器和離合器的應(yīng)用場(chǎng)合理解不深，應(yīng)多舉例說明。 【教學(xué)安排】2學(xué)時(shí)（90分鐘） 教學(xué)進(jìn)程 【教學(xué)過程】 一．檢查螺紋聯(lián)接內(nèi)容的學(xué)習(xí)情況，講評(píng)作業(yè)及存在共同問題，有些內(nèi)容可以提問解答。 二．導(dǎo)入新課汽車，火車起動(dòng)之后，內(nèi)燃機(jī)不停的轉(zhuǎn)動(dòng)，但在行駛的過程中速度要不斷地變化，有時(shí)候還要停下來，而又要求不要熄火，這就要求內(nèi)燃機(jī)與變速器之間有一種離與合的裝置來控制汽車或火車的運(yùn)動(dòng)，這種在運(yùn)動(dòng)中可以隨時(shí)離與合的裝置稱之為離合器，它在交通機(jī)械中尤其重要。而有些軸的長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，需要用二段或三段軸聯(lián)接起來，這個(gè)聯(lián)接裝置稱之為聯(lián)軸器。聯(lián)軸器、離合器以及制動(dòng)器即是本次課的講授內(nèi)容。 三．新課講授 1．聯(lián)軸器將兩根軸聯(lián)接固定起來的裝置稱之為聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器固定后，在運(yùn)動(dòng)中不能隨意裝卸。根據(jù)聯(lián)接特點(diǎn)總體可分成四大類，即剛性、撓性、安全和齒輪聯(lián)軸器。按照結(jié)構(gòu)不同，可以細(xì)分成八種以上。講授時(shí)按立體圖簡(jiǎn)述結(jié)構(gòu)特征，把主要特點(diǎn)講清楚即可，注意強(qiáng)調(diào)不同聯(lián)軸器的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。 2.離合器與聯(lián)軸器相同之處是都是起到將兩軸聯(lián)接起來傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩，不同之處是在運(yùn)動(dòng)中，組成離合器的兩半部份可以隨時(shí)分開或隨時(shí)合上，就如汽車司機(jī)變速時(shí)要先踩離合器，將發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸與變速箱軸脫開，然后再改變嚙合的齒輪達(dá)到變速的作用。這一點(diǎn)是聯(lián)軸器所沒有的功能。常用的離合器如書中所講的四種，在汽車上應(yīng)用有單盤或多盤離合器，在普通機(jī)械中，由于牙嵌式離合器傳遞扭矩穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，應(yīng)用比較多。講課注意結(jié)構(gòu)上的區(qū)別及應(yīng)用特點(diǎn)，在CA6140的車床主軸箱的一軸上也應(yīng)用了多片式離合器。 3．制動(dòng)器制動(dòng)器是保證機(jī)器安全運(yùn)轉(zhuǎn)的重要組成部份，尤其是交通機(jī)械更顯得特別重要。常用的制動(dòng)器有書中四種。共同特點(diǎn)是靠摩擦力來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的。 帶狀制動(dòng)器：應(yīng)用在CA6140的主軸箱，自行車，電動(dòng)車的剎車帶。電磁制動(dòng)器：吊車的制動(dòng)。盤式制動(dòng)器：汽車的前后輪制動(dòng)。 四．作業(yè)布置 練習(xí)冊(cè) 本次課小結(jié) 1．聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器是機(jī)器的一個(gè)重要組成部份，要區(qū)分聯(lián)軸器和離合器的功用。關(guān)鍵在于在運(yùn)轉(zhuǎn)中能否隨時(shí)脫離開來作為判斷的根據(jù)。 2． 在結(jié)構(gòu)上各有不同，但功能是一樣的，要根據(jù)工作場(chǎng)合選擇最簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)而壽命又長(zhǎng)的裝置。 3．制動(dòng)器一定要安全可靠，切實(shí)達(dá)到使用要求。 教學(xué)反思 通過本次課學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生在選用聯(lián)軸器時(shí)，應(yīng)考慮哪些主要因素，選擇的原則。以教材相關(guān)內(nèi)容為例，鼓勵(lì)他們?cè)嚁⑹霰容^固定式聯(lián)軸器和無(wú)彈性元件聯(lián)軸器的特點(diǎn)，這個(gè)環(huán)節(jié)很有意義。 章節(jié)名稱 帶傳動(dòng)概述 授課形式 講授 課時(shí) 1 班級(jí) 電氣、機(jī)電 教學(xué)目的 1、熟悉帶傳動(dòng)的特點(diǎn)及類型；安裝和維護(hù)。 2、掌握三角帶的構(gòu)造、標(biāo)準(zhǔn)。 教學(xué)重點(diǎn) 帶傳動(dòng)的特點(diǎn)、與應(yīng)用。 教學(xué)難點(diǎn) 1、了解帶傳動(dòng)的受力分析方法，熟悉帶傳動(dòng)的應(yīng)力分布規(guī)律。 2、理解彈性滑動(dòng)、打滑的概念及區(qū)別。 輔助手段 多媒體及教具 教學(xué)進(jìn)程及說明 ★ 教具演示并導(dǎo)入新課：（講解相關(guān)理論知識(shí)） 帶傳動(dòng)是由主動(dòng)輪，從動(dòng)輪和傳動(dòng)帶所組成，靠帶與帶輪間的摩擦力來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 一、帶傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型 1．帶傳動(dòng)的特點(diǎn) 與其它傳動(dòng)形式相比較，帶傳動(dòng)具有以下特點(diǎn)： (1)由于傳動(dòng)帶具有良好的彈性，所以能緩和沖擊、吸收振動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪聲。但因帶傳動(dòng)存在滑動(dòng)現(xiàn)象，所以不能保證恒定的傳動(dòng)比。 (2)傳動(dòng)帶與帶輪是通過摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。因此過載時(shí)，傳動(dòng)帶在輪緣上會(huì)打滑，從而可以避免其它零件的損壞，起到安全保護(hù)的作用。但傳動(dòng)效率較低，帶的使用壽命短；軸、軸承承受的壓力較大。 (3)適宜用在兩軸中心距較大的場(chǎng)合，但外廓尺寸較大。 ⑷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝、維護(hù)方便，成本低。但不適用于高溫、有易燃易爆物質(zhì)的場(chǎng)合。 2．帶傳動(dòng)的類型 帶傳動(dòng)可分為平型帶傳動(dòng)、三角帶傳動(dòng)、圓形帶傳動(dòng)和同步帶傳動(dòng)等。 (1)平型帶傳動(dòng) 平型帶的橫截面為矩形，已標(biāo)準(zhǔn)化。常用的有橡膠帆布帶、皮革帶、棉布帶和化纖帶等。 平型帶傳動(dòng)主要用于兩帶輪軸線平行的傳動(dòng)，其中有開口式傳動(dòng)和交叉式傳動(dòng)等。開口式傳動(dòng)，兩帶輪轉(zhuǎn)向相同，應(yīng)用較多；交叉式傳動(dòng)，兩帶輪轉(zhuǎn)向相反，傳動(dòng)帶容易磨損。 (2)三角帶傳動(dòng) 三角帶的橫截面為梯形，已標(biāo)準(zhǔn)化。三角帶傳動(dòng)是把三角帶緊套在帶輪上的梯形槽內(nèi)，使三角帶的兩側(cè)面與帶輪槽的兩側(cè)面壓緊，從而產(chǎn)生摩擦力來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 在相同條件下三角帶傳動(dòng)比平型帶傳動(dòng)的摩擦力大，由于楔形摩擦原理，三角帶的傳動(dòng)能力為平帶的3倍。故三角帶傳動(dòng)能傳遞較大的載荷，獲得了廣泛的應(yīng)用。 (3)圓形帶傳動(dòng) 圓形帶常用皮革制成，也有圓繩帶和圓錦綸帶等，它們的橫截面均為圓形。圓形帶傳動(dòng)只適用于低速、輕載的機(jī)械，如縫紉機(jī)、真空吸塵器、磁帶盤的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。 (4)同步帶傳動(dòng) 同步帶傳動(dòng)是靠帶內(nèi)測(cè)的齒與帶輪的齒相嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。由于鋼絲繩受載荷作用時(shí)變形極小，又是嚙合傳動(dòng)，所以同步帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比較準(zhǔn)確。 二、三角膠帶的構(gòu)造和標(biāo)準(zhǔn) 1．三角膠帶的構(gòu)造 三角膠帶都制成無(wú)接頭的環(huán)形。 它由包布層、伸張層、強(qiáng)力層和壓縮層四個(gè)部分組成。包布層多由膠帆布制成，它是三角帶的保護(hù)層。伸張層和壓縮層主要由橡膠組成，當(dāng)膠帶在帶輪上彎曲時(shí)可分別伸張和壓縮。強(qiáng)力層由幾層棉簾布或一層線繩制成，用來承受基本的拉力。 2．三角膠帶的標(biāo)準(zhǔn) 三角膠帶是標(biāo)準(zhǔn)件，由專業(yè)工廠生產(chǎn)。按截面尺寸的大小，三角膠帶分為 Y、Z、A、B、C、D、E七種型號(hào)。線繩結(jié)構(gòu)的三角膠帶目前只生產(chǎn) Y、A、B、C四種型號(hào)。 三角帶的內(nèi)周長(zhǎng)度稱公稱長(zhǎng)度。三角帶中性層的長(zhǎng)度稱節(jié)線長(zhǎng)度。 例如“B2400”表示三角帶型號(hào)為B型 ，內(nèi)周長(zhǎng)2400mm。 三、帶傳動(dòng)的受力分析 1、靜止時(shí) 帶預(yù)緊套在帶輪上，帶輪兩邊的張緊力相等，為初拉力（F0）。 2、帶負(fù)載傳動(dòng)時(shí) 帶與帶輪接觸面間有摩擦力，帶繞上主動(dòng)輪的一邊被拉緊（緊邊），拉力由F0增大到F1；另一邊（松邊）拉力由F0降至F2 。 有效拉力：緊邊與松邊拉力的差值（F1-F2）為帶傳動(dòng)中起傳遞轉(zhuǎn)矩作用的拉力。又稱有效圓周力Ft。 Ft=F1-F2=ΣFf 實(shí)際上有效圓周力等于帶與帶輪之間的摩擦力總和ΣFf 。 假定帶工作時(shí)總長(zhǎng)度不變，則 F1-F0=F0-F2 所以 F1+F2=2F0 則 緊邊拉力 F1=F0+Ft/2 松邊拉力 F2=F0-Ft/2 3、臨界狀態(tài)時(shí) 在預(yù)緊力F0一定時(shí)，傳遞的有效拉力Ft等于極限摩擦力Flim時(shí)。帶將打滑。 帶能傳遞的最大圓周力為Ftmax=F1（1-1/efα1） 二、 帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析 傳動(dòng)帶工作時(shí)產(chǎn)生三種應(yīng)力： 1、 拉應(yīng)力 工作時(shí)由緊邊拉力F1和松邊拉力F2引起的應(yīng)力。 σ1=F1/A （MPa） σ2=F2/A （MPa） 2、 彎曲應(yīng)力 傳動(dòng)帶彎曲時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力。 3、離心拉應(yīng)力 傳動(dòng)帶繞帶輪作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)帶上每一質(zhì)點(diǎn)都不可避免地受離心力作用而產(chǎn)生離心 拉應(yīng)力 各截面處應(yīng)力是不相等的，傳動(dòng)帶緊邊繞入小帶輪處應(yīng)力最大 σmax=σ1+σb1+σC （MPa） 三、滑動(dòng)分析 1、 彈性滑動(dòng) 傳動(dòng)帶具有一定的彈性，受到拉力后要產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)，拉力大伸長(zhǎng)量也大。傳動(dòng)帶工作時(shí)，緊邊拉力F1比松邊拉力F2大，所以緊邊比松邊的彈性變形量大。 當(dāng)傳動(dòng)帶繞入主動(dòng)帶輪時(shí)，輪上的A點(diǎn)和帶上的B點(diǎn)重合，線速度相等。隨著主動(dòng)帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶上B點(diǎn)的拉力由F1減少到F2，帶的伸長(zhǎng)量也相應(yīng)地減少。這樣輪上的A點(diǎn)到了A1點(diǎn)時(shí)，帶上的B點(diǎn)才到B1點(diǎn)，，B1點(diǎn)滯后于A1點(diǎn)。由此可見，傳動(dòng)帶隨主動(dòng)帶輪運(yùn)動(dòng)的過程中，由向后的微小滑動(dòng)，使帶的線速v落后于主動(dòng)輪的線速度V1 。傳動(dòng)帶繞入從動(dòng)輪時(shí)，帶上的C點(diǎn)和輪上的D點(diǎn)重合。傳動(dòng)帶是由松邊過渡到緊邊的，所以帶所受的拉力F2增大到F1，帶的變形量也逐漸增加。帶上的C點(diǎn)已到C1點(diǎn)時(shí)，輪上的D點(diǎn)才到D1點(diǎn)，D1點(diǎn)滯后于C1點(diǎn)。 可見傳動(dòng)帶在從動(dòng)輪表面有向前的微小滑動(dòng)，使傳動(dòng)帶的速度V大于從動(dòng)輪的線速度V2 。 由傳動(dòng)帶的彈性變形而引起的滑動(dòng)稱為彈性滑動(dòng)。彈性滑動(dòng)在帶傳動(dòng)中是不可避免的。因此帶傳動(dòng)不能保證有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。 2、打滑 當(dāng)傳動(dòng)所需要的圓周力大于極限摩擦力時(shí)，傳動(dòng)帶將在帶輪輪緣上產(chǎn)生顯著的相對(duì)滑動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為打滑。打滑時(shí)，傳動(dòng)帶的速度迅速下降，使傳動(dòng)失效。帶傳動(dòng)正常工作時(shí)是不允許打滑的。 四、帶傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 帶傳動(dòng)的主要失效形式：打滑，疲勞破壞 。 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：既要保證傳動(dòng)帶具有足夠的傳動(dòng)能力，不打滑；又要保證 傳動(dòng)帶具有足夠的疲勞強(qiáng)度，達(dá)到預(yù)期使用壽命。 五、三角帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)和主要內(nèi)容 1、三角帶傳動(dòng)的原始數(shù)據(jù)一般為： （1）傳遞的功率Ｐ（ＫＷ）； （2）大、小帶輪的轉(zhuǎn)速n2、n1(r/min)或傳動(dòng)比； （3）傳動(dòng)對(duì)外廓尺寸的要求； （4）傳動(dòng)的用途和工作條件。 2、三角帶傳動(dòng)主要內(nèi)容： （1）確定三角帶的型號(hào)，根數(shù)和長(zhǎng)度； （2）選定傳動(dòng)的中心距； （3）帶輪基準(zhǔn)直徑及結(jié)構(gòu)尺寸； （4）計(jì)算初拉力和帶對(duì)軸的壓力。 六、三角帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟 1、確定計(jì)算功率Ｐｃ 計(jì)算功率Ｐｃ是根據(jù)所傳遞的名義功率Ｐ及三角帶傳動(dòng)的工作情況確定的． Ｐｃ＝ＫＡＰ 1、 選擇三角帶型號(hào) 根據(jù)計(jì)算功率Pc和小帶輪轉(zhuǎn)速n1,由圖9-8選取三角帶的型號(hào)。(若Pc 、V的交點(diǎn)落在交線附近,可同時(shí)用兩種型號(hào)作為兩個(gè)方案計(jì)算,然后比較,選取。) 3.確定大、小帶輪的直徑d１,d２ (1) 初選小帶輪的直徑 (2) 當(dāng)三角帶的型號(hào)確定后,小帶輪直徑愈小,結(jié)構(gòu)愈緊湊, 三角帶的彎曲應(yīng)力σb1則愈大, 三角帶壽命降低,d1愈小,圓周速度愈小,單根三角帶傳遞的功率Po也愈小，故對(duì)最小直徑加以限制,d1max見表。 (3) 校核帶的速度v 帶速: V=πd1n1/601000 （m/s） V愈小,單根三角帶傳遞功率Po的能力愈小,傳遞功率P時(shí),所需帶的根數(shù)愈多。但V過高,使離心力過大,帶與帶輪間的正壓力降低,從而使摩擦力減小。故帶速在5m/s～25m/s較合適，否則要調(diào)整帶輪的直徑,以調(diào)整帶速。 (4) 計(jì)算大帶輪的直徑 d2=(n1/n2)d1=id1 (mm) 計(jì)算后得d2值按表9-4 圓整。 4.確定帶傳動(dòng)的中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld 1) 初定中心距a0` 中心距過小,結(jié)構(gòu)緊湊,單位時(shí)間繞帶輪次數(shù)增加,應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增加,壽命下降,小帶輪包角α1也會(huì)減小,降低傳動(dòng)能力.中心距過大,速度大時(shí),會(huì)產(chǎn)生顫動(dòng),傳動(dòng)尺寸也增大. 一般取值: 0.7(d1+d2)≤a0≤2(d1+d2) 若設(shè)計(jì)時(shí)未提中心距要求,可估算:a0=(1～1.5)d2 (2)初算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld L0=2a0+π(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a0 （mm） 根據(jù)L0和三角帶型號(hào),由表9-1 選取相應(yīng)的Lp 。 (3)確定實(shí)際中心距a 近似計(jì)算: a=a0+(Lp-L0 )/2 （mm） 考慮調(diào)整,補(bǔ)償?shù)男枰?中心距的變化范圍: amin=a-0.015Ld （mm） amax=a+0.03Ld （mm） （4）校核小帶輪包角α1 小帶輪包角近似計(jì)算: α1＝1800 －(d2－d1) 57.3／a ≥1200 由上式可見,α1與i有關(guān),i愈大,d2-d1的差值愈大,則α1愈小. 故三角帶的傳動(dòng)比一般取i<7,必要時(shí)可達(dá)10。一般 i=2～5 。也可用增大中心距a的方法增大α1 。 5.確定三角帶根數(shù)Z Z=Pc/(P0+ΔP0)KαKLKq Kα—包角系數(shù)見表9-5 。 Kq—強(qiáng)力層材質(zhì)系數(shù)見表9-6 。 KL —長(zhǎng)度系數(shù)見表9-7 。 膠帶根數(shù)Z取整數(shù) 為避免載荷分布不均,帶的根數(shù)不宜過多,一般不宜超過8根。