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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(guò)程簡(jiǎn)要說(shuō)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(lái)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(lái)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(lái)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(lái)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(guò)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(lái)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(guò)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(guò)程 　機(jī)件的磨損過(guò)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?；蛴驳牟黄椒寮庠谳^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(guò)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(lái)，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??；提高表面質(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??；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(lái)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(guò)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(lái)說(shuō)比較熟悉，初中已多少學(xué)過(guò)，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(shuō)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(guò)程及說(shuō)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(lái)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(guò)被聯(lián)接件的孔，然后擰緊螺母，將被聯(lián)接件聯(lián)接起來(lái)。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(guò)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(guò)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(lái)。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(guò)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(lái)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(lái)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(lái)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(wèn)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(guò)程及說(shuō)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(lái)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(lái)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(guò)程及說(shuō)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(shuō)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(guò)程及說(shuō)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(lái)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(guò)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(shuō)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(lái)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(shuō)明。 【教學(xué)安排】2學(xué)時(shí)（90分鐘） 教學(xué)進(jìn)程 【教學(xué)過(guò)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(wèn)題，有些內(nèi)容可以提問(wèn)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(guò)程中速度要不斷地變化，有時(shí)候還要停下來(lái)，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(lái)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(lái)，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(lái)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(lái)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(lái)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(lái)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(guò)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(shuō)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(lái)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(guò)摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。因此過(guò)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(lái)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(lái)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)高,使離心力過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)多,一般不宜超過(guò)8根。