機械設計基礎(曹井新)項目9教案

授課教案授課教師課程名稱機械設計基礎項目9授課時間年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第節(jié)第節(jié)第節(jié)班班班授課項目常用聯接的認識與強度計算教學目標知識目標：了解鍵聯接的類型、特點和應用、花鍵聯接和銷聯接的特點及應用、螺紋聯接的類型和特點、螺紋的主要參數、螺紋聯接的防松、螺栓聯接的強度計算能力目標：能夠對螺紋聯接進行防松處理、對螺栓聯接進行強度計算素質目標：能夠對螺紋聯接進行防松處理、對螺栓聯接進行強度計算重點難點重點：了解鍵聯接的類型、特點和應用、花鍵聯接和銷聯接的特點及應用、螺紋聯接的類型和特點、螺紋的主要參數、螺紋聯接的防松、螺栓聯接的強度計算難點：螺栓聯接的強度計算教學地點普通教室□一體化教室□多媒體教室實訓室□實驗室□企業(yè)現場□其他教學方法及手段常規(guī)教學□啟發(fā)式教學□現場教學□案例教學□問題教學□項目教學□多媒體教學□演示教學其他教學過程設計一、復習復習上次課學習的內容。二、課程導入：螺紋聯接根據載荷性質不同，其失效形式也不同：受靜載荷螺栓的失效多為螺紋部分的塑性變形或螺栓被拉斷。受變載荷螺栓的失效多為螺栓的疲勞斷裂。對于受橫向載荷的鉸制孔用螺栓聯接，其失效形式主要為螺栓桿剪斷，栓桿或被聯接件孔接觸表面擠壓破壞。三、課程設計過程（4學時）教師指導學生活動時間分鐘任務9.1鍵聯接與銷聯接的認識復習上次課學習的內容。提問+討論學生發(fā)言匯報、記錄學習筆記10教師導課：學習提示【任務引入】選擇普通A型鍵，試查表確定鍵的主要參數，并寫出該鍵的標記。教師介紹本任務的學習內容。學生發(fā)言匯報、記錄學習筆記15分小組學習:1.鍵聯接的類型、特點和應用討論：你所見到的鍵聯接。舉一例。2．平鍵的選用3．花鍵聯接討論：花鍵的優(yōu)點4．銷聯接討論：你所見到的鍵聯接。舉一例。閱讀教材和PPT、分組討論、撰寫發(fā)言提綱、學生發(fā)言匯報，課，記錄學習筆記40任務實施以學生學習小組為單位進行任務實施匯報10教師點評任務實施情況并進行評價學生自我評價，記錄學習筆記5教師小結，解析本任務的重點和難點。布置作業(yè)與下次課預習內容。閱讀教材、記錄學習筆記10任務9.2螺紋聯接的認識與強度計算復習上次課學習內容學生發(fā)言匯報、記錄學習筆記10教師導課：學習提示【任務引入】試確定氣缸蓋的聯接螺栓的直徑。教師介紹本任務的學習內容。學生發(fā)言匯報、記錄學習筆記15分小組學習:1.螺紋的形成2．螺紋聯接的類型3．螺栓聯接結構設計應考慮的問題4．螺紋聯接的防松提問+討論：你所見到的螺紋聯接的防松方法5．螺栓聯接的強度計算提問+討論：螺栓聯接的受力分析閱讀教材和PPT、分組討論、撰寫發(fā)言提綱、學生發(fā)言匯報，課，記錄學習筆記40任務實施以學生學習小組為單位進行任務實施匯報10教師點評任務實施情況并進行評價學生自我評價，記錄學習筆記5教師小結，解析本任務的重點和難點。布置作業(yè)與下次課預習內容。閱讀教材、記錄學習筆記10四、課后任務1.完成作業(yè)。2.讓學生在生活中去發(fā)現本任務講解的內容。3.復習并預習下次課內容教學后記No授課內容任務9.1鍵聯接與銷聯接的認識一、復習10分鐘復習上次課學習內容二、教師導課與課程學習：（1）學習提示。15分鐘本任務將通過查表確定鍵的主要參數并寫出該鍵的標記實例來認識鍵聯接。教師介紹本任務的學習內容。（2）分小組學習:40分鐘9.1.1鍵聯接的類型、特點和應用鍵聯接多用于軸轂聯接方式中，這種聯連接結構簡單、拆裝方便、工作可靠。帶輪與軸之間的鍵聯接如圖9-1所示。鍵是標準件，分為平建、半圓鍵、楔鍵和切向鍵等。1.平鍵聯接常用的平鍵有四類：普通平鍵，導向平鍵，滑鍵和薄型平鍵。普通平鍵屬于靜聯接。導向平鍵和滑鍵與輪轂的鍵槽配合較松，屬于動聯接。（1）普通平鍵普通平鍵的端部形狀可制成圓頭（A型）、方頭（B型）或單圓頭（C型），如圖9-2所示。A型B型C型（2）導向平鍵和滑鍵當被聯接的轂類零件在工作過程中需要在軸上作軸向滑動時（如變速箱中的滑移齒輪），可采用導向平鍵或滑鍵。（3）薄型平鍵薄型平鍵與普通平鍵類似，也分為圓頭、方頭和單圓頭三種形式。薄型平鍵與普通平鍵寬度相同時，其高度約為普通平鍵的60%～70%，因而傳遞扭矩的能力較低，常用于薄壁結構、空心軸及一些徑向尺寸受限制的場合。2.半圓鍵聯接下圖為半圓鍵，其兩側面為工作面。軸上的鍵槽用盤銑刀銑出，鍵在槽中能繞鍵的幾何中心擺動，可以自動適應輪轂上鍵槽的斜度。半圓鍵聯接制造簡單，裝拆方便，缺點是軸上鍵槽較深，對軸削弱較大。適用于載荷較小的聯接或錐形軸端與輪轂的聯接。錐形軸端與輪轂的采用半圓鍵聯接時，軸端可采用螺釘壓板固定。學生發(fā)言匯報、記錄學習筆記學生發(fā)言匯報并記錄學習筆記閱讀教材和PPT、分組討論、撰寫發(fā)言提綱、學生發(fā)言匯報，課，記錄學習筆記No授課內容4.切向鍵聯接9.1.2平鍵的選用

1.平鍵的類型選擇平鍵的類型選擇應考慮平鍵聯接傳遞轉矩的大小、平鍵對中性要求以及鍵處于軸的中部或端部等因素。2.平鍵的尺寸選擇平鍵的主要尺寸為寬度b、高度h與長度L，鍵的剖面尺寸“bxh”根據軸徑d由國家標準中的規(guī)定來選定。鍵的長度L略小于輪轂寬度B，一般L=B-（5-10）mm,9.1.3花鍵聯接1．花鍵及花鍵聯接花鍵是把鍵直接做在軸上和輪孔上（軸上為凸條，孔中為凹槽），與它們成一整體。2.花鍵的分類花鍵按照其鍵形不同，可分為矩形花鍵和漸開線花鍵。3.花鍵聯接的尺寸標注：6×23f7×26a11×6d11，表示外花鍵齒數為6，小徑為23，公差帶代號為f7；大徑為26，公差帶代號為a11；鍵寬為6，公差帶代號為d11。9.1.4銷聯接銷主要用來固定零件之間的相對位置，起定位作用，也可用于軸與輪轂的連接，傳遞不大的載荷，還可作為安全裝置中的過載剪斷元件。（3）任務實施10分鐘【任務內容】：已知軸徑d=30mm，軸上安裝的齒輪寬度B=60mm，選擇普通A型鍵，試查表確定鍵的主要參數，并寫出該鍵的標記。查表9-1，鍵的公稱尺寸bxh為8x7mm，選取鍵長L=B-（5-10）=60-（5-10）=50-55mm，表中鍵的長度系列有50mm和56mm，故取L=50mm。標記為：鍵8x50GB/T1096-2003。（4）教師點評任務實施情況并進行評價。5分鐘（5）教師小結，解析本任務的重點和難點。布置作業(yè)與下次課預習內容。10分鐘鍵聯接的類型、特點和應用、平鍵的選用、花鍵聯接、銷聯接。三、課后任務1.完成作業(yè)：課后練習。2.讓學生在生活中去發(fā)現本任務講解的內容。3.復習并預習下次課內容：任務9.2學生在老師的指導下分組學習并進行小組學習成果匯報以學生學習小組為單位進行任務實施匯報No授課內容任務9.2螺紋聯接的認識與強度計算一、復習10分鐘復習上次課學習內容二、教師導課與課程學習：（1）學習提示。15分鐘試確定氣缸蓋的聯接螺栓的直徑。教師介紹本任務的學習內容。（2）分小組學習:40分鐘9.2.1螺紋的形成刀具在圓柱（或圓錐）外表面加工所形成的螺紋稱為外螺紋；在圓柱（或圓錐）內表面加工所形成的螺紋稱內螺紋。外螺紋和直徑較大的內螺紋可用車床加工，如圖9-17所示。對于直徑較小的內螺紋，先用鉆頭鉆出光孔，再用絲錐攻螺紋。9.2.2螺紋聯接的類型螺紋聯接有四種基本類型：螺栓聯接（含鉸制孔螺栓聯接）、雙頭螺柱聯接、緊釘螺釘聯接、螺釘聯接，如圖所示。a）螺栓聯接b）鉸制孔螺栓聯接c）雙頭螺柱聯接d）緊釘螺釘聯接e）螺釘聯接9.2.3螺栓聯接結構設計應考慮的問題1.聯接接合面的幾何形狀一般呈軸對稱幾何形狀，螺栓組的對稱中心與聯接接合面的形心重合，保證聯接接合面受力比較均勻，2.分布在同一圓周上的螺栓個數應為2、3、4、6、8等易于等分的數目，以便于在圓周上鉆孔分度和劃線。3.當螺栓聯接承受彎矩和轉矩時，應使螺栓的位置盡可能地靠近聯接接合面的邊緣，以減小螺栓受力，4.螺栓的布置應合理，間距、邊距應適當。應根據扳手所需的活動空間大小決定，5.避免螺栓承受偏心載荷。學生發(fā)言匯報、記錄學習筆記學生發(fā)言匯報并記錄學習筆記閱讀教材和PPT、分組討論、撰寫發(fā)言提綱、學生發(fā)言匯報，課，記錄學習筆記No授課內容9.2.4螺紋聯接的防松1.摩擦防松摩擦防松的原理是在螺旋副中產生不隨附加載荷變化的正壓力，形成阻止螺旋副發(fā)生相對轉動的摩擦力。一般摩擦防松的方法有三種形式：⑴彈簧墊圈防松，⑵雙螺母防松，⑶自鎖螺母防松。2.機械防松機械防松一般有三種形式：⑴開口銷防松，主要是利用開口銷使螺紋副不產生相對轉動而防松。如圖9-24所示。⑵止動墊圈防松，即當螺母擰緊以后，分別把墊片的兩耳（或單耳）向螺母和被聯接件的側面彎起貼緊。這種方法使用方便，防松可靠。如圖9-25所示。開口銷防松止動墊圈防松⑶串聯鋼絲防松，3.破壞螺旋副關系防松破壞螺旋副關系防松也叫不可拆防松，就是使螺紋副轉變成非運動副形式，使聯接不可拆卸，從而達到防松的目的。一般是在螺旋副旋緊以后，采用端部鉚接、沖點、焊接、膠接等方法進行。9.2.5螺栓聯接的強度計算1.松聯接螺栓的強度計算松聯接螺栓，就是在承受工作載荷之前不需要預緊的螺栓聯接。松聯接螺栓工作時只承受軸向工作載荷F，其螺紋部分的強度為或螺栓直徑No授課內容2.緊螺栓聯接的強度計算（1）受橫向工作載荷的緊螺栓聯接這種螺栓加預緊力，在工作時螺栓桿受拉，軸向拉力為F′。由聯接件結合面的摩擦力傳遞橫向載荷。由摩擦力平衡橫向載荷znμF′≥C即F′≥C/（znμ）圖9-29受橫向載荷的普通螺栓聯接式中，z—螺栓數目；N—結合面數；μ—結合面摩擦因數；F—′預緊力；C—可靠性因數，一般為1.1～1.3；螺栓受的拉應力為或螺栓直徑(2)受軸向工作載荷的緊螺栓聯接螺栓所受的總拉力FQ為軸向工作載荷與殘余預緊力之和。即FQ=F＋F″為保證螺栓聯接的緊密性與緊固性，殘余預緊力F″應大于零?；蚵菟ㄖ睆剑?）任務實施。10分鐘任務內容如圖所示，已知氣缸直徑D=280mm，氣缸壓力p=0～0.8MPa，螺栓個數z=8，缸蓋厚度b=20mm，裝配時不控制預緊力，試確定氣缸蓋的聯接螺栓的直徑。氣缸蓋螺栓聯接（1）解①單個螺栓承受的工作載荷F學生在老師的指導下分組學習并進行小組學習成果匯報No授課內容②單個螺栓承受的總載荷FQ由表5-3查得，取F=1.6F則FQ=F＋F″=2.6F=2.6×6157.5N=16009.5N③選擇螺栓材料選擇45鋼為螺栓材料，由表5-1可知=360MPa，由表5-2可知，取安全系數，則螺栓的許用拉應力為④計算所需螺栓的直徑查螺