機械設(shè)計基礎(chǔ)(曹井新)項目9教案

授課教案授課教師課程名稱機械設(shè)計基礎(chǔ)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(lián)接的認識與強度計算教學(xué)目標知識目標：了解鍵聯(lián)接的類型、特點和應(yīng)用、花鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接的特點及應(yīng)用、螺紋聯(lián)接的類型和特點、螺紋的主要參數(shù)、螺紋聯(lián)接的防松、螺栓聯(lián)接的強度計算能力目標：能夠?qū)β菁y聯(lián)接進行防松處理、對螺栓聯(lián)接進行強度計算素質(zhì)目標：能夠?qū)β菁y聯(lián)接進行防松處理、對螺栓聯(lián)接進行強度計算重點難點重點：了解鍵聯(lián)接的類型、特點和應(yīng)用、花鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接的特點及應(yīng)用、螺紋聯(lián)接的類型和特點、螺紋的主要參數(shù)、螺紋聯(lián)接的防松、螺栓聯(lián)接的強度計算難點：螺栓聯(lián)接的強度計算教學(xué)地點普通教室□一體化教室□多媒體教室實訓(xùn)室□實驗室□企業(yè)現(xiàn)場□其他教學(xué)方法及手段常規(guī)教學(xué)□啟發(fā)式教學(xué)□現(xiàn)場教學(xué)□案例教學(xué)□問題教學(xué)□項目教學(xué)□多媒體教學(xué)□演示教學(xué)其他教學(xué)過程設(shè)計一、復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)上次課學(xué)習(xí)的內(nèi)容。二、課程導(dǎo)入：螺紋聯(lián)接根據(jù)載荷性質(zhì)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(lián)接，其失效形式主要為螺栓桿剪斷，栓桿或被聯(lián)接件孔接觸表面擠壓破壞。三、課程設(shè)計過程（4學(xué)時）教師指導(dǎo)學(xué)生活動時間分鐘任務(wù)9.1鍵聯(lián)接與銷聯(lián)接的認識復(fù)習(xí)上次課學(xué)習(xí)的內(nèi)容。提問+討論學(xué)生發(fā)言匯報、記錄學(xué)習(xí)筆記10教師導(dǎo)課：學(xué)習(xí)提示【任務(wù)引入】選擇普通A型鍵，試查表確定鍵的主要參數(shù)，并寫出該鍵的標記。教師介紹本任務(wù)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)生發(fā)言匯報、記錄學(xué)習(xí)筆記15分小組學(xué)習(xí):1.鍵聯(lián)接的類型、特點和應(yīng)用討論：你所見到的鍵聯(lián)接。舉一例。2．平鍵的選用3．花鍵聯(lián)接討論：花鍵的優(yōu)點4．銷聯(lián)接討論：你所見到的鍵聯(lián)接。舉一例。閱讀教材和PPT、分組討論、撰寫發(fā)言提綱、學(xué)生發(fā)言匯報，課，記錄學(xué)習(xí)筆記40任務(wù)實施以學(xué)生學(xué)習(xí)小組為單位進行任務(wù)實施匯報10教師點評任務(wù)實施情況并進行評價學(xué)生自我評價，記錄學(xué)習(xí)筆記5教師小結(jié)，解析本任務(wù)的重點和難點。布置作業(yè)與下次課預(yù)習(xí)內(nèi)容。閱讀教材、記錄學(xué)習(xí)筆記10任務(wù)9.2螺紋聯(lián)接的認識與強度計算復(fù)習(xí)上次課學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)生發(fā)言匯報、記錄學(xué)習(xí)筆記10教師導(dǎo)課：學(xué)習(xí)提示【任務(wù)引入】試確定氣缸蓋的聯(lián)接螺栓的直徑。教師介紹本任務(wù)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)生發(fā)言匯報、記錄學(xué)習(xí)筆記15分小組學(xué)習(xí):1.螺紋的形成2．螺紋聯(lián)接的類型3．螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮的問題4．螺紋聯(lián)接的防松提問+討論：你所見到的螺紋聯(lián)接的防松方法5．螺栓聯(lián)接的強度計算提問+討論：螺栓聯(lián)接的受力分析閱讀教材和PPT、分組討論、撰寫發(fā)言提綱、學(xué)生發(fā)言匯報，課，記錄學(xué)習(xí)筆記40任務(wù)實施以學(xué)生學(xué)習(xí)小組為單位進行任務(wù)實施匯報10教師點評任務(wù)實施情況并進行評價學(xué)生自我評價，記錄學(xué)習(xí)筆記5教師小結(jié)，解析本任務(wù)的重點和難點。布置作業(yè)與下次課預(yù)習(xí)內(nèi)容。閱讀教材、記錄學(xué)習(xí)筆記10四、課后任務(wù)1.完成作業(yè)。2.讓學(xué)生在生活中去發(fā)現(xiàn)本任務(wù)講解的內(nèi)容。3.復(fù)習(xí)并預(yù)習(xí)下次課內(nèi)容教學(xué)后記No授課內(nèi)容任務(wù)9.1鍵聯(lián)接與銷聯(lián)接的認識一、復(fù)習(xí)10分鐘復(fù)習(xí)上次課學(xué)習(xí)內(nèi)容二、教師導(dǎo)課與課程學(xué)習(xí)：（1）學(xué)習(xí)提示。15分鐘本任務(wù)將通過查表確定鍵的主要參數(shù)并寫出該鍵的標記實例來認識鍵聯(lián)接。教師介紹本任務(wù)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。（2）分小組學(xué)習(xí):40分鐘9.1.1鍵聯(lián)接的類型、特點和應(yīng)用鍵聯(lián)接多用于軸轂聯(lián)接方式中，這種聯(lián)連接結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便、工作可靠。帶輪與軸之間的鍵聯(lián)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(lián)接常用的平鍵有四類：普通平鍵，導(dǎo)向平鍵，滑鍵和薄型平鍵。普通平鍵屬于靜聯(lián)接。導(dǎo)向平鍵和滑鍵與輪轂的鍵槽配合較松，屬于動聯(lián)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(dǎo)向平鍵和滑鍵當被聯(lián)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(dǎo)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(jié)構(gòu)、空心軸及一些徑向尺寸受限制的場合。2.半圓鍵聯(lián)接下圖為半圓鍵，其兩側(cè)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(yīng)輪轂上鍵槽的斜度。半圓鍵聯(lián)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(lián)接或錐形軸端與輪轂的聯(lián)接。錐形軸端與輪轂的采用半圓鍵聯(lián)接時，軸端可采用螺釘壓板固定。學(xué)生發(fā)言匯報、記錄學(xué)習(xí)筆記學(xué)生發(fā)言匯報并記錄學(xué)習(xí)筆記閱讀教材和PPT、分組討論、撰寫發(fā)言提綱、學(xué)生發(fā)言匯報，課，記錄學(xué)習(xí)筆記No授課內(nèi)容4.切向鍵聯(lián)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(yīng)考慮平鍵聯(lián)接傳遞轉(zhuǎn)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(jù)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(lián)接1．花鍵及花鍵聯(lián)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(lián)接的尺寸標注：6×23f7×26a11×6d11，表示外花鍵齒數(shù)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(lián)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(wù)實施10分鐘【任務(wù)內(nèi)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(shù)，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(wù)實施情況并進行評價。5分鐘（5）教師小結(jié)，解析本任務(wù)的重點和難點。布置作業(yè)與下次課預(yù)習(xí)內(nèi)容。10分鐘鍵聯(lián)接的類型、特點和應(yīng)用、平鍵的選用、花鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接。三、課后任務(wù)1.完成作業(yè)：課后練習(xí)。2.讓學(xué)生在生活中去發(fā)現(xiàn)本任務(wù)講解的內(nèi)容。3.復(fù)習(xí)并預(yù)習(xí)下次課內(nèi)容：任務(wù)9.2學(xué)生在老師的指導(dǎo)下分組學(xué)習(xí)并進行小組學(xué)習(xí)成果匯報以學(xué)生學(xué)習(xí)小組為單位進行任務(wù)實施匯報No授課內(nèi)容任務(wù)9.2螺紋聯(lián)接的認識與強度計算一、復(fù)習(xí)10分鐘復(fù)習(xí)上次課學(xué)習(xí)內(nèi)容二、教師導(dǎo)課與課程學(xué)習(xí)：（1）學(xué)習(xí)提示。15分鐘試確定氣缸蓋的聯(lián)接螺栓的直徑。教師介紹本任務(wù)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。（2）分小組學(xué)習(xí):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(nèi)表面加工所形成的螺紋稱內(nèi)螺紋。外螺紋和直徑較大的內(nèi)螺紋可用車床加工，如圖9-17所示。對于直徑較小的內(nèi)螺紋，先用鉆頭鉆出光孔，再用絲錐攻螺紋。9.2.2螺紋聯(lián)接的類型螺紋聯(lián)接有四種基本類型：螺栓聯(lián)接（含鉸制孔螺栓聯(lián)接）、雙頭螺柱聯(lián)接、緊釘螺釘聯(lián)接、螺釘聯(lián)接，如圖所示。a）螺栓聯(lián)接b）鉸制孔螺栓聯(lián)接c）雙頭螺柱聯(lián)接d）緊釘螺釘聯(lián)接e）螺釘聯(lián)接9.2.3螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮的問題1.聯(lián)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(lián)接接合面的形心重合，保證聯(lián)接接合面受力比較均勻，2.分布在同一圓周上的螺栓個數(shù)應(yīng)為2、3、4、6、8等易于等分的數(shù)目，以便于在圓周上鉆孔分度和劃線。3.當螺栓聯(lián)接承受彎矩和轉(zhuǎn)矩時，應(yīng)使螺栓的位置盡可能地靠近聯(lián)接接合面的邊緣，以減小螺栓受力，4.螺栓的布置應(yīng)合理，間距、邊距應(yīng)適當。應(yīng)根據(jù)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(xué)生發(fā)言匯報、記錄學(xué)習(xí)筆記學(xué)生發(fā)言匯報并記錄學(xué)習(xí)筆記閱讀教材和PPT、分組討論、撰寫發(fā)言提綱、學(xué)生發(fā)言匯報，課，記錄學(xué)習(xí)筆記No授課內(nèi)容9.2.4螺紋聯(lián)接的防松1.摩擦防松摩擦防松的原理是在螺旋副中產(chǎn)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(zhuǎn)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(chǎn)生相對轉(zhuǎn)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(lián)接件的側(cè)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(lián)鋼絲防松，3.破壞螺旋副關(guān)系防松破壞螺旋副關(guān)系防松也叫不可拆防松，就是使螺紋副轉(zhuǎn)變成非運動副形式，使聯(lián)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(lián)接的強度計算1.松聯(lián)接螺栓的強度計算松聯(lián)接螺栓，就是在承受工作載荷之前不需要預(yù)緊的螺栓聯(lián)接。松聯(lián)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(nèi)容2.緊螺栓聯(lián)接的強度計算（1）受橫向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接這種螺栓加預(yù)緊力，在工作時螺栓桿受拉，軸向拉力為F′。由聯(lián)接件結(jié)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(lián)接式中，z—螺栓數(shù)目；N—結(jié)合面數(shù)；μ—結(jié)合面摩擦因數(shù)；F—′預(yù)緊力；C—可靠性因數(shù)，一般為1.1～1.3；螺栓受的拉應(yīng)力為或螺栓直徑(2)受軸向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接螺栓所受的總拉力FQ為軸向工作載荷與殘余預(yù)緊力之和。即FQ=F＋F″為保證螺栓聯(lián)接的緊密性與緊固性，殘余預(yù)緊力F″應(yīng)大于零?；蚵菟ㄖ睆剑?）任務(wù)實施。10分鐘任務(wù)內(nèi)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(shù)z=8，缸蓋厚度b=20mm，裝配時不控制預(yù)緊力，試確定氣缸蓋的聯(lián)接螺栓的直徑。氣缸蓋螺栓聯(lián)接（1）解①單個螺栓承受的工作載荷F學(xué)生在老師的指導(dǎo)下分組學(xué)習(xí)并進行小組學(xué)習(xí)成果匯報No授課內(nèi)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(shù)，則螺栓的許用拉應(yīng)力為④計算所需螺栓的直徑查螺