《機械基礎（少學時）第3版》 教案 曾德江 第7-16單元　凸輪機構-聯(lián)軸器與離合器

PAGEPAGE55《機械基礎》課程教學方案教師：第11號學習內容第7單元凸輪機構課時知識目標1.掌握凸輪機構的工作原理、分類及應用。2.掌握凸輪機構從動件常用運動規(guī)律和運動特性。3.掌握用圖解法設計對心直動從動件盤形凸輪輪廓的方法。能力目標1.能分析與識別凸輪機構的工作原理、類型及應用。2.能簡單分析凸輪機構的運動規(guī)律和運動特性素質目標1.培養(yǎng)工程思維和創(chuàng)新意識。2.養(yǎng)成獨立思考與探索實踐的精神。教學對象授課班級為大一機械類或近機械類專業(yè)學生，已完成了機械制圖、金工實習等前修課程。教學環(huán)境智慧一體化課室教學方法講授法、案例教學法、頭腦風暴法、講練結合法、引導文法、仿真法教學過程教學活動設計時間安排案例導入1.案例導入：以自動車床中的轉塔式自動換刀裝置為載體，通過動畫的演示引出凸輪機構的運動特點和應用范圍。運動特點：將主動件的連續(xù)轉動→從動件的往復移動或擺動→使從動件獲得預先給定的運動規(guī)律。應用范圍：廣泛用于自動化和半自動化機械中。知識準備17.1凸輪機構的特點、應用和分類1.凸輪機構認知；從動件運動規(guī)律的選擇（1）借助凸輪機構的各種工程案例分析：凸輪機構的組成、工作原理、類型、特點及應用。凸輪機構應用實例結論：1）凸輪機構的工作原理：借助凸輪的輪廓實現(xiàn)從動件預期的運動規(guī)律。2）凸輪機構常用于將主動件的連續(xù)轉動轉變?yōu)閺膭蛹耐鶑鸵苿踊驍[動，能使從動件獲得預先給定的運動規(guī)律，因而廣泛用于自動化和半自動化機械中。2.凸輪機構的運動過程借助動畫演示了解凸輪機構的運動過程，凸輪轉過一周，從動件經(jīng)歷推程、遠休止、回程、近休止四個運動階段，是典型的升—?！亍５碾p停歇循環(huán)，從動件也可以是一次停歇或沒有停歇的循環(huán)

教學過程教學活動設計時間安排知識準備27.2凸輪機構的運動過程及從動件常用的運動規(guī)律1.常用的運動規(guī)律有等速運動、等加速等加速運動規(guī)律；2.熟練繪制從動件常用運動規(guī)律的位移線圖？等速運動規(guī)律等加速等減速運動規(guī)律項目訓練1【項目1】如圖2所示凸輪機構運動簡圖，凸輪的實際輪廓線為一圓，其圓心為A點，半徑R=40mm，LOA=25mm。試確定凸輪的基圓半徑和從動件的行程。圖1圖2拓展知識17.3凸輪輪廓曲線的設計1.借助仿真軟件演示反轉法原理凸輪輪廓線設計的反轉法原理圖解法設計尖頂對心直動從動件盤形凸輪輪廓（2.對心直動從動件盤形凸輪輪廓設計1）借助案例11-1采取演示法和仿真法同時使用，進行教學，是學生在講授、演示的過程完成用圖解法設計凸輪輪廓。2）圖解法設計對心直動從動件盤形凸輪機構的輪廓步驟3）圖解法設計凸輪機構的易出現(xiàn)問題=1\*GB3①繪制的位移線圖不正確，沒有按給定的運動規(guī)律繪制；=2\*GB3②位移線圖的長度比例尺和角度比例尺選擇錯誤；=3\*GB3③、位移線圖的長度比例尺與凸輪輪廓長度比例尺不相等；=4\*GB3④繪制的凸輪輪廓為按規(guī)定要求標注。4）工作輪廓的設計=1\*GB3①引出凸輪的理論輪廓和工作輪廓的概念區(qū)別=2\*GB3②工作輪廓的設計：凸輪工作輪廓的作法是：以理論輪廓為基礎，作從動件末端形狀的曲線族，再作與曲線族中所有曲線相切的包絡線，此包絡線便是凸輪的實際輪廓線。5）凸輪工作輪廓的校核=1\*GB3①凸輪輪廓的校核主要從凸輪機構的壓力角、運動失真兩個方面考慮=2\*GB3②防止凸輪機構運動失真的條件：凸輪的理論輪廓的最小曲率半徑大于滾子的半徑。

教學過程教學活動設計時間安排項目訓練1項目1：能夠分析識別凸輪機構在機械傳動系統(tǒng)中的應用。綜合案例——專用車床的凸輪控制機構項目2：如左圖所示機構由那些典型機構組成？若曲柄勻速旋轉，凸輪將作什么運動？用箭頭標出圖示位置時從動桿的運動方向，畫出圖示位置凸輪的壓力角。拓展知識27.4凸輪工作輪廓的校核1.凸輪機構的壓力角1）凸輪機構壓力角的概念：凸輪輪廓上，從動件的運動速度方向與其受凸輪作用力方向所夾的銳角，稱為凸輪機構的壓力角，用α表示。2）壓力角與作用力的關系Fy=Fcosα—有效分力；Fx=Fsinα—引起摩擦力，有害分力2.運動失真從減小接觸應力的角度來看，滾子半徑越大越好，但是滾子增大后對凸輪實際輪廓線有很大的影響。運動失真的概念：凸輪的實際輪廓，不能使從動件實現(xiàn)預期給定的運動規(guī)律，這種現(xiàn)象稱為凸輪的運動失真。1）凸輪機構運動失真分析設滾子的半徑為rT，凸輪理論輪廓的最小曲率半徑為ρmin工作輪廓的曲率半徑ρ′=ρmin-rT。（1）若ρmin＞rT,ρ′＞0，則實際輪廓曲線為一光滑曲線。（2）如若ρmin=rT,ρ′=0，則實際輪廓曲線出現(xiàn)尖點,尖點易磨損,磨損后從動件將產(chǎn)生運動“失真”。（3）若ρmin<rT,ρ′<0，從動件將產(chǎn)生運動“失真”。7.5凸輪機構的結構與材料1.凸輪的結構：基圓較小的凸輪，常與軸做成一體，稱為凸輪軸（圖7-13）；基圓較大的凸輪，則做成組合式結構，將凸輪安裝在軸上。2.凸輪和從動件的材料選擇(1)低速、輕載盤形凸輪：可選用HT200、HT250、HT300、QT500-7、QT600-3等作為凸輪的材料。從動件：選用40、45等中碳結構鋼，表面淬火至40~50HRC。歸納總結1.能正確分析與判斷工程機械中凸輪機構的應用；2.能根據(jù)工作特性要求，設計凸輪機構的能力。3.能收集與分析凸輪機構的應用案例。作業(yè)教學反饋教研室意見

《機械基礎》課程教學方案教師：第12號學習內容第8單元間歇機構課時知識目標1.了解棘輪機構、槽輪機構、不完全齒輪機構的工作原理和類型。2.了解棘輪機構、槽輪機構、不完全齒輪機構的運動特點及應用范圍。3.了解各種間歇機構在機械與儀表中的應用。能力目標1.能識別常用各種間歇機構，如棘輪、槽輪、不完全齒輪等。2.能分析常用間歇機構的運動特性及應用工況。素質目標1.培養(yǎng)工程思維和創(chuàng)新意識。2.養(yǎng)成獨立思考能力與探索實踐精神。教學對象授課班級為大一機械類或近機械類專業(yè)學生，已完成了機械制圖、金工實習等前修課程教學環(huán)境智慧一體化課室教學方法講授法、案例教學法、頭腦風暴法、講練結合法、引導文法、仿真法教學過程教學活動設計時間安排案例導入1.案例導入：以自動車床中的轉塔式自動換刀裝置為載體，通過動畫的演示引出間歇機構的運動特點和應用范圍。轉塔式自動換刀裝置特點：將原動件的等速連續(xù)轉動變?yōu)閺膭蛹闹芷谛酝Ｐg隔單向運動（又稱步進運動）或者是時停時動的間歇運動。知識準備間歇機構的工作原理、基本類型及應用通過展示棘輪機構、槽輪機構和不完全齒輪的具體應用案例，獲得棘輪機構的工作原理、結構特點和應用；【學生學習要求】學生配合教師的教學思路完成相關項目的學習與訓練項目訓練間歇機構的應用與識別1.設計思路：設置的工程案例較簡單，根據(jù)所學知識即可識別與分析；2.以提升機的棘輪停止器為例引出棘輪機構的工作原理、結構特點及應用；3.電影放映機卷片機構為例引出槽輪機構的工作原理、結構特點及應用；4.以工作臺轉位機構為例引出不完全齒輪機構的工作原理、結構特點及應用；棘輪停止器電影放映機卷片機構工作臺轉位機構綜合訓練圖8-22所示為用于銑削乒乓球拍外形輪廓的專用靠模銑床上的不完全齒輪機構，試分析其工作過程。歸納總結1.通過設置較復雜的工程案例，提高學生對間歇機構識別和分析能力1）棘輪機構綜合案例為：自行車后輪軸的棘輪機構；2）槽輪機構綜合案例為：轉塔式自動換刀裝置3）不完全齒輪機構綜合案例為靠模銑床上的不完全齒輪機構作業(yè)收集并分析1~2個間歇機構在工程和生活中應用案例教學反饋教研室意見

《機械基礎》課程教學方案教師：第13號學習內容第9單元螺旋機構課時知識目標1.了解螺紋的形成和基本參數(shù)。2.了解螺旋機構的工作原理、類型、特點、功用及適應場合。3.了解滾動螺旋機構的工作原理、特點及滾珠絲杠的選用。能力目標1.能識別常用螺旋機構的類型。2.能分析各種螺旋機構的工作特性和結構特點。素質目標1.培養(yǎng)工程思維與工程安全意識。2.強化國家標準使用的嚴謹性與規(guī)范性。教學對象授課班級為大一機械類或近機械類專業(yè)學生，已完成了機械制圖、金工實習等前修課程教學環(huán)境智慧一體化課室教學方法講授法、案例教學法、頭腦風暴法、演示法教學過程教學活動設計時間安排案例導入1課程導入：以臥式車床為載體，通過動畫的演示引出本單元的學習目標和能力目標。臥式車床通過觀察臥式車床等工程案例獲得螺紋的形成、螺旋機構的類型、結構特點及應用知識。知識準備9.1螺紋的基本知識螺紋的形成及基本參數(shù)1.螺紋的形成及分類通過動畫演示使學生建立起螺紋形成的概念，并以此引出螺紋的類型、基本參數(shù)螺紋的形成9.2螺旋機構及其運動分析1.螺旋機構的類型、應用、特點及選用以螺旋壓力機、車床進給螺旋機構、鏜刀微調機構作為課程載體，講解螺旋機構的類型、特點及應用。項目訓練1【項目1】如圖下圖所示為兒童玩具飛翼和煙灰缸試分析其結構特點，解釋其為什么可以實現(xiàn)該功能？玩具飛翼煙灰缸項目訓練2分析：1.食品罐頭的螺旋蓋，采用何種螺紋？2.分析千分尺的內部結構，并說明螺旋機構的應用？歸納總結通過設置的工程案例，訓練使學生對螺旋機夠應用分析及選用訓練1）設置的案例以生活或工程為主，通過訓練，提高學生對螺旋機構的認識與理解；2）教學中注重發(fā)揮學生的主體作用。主要通過設置的案例，考察學生以下能力：螺旋機構的結構特點及應用分析作業(yè)收集并分析1~2個螺旋機構在工程和生活中應用案例教學反饋教研室意見

《機械基礎》課程教學方案教師：第14號學習內容第10單元齒輪傳動課時知識目標1.理解并掌握漸開線性質、漸開線齒廓嚙合特性、了解齒輪的切齒原理及加工方法。2.掌握漸開線直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)及基本尺寸計算。3.掌握漸開線齒輪正確嚙合及連續(xù)傳動的條件。4.了解斜齒圓柱齒輪、錐齒輪傳動和蝸桿傳動的特點和基本參數(shù)。能力目標1.能識別各種常用齒輪傳動形式，識讀并計算齒輪的基本參數(shù)。2.能分析各種典型齒輪機構的工作特性。素質目標1.培養(yǎng)工程思維，強化國家標準使用的嚴謹性與規(guī)范性。2.學習三峽升船機建設者克難爭先、科技創(chuàng)新的精神。3.樹立以人為本的質量設計理念。教學對象授課班級為大一機械類或近機械類專業(yè)學生，已完成了機械制圖、金工實習等前修課程教學環(huán)境智慧一體化課室教學方法講授法、案例教學法、頭腦風暴法、演示法教學過程教學活動設計時間安排案例導入1案例導入：以大國重器—三峽升船機、電阻折彎機、汽車差速器和照相機的伸縮機構為例引出齒輪機構的應用。通過問題提出：讓同學們發(fā)現(xiàn)在日常生活或生產(chǎn)中都見過那些齒輪傳動的應用實例。知識準備110.1齒輪傳動基礎知識1.齒輪傳動的特點、類型和基本要求1）齒輪傳動的特點齒輪傳動應用廣泛，主要優(yōu)點是：1）適用的圓周速度和功率范圍廣，傳動速度可達300m/s，傳動功率可以從一瓦到十幾萬千瓦。2）傳動比準確。3）機械效率高，可達95%～99%。4）工作壽命長，可達幾年甚至幾十年。5）齒輪傳動結構緊湊，與其他傳動相比，所占空間位置較小。6）可實現(xiàn)平行軸、相交軸、交錯軸之間的傳動。2）齒輪傳動的類型齒輪傳動的類型很多，可按兩軸的相對位置和齒向的不同分類。知識準備22.齒輪機構漸開線齒廓形狀的形成齒輪傳動保證準確傳動比的條件：以機械表為例引出保證齒輪傳動準確傳動比和平穩(wěn)的條件1）漸開線特性（5條）；2）漸開線齒廓的嚙合特性（1）漸開線齒廓能保證定傳動比為常數(shù)；（2）漸開線齒廓之間的正壓力方向不變；（3）漸開線齒廓具有可分性知識準備310.2漸開線標準直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸1.齒輪各部分的名稱：通過圖例解釋各概念：齒數(shù)、齒頂圓、齒根圓、分度圓、齒頂高、齒根高、全齒高等概念2.齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸1）基本參數(shù)：模數(shù)m、齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)、壓力角標準齒輪：m、α、ha*和c*均為標準值，并且分度圓上s=e的齒輪稱為標準齒輪。直齒圓柱齒輪尺寸計算（略）：要求學生重點掌握直齒圓柱齒輪（外嚙）的尺寸計算。10.3漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動1.漸開線齒輪正確嚙合條件：m1=m2=mα1=α2=20o2．標準中心距：將標準齒輪安裝成無齒側隙時的中心距稱為標準中心距。a′=a=r1+r2=m(z1+z2)/2(外嚙)；a′=a=r2-r1=m(z2-z1)/2(內嚙)3.標準安裝一對標準漸開線齒輪安裝時，其節(jié)圓與分度圓重合的安裝稱為標準安裝。在標準安裝情況下r1=r1；r2′=r2；α′=α=20°1）當a′≠a時，稱為非標準安裝a′=r1′+r2′；嚙合角α′≠α≠20°2）注意：為了便于測量，通常要求中心距的尾數(shù)圓整為2、5、8、0。4.漸開線齒輪連續(xù)傳動條件1）.引入幾個概念：理論嚙合點、實際嚙合點、理論嚙合線、實際嚙合線、重合度2）漸開線齒輪連續(xù)傳動的條件項目訓練1【訓練項目1】有一標準直齒圓柱齒輪的ha*=1，α=20o。試問齒數(shù)滿足什么條件時齒根圓大于基圓？齒數(shù)滿足什么條件時基圓大于齒根圓？

【訓練項目2】有一對正常齒制的標準直齒圓柱齒輪傳動，已知兩齒輪的齒數(shù)和模數(shù)為：z1=17，z2=53，m=3mm，要求分析該齒輪傳動的平穩(wěn)連續(xù)性。

教學過程教學活動設計時間安排拓展知識110.4齒輪的切削加工和變位齒輪1.齒輪輪齒的加工方法2.根切的概念3.變位齒輪簡介根切現(xiàn)象變位齒輪的尺寸變化公法線的測量弦齒高和弦齒厚的測量1）標準齒輪的加工用齒條型刀具加工齒輪時，若刀具的中線（又稱分度線）與輪坯的分度圓相切時，加工出來的齒輪為標準齒輪。切制的標準齒輪其：s=e2)變位齒輪的概念當齒條刀具中線不與齒輪坯分度圓相切，而是相距（相割或相離）xm，通過改變刀具與輪坯相對位置而加工出來的齒輪，稱為變位齒輪。3)變位量和變位系數(shù)刀具移動的距離稱為變位量，用xm表示，x表示變位系數(shù);4)正、負變位齒輪正變位齒輪：刀具中心遠離輪坯中心加工出來的齒輪成為正變位齒輪。此時x>0，s>e。負變位齒輪：刀具中心靠近輪坯中心加工出來的齒輪成為負變位齒輪。此時x<0，s<e。拓展訓練1某企業(yè)要進行技術改造，需選配一對標準直齒圓柱齒輪，已知主動輪轉速n1=350r/min，要求從動輪轉速n2≈100r/min，兩輪中心距a=100mm，齒輪齒數(shù)z>17。試確定這對齒輪的模數(shù)和齒數(shù)。拓展知識24.齒輪傳動的精度表示國家標準GB/T10095.1—2022《圓柱齒輪ISO齒面公差分級制第1部分：齒面偏差的定義和允許值》對圓柱齒輪定義了11個齒面公差等級，從1級到11級；GB/T11365—2019《錐齒輪精度制》對錐齒輪定義了10個精度等級，從2級到11級。齒輪傳動公差等級和精度等級可根據(jù)齒輪的不同類型、傳動用途和圓周速度等從表10-5中選取，而常用的精度等級為4～9級。

教學過程教學活動設計時間安排拓展知識3在齒輪加工生產(chǎn)中，常通過對齒輪公法線長度的測量和分度圓弦齒厚的測量，確定齒輪的模數(shù)壓力角等參數(shù)，并檢驗齒輪的加工精度。1.公法線長度的測量：是指卡尺跨過k個齒所量得的齒廓間的法線距離。公法線長度計算式：2.分度圓弦齒厚和弦齒高當模數(shù)m>10mm時，則要測量齒輪的分度圓弦齒厚和分度圓的弦齒高。（1）分度圓弦齒厚：分度圓上齒厚對應的弦長，稱為分度圓弦齒厚；（2）分度圓弦齒高：齒頂高到分度圓弦齒厚的徑向距離，稱為分度圓弦齒高。標準齒輪分度圓弦齒厚和弦齒高可按下列式子計算：拓展知識410.5斜齒圓柱齒輪傳動1.齒輪齒廓曲面的形成及其嚙合特點一對直齒圓柱齒輪嚙合特點：嚙合開始和終止都在全齒寬突然接觸和分離。因此輪齒上的作用力是突然加上或突然卸除的造成沖擊、振（2）一對斜齒圓柱齒輪齒廓的嚙合特點：輪齒由齒寬一端進入嚙合，又逐漸由另一端退出嚙合因而輪齒的承載和卸載是逐步的。傳動的平穩(wěn)性高。故斜齒圓柱齒輪傳動平穩(wěn)且承載能力較強，因此廣泛應用于高速、重載的傳動中。2.斜齒輪各部分名稱和幾何尺寸計算1）基本概念：齒線、螺旋角（β）、法面、端面2）基本參數(shù)法面模數(shù)mn與端面模數(shù)mt法面壓力角αn與端面壓力角αt齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)，基本參數(shù)：mn、z、αn=20o、han*、cn*3）斜齒圓柱齒輪正確嚙合條件拓展訓練4某二級斜齒圓柱齒輪減速器，已知輪1主動，轉動方向和螺旋方向如圖所示。若使軸Ⅱ上輪2、3的軸向力抵消一部分，試確定輪3螺旋線的方向，并將各輪的螺旋線方向及軸向力Fa的方向標在圖中。

教學過程教學活動設計時間安排拓展知識510.6直齒錐齒輪傳動1.案例導入：分析圓錐齒輪的應用特點和應用范圍2.圓錐齒輪的應用和類型3.直齒錐齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸1）基本參數(shù)：直齒圓錐齒輪的基本參數(shù)以大端為準，因為大端尺寸在測量時，相對誤差較小。直齒圓錐齒輪的基本參數(shù)：有大端模數(shù)m，齒數(shù)z1、z2，壓力角α=20o，分度圓錐角δ1、δ2，齒頂高系數(shù)ha*=1和頂隙系數(shù)c*=0.2。圖10-22標出了直齒錐齒輪的幾何尺寸。4.直齒錐齒輪正確嚙合條件（1）直齒圓錐齒輪的標準參數(shù)為了計算和測量方便，通常取圓錐齒輪大端的參數(shù)為標準值，即大端的模數(shù)為標準值，α=20o。（2）直齒圓錐齒輪的正確嚙合條件拓展訓練5【項目訓練】某二級直錐齒—斜齒圓柱齒輪傳動，已知輪1主動，轉向如圖所示，為使Ⅱ軸軸承所受軸向力抵消一部分，試確定輪3的螺旋方向。并將3、4螺旋方向、各輪軸向力Fa的方向及轉向標在圖中。

教學過程教學活動設計時間安排拓展知識610.7蝸桿傳動1.蝸桿傳動的類型2.蝸桿傳動的基本參數(shù)和幾何尺寸1）模數(shù)m和壓力角α為了加工方便，規(guī)定蝸桿、蝸輪均以中間平面的參數(shù)為標準值和計算值。α=20o。2）蝸桿的頭數(shù)z1、蝸輪的齒數(shù)z2和傳動比i，蝸桿的頭數(shù)一般取z1=1~6。3）蝸輪齒數(shù)的選擇：z2=iz1在傳遞動力時，為使傳動平穩(wěn)，宜取多些，通常z2min>284）傳動比：i=n1/n2=z2/z14.蝸桿傳動的受力拓展訓練6如圖所示傳動系統(tǒng)，已知輸出軸n6的方向。1.使各軸軸向力較小，確定斜齒輪3、4和蝸桿蝸輪1、2的螺旋線方向（標在圖上或用文字說明）及各軸的轉向2.在圖中標出各齒輪軸向力的方向。

教學過程教學活動設計時間安排拓展知識610.8齒輪的結構形式齒輪常用的結構形式主要有四種，見表10-9。蝸輪蝸桿常用的結構形式見表10-10。10.9齒輪傳動的失效分析與選材齒輪傳動要滿足兩個基本要求：傳動平穩(wěn)，有足夠的承載能力。按工作條件，齒輪傳動可分為閉式傳動和開式傳動兩種。1.齒輪傳動的失效形式及設計準則1）輪齒的主要失效形式齒輪傳動的失效一般發(fā)生在輪齒上，通常有輪齒折斷和齒面損傷兩種形式。后者又分為齒面點蝕、齒面磨損、齒面膠合和塑性變形等。齒輪傳動常見失效分析見表10-112）齒輪傳動的一般設計準則(1)軟齒面（齒面硬度≤350HBW）閉式傳動:主要失效形式為齒面點蝕，故通常先按齒面接觸疲勞強度設計幾何尺寸，然后用齒根彎曲疲勞強度校核其承載能力。(2)硬齒面（齒面硬度>350HBW）閉式傳動:主要失效形式為輪齒折斷，故通常先按齒根彎曲疲勞強度設計幾何尺寸，然后用齒面接觸疲勞強度校核其承載能力。(3)開式齒輪傳動:主要失效形式是磨損，但目前尚無完善的計算方法，齒輪傳動常因磨損而使齒根變薄，導致輪齒折斷，故僅以齒根彎曲疲勞強度設計幾何尺寸，并將所得模數(shù)加大10%～20%，以考慮磨損的影響，此時不必進行齒面接觸疲勞強度計算。2.齒輪材料及熱處理通過輪齒失效分析，可知要求齒輪的表面應具有較高的硬度，以增強它抵抗磨損、膠合和塑性變形的能力，芯部要有較好的韌性，以增強它承受沖擊的能力。即：表硬芯軟大小配對齒輪對材料的要求。常用的齒輪材料有各種牌號的優(yōu)質碳素結構鋼、合金結構鋼、鑄鋼和鑄鐵，一般多采用鍛件或軋鋼材。鋼制齒輪的熱處理方法主要有以下幾種：正火、表面淬火、滲碳淬火、調質。常用的齒輪材料、熱處理硬度和應用舉例見表10-12拓展知識610.10各種類型齒輪傳動的受力分析與比較

教學過程教學活動設計時間安排綜合訓練在自動化生產(chǎn)線中，電動機常與齒輪系統(tǒng)一起組成設備的動力傳動系統(tǒng)，如圖10-29a所示。由蝸輪蝸桿、斜齒圓柱齒輪、錐齒輪傳動系統(tǒng)構成組成的減速裝置示意圖如圖10-29b所示。請根據(jù)所學內容，完成以下任務：1)已知輸出軸n6的方向，為使各軸軸向力能相互抵消，請判定蝸桿蝸輪1、2和斜齒輪3、4的旋向、各軸的轉向及各齒輪軸向力的方向（標在圖上或用文字說明）。2)經(jīng)過一段時間的運轉，發(fā)現(xiàn)設備振動明顯加劇。拆開一看，發(fā)現(xiàn)圖10-29b中所標識的斜齒圓柱齒輪3發(fā)生失效，失效情形如圖10-29c所示，請分析這是什么失效形式。3)為了讓自動化設備恢復正常工作，請按現(xiàn)有條件，重新配備這個齒輪。已知齒輪傳動系統(tǒng)中的斜齒圓柱齒輪傳動比i34=2.5，斜齒圓柱齒輪4經(jīng)參數(shù)測定得：齒數(shù)z4=100，αn=20°,han*=1，cn*=0.25，mn=2.5mm。歸納總結1.為了正確分析并應用齒輪傳動，首先必須了解常用齒輪傳動形式的應用，其次能識讀并計算齒輪基本參數(shù)。2.為了保證齒輪正確傳動，能理解正確嚙合條件、無側隙傳動條件和連續(xù)傳動條件。3.了解齒輪的失效形式及選材并能對各種齒輪傳動進行簡單受力分析。作業(yè)教學反饋教研室意見

《機械基礎》課程教學方案教師：第15號學習內容第11單元輪系課時知識目標1.了解輪系的基本類型及輪系的主要功用，能正確識別輪系的類型。2.熟練掌握定軸輪系、周轉輪系、混合輪系的傳動比計算。能力目標1.能識別各種典型輪系類型及應用。2.能完成各種輪系傳動比計算素質目標1.學習中國古代輪系發(fā)展史，樹立文化自信。2.培養(yǎng)嚴謹、細致、精益求精的探索實踐精神教學對象授課班級為大一機械類或近機械類專業(yè)學生，已完成了機械制圖、金工實習等前修課程教學環(huán)境智慧一體化課室教學方法講授法、案例教學法、頭腦風暴法、演示法教學過程教學活動設計時間安排案例導入【案例導入】以中國古代機械-水運渾象、牛頭刨床和機械表為載體，通過動畫的演示與分析引出本單元的知識目標和能力目標。水運渾象牛頭刨床齒輪變速機構機械表內部結構圖【問題提出】1）輪系類型如何識別？2）輪系類型如何識別？定軸輪系和周轉輪系傳動比如何3）輪系有何種功用，如何應用？知識準備11.1輪系的類型應用和識別通過各種輪系的動畫演示與分析→引出定軸輪系、周轉輪系、行星輪、太陽輪及行星支架的概念→通過具體的工程案例學會識別輪系的類型。以機床變速器機構、周轉輪系作為教學載體，通過輪系的動畫演示與輪系分析→引出定軸輪系、周轉輪系、行星輪、太陽輪及行星支架的概念→分析機械表、打蛋機攪漿，并判斷它們各屬于何種輪系。機床變速器機構周轉輪系

教學過程教學活動設計時間安排知識準備11.2定軸輪系的傳動比1.定軸輪系傳動比的計算1）引入汽車滑移齒輪變速機構→輪系傳動比概念→一對齒輪傳動傳動比→定軸輪系傳動比計算→傳動比符號確定。載體：汽車滑移齒輪變速機構、各種定軸輪系2）定軸輪系傳動比計算（1）一對齒輪的傳動比（2）嚙合線圖的繪制：以“一”所聯(lián)兩輪表示嚙合，以“==”所聯(lián)兩輪表示固聯(lián)為一體。3）定軸輪系輪系傳動比計算式4）定軸輪傳動比符號確定（1）各齒輪軸線平行的平面定軸輪系，其傳動比符號可用（-1）m來確定，m為外嚙合齒輪對數(shù)。（2）若各齒輪軸線不完全平行的輪系，首末兩輪的轉向關系可以用標注箭頭的辦法來確定：項目訓練11.學會判斷一對齒輪的轉向（直齒輪、圓錐齒輪、蝸桿傳動、齒輪齒條傳動）2.學會繪制嚙合線圖（繪制出下列輪系的嚙合線圖）3.分析與計算下列案例的傳動比：圖示為卷揚機傳動示意圖，懸掛重物G的鋼絲繩繞在鼓輪5上，鼓輪5與蝸輪4聯(lián)接在一起。已知各齒輪的齒數(shù)，z1=20，z2=60，z3=2（右旋），z4=120。試求:（1）輪系的傳動比i14（2）若重物上升，加在手把上的力應使輪1如何轉動？

教學過程教學活動設計時間安排拓展知識111.3周轉輪系的傳動比對周轉輪系進行分析→無法按定軸輪系傳動比計算式計算其傳動比→用反轉法處理→獲得假想定軸輪系—轉化輪系→可用定軸輪系傳動比計算式計算轉化輪系傳動比。1.轉化輪系概念及周轉輪系嚙合線圖（1）轉化輪系；（2）周轉輪系嚙合線圖作圖順序以行星輪為核心，至太陽輪為止。“--”—表示行星輪由行星支架支撐；“——”—表示兩輪為嚙合關系；“====”—表示兩輪同軸并連成一體。2.轉化輪系傳動比計算式3.周轉輪系傳動比計算訓練：分析汽車差速器所使用的錐齒行星輪系，掌握周轉輪系傳動比計算，解決問題的關鍵：1）正確繪制周轉輪系傳動比的嚙合線圖2）正確列解轉化輪系傳動比計算式3）正確判斷轉化輪系傳動比符號拓展訓練1（1）如圖所示為大傳動比減速器，括號內數(shù)為齒數(shù)，試求輪系傳動比iH1（2）如圖所示為萬能工具磨床工作臺進給機構，已知各輪齒數(shù)試，求輪系傳動比iH1拓展知識211.4混合輪系的傳動比1.混合輪系概念：由幾個基本周轉輪系或定軸輪系和周轉輪系組成的輪系，此輪系稱為混合輪系。2.混合輪系的傳動比計算方法及步驟(1)正確劃分輪系，畫出嚙合線圖；(2)分別列出算式；(3)進行聯(lián)立求解。在計算混合輪系的傳動比時，首要的問題是必須正確地將輪系中的各組成部分加以劃分。為了能正確劃分，關鍵是要把其中的周轉輪系部分找出來。當將這些周轉輪系一一找出之后，剩下的便是定軸輪系部分了。

教學過程教學活動設計時間安排拓展知識311.5輪系的功用輪系廣泛應用于各種機械設備中，通過各種工程案例，表現(xiàn)其主要功用如下：1.傳遞相距較遠的兩軸間的運動和動力2.可獲得大的傳動比3.現(xiàn)變速、換向傳動4.實現(xiàn)合成運動或分解運動5.實現(xiàn)工藝動作和特殊運動軌跡拓展項目訓練3請按下列給出案例，分析輪系實現(xiàn)何種功用歸納總結作業(yè)教學反饋教研室意見

《機械基礎）課程教學方案教師：第16號學習內容第12單元帶傳動課時知識目標1.了解帶傳動的類型和特點，熟悉V帶標準和帶輪結構。2.掌握V帶傳動的工作原理、失效形式、設計準則及步驟。3.了解帶傳動的安裝、張緊和維護知識。能力目標1.能識別常用帶傳動的類型、工作特性和應用工況。2.能依工況要求對V帶傳動進行承載分析。3.能完成帶傳動的運行和維護方法的選用。素質目標1.學習中國古代帶傳動發(fā)展史，樹立文化自信。2.培養(yǎng)工程思維，強化國家標準和行業(yè)標準的嚴謹性和科學性。教學對象授課班級為大一機械類或近機械類專業(yè)學生，已完成了機械制圖、金工實習等前修課程教學環(huán)境智慧一體化課室教學方法案例教學法、頭腦風暴法、集體討論法教學過程教學活動設計時間安排案例導入1.案例導入：以于機械加工設備和帶式運輸機等設備中廣泛使用的帶傳動為載體，通過動畫的演示與分析引出本單元的學習目標和能力目標。2.問題提出：（1）如何根據(jù)工作條件，選擇帶的類型；（2）能否進行帶傳動工作能力分析；（3）如何進行V帶傳動的設計計算和參數(shù)選擇。汽車發(fā)動機縫紉機腳踏機構知識準備112.1帶傳動的認知1.帶傳動的類型帶傳動的組成：主、從動帶輪、傳動帶和機架組成。根據(jù)傳動原理不同，帶傳動可分為摩擦型帶傳動和嚙合型帶傳動兩大類。1）摩擦型帶傳動平帶傳動：適用于中心距較大的場合；V帶傳動：承載能力比平帶傳動高。大多數(shù)V帶已標準化，是應用最廣泛的帶傳動；多楔帶傳動：常用于傳遞功率大、結構要求緊湊的場合。圓帶傳動：多用儀器和家用器械中同步帶傳動：同步帶傳動工作時帶與帶輪之間不會產(chǎn)生相對滑動，能夠獲得準確的傳動比。它常用于數(shù)控機床、紡織機械中

教學過程教學活動設計知識準備112.2V帶與V帶輪1.V帶與V帶輪的幾個基礎知識:(1)節(jié)線、基準長度、基準直徑、節(jié)寬、帶輪包角；（2）彈性滑動、滑差系數(shù)、打滑；V帶傳動簡圖V帶傳動受力V帶的結構（3）V帶輪結構尺寸：大尺寸大小可分為實心式、輻板式、孔板式、輪輻式2.帶輪的工藝和材料主要采用鑄鐵、鑄鋼、鋁合金和工程塑料等，其中灰鑄鐵應用最廣。當帶速v<25m/s時，采用HT150；v>25～30m/s時，采用HT200；轉速較高時宜采用鑄鋼（或用鋼板沖壓后焊接而成）；小功率時可用鑄鋁或工程塑料。項目訓練1項目12-1請說明A1400GB/T11544—2012V帶所表示的含義。A1400GB/T11544—2012表示為A型普通V帶，基準長度為1400mm，標準號為GB/T11544，2012年頒布。拓展知識12-1-4帶傳動工作能力分析1.借助帶傳動的受力分析圖1，分析摩擦帶傳動的工作原理，引出有效拉力與帶輪間摩擦力間的關系、帶傳動不打滑的條件、帶傳動的應力分析及組成圖1帶傳動工作原理分析圖2帶傳動應力分析借助帶傳動的受力分析圖→分析摩擦帶傳動的工作原理→引出有效拉力與帶輪見摩擦力間的關系→帶傳動不打滑的條件→帶傳動的應力分析及組成。2.帶傳動防止打滑的措施：增大初拉力F0；增大小輪包角；增大帶輪與傳動帶間的摩擦系數(shù)。3.帶傳動的應力分析1.由圖2分析可知帶工作時所受的應力有拉應力、離心應力和彎曲應力最大應力則出現(xiàn)在緊邊繞入小帶輪處，由此可知最大應力為：2.為保證帶具有足夠的疲勞強度，帶的疲勞強度條件應滿足：

教學過程教學活動設計拓展訓練21.學生借助教師提供各種帶傳動教學案例，學會分析不同帶傳動的工作特點、應用范圍，學會根據(jù)具體工作情況選擇帶的類型。2.案例分析：如果洗衣機的傳動帶與帶輪之間發(fā)生了打滑現(xiàn)象，請問你可以采取幾種措施避免？拓展知識212.4帶傳動的運行與維護1.V帶傳動運轉一定時間后，為了確保帶傳動正常工作，應定期檢查帶的松弛程度，采取相應的補救措施，常用的張緊方法有調整中心距和采用張緊輪兩種。（1）調整中心距（如圖1所示）；（2）張緊輪裝置（如圖2所示）圖1帶的張緊方式—調整中心矩圖2帶的張緊方式—張緊輪張緊2.帶傳動的安裝與維護（如圖3、4.5所示）圖3V帶輪的安裝位置圖4帶的張緊程度圖5V帶的安裝位置歸納總結工程中大量使用帶傳動作為傳動裝置，正確掌握帶傳動的類型及應用、帶傳動的受力分析及帶傳動的選型過程、參數(shù)選擇，帶傳動的運行與維護方法，有助于為后續(xù)進行機械傳動裝置設計與選型計算打下堅實的基礎。作業(yè)教學反饋教研室意見

《機械基礎》課程教學方案教師：第17號學習內容第13單元聯(lián)接課時知識目標1.掌握鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接、螺紋聯(lián)接的類型、特點和應用。2.學會查閱鍵、銷和螺紋等標準件的技術標準，并能根據(jù)工作要求選用標準聯(lián)接件。能力目標1.能識別各種常用聯(lián)接方式及應用工況。2.能根據(jù)應用工況正確選用合適的聯(lián)接方式和預緊、防松方法。素質目標1.培養(yǎng)工程思維與工程安全意識。2.強化國家標準和行業(yè)標準的嚴謹性和科學性。教學對象授課班級為大一機械類或近機械類專業(yè)學生，已完成了機械制圖、金工實習等前修課程教學環(huán)境智慧一體化課室教學方法講授法、案例教學法、頭腦風暴法、演示法教學過程教學活動設計時間安排案例導入1.案例導入機器是零部件通過聯(lián)接實現(xiàn)的有機組合體。由于使用、結構、制造、安置、運輸和維修等方面的原因，機械中廣泛使用各種聯(lián)接。如圖所示為減速器結構圖，減速器由許多零部件聯(lián)接而成。減速器2.設置問題分析可知聯(lián)接就是為實現(xiàn)某種功能，使兩個或兩個以上的零件相互接觸，并保證一定的位置關系。（2）能力目標：希望通過學習能較全面掌握聯(lián)接的種類及其使用條件，并能根據(jù)技術標準合理選用標準聯(lián)接件知識準備113.1鍵聯(lián)接借助各種媒體素材、實物展示各種類型鍵聯(lián)接、應用場，可知鍵聯(lián)接按鍵在聯(lián)接中的松緊狀態(tài)分為緊鍵聯(lián)接和松鍵聯(lián)接兩類。

教學過程教學活動設計時間安排知識準備11.松鍵聯(lián)接的類型和應用（1）普通平鍵聯(lián)接1）工作面：兩側面為工作面；2）適用場合：主要用于軸轂間無相對軸向運動的靜聯(lián)接。3）平鍵的類型：A型（圓頭）、B型（方頭）、C型（半圓頭）4）鍵槽的加工：A型鍵槽由端銑刀加工；B型鍵槽用盤銑刀加工；C型平鍵常用于軸的端部聯(lián)接，軸上鍵槽常用端銑刀銑通。（2）導向平鍵聯(lián)接1）結構特點：是種較長的平鍵，鍵與輪轂采用間隙配合，輪轂可沿鍵作軸向滑移。2）使用場合：常用于變速器中的滑移齒輪與軸的聯(lián)接。（3）滑鍵聯(lián)接1）結構特點：當軸上零件滑移距離較大時，將鍵固定在輪轂上，輪轂帶動滑鍵在軸槽中作軸向移動。2）使用場合：常用于變速器中的滑移齒輪與軸的聯(lián)接。（4）半圓鍵聯(lián)接1）結構特點：是一種半圓形板狀零件，可在鍵槽內繞自身的幾何中心轉動，以適應輪轂鍵槽的斜度，鍵的側面為工作面。2）使用場合：半圓鍵用于靜聯(lián)接主要用于輕載荷或錐形軸端的聯(lián)接中。2.緊鍵聯(lián)接的類型和應用（1）楔鍵聯(lián)接1）類型：普通楔鍵和鉤頭楔鍵兩種2）使用場合：僅適用于定心精度要求不高、低速和載荷平穩(wěn)的場合；為安全起見，楔鍵聯(lián)接應加裝防護罩。（2）切向鍵聯(lián)接1）結構特點：切向鍵是由一對楔鍵組成的，裝配時將切向鍵沿軸方向楔緊在軸與輪轂之間。2）使用場合：一對切向鍵只能用于單向傳遞轉矩，當要雙向傳遞轉矩時，須采用兩對互成120°分布的切向鍵。常用于直徑大于100mm的軸上，對中要求不高而載荷很大的重型機械上。（3）花鍵聯(lián)接花鍵聯(lián)接的導向性好，齒根處的應力集中較小，適用于傳遞載荷大、定心精度要求高的靜聯(lián)接和動聯(lián)接的大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品中。1）常見類型有：矩形花鍵和漸開線花鍵2）應用場合：矩形花鍵加工方便；定心精度高、定心穩(wěn)定性好與導向性能好，應用廣泛。漸開線花鍵齒廓為漸開線，工藝性好，聯(lián)接強度高、壽命長，適用于載荷較大、定心精度要求高和尺寸較大的聯(lián)接。

教學過程教學活動設計時間安排項目訓練1請根據(jù)所學知識，以兩人為一組借助移動通訊工具上網(wǎng)尋找2個松鍵和緊鍵應用案例，并對應用案例作出分析？拓展知識13.平鍵的選型設計1）平鍵聯(lián)接的尺寸選擇平鍵的類型根據(jù)工作要求選擇平鍵的尺寸根據(jù)鍵配合處軸徑d→從標準中查取鍵b和h，鍵的長度L按從標準中選取，并符合標準中規(guī)定的長度系列。2）平鍵聯(lián)接驗算普通平鍵聯(lián)接屬于靜聯(lián)接工作時，鍵承受擠壓和剪切變形。標準平鍵具有足夠的抗剪強度，故設計時平鍵聯(lián)接只進行驗算擠壓強度驗算：拓展訓練11.課程實施目標：通過課堂訓練使學生掌握平鍵聯(lián)接的選擇、校核2.任務要求：(1)平鍵尺寸的選擇；(2)平鍵失效形式及其強度核算。3.項目實施如圖示為減速器的輸出軸，軸與齒輪采用鍵聯(lián)接，已知傳遞的轉矩T=600N.m，齒輪材料為鑄鋼，有輕微沖擊，試選擇鍵聯(lián)接類型和尺寸。拓展知識213.2花鍵聯(lián)接1.結構特點：花鍵聯(lián)接是由圓周均布多個鍵齒的花鍵軸，與帶有相應鍵齒槽的輪轂所組成的一種聯(lián)接，所以花鍵聯(lián)接的承載能力比平鍵聯(lián)接高得多。2.工作特點：花鍵齒的側面為工作面，工作時有多個鍵齒同時傳遞轉矩，所以花鍵聯(lián)接的承載能力比平鍵聯(lián)接高得多。3.花鍵分類：按花鍵齒形不同可分為矩形花鍵和漸開線花鍵）兩類，而且都已標準化13.3銷聯(lián)接1.銷聯(lián)接作用銷的主要用來確定零件間的相互位置；起定位作用，也可用于軸與輪轂或其他零件的聯(lián)接，并傳遞不大的載荷，有時還可用作安全裝置中的過載剪斷零件，即安全銷。2.銷常用材料：一般選用Q235、35鋼或45鋼。a）定位銷b）聯(lián)接銷c）安全銷

教學過程教學活動設計時間安排拓展知識313.4螺紋聯(lián)接基礎知識1.結構特點：螺紋聯(lián)接是利用螺紋零件構成的可拆聯(lián)接，其結構簡單，裝拆方便，成本低、互換性強，廣泛用于各類機械設備中。2.螺紋類型：機械設備中常用的聯(lián)接螺紋大多為三角螺紋，它分為普通螺紋和管螺紋兩種。前者多用于緊固聯(lián)接，后者用于緊密聯(lián)接。3.聯(lián)接用螺紋（1）普通螺紋(米制)牙型角α=60o，大徑d為公稱直徑，中徑d2=d-0.6495P，小徑d1=d-1.0825P，其標準為GB/T196—2003。同一大徑d可有多種螺距P，螺距最大的為粗牙螺紋，其余為細牙螺紋，它們均已標準化。（2）管螺紋管螺紋牙型角α有55o和60o兩種可以是圓柱螺紋或圓錐螺紋，且有米制和英制之分。英制管螺紋的公稱直徑是管子孔徑，米制管螺紋的公稱直徑是螺紋大徑。圓柱管螺紋廣泛用于水、煤氣和潤滑管路系統(tǒng)中，若需聯(lián)接密封，常需在螺旋副間填充密封物，或在密封面之間加密封墊。圓錐管螺紋聯(lián)接密封性好、不用填料，適用于密封要求較高（如高溫、高壓系統(tǒng)等）的管道聯(lián)接中。13.5螺紋聯(lián)接的預緊與防松1.螺紋聯(lián)接的預緊目的：生產(chǎn)實際中，為了增強螺紋聯(lián)接的剛性，提高被聯(lián)接件的密封性和防松能力，螺紋聯(lián)接一般需預緊。2.螺紋聯(lián)接的防松方法：常用的防松方法:摩擦力防松、機械方法防松、其他方法防松拓展訓練3請利用所學知識完成以下任務：如圖所示減速器是原動機和工作機之間獨立的閉式傳動裝置，用來降低轉速和增大轉矩，以滿足工作需要。如圖所示為減速器結構圖，其采用多種聯(lián)接方法實現(xiàn)某種功能，使兩個或兩個以上的零件相互接觸。如1）減速器利用普通平鍵保證齒輪機構在傳遞運動和動力時，不與軸產(chǎn)生周向相對運動；2）為了保證軸承座孔的加工精度和安裝精度，在箱體聯(lián)接凸緣的長度方向適當?shù)奈恢冒惭b兩個圓錐定位銷進行定位；3）上下箱體采用普通螺栓和圓螺母聯(lián)接，為了防松在螺母和聯(lián)接件之間采用彈簧墊圈進行防松。歸納總結聯(lián)接廣泛應用在機械裝備中，不同的聯(lián)接方式使用不同的場合，正確掌握聯(lián)接的結構特點、性能及應用，有助于選擇性能良好的機械聯(lián)接方式，保證機械設備正常運行。作業(yè)教學反饋教研室意見

《機械基礎》課程教學方案教師：第18號學習內容第14單元軸課時知識目標1.能根據(jù)軸的受載情況正確識別軸的類型。2.了解制造軸的主要材料及熱處理方法。3.掌握軸的結構設計及其強度、剛度要求。能力目標1.能識別不同工況下軸的類型，并能明確其承載特點。2.能根據(jù)應用工況、制造工藝以及裝配工藝等要求，完成簡單的軸結構設計。素質目標1.培養(yǎng)工程思維與全局意識。2.強化國家標準使用的嚴謹性與規(guī)范性。教學對象授課班級為大一機械類或近機械類專業(yè)學生，已完成了機械制圖、金工實習等前修課程教學環(huán)境智慧一體化課室教學方法講授法、案例教學法、頭腦風暴法、演示法教學過程教學活動設計時間安排案例導入1.項目導入軸是組成機器的重要零件之一，其主要功能是用來支承回轉零件（如齒輪、帶輪、電動機轉子等），并傳遞運動和轉矩。圖示的減速器采用軸支承軸上零件（滾動軸承、齒輪）；自行車上有三個軸用于支承不同的零部件。普通汽車的傳動系示意圖減速器裝配圖自行車外形結構圖2.設置問題本單元將通過相關內容的學習，使學生學會軸的材料選擇、結構和尺寸確定，以保證軸具有良好工藝性、承載能力及裝拆性能。10′知識準備114.1軸的認知1.軸的應用：借助動畫演示和實物展示展示軸的類型及其應用減速器中的轉軸傳動軸示例火車軸示意圖自行車前軸示意圖

教學過程教學活動設計時間安排知識準備12.軸的分類軸的類型比較多，可以根據(jù)其形狀、受載情況和軸的結構等對軸進行分類。按軸的功用和承載不同，軸可以分為三種類型：（1）按軸承載不同分三種轉軸—既承受彎矩又承受轉矩的軸稱為轉軸，減速器中的軸。傳動軸—只承受轉矩而不承受彎矩的軸稱為傳動軸。心軸—只承受彎矩而不承受轉矩的軸稱為心軸。（2）按軸線幾何形狀的不同，軸還可以分為直軸和曲軸、撓性軸。3.軸的材料選擇軸工作時主要承受彎矩和轉矩，且多為交變應力作用，其主要失效形式為疲勞破壞。因此，軸的材料應滿足強度、剛度、耐磨性、耐腐蝕性等方面的要求，并且對應力集中的敏感性低。另外，選擇軸的材料時還應該考慮易于加工和經(jīng)濟性的因素。軸的材料主要是碳素結構鋼和合金結構鋼。項目訓練11、利用所學的知識，試分析自行車前軸、中軸、后軸、電風扇軸承受何種載荷，并以此判斷各軸屬于哪種類型的軸？2.古代的腳踏式水車，是古代最先進的排灌器具。請查閱資料了解其工作原理，分析水車中安置腳踏板的那根軸，承受了何種載荷，屬于何種類型的軸？拓展知識114.2軸的結構設計1.軸各部分名稱圖示為一齒輪減速器中的低速軸。軸上與傳動零件（帶輪、齒輪和聯(lián)軸器等）相配合的部分稱為軸頭（圖中①和⑤部分），其直徑與應與輪轂直徑相一致，并滿足GB2822-81（表14-3）；與軸承配合的部分稱為軸頸（圖中③和⑥部分），其直徑應符合軸承內徑標準；連接軸頸與軸頭的非配合部分統(tǒng)稱為軸身（圖中②、④部分）。軸上零件的布置2.軸結構設計的基本要求（1）固定要求：軸和軸上零件要有準確的工作位置。（2）工藝要求：軸應便于加工，軸上零件要易于裝拆。（3）疲勞強度要求：量減少應力集中。4）尺寸要求：軸各部分的直徑和長度的尺寸要合理。3.軸上零件軸向定位（1）軸上零件軸向固定的目的：為了防止軸上零件在軸向力的作用下發(fā)生軸向竄動，常用的固定方式有軸肩（或軸環(huán)）、套筒、圓螺母、軸端擋圈、軸承端蓋、圓錐面和止動墊圈等。套筒及軸肩固定圓螺母固軸端擋圈固定

教學過程教學活動設計時間安排拓展知識1(2)軸上零件軸向定位要點1）采用圓螺母、套筒、軸端擋圈對軸上零件進行固定時，與軸上零件相配軸段的長度應比輪轂長度短2~3mm；2）軸向力較小時，零件在軸上的固定可采用彈性擋圈、緊定螺釘或銷。彈性擋圈固定緊定螺釘固定銷固定3.軸上零件的周向固定（1）軸上零件周向固定的目的：是防止軸上零件與軸產(chǎn)生相對運動。常用的固定方式有鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接和軸與零件的過盈配合等。（2）傳遞小轉矩時，可采用緊定螺釘或銷以同時實現(xiàn)軸向和周向固定。4.軸的結構工藝性為了便于零件的裝拆，常將軸設計成階梯形。為保證軸結構具有良好的結構工藝性，軸的結構設計時應注意：軸的結構圖（1）為避免裝配零件時傷及人手，軸端應車制成45o的倒角；（2）為使左、右端滾動軸承易于拆卸、套筒與軸肩高度均應小于滾動軸承內圈的厚度。（3）為了車制完整的螺紋，應留有退刀槽；它們的尺寸和結構參見國家標準。（4）為了磨削出準確的定位軸肩，應留有砂輪越程槽，它們的尺寸和結構參見國家標準。a）退刀槽b）砂輪越程槽（5）當軸上有兩個以上的鍵槽時，應將鍵槽置于同一直線上，槽寬應盡量統(tǒng)一，以利于加工。（6）為了測量和磨削軸的外圓，在軸的端部應制有定位中心孔；（7）對于過盈聯(lián)接，其軸頭要制成引導裝配的錐度，圖中c≥0.01d+2mm。5.軸的疲勞強度進行軸的結構設計，應盡量減少應力集中，以提高軸的疲勞強度。（1）為了改善軸的疲勞強度，在階梯軸截面尺寸變化處應該采取圓角過渡，圓弧半徑不宜過小。帶有定位中心孔的軸端具有引導裝配的錐度的軸頭減少應力集中的措施

教學過程教學活動設計時間安排拓展知識26.軸的直徑和長度軸的直徑和長度必須滿足強度和剛度條件。此外，還要根據(jù)具體情況來確定軸的實際直徑和長度。1）與滾動軸承相配合的軸頸直徑，必須符合滾動軸承內徑的標準系列；2）軸上車制螺紋部分的直徑，必須符合外螺紋大徑的標準系列；3）安裝聯(lián)軸器的軸頭直徑應與聯(lián)軸器的孔徑范圍相適應；4）與零件（如齒輪、帶輪等）相配合的軸頭直徑，應采用按優(yōu)先數(shù)系制定的標準尺寸。設計階梯軸時，各段直徑由估算的最小基準直徑開始，按定位、固定的結構需要，逐段放大。階梯軸各軸段長度以給定或選定的齒輪、軸承寬度為基礎，按箱體結構需要，在草圖上擬定。拓展訓練2訓練項目1如圖所示為一軸的結構設計，其中有些設計錯誤，請指出錯誤，并將錯誤之處改正。正確的軸系結構設計正確的軸系結構設計訓練項目2如圖所示為軸的結構圖，從軸的結構工藝性上考慮，該結構是否合理，請指出錯誤之處，并作修改？拓展知識37.軸的設計軸徑的初步確定：開始設計軸時，通常軸上零件的位置和跨距均未確定，所以無法按彎扭組合強度條件來計算軸的直徑。一般先根據(jù)工作要求選擇軸的材料，用類比法或按扭轉強度初步確定軸的直徑（最小直徑）后，再進行軸的結構設計。1.類比法類比法是參考同類型的機器設備，比較軸傳遞的功率、轉速及工作條件等，來初步確定軸的結構和尺寸。例如，在一般減速器中，與電動機相連的高速端輸入軸的基本直徑d=(0.8～1.2)d1，式中d為電動機軸端直徑。而各級低速軸直徑可按同級齒輪中心距a估算，一般取d2=(0.3～0.4)a。配有聯(lián)軸器的軸，以聯(lián)軸器直徑為最小直徑。2.按扭轉強度計算對于圓截面?zhèn)鲃虞S，由第4單元式（4-18）的圓軸扭轉強度計算公式可得：3.對于轉軸，也可用上式初步估算軸的直徑，但為了補償彎矩對軸的強度影響，必須把軸的許用扭轉切應力[τ]適當降低。由上式可寫出軸的直徑計算公式為

教學過程教學活動設計時間安排綜合訓練減速器低速軸的設計計算在機器的結構強度設計計算中具有典型代表意義。圖14-20所示為帶式輸送機傳動圖，減速器低速軸的傳遞功率為P3=3.65kW，大齒輪的轉速為n3=71.60r/min，大齒輪分度圓直徑d2=320mm，壓力角α=20°，輪轂寬為b2=72mm，減速器單向轉動，軸承采用6200型。試分析帶式輸送機中減速器的低速軸。歸納總結1.軸的按承受載荷分三種轉軸、心軸和傳動軸；2.軸結構設計要點：主要保證定位要求、疲勞強度、尺寸要求、工藝要求等。3.軸的設計流程為：根據(jù)工況選擇軸的材料和熱處理方法—按扭轉強度初算軸的最小直徑—軸的結構設計—按彎扭組合變形校核軸的強度—軸的剛度校核作業(yè)教學反饋教研室意見

《機械基礎》課程教學方案教師：第19號學習內容第15單元軸承課時知識目標1.了解滑動軸承的特點和應用場合。2.了解滑動軸承的典型結構、軸瓦材料。3.掌握滾動軸承的類型、代號的含義、壽命的概念。4.熟練掌握滾動軸承的組合設計。5.了解軸承潤滑方式和密封方式。能力目標1.能識別各種常用軸承的類型及應用工況。2.能根據(jù)機械工作要求選配合適的滾動軸承，并能對其拆裝和保養(yǎng)素質目標1.培養(yǎng)工程思維與工程安全意識。2.強化國家標準使用的嚴謹性與規(guī)范性。教學對象授課班級為大一機械類或近機械類專業(yè)學生，已完成了機械制圖、金工實習等前修課程教學環(huán)境智慧一體化課室教學方法講授法、案例教學法、頭腦風暴法、演示法教學過程教學活動設計時間安排案例導入1.案例入：軸承是機器中支持作旋轉運動的軸（包括軸上零件），保持軸的旋轉精度和減小軸與支承間的摩擦和磨損的一種支承部件，應用十分廣泛。如圖所示減速器的高、低速軸上均采用的軸承，保證軸的旋轉精度，減少與支承間的摩擦、磨損。為了保證軸承具有足夠的壽命和軸具有一定的旋轉精度。2.設置問題：介紹不同軸承的使用范圍、滾動軸承的選擇計算及滾動軸承的組合設計等內容，提出如何正確選擇軸承類型及如何進行組合設計。知識準備115.1滑動軸承的類型與結構1.滑動軸承認知1）滑動軸承按承受載荷的方向不同，可分為徑向滑動軸承（主要承受徑向載荷）和推力滑動軸承（只承受軸向載荷）。2）根據(jù)其滑動表面潤滑狀態(tài)的不同，可分為液體摩擦滑動軸承和不完全摩擦液體滑動軸承.2.滑動軸承的結構滑動軸承根據(jù)其所受載荷的方向分為徑向滑動軸承、自動調心式向心滑動軸承和推力滑動軸承。整體式滑動軸承剖分式徑向滑動軸承調心式滑動軸承止推滑動軸承

教學過程教學活動設計時間安排知識準備13.軸瓦的結構軸瓦是與軸頸表面直接接觸的零件。常用的有整體式和剖分式兩種結構。4.軸瓦材料軸瓦的材料的選擇是由其失效形式?jīng)Q定的?；瑒虞S承的主要失效形式為磨損和膠合，有時也會有疲勞損傷、刮傷等。5.液體摩擦滑動軸承工作原理液體摩擦滑動軸承的原理是用壓力油將軸和軸承表面完全隔開。由于工作表面避免了直接接觸，因而能極大地減少摩擦磨損。液體潤滑滑動軸承多于高速、大功率（如汽輪機主軸、離心式壓縮機主軸等）和低速重載（如軋鋼機）的機械。6.滑動軸承的類型和結構（1）按液體摩擦滑動軸承按油液產(chǎn)生壓力的方法分為：靜壓潤滑滑動軸承和動壓潤滑滑動軸承。(2)按結構分：整體式滑動軸、剖分式徑向滑動軸承和止推滑動軸承7.滑動軸承的潤滑1）潤滑劑軸承能否正常工作和選用的潤滑劑正確與否有很大關系，滑動軸承大多用油潤滑。對于壓強大、有沖擊、變化載荷及工作溫度較高時宜用大粘度潤滑油，軸頸速度較高時宜用小粘度潤滑油。壓強大、低速或不便加油和要求不高時可用潤滑脂。2）潤滑方法和裝置滑動軸承潤滑的方法有間歇供油潤滑和連續(xù)供油潤滑兩種。間歇供油潤滑用于低速、輕載或間歇工作等不重要場合的軸承。連續(xù)供油潤滑一般用于載荷和速度較高的軸承。連續(xù)供油常見的方法有滴油潤滑、油環(huán)潤滑、飛濺潤滑5、滑動軸承的潤滑和壓力油潤滑等。知識準備215.2滾動軸承的類型、代號和選用滾動軸承是現(xiàn)代機器中廣泛應用的部件之一。與滑動軸承相比，滾動軸承具有起動靈活、摩擦阻力小、效率高和潤滑方便等優(yōu)點。1.滾動軸承的類型1）滾動軸承的構造：滾動軸承一般是有外圈1、內圈2、滾動體3和保持架4組成。2）滾動軸承的類型（1）按照承受的載荷的方向（公稱接觸角）分類1）向心軸承：主要用于承受徑向載荷；2）推力軸承：主要用于承受軸向載荷（2）按滾動體的形狀分類：球軸承、滾子軸承。3）按調心能力分類軸承外圈滾道做成球面時，，內、外圈可以相對偏轉，具有自動調整軸心線位置能力。

教學過程教學活動設計時間安排知識準備32.滾動軸承的代號及其組成1）基本代號（滾針軸承除外）基本代號由軸承的內徑、直徑系列、寬度系列和類型構成。（1）內徑代號用基本代號右起第一、二位數(shù)字表示。（2）尺寸系列代號：1）直徑系列代號；2）寬度（高度）系列代號用基本代號右起第四位數(shù)字表示。（3）類型代號：用基本代號右起第五位數(shù)字或字母表示。類型代號為“0”時省略不標。2）前置、后置代號前置、后置代號是軸承在結構形狀、尺寸、公差、技術要求等有改變時，在基本代號左、右添加的補充代號。2）后置代號后置代號用字母（或加數(shù)字）表示。項目訓練1請解釋下列軸承代號表示含義：N30423224/P526208-2Z/P6622067312AC/P6拓展知識13.滾動軸承的失效形式（1）疲勞點蝕；（2）塑性變形；（3）磨損拓展知識215.3滾動軸承的組合設計1.滾動軸承組合的軸向固定軸承組合的軸向固定主要解決的問題是：軸承的軸向固定、軸承與其它零件的配合等問題。滾動軸承的內圈和外圈都需要進行軸向定位，使軸上零件在工作時不致發(fā)生軸向竄動。1）單個軸承固定方式（1）軸承內圈固定方式：利用軸肩單向固定，它能承受大的單向軸向力；利用軸肩和軸用彈性擋圈雙向固定，擋圈能承受的軸向力不大；利用軸肩和軸端擋板雙向固定，擋板能承受中等的軸向力；為利用軸肩和圓螺母、止動墊圈雙向固定，能承受大的軸向力。2）軸承外圈的軸向固定方法：利用軸承端蓋單向固定，能承受大的軸向力；利用孔用彈性擋圈和孔內凸肩雙向固定，擋圈能承受的軸向力不大；利用止動環(huán)單向固定，能承受大的軸向力。

教學過程教學活動設計時間安排拓展知識32常見的軸向固定組合方式有：兩端固定方式、一端固定一端游動和兩端游動三種方式。1）滾動軸承的軸向定位目的軸承組合的軸向固定主要解決的問題是：軸承的軸向固定、軸承與其它零件的配合等問題。滾動軸承的內圈和外圈都需要進行軸向定位，使軸上零件在工作時不致發(fā)生軸向竄動。2）軸向固定組合方式有：兩端固定方式，一端固定一端游動兩種方式。（1）兩端固定：軸的兩個支點分別限制軸的不同方向的單向移動，兩個支點合起來便可限制軸的雙向移動，這種固定方式稱為兩端固定。它適用于工作溫度變化不大的短軸。（2）一端固定一端游動：軸的兩個支點中只有一個支點（左端）限制軸的雙向移動，另一個支點則可作軸向移動，這種固定方式稱為一端固定一端移動。它適用于溫度變化較大或軸承的支承跨度較大的軸。3）滾動軸承組合的調整滾動軸承組合的調整包括軸承間隙的調整和軸系軸向位置的調整。3.滾動軸承的配合滾動軸承是標準件，為了便于互換及適應大量生產(chǎn)，軸承內圈孔與軸的配合采用基孔制，軸承外圈與軸承座孔的配合則采用基軸制。4.支承部位的剛度和同軸度如果軸和軸承座的剛度不夠，產(chǎn)生相當大的變形，或者兩軸承孔的通軸度不符合要求，都會卡住滾動體，使軸承不能正常運轉，造成早期損壞。5.滾動軸承的裝拆由于滾動軸承的配合通常較緊，為便于裝配，防止損壞軸承，應采取合理的裝配方法。拆卸軸承時，可采用專用工具

教學過程教學活動設計時間安排拓展知識415.4滾動軸承的潤滑1.滾動軸承的潤滑滾動軸承的潤滑劑可以是潤滑脂、潤滑油或固體潤滑劑。一般情況下,滾動軸承采用脂潤滑,但在軸承附近已經(jīng)具有潤滑油源時(如變速箱內本來就有潤滑齒輪的油)當速度因數(shù)dn<(1.5~2105)mm.r/min,時，一般滾動軸承可采用潤滑脂潤滑，超過這一范圍宜采用潤滑油潤滑。潤滑油的粘度可按軸承的速度因數(shù)dn和工作溫度t來確定。高速時則應采用滴油或油霧潤滑。在潤滑