认识数控机床主轴零部件教案

1、项目三 机械传动装置及零部件课题一 主轴传动装置及零部件任务一 认识数控机床主轴零部件【 课题名称 】轴的类型、材料和结构【教学目标与要求】一、知识目标1）了解轴的类型和常用材料。2）熟悉轴上零件的定位和固定方法及轴的结构工艺性。二、能力目标1）能正确选择轴的材料。2）能正确选择轴上零件的定位和固定方法。三、素质目标1）了解轴的功用、类型和常用材料。2）熟悉轴上各段的名称及其用途。四、教学要求1）了解轴的分类及常用材料。2）熟悉轴的各部分名称、轴上零件的周向与轴向定位和固定方法。3）了解轴的结构工艺性。【教学重点】轴的常用材料及轴上零件的轴向定位方法。【难点分析】轴上零件的轴向定位方法的选择。

2、【分析学生】由于学生的识图水平所限，对轴的装配图要给予熟悉认识的过程。轴上零件的轴向定位方法很多，各有特点，但学生由于缺少实践经验，不能理解如何正确选择合理的轴向定位，需要耐心讲解。【教学思路设计】先读懂装配图，后作仔细的说明，比较各种固定方法的优点。【教学安排】2 学时（ 90 分钟）【教学过程】轴是机械传动中非常重要的零件， 起到支承轴上零件并一起传递运动和动力的作用。一、轴的类型和材料1） 类型 按承受载荷的变形情况分为转轴、 心轴和传动轴三种；按外形可分为直轴和曲轴。2）轴的材料 轴的功能决定了轴必须具有一定的强度和刚度才能正常工作， 所以选用碳含量适中的碳素钢和合金钢， 以 45 钢

3、和 40Cr最为常用。为了提高轴的力学性能，使用前要作热处理，特别是合金钢，只有经过热处理后，才能发挥其优势。由于球磨铸铁的吸振性和耐磨性较好，也应用于制造内燃机的曲轴。二、轴的结构轴上各段名称为： 与轴承相配合处称为轴颈， 与轴上零件配合处称为轴头，连接轴头和轴颈处称为轴身。除了与轴上零件相配合处的尺寸要相匹配外， 其余轴身部分尽可能按照标准直径系列来选择。应用最多的轴为阶梯轴， 这是从方便安装和轴上零件的定位与固定的角度来考虑的。2） 轴上零件的定位和固定1）轴向定位和固定 轴上零件必须有准确可靠的轴向定位来保证零件安全运转，轴向定位的方法有很多，常用轴肩或轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈，也

4、可采用弹性挡圈和紧固螺钉。各种方法各有特点，要根据安装方便和使用条件来确定，如轴肩、轴环和套筒定位效果较好，能承受较大的轴向力；弹簧挡圈与紧固螺钉结构简单，但承载能力较差。轴肩的尺寸选定要尽量符合规定标准。2）周向固定 目的是用于传递转矩且不能与轴产生相对转动。最常用的方法是选用键连接， 而轴承与轴的配合选用过盈配合， 也可 以选用销钉连接，但只能传递较小的扭矩。3） 轴的结构工艺性工艺性指方便轴的加工和装拆两个方面。 按从左向右安装轴上零件，径向尺寸需要从小到大，使安装快捷又不损伤其他配合表面。从保证加工的角度考虑，在轴肩处设置越程槽，保证外径磨削到位；在轴肩处设置退刀槽， 保证尖刀能切削完

5、整的螺纹齿形， 而又不与轴肩相撞；有时还要为磨削预置中心孔。4） 减少应力集中，提高轴的抗疲劳强度轴的失效大都是由于长期使用疲劳强度不足而引起的扭断， 减少应力集中可保证轴的强度和使用寿命。具体方法有以下几种：1）降低应力集中 特别应当注意的是在轴的截面发生突然变化的轴肩处， 其受到的当量弯矩比较大， 且加工中如果没有选择合适的过渡圆角，可产生应力集中导致疲劳断裂。2）提高轴的表面加工质量表面粗糙值小，表明高低不平部分少。 而轴的疲劳裂纹常从表面粗糙的部位开始， 所以应当选用表面粗糙度值较小的加工方法，或在加工后增加喷丸等其他表面强化方法，以提高轴的抗疲劳强度。三、 轴的失效形式轴的失效形式有

6、很多，在正常使用中，以疲劳断裂最为常见，而弯曲和突然断裂是在冲击和过载时才发生。四、设计轴的基本要求设计轴时应满足足够的强度和刚度， 以保证正常工作， 同时也要具有合理的结构，方便加工与安装。五、小结1）常将轴分成心轴、转轴和转动轴三类。在常用材料中， 45和 40Cr 钢具有一定的强度和韧性。2）轴的结构要方便加工和安装，还要有足够的强度，常用阶梯轴。轴的周向和轴向定位与固定方法很多，应根据工作条件来选择。3）轴的正常失效是疲劳断裂，设计时要考虑强度和工艺两方面因素。六、布置作业【 课题名称 】滚动轴承的结构、类型和代号，滚动轴承的失效形式及选择，滚动轴承的组合结构与维护和润滑。【教学目标与

7、要求】一、知识目标1）了解滚动轴承的结构、类型和代号，熟悉基本代号的含义。2）了解滚动轴承的失效形式和选择轴承的方法。5） 掌握滚动轴承的轴向和径向固定方法及正确安装和拆卸方法。6） 熟悉滚动轴承的润滑及维护方法。二、能力目标1）能够读懂滚动轴承基本代号的含义和滚动轴承的特性，会选择滚动轴承的类型和型号。2）能正确安装和拆卸轴承。3）能正确选择轴承的润滑剂和粘度。三、素质目标1）熟悉滚动轴承的结构、类型，了解选择滚动轴承的方法。2）熟悉滚动轴承的安装和拆卸方法。3）了解轴承润滑剂的选择方法。四、教学要求1）熟悉滚动轴承的结构、类型，掌握滚动轴承基本代号的含义。2）了解滚动轴承的常见失效形式，掌

8、握滚动轴承的类型和型号的选择方法。3）熟悉滚动轴承的轴向和周向固定方法，了解常用滚动轴承的配合公差。4）了解轴系的轴向固定与调整。5）了解滚动轴承的安装和拆卸方法。6）熟悉轴承润滑剂的选择根据及常用润滑油的粘度。【教学重点】1）滚动轴承基本代号的含义，滚动轴承类型与型号的选择。2）滚动轴承的轴向固定及配合公差。3）滚动轴承的安装与拆卸方法，润滑油的选用方法。【难点分析】1）分清滚动轴承宽度系列和直径系列内容的区别，记住内径代号0003的含义。2）滚动轴承的类型与直径系列的选择由于学生没有经验，只能粗略选择。3） 轴系的轴向固定和调整涉及装配图的识读，有一定的难度。【分析学生】滚动轴承的基本代号

9、并不难， 只要记住今后工作中常用的轴承类型就可以了。对于滚动轴承的选择，学生自己作主会感到困难，这是由于平时缺少这方面的练习所致，是老师教、学生被动学习造成的，应当多增加这方面的练习机会。 组合结构只要把装配图讲好， 估算困难不大。 装拆方法的练习是为了培养学生严格的操作习惯， 一切按规范要求操作。【教学思路设计】重点介绍滚动轴承基本代号的含义。【教学安排】3 学时（ 135分钟）【教学过程】一、 滚动轴承的特点轴承是用来支承轴的，使轴能保持旋转的精度，以传递扭矩。按照轴与轴承之间的摩擦状态分为滑动轴承和滚动轴承两大类。滚动轴承在轴与轴承之间被球或柱状滚动体隔离开， 处于点、 线的接触状态，

10、为接触面小的滚动摩擦状态， 所以滚动摩擦系数相对较小， 压强较大， 适合于高速轻载的工作场合， 起动时的摩擦阻力较小，应用比较广泛。对于滚动轴承，国家已有统一的标准，由专业厂家生产，在市场上可以按型号购买。二、滚动轴承的结构与类型1. 结构滚动轴承由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成。保持架将滚动体均匀地分开， 以减小滚动体之间的摩擦。 滚动体分为球和柱两大类，球允许的极限转速高，但承受的载荷较小；柱允许的极限转速低，但承受的载荷较大。2. 类型1）按滚动体形状分为球轴承和滚子轴承，前者为点接触，后者为线接触。2）按承受载荷方向分为向心轴承和推力轴承，前者允许的公称接触角小于45o,后者允许

11、的公称接触角大于45o。3. 滚动轴承的代号滚动轴承的代号包括基本代号、 前置代号和后置代号三部分， 用数字和字母表示。 前置代号和后置代号必要时可查相关资料， 只要记住有用的基本代号即可。1）内径代号用右起第一、二位数字表示。当内径大于 20 mm以上，用数字表示实际内径的1/5 ,如内径为90 mm用90/5 =18来 表示；当内径小于20 mm寸，用00、01、02、03分别表示内径为10 mm 12 mm 15 mm口 17 mnrj当内彳5小于10 mm时，需要另外标注。2）直径系列代号用右起第三位数字表示，指内径相同的轴承配以不同大小直径的滚动体而得到不同的外径和宽度，用 1、 2

12、、 3、4 分别表示特轻、 轻、 中和重系列， 表明其滚动体直径由小到大变化，其轴承承载能力也随之增加。3）宽度系列代号用右起第四位数字表示，宽度系列指内径和外径相同的轴承， 配以不同的宽度， 反映其滚动体的长度不同， 用 1、 2、 3 分别表示正常、宽和特宽系列，数值越大，表示承载能力越大。4）轴承类型代号用右起第五位数字表示，应当记住3 表示圆 锥滚子轴承， 6 表示深沟球轴承， 7 表示角接触球轴承。4. 后置代号1）内部结构代号 以C AC B分别表示公称接触角15、25、40的角接触球轴承。2）公差等级代号 以/Po、/P6、/P6x、/P5、/P4和/P2依次由 低到高表示公差等

13、级。普通级/Po在轴承中不必标注，精度越高，其 造价越高。练习代号的含义。62083121030316/P4513107310B522067210 AC/P5内径/mm40508050503050直径系 列轻轻中中中轻轻宽度系 列窄正常窄正常窄宽窄类型深沟球 轴承圆锥滚 子轴承圆锥滚 子轴承推力球 轴承角接触球 轴承推力球轴承角接触球轴承 接触角为25°精度Po级Po级P4级Po级Po级Po级P5级三、轴承的失效形式和选择5. 失效形式常见的滚动轴承失效形式有以下三种:1）疲劳点蚀 这是由于滚动轴承受载荷时，滚动体与滚动表面 受到脉动循环应力的作用，当接触应力超过许用值或达到规定的使

14、用 寿命后，滚动体与滚道上会出现疲劳点蚀，使轴承产生噪声和振动。 如自行车的轴挡和滚珠会出现麻点而发出爆破声。2）塑性变形这是由于载荷超过材料的屈服极限而使接触表面 产生塑料变形所致。3）磨损和破裂 外载荷超过轴承允许范围或受突然的冲击，轴承会出现破裂，如折断保持架或座圈，使轴承不能正常工作，需要立即更换轴承。 正常磨损加大了轴与轴之间的间隙， 不能保证正常的传动精度。6. 滚动轴承的选择滚动轴承的选择包括轴承类型和型号的选择，可从以下方面考虑：1）载荷的大小、方向和性质载荷大且有冲击时，选用线接触的柱轴承；受径向载荷为主时，选用 6 类型轴承；承受以径向载荷为主但也有一定的轴向载荷的场合，选

15、用 3 类型轴承；如果载荷较小，而转速较高，可选用 7 类型轴承；如果载荷较大，可取直径系列较大的 4 类型滚动体。2）转速滚动轴承允许的转速高于滚子轴承，但只要在许用极限速度之内，应当都可以。3）特殊要求两轴跨度较大，易使轴产生刚性变形，应选择自动调心轴承。 如外径尺寸受空间结构的限制， 可选用径向尺寸较小的滚动轴承或滚针轴承。4）精度选择精度越高，旋转精度越高，制造成本也越高，所以只要满足使用要求， 就应当选择最低的精度。 最高精度与常用精度的滚动轴承售价相差 10 倍。四、滚动轴承的固定1轴向固定常用的方法有利用轴肩、弹性挡圈、轴端挡圈和圆螺母等来固定轴承内圈。 固定轴承外圈的方法有利用

16、轴承盖及弹性挡圈等方法，具体选择哪一种要依工作条件而定。2周向固定 只能用于过盈配合，由于内圆随轴转动，过盈量选择大些，常用m6、 n6、 k6 和 js6 。外圈固定不动，选择过盈量要小些，常用J7、J6、H7和G7。五、轴系的轴向固定与调整轴系是指轴与轴承及轴上零件组成的部件， 其位置固定指轴向方向的固定，一般靠轴承盖与机座之间的间隙来控制轴向位置。轴系的位置调整常用于调整锥齿轮的轴向位置， 以保证两锥齿轮的顶点能在锥点重合， 保证正常啮合。 它是将两轴承安装在一活动套环上，通过调整套杯的轴向位置来调整锥点位置。六、安装和拆卸安装轴承时必须保证轴承不受损伤， 又能准确地安装到位， 所以要用

17、专用工具安装， 切忌将手锤敲击外圈而把内圈推入轴径位置。 如果安装成批轴承， 可将轴承放在油中加热， 应用热胀的原理将轴承圈套进轴径内。拆卸轴承时应使用专用拆卸工具。七、轴承的润滑与维护7. 轴承的润滑润滑可以降低摩擦和磨损， 延长使用寿命。 常用的润滑剂有油和脂两种。滚动轴承的润滑根据轴承的内径和转速的积来选择，一般dn值较小时，应选用脂润滑，特别要注意的是填充脂润滑的油脂时，填量不允许超过轴承空间的 1/3 ，绝对不是填得越多越好，适得其反，一则影响轴承的速度，二则使脂更快失效并甩空。8. 轴承的维护要定期维修轴承， 定期检查轴承的游隙， 并及时调整或更换新轴承。运行中如轴承温度过高而发烫

18、， 应停车检修， 并查找原因妥善处理，确保设备正常工作。八、小结1）滚动轴承为点、线接触，起动阻力小，所以应用较广泛。滚动轴承为标准件，用基本代号表示主要参数。2）疲劳点蚀是轴承的正常失效，而断裂是超载引起的。如出现温度过高，会影响轴承寿命。3）滚动轴承的类型和型号应根据工作条件来选择，一般应选择6 类型轴承，直径系列先选用 2 类型轴承，宽度系列选用正常轴承。轴承精度越高，价格越贵，一般应选用低精度。4）滚动轴承的轴向固定方法很多，应根据工作条件来确定。周向固定靠过盈配合来实现，一般内圈的配合要比外圈紧。5）轴承的安装和拆卸要选用专门工具，切忌不能敲坏轴承。6） 轴承的油或脂润滑取决于其转速

19、的大小。 油润滑的效果较好，但脂润滑的管理较为简单九、布置作业【 课题名称 】滑动轴承的结构、类型和代号【教学目标与要求】一、知识目标了解滑动轴承的结构及轴瓦与轴承称的材料二、能力目标能够区分出滑动轴承和滚动轴承的不同特性三、素质目标了解滑动轴承的特点。四、教学要求了解滑动轴承的特点、结构及常用轴瓦与轴承衬的材料。【教学重点】【难点分析】读懂滑动轴承的装配图是讲好课的前提。【分析学生】滑动轴承的装配图对有些同学可能看不懂， 需要讲清楚。 对轴承衬的含义学生可能也不明白，要举例说明，把定义通俗化。【教学思路设计】先讲清滑动轴承的结构图和轴瓦与轴承衬的含义。【教学安排】2 学时（ 90 分钟）【教

20、学过程】轴承是用来支承轴，使轴能保持旋转的精度，以传递扭矩。按照轴与轴承之间的摩擦状态分为滑动轴承和滚动轴承两大类。滑动轴承的轴与轴承之间处于滑动摩擦状态， 滑动摩擦系数相对 较大，轴与轴承的接触面大，压强较小，适合承受较重的载荷，但速度低些。一、滑动轴承的主要类型和结构按受载方向分为承受径向载荷的径向滑动轴承和承受轴向载荷的止推轴承。 按摩擦状态分为液体摩擦状态的滑动轴承和非液体摩擦滑动轴承，前者轴承与轴完全被油膜隔离开，相互不接触；后者虽然有油膜存在，但有些位置还是直接接触。1. 径向滑动轴承按结构分为整体式、对开式和调心式三种，如图 16.116.4所示。相比之下整体式结构最为简单，但磨

21、损后间隙不能调整，对开式可通过调整垫片而减小间隙。2. 止推滑动轴承轴承能承受一定的轴向载荷。二、轴瓦与轴承衬的材料和轴瓦的结构1. 轴瓦与轴承衬的材料轴瓦是轴承与轴直接相接触的部分，摩擦、磨损严重，为了改善其摩擦状态，在轴瓦上面浇注一层很薄的轴承合金，称为轴承衬，如穿衬衣一般。常用轴瓦为铸造锡青铜。2. 轴瓦的结构轴瓦需要开设油沟以保证润滑油能顺利通过， 进入接触表面， 但只能在轴瓦的上表面，即非承载面开设油沟，三、小结1. 滑动轴承的接触面大， 压强低， 适合承受大载荷低转速场合。按载荷方向分为径向轴承和止推轴承； 按润滑状态分为液体润滑和非液体润滑两种。大部份轴承处于非液体润滑状态。2.

22、 常用径向滑动轴承有整体式和对开式，后者间隙可调整，保证其运动精度。轴瓦常用锡青铜铸造，内开有油沟槽。四、布置作业【 课题名称 】键连接和销连接【教学目标与要求】一、 知识目标1 ）了解键连接的功用、类型与应用。2 ）能够正确选用平键连接的尺寸及公差。3 ）了解花键连接和销连接的特点。二、能力目标能够根据轴径的尺寸正确选择键的尺寸和公差。三、 素质目标培养认真、严谨、仔细的工作作风，能够准确查找国家标准，选择正确的数值。【教学要求】1 ）会选择普通平键的类型，熟悉导向平键、半圆键和楔键连接的应用场合。2 ） 能够正确查阅国家标准， 按照轴的直径大小找到相对应的键的尺寸和极限偏差，能作平键连接的

23、强度校核。3 ）了解花键和销连接的特点及应用场合。【教学重点】会正确使用国家标准查阅键的尺寸及偏差。【难点分析】4 ）轴上键槽的加工方法。5 ）平键的键槽极限偏差的确定。【分析学生】1 ）由于缺少实习环节, 学生对键槽的加工方法可能不易理解，可用参观或使用视频教学来弥补。2 ）键槽极限偏差标准的选用可能容易出现错误，应着重讲解。公称直径尺寸在标准中上下两行均有的数值，如 22、 38 等应取上行的数值。【教学思路设计】1）从轴与轴上零件的连接入手，分析三种连接方法的特点。以普通平键作为重点来讲授。2）查阅表格选择键的尺寸和公差要反复练习，并把标注尺寸和公差练习作为重点。3）花键和销连接只作比较

24、。【教学安排】2 学时（ 90 分钟）【教学过程】连接轴与轴上零件的方法很多， 常用连接可分为不可拆连接 （如焊接、粘接、铆接）和可拆连接（如键连接、销连接、螺纹连接） 。 可拆连接不损坏被连接件，应用较广。1、 键连接键连接起周向连接作用， 并能兼作轴向固定， 有的可使零件在轴上移动。1. 平键连接平键连接靠键的两侧面与轴和轮毂相接触，传递扭矩和挤压力，两侧面为工作面，连接时必须紧贴，不得有间隙。键的下面与轴槽接触，键的上面与轮毂的键槽必须留有间隙。由于轴与轮毂同心，对中心好，传动时轴上零件不会产生偏摆振动，所以应用较普遍。1）普通平键 按键端形状不同分为A、B、 C 三种，以 A 型应用较

25、多，A、C型的轴上键梢用立铳刀加工，B型的轴上键梢用圆盘铳刀 加工。轮毂上的键槽都是由插床加工的。如果键的高度比标准值小，即成为薄型平键，薄型平键应用不多。2）导向平键键较长，必须用螺钉固定在轴上，轴上零件可沿轴向移动。2. 半圆键连接因键的形状呈半圆月牙形而得名，主要用于轴端的零件连接。3. . 楔键连接楔键的上表面有1： 100 的斜度，与轮毂连接时，上、下表面与轮毂和轴紧贴相连接， 用于传递动力。 安装时要用力将楔键打入键槽中。由于受径向力的作用，轴与轮毂的对中性差，转动时会产生偏心 引起振动， 所以楔键连接常用于对中性要求不高的重型机械， 如矿山、 冶金及膝等。两个楔键可组成切向键，效

26、果更好。2、 平键连接的选用平键连接已经有国家标准， 只要按照轴的公称直径查找标准即能确定键的宽度和高度，键长比轮毂处的宽度短510项即可，但要符 合标准中 L 系列的值。具体步骤如下：1 )选型。2 )按直径d查表定bx h和L。3 )强度校核。4 )标注键连接的轴和毂槽的公差。应当注意两点：一是表中 d 值如果在上、下行都出现， 应取上一行的bx h;二是深度极限偏值的计算，如直径为 44 mm,应取键的尺 寸为12 mmX 18 mm,轴梢的深度为5002m%轮毂上的键深尺寸为3.300.2 mmo标注轴上键深时应当是44- ( 500.2 ) = 390 0.2 ,轮毂的键深应是44+

27、3.300.2 = 47.300.2 ,也就是说一定要保证键的顶面与轮毂之间留有间 隙。强度校核只要满足挤压应力小于材料许用应力值即可。 如果不满 足条件，可以增加键长或采用其他的键连接。3、 花键连接花键连接是多个键的组合， 且直接在轴上做出键， 与普通平键相轴与轮的对中性好，适用于齿轮在轴上的滑动， 如汽车与机床的变速箱都采用花键连接。 花键轴是在花键铣床上加工的，而花键孔是用拉刀在拉床上加工而成的。花键轴截面的花键齿廓有矩形和渐开线两种，矩形花键应用较多，常以小径作为定心。4、 销连接直接用钻头在轴与轴上零件钻孔，然后用销连接起来成为销连接。其特点是结构简单，但销的直径较小，只能承受较小

28、的扭矩。销还可以起安全保护作用，当扭矩过大时，剪断销元件，保护机器不受损坏。销也可以定位连接。按的外形不同销可分为圆柱销和圆锥销， 圆锥销上有1： 50 的锥度，即锥度C= （D - d） / L,即每增加50 mm长，大端直径比小端直 径大1 mmo为保证销与孔的充分接触，应将两连接零件固定后一起较 孔。五、小结1）键、花键和销连接是常用的可拆连接，平键的两侧是工作面。2）选择键的尺寸应根据轴的直径查阅国家标准，长度要符合L系列值。3）花键应用于大扭矩和滑移齿轮的轴与轮毂的连接，具有较好对中性。4）销连接结构简单，可起安全保护作用。圆锥销有1： 50 的圆锥度。六、布置作业课题名称 】螺纹的

29、类型与应用【教学目标与要求】一、知识目标1）了解常见螺纹连接的四种形式的特点及应用。2）了解常用连接件的结构及应用场合。3）了解常见的螺纹防松方法、螺纹连接的失效形式和尺寸确定的方法。二、能力目标1）能正确选择连接形式及相应的连接件。2）会选择防松的方法。三、素质目标了解连接螺纹的类型及连接件和防松的种类。四、教学要求1）了解连接的类型、特点和应用场合2）了解螺纹连接件的种类和防松的措施。3）了解螺纹零件尺寸的确定方法。【教学重点】1）普通螺栓连接和铰制孔螺栓连接的区别。2）常用的螺纹防松措施。【难点分析】1）螺纹性能等级代号的含义。2）螺纹防松措施的选择方法。【分析学生】该部分内容属于常识介

30、绍， 学习不会有困难。 但是螺栓和螺母的性能等级精度教材中表达不清楚， 学生理解会有一定的困难， 应加以补充说明。 防松的措施有很多种， 要根据使用要求和工作条件来选择，学生最担心由自己作主来确定选择一种方法， 这是由于缺少工作经验的原因造成的。【教学思路设计】内容比较简单， 多注意联系生活实际举例说明， 尽可能把课讲的通俗化，易学好懂。【教学安排】2 学时（ 90 分钟）【教学过程】一、螺纹连接的基本形式螺纹连接大致可分为以下几种形式：1）螺栓连接用于通孔工件，但普通螺栓连接的孔大，螺栓直径小，孔径为螺栓直径的 1.1 倍，螺栓容易穿过孔，靠拧紧后工件产生的摩擦力来承受横向载荷。2） 铰制孔

31、用的螺栓连接的孔和螺栓的直径相等， 两者为紧密接触，靠剪切面来承受横向载荷。在一般的螺栓连接中，处于这两种状态同时存在的机会较多， 所以常用的螺栓直径可以比理论上计算的直径小一些，这样也不会发生失效。3）双头螺栓连接用于其中一个工作件的厚度较大而不可能作成通孔， 可用丝锥在工件上作出螺纹后， 将螺栓一端的螺纹拧入工件内，固定成一体，再与另一个工件用螺母固定，常用于缸体的连接。4） 螺钉连接一般用于机器外壳的固定， 直接用螺钉将外壳固定。这种螺钉的直径一般比较小， 常用的有M10、 M8。5）紧定螺钉仅用于定位连接，只能承受较小的扭矩和轴向力。2、 螺纹连接件螺纹连接件有很多， 一般由厂家按照标

32、准统一制作， 使用时按规格在市场上购买。通常分 A B和C级精度，机械上一般应用B级精度，要求较高时选择A 级精度。常用的螺纹连接件有螺栓、螺钉、螺母和垫圈。每一种又分成好几种类型，可参考相关资料。螺栓与螺母的性能等级比较麻烦， 书中也没有讲解清楚， 让学生选择的机会也少，建议删去不讲。3、 螺纹连接的防松措施1. 螺母松脱的原因即使是拧紧的螺母，由于螺纹斜面的原因会产生下滑趋势的分力，在长期使用中，振动冲击及热胀都会促使螺母松动，所以必须加防松装置，以保证螺母不会自行松脱。2. 防止松脱方法防止松脱方法有三种型， 无论是哪一种方法都可以达到防松的目的， 具体选用哪一种一般以是否简单易行且工作

33、可靠来定， 还要考虑工作环境等条件。 最常用的是弹簧垫圈、 开口销与开槽螺母和双螺母与止动垫圈。4、 螺纹的失效形式及最小尺寸确定1） 失效形式 螺栓连接中最常见的受载是轴向拉伸，所以拉断是常见失效形式。如果没有拉断，也可能出现滑扣或扭断的现象。当受横向载荷时，失效的主要形式是螺杆被剪断或表面被压溃。2） 最小尺寸的确定按受轴向力来进行小径的强度计算，求出最小直径后， 再求出螺纹的公称直径， 就能保证选取最小的螺栓大径。如果是受剪切断裂，要按剪应力计算出最小直径。这些都是材料力学抗拉强度和抗剪强度的具体应用。五、小结1）螺栓的连接以普通螺栓连接最为常用，配以相应的螺纹连接件。2）螺纹连接的防松

34、措施有许多种，应按工作条件选择最为简单方便而又可靠的方法。3）拉伸和剪切是螺纹失效的主要形式，可用材料力学相应的强度校核方法求出最小的直径。六、布置作业任务二 带传动课题名称 】带传动【教学目标与要求】一、知识目标1) 了解带传动的特点及类型。2) 熟悉V 带的结构与基准长度。3) 掌握带的传动比及主要参数。4) 熟悉带传动的维护方法。二、能力目标1) 能对V 带传动作日常的维护。2) 能计算 V 带传动比，掌握V 带传动特性。三、素质目标1) 了解带传动的特点及V 带传动的优点。2) 能对带传动作日常的维护。四、教学要求1) 熟悉带传动的特点及应用场合。2) 了解V 带的基准长度、型号与特点

35、。3) 会计算带的传动比，熟悉V 带传动的主要参数。4) 掌握带的安装要求及日常维护方法。【教学重点】1)带传动的主要特性及类型。2)带传动的安装及维护方法。【难点分析】1）弹性滑动形成的过程，轮槽角的大小与型号和小轮直径的关系。2）主要参数的计算过程。【分析学生】1）带的弹性滑动过程学生可能难以理解，需要从受力变形的角度和带的材料是由弹性橡胶制成的两个方面入手来解释。2）参数计算过程只作介绍，了解方法即可，不必掌握，中职学生没有设计的机会，但或许在设备改造中会用到。【教学思路设计】以讲授为主， 需要借助实物了解带的结构和基准长度。 带的维护如有视频帮助更好。【教学安排】4 学时（ 180 分

36、钟）【教学过程】一、带传动的类型及特点传动是将一根轴的运动传给另一根轴， 同时改变了另一根轴的转速或转向。 传动的方式有很多， 前面所讲的螺旋传动是将转动变成移动传给另一根轴。 两轴的传动也可以靠皮带与轮之间的摩擦传动来传递，其最大的优点是两轴之间的距离较大，可任意改变距离的大小，且皮带传动可以吸振，使传动没有噪声。1. 带传动的类型带传动是依靠带与带轮之间产生的摩擦力来传递运动和动力的，以V带的应用最广，这是由于在相同的压轴力的条件下，V带传递的功率为平带的三倍。此外，齿形带的应用也日益广泛。2. 带传动的特点由于带是由橡胶材料制成的， 所以具有弹性， 能够缓和冲击及振动， 传动平稳是其最大

37、的优点， 但是橡胶材料的弹性变形也使带与带之间产生滑动而使传动比不能准确， 这是带传动不能应用于准确传动比传动中原因。3. 带传动的应用由于带传动是靠摩擦力来传递运动的， 所以应用于转速较高的场合，以期能够传递较大的功率。要求工作速度在 525 m/s之间。二、普通 V 带与 V 带轮1. V 带V 带的结构制成无接头的 V 形环带， 其楔角为 40°。 带与带轮弯曲接触中，带的上半部分受拉，下半部分受压，中间既不受拉也不受压的部分称为中性层，其周长不变，称这条周线为节线，其长度称为基准长度，在节线处安装承受基本拉力的线绳芯结构。由全部节线构成的面称为节面，节面的宽度称为节宽。 V

38、带已经有统一的国家标准，其周线长度、普通V 带截面尺寸、相配的带轮结构可查阅国家标准。应当注意的是V带的节宽bp与轮梢的基准宽度bd相等；轮梢的楔角随带轮的槽型和小带轮的直径而定， 其目的是为了使带弯曲变形后，能和带轮两侧面充分接触，产生足够的摩擦力。止匕外，带的截面 大小依传递功率的大小分成七种类型，传递功率越小所用带的型号越 小，最常用的机床以A、B型为多见，家用洗衣机用 Y形带，长度约 为 400mm2. V带轮V带轮一般采用铸铁材料 HT150和HT20Q选用铸铁材料的原因 是既能降低制造成本，又能满足使用条件，且易加工成轮梢的形状。 当传递功率较小时，可选用工程塑料或铸铝材料，而洗衣

39、机的带轮选 用工程材料。带轮的轮缘由轮梢结构而定，而轮辐的形状依基准直径dd的大小 来选择其结构尺寸。三、V带的传动比及主要尺寸1 .传动比传动比是主、从动轮的转速之比，用i表示，其计算公式如下：1 ni. n2 dd2 d%2 .主要参数(1)带轮的基准直径dddd2带轮的基准直径ddi小，结构紧凑，但V带弯曲变形大，带的弯曲 应力大，容易疲劳断裂，所以规定了带轮的最小基准直径值，通常用 的B型带的最小基准直径为125 mm(2)带轮的包角带轮的包角是指带对带轮的包围弧所对应的圆心角，包角越大，接触弧长越长，产生的摩擦力越大，传递的功率也越大，一段最 小包角不能小于120 o(3)中心距a和

40、带的基准长度Ld中心距的大小是按电动机与从动轮之间的距离来确定的，中心距小，结构紧凑。一般按下式初选：07ddi dd2) a02仇 dd?)当中心距初定后，V带的基准长度Ld就可以计算出来，其计算公 式为Ld 2a° Mddi dd2 )/2 (dd2 dd/4a由于V带的基准长度是由国家标准规定出来的， 不可以任意截短 或接长，只能从市场上购买，每根 V带的基准长度和型号均压印在 V 带的表面。因此，要根据计算结果选择相近的基准长度的带长，如计 算Ld 2160 mm则要选用基准长度2 000 mm 2240 mm 一般选择相 近的2 240 mm,使中心距的误差值尽可能小些。当

41、选定基准长度的V带长度之后，要重新计算实际的中心距，此 时实际的中心距应为a a0 (d 实 dd)/2考虑橡胶皮带使用一段时间之后带会伸长，拉力变小，所以必须 留出调整张紧的距离。amax a 0.03L 实(4)验算带的线速度v带速控制在525 m/s之间为最佳的使用范围vd d1nl 60 1000 m/s(5)确定带的根数z每根V带所传递的最大功率是有限的，所以实际使用时，都是由 多根V带组成。其根数应为z P总/P根，一般要取大于小数位的整数。四、带传动的失效形式1 .打滑当带与带轮之间的初拉力过小而不足以传递有效圆周力时，或者从动轮的载荷超过电动机传递的功率时，带将与小轮之间产生打

42、滑， 使带不能正确工作。带的打滑应当避免，但也可保护电动机不损坏。 如家用洗衣机用了几年之后，带会伸长，张紧力不足，此时洗衣机内 水的旋转程度大大降低，衣服就洗不干净。而如果每一次洗衣时，衣 服放置过多，致使电动机超载无法带动波轮转动， 带轮与V带之间将 产生打滑。2 .带的疲劳破坏带的使用是有一定的寿命的，由于V带每完成一次传递运动，就 要出现二次弯曲，使带产生弯曲应力，长时间的变换弯曲与直线运动 将使带产生疲劳破坏，所以每根皮带的寿命都比较短，约为 2 000小 时左右。带产生疲劳破坏后会出现脱层，最后断裂。五、V带传动的张紧、安全与维护1 .张紧与调整带安装在带轮上，需要检查其初拉力的大

43、小，一般用手使劲下压 皮带能下弯一段距离，如洗衣机用的 Y形带，能下移6 mrnfc右即可，其他型号依次增大。 太松则传递功率受限， 太紧虽然能传递足够的功率，但会使压轴力增大。如洗衣机的皮带过紧，径向滑动轴承受压力过大，一段时间后磨损加剧，将出现轴承处渗漏水。V带应用一段时间后，由于带伸长，也要做调整，调整的最常用 方法是增大两轮的中心距。2 . V 带传动的安装与维护3 ）安装 安装时先缩短中心距离，把带套上带轮后，再调整中心距到合适的位置。同时，应保证带在带轮槽中的位置正确，能正常传动而不脱带。4 ）维护 带传动必须配以安全罩，不得有任何传动件外露，因外露传动件而出现人身事故的例子经常发

44、生， 轻者撕皮断指， 重者人 亡，一定要引起足够的重视。六、小结1） 带传动的最大优点是能够吸振且传动平稳， 但传动比不准确， 所以常放在高速级的传动中。2） V 带是平皮带传递功率的三倍，所以应用最广。3） V 带是环形带，其基准长度是固定的，不能随意变化。 V 带分 为七种型号，型号大，则单根带传递的功率也大。4）带的失效形式是疲劳断裂，由于弯曲应力的影响，带的寿命较短。5）带在安装时，应使带受压时有一定的下移量，保证初拉力不至于过大或过小， 依带的型号不同下移量也不同。 带安装时一定要加保护罩。七、布置作业任务三 齿轮传动【 课题名称 】齿轮传动的特点、类型及渐开线齿轮【教学目标与要求】

45、一、知识目标1）了解齿轮传动的特点与类型。2）解渐开线的形成及其特性。3）熟悉渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸计算。二、能力目标1）掌握齿轮传动的特性。2）熟悉渐开线齿轮的基本参数，能计算直齿圆柱齿轮的几何尺寸。三、素质目标1）了解齿轮传动的主要特征和类型。2）了解参数与几何尺寸之间的关系。四、教学要求1）掌握齿轮传动的主要优点。2）熟悉渐开线的特性。3）掌握齿轮的基本参数和几何尺寸计算公式。【教学重点】齿轮传动的主要特性、基本参数及几何尺寸计算。【难点分析】渐开线的特性及模数的含义。【分析学生】渐开线五个特性的推导需要紧密联系渐开线的形成， 所以对渐开线的形成过程一定要演示清楚， 让每

46、一个学生都熟悉掌握， 这样才能推导出渐开线的性质。 基本参数和几何尺寸是两个不同的概念， 几何尺寸用基本参数来表示， 几何尺寸是制造加工齿轮的依据， 而基本参数反映齿轮的特征。【教学思路设计】推导渐开线特性时一定要把渐开线的形成过程演示好， 讲授几何尺寸和基本参数之前要先弄清基本概念含义的区别， 即参数是用来表示几何尺寸大小的。【教学安排】2 学时（ 90 分钟）【教学过程】一、齿轮传动的特点和类型齿轮传动是最常用的机械传动， 它是在圆柱体的外圆周上加工出具有一定形状的凸齿，靠两个齿轮的凸齿啮合来传递运动和动力。1 . 齿轮传动的特点由于齿轮是靠轮齿来传递运动的， 而且又具有特定的齿形， 所以

47、效传动比准确恒定，传动效率高且工作寿命长，但是制造比较困难, 需要专门的机床才能生产，成本较高。2 .齿轮传动的类型齿轮传动按两轴的相互位置可分为两轴平行、相交和交错三种形 式。二、渐开线直齿圆柱齿轮齿轮轮齿的两侧都由渐开线的齿形组成称为渐开线齿轮。1 .渐开线的形成及特性直线沿固定的基圆作无滑动的纯滚动时， 直线上的任一点的轨迹 即为渐开线。演示时一定要用一固定的宽边基圆，再用直线作纯滚动。2 .渐开线的五个性质1） NK ND2） NK为渐开线上K点的曲率半径，也是该点的法线，又是基圆 的切线，即法线=切线。3）基圆越大，渐开线越平直；基圆为无穷大时，渐开线就成为 直线。4）基圆内无渐开线

48、。5）渐开线上的压力角处处不相等，越远离基圆，其压力角越大， 基圆上的压力角为0。三、渐开线齿轮各部分名称及符号1）齿顶圆da 轮齿齿顶所在的圆。2）齿根圆df齿轮齿根所在的圆。3）分度圆d齿厚等于齿梢宽的圆。4）齿厚S一个齿两侧齿廓之间的圆弧长。5）齿梢宽e一个齿梢两侧齿廓之间的圆弧长。6）齿距p相邻两齿之间同一齿廓的圆弧长。以上不加注脚标表示分度圆处的尺寸。7）齿顶高ha 齿顶圆与分度圆之间的径向距离。8）齿根高hf 齿根圆与分度圆之间的径向距离。9）全齿高hh ha hf四、渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数1）模数m 应用分度圆周长的两种计算方法得出：c ?1dpzd z p/ 冗 zm令m

49、 p/冗，称之为模数。m越大，p也越大，轮齿也越大，承载能力也越强，我国已对模数作了统一的规定。2）压力角由于渐开线齿廓各点的压力角不等，把分度圆处齿廓线上的压力角称为分度圆压力角，国家规定其标准值为200。3）齿数Z齿数多，分度圆大，渐开线齿廓越平直。4）齿顶高系数ha 规定标准值为1。5）顶隙系数c* 传动时齿顶与齿根间的径向距离为顶隙，用 c 表示，它与模数之间关系为* c c m齿顶高h a =ha* m齿根高hf（hac* ）m齿轮的基本参数为 5 个，应当熟记，它是几何尺寸计算的基础。五、标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算（略）六、小结1）渐开线齿轮的最大优点是传动比恒定，所以应用非常

50、广泛。2）渐开线的主要性质有五条。3）渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有五个，它是计算几何尺寸的基础。七、布置作业课题名称 】齿轮的结构、失效形式及常用材料【教学目标与要求】一、知识目标1）了解齿轮的结构与尺寸计算。2）了解齿轮失效的常见形式。3）掌握常用的齿轮材料。4）熟悉基本参数和几何尺寸计算。5）熟悉齿轮传动的润滑和维护要求。二、能力目标1）能够正确选用齿轮的材料，分析失效的原因。3） 能够选择齿轮传动的润滑剂及牌号， 并能做好日常维护工作。三、素质目标1）了解齿轮的结构与尺寸的关系。2）了解齿轮的常用材料。3）了解润滑油粘度对齿轮传动的影响。四、教学要求1）了解齿轮结构与直径大小的关系。2

51、）了解常见的齿轮失效形式及常用的齿轮材料。3）会根据速度选择润滑剂及润滑油的牌号。4）会对齿轮传动作日常的维护。【教学重点】1）齿轮传动的主要失效形式及常用材料。2）润滑剂的选择、粘度的确定及日常维护要求。【难点分析】点蚀的形成机理。【分析学生】1）齿轮的点蚀形成过程由于涉及的知识较多，有一定的难度，学生接受有一定的困难， 注意重点在脉动循环应力的对齿面长期疲劳破坏， 和直齿轮的重合度不可能大于 2 的原因， 使点蚀出现在分度线附近。2） 由于中碳钢能经过齿面淬火而提高硬度和接触强度， 所以一般选用中碳钢作齿轮。【教学思路设计】1）齿轮结构从尺寸大小的比较入手，以能传动为前提，既要节约材料，又

52、要从加工出发来决定齿轮的结构，比较得出结论。2）从受载、疲劳、摩擦的角度来阐述失效的机理。3）材料的选择从能够提高表面硬度入手选择中碳钢，考虑韧性和加工，而不选高碳钢。4）润滑剂牌号选择注意粘度的作用。【教学安排】2 学时（ 90 分钟）【教学过程】一、齿轮的结构1. 圆柱齿轮圆柱齿轮的结构有四种， 至于选择哪一种结构， 要按照外径的大小来确定。当x 22.5m时，由于齿根到键顶部距离太小，取齿轮轴。当 da200mm 时，选用锻造实体齿轮，后车削加工。当 da500mm 时，选用腹板锻造齿轮，后车削加工。由于直径太大， 受锻造设备砧座尺寸所限制， 要根据生产条件来确定选用锻造齿轮还是铸造齿轮

53、。当 da 500mm 时， 由于锻造设备已不能生产， 只能选用铸造齿轮。2. 锥齿轮锥齿轮的结构确定与直齿轮的方法相同， 但是在同一结构上， 其尺寸比圆柱齿轮小。二、齿轮的失效形式及常用材料1. 失效形式1） 轮齿折断分为部分折断和全部折断两种形式， 常发生在突然超载且由于安装不当使载荷在整个齿宽上分布不均匀，发生部分折断； 齿根折断是由于长期工作， 齿根疲劳弯曲应力超过其许用值而产生的。防止的方法是防止超载和减少齿根应力集中。2）齿面点蚀 齿面的接触应力在长期工作中受到脉动循环应力的作用超过其许用值时， 会产生细微的疲劳裂纹， 在有润滑的状态下，油进入裂纹内部， 传动时产生高压使裂纹蔓延扩

54、展剥落金属， 形成麻点。 防止的方法是提高齿面硬度和降低表面粗糙度值， 或选用大粘度的润滑油。点蚀只出现在闭式齿轮传动中。3）齿面磨损跑合性的磨损起抛光接触面的作用，有利于改善齿面啮合状态， 如新汽车要经过跑合期后， 零件才进入正常的工作阶段。 另一种是由于啮合面进入了金属屑或灰砂而引起的磨粒磨损， 它破坏了齿面的渐开线齿形， 应当注意避免发生。 防止的方法是保证润滑油的清洁，给齿轮加装防护罩。这种磨损发生在开式齿轮传动中。4）齿面胶合 当齿面失去润滑后，两齿面将直接接触，在重载摩擦发热超过金属融化温度时， 相互粘合在一起， 继续传动时又相互划伤、撕裂而形成沟纹。防止的方法是增大油的粘度，提高表面硬度和降低表面粗糙度值。三、常用齿轮材料1）锻钢 应用最多，由于锻造提高了材料的力学性能。但齿轮 的尺寸不能大于500mm,还应当考虑生产条件是否能够达到要求。一 般选用中碳钢。2）铸钢 当不能采用锻钢齿轮时，只能选用铸钢件，但其力学 性能不如锻钢。3）铸铁 应用较少，