机械设计基础(曹井新)项目9教案

授课教案授课教师课程名称机械设计基础项目9授课时间年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第节第节第节班班班授课项目常用联接的认识与强度计算教学目标知识目标：了解键联接的类型、特点和应用、花键联接和销联接的特点及应用、螺纹联接的类型和特点、螺纹的主要参数、螺纹联接的防松、螺栓联接的强度计算能力目标：能够对螺纹联接进行防松处理、对螺栓联接进行强度计算素质目标：能够对螺纹联接进行防松处理、对螺栓联接进行强度计算重点难点重点：了解键联接的类型、特点和应用、花键联接和销联接的特点及应用、螺纹联接的类型和特点、螺纹的主要参数、螺纹联接的防松、螺栓联接的强度计算难点：螺栓联接的强度计算教学地点普通教室□一体化教室□多媒体教室实训室□实验室□企业现场□其他教学方法及手段常规教学□启发式教学□现场教学□案例教学□问题教学□项目教学□多媒体教学□演示教学其他教学过程设计一、复习复习上次课学习的内容。二、课程导入：螺纹联接根据载荷性质不同，其失效形式也不同：受静载荷螺栓的失效多为螺纹部分的塑性变形或螺栓被拉断。受变载荷螺栓的失效多为螺栓的疲劳断裂。对于受横向载荷的铰制孔用螺栓联接，其失效形式主要为螺栓杆剪断，栓杆或被联接件孔接触表面挤压破坏。三、课程设计过程（4学时）教师指导学生活动时间分钟任务9.1键联接与销联接的认识复习上次课学习的内容。提问+讨论学生发言汇报、记录学习笔记10教师导课：学习提示【任务引入】选择普通A型键，试查表确定键的主要参数，并写出该键的标记。教师介绍本任务的学习内容。学生发言汇报、记录学习笔记15分小组学习:1.键联接的类型、特点和应用讨论：你所见到的键联接。举一例。2．平键的选用3．花键联接讨论：花键的优点4．销联接讨论：你所见到的键联接。举一例。阅读教材和PPT、分组讨论、撰写发言提纲、学生发言汇报，课，记录学习笔记40任务实施以学生学习小组为单位进行任务实施汇报10教师点评任务实施情况并进行评价学生自我评价，记录学习笔记5教师小结，解析本任务的重点和难点。布置作业与下次课预习内容。阅读教材、记录学习笔记10任务9.2螺纹联接的认识与强度计算复习上次课学习内容学生发言汇报、记录学习笔记10教师导课：学习提示【任务引入】试确定气缸盖的联接螺栓的直径。教师介绍本任务的学习内容。学生发言汇报、记录学习笔记15分小组学习:1.螺纹的形成2．螺纹联接的类型3．螺栓联接结构设计应考虑的问题4．螺纹联接的防松提问+讨论：你所见到的螺纹联接的防松方法5．螺栓联接的强度计算提问+讨论：螺栓联接的受力分析阅读教材和PPT、分组讨论、撰写发言提纲、学生发言汇报，课，记录学习笔记40任务实施以学生学习小组为单位进行任务实施汇报10教师点评任务实施情况并进行评价学生自我评价，记录学习笔记5教师小结，解析本任务的重点和难点。布置作业与下次课预习内容。阅读教材、记录学习笔记10四、课后任务1.完成作业。2.让学生在生活中去发现本任务讲解的内容。3.复习并预习下次课内容教学后记No授课内容任务9.1键联接与销联接的认识一、复习10分钟复习上次课学习内容二、教师导课与课程学习：（1）学习提示。15分钟本任务将通过查表确定键的主要参数并写出该键的标记实例来认识键联接。教师介绍本任务的学习内容。（2）分小组学习:40分钟9.1.1键联接的类型、特点和应用键联接多用于轴毂联接方式中，这种联连接结构简单、拆装方便、工作可靠。带轮与轴之间的键联接如图9-1所示。键是标准件，分为平建、半圆键、楔键和切向键等。1.平键联接常用的平键有四类：普通平键，导向平键，滑键和薄型平键。普通平键属于静联接。导向平键和滑键与轮毂的键槽配合较松，属于动联接。（1）普通平键普通平键的端部形状可制成圆头（A型）、方头（B型）或单圆头（C型），如图9-2所示。A型B型C型（2）导向平键和滑键当被联接的毂类零件在工作过程中需要在轴上作轴向滑动时（如变速箱中的滑移齿轮），可采用导向平键或滑键。（3）薄型平键薄型平键与普通平键类似，也分为圆头、方头和单圆头三种形式。薄型平键与普通平键宽度相同时，其高度约为普通平键的60%～70%，因而传递扭矩的能力较低，常用于薄壁结构、空心轴及一些径向尺寸受限制的场合。2.半圆键联接下图为半圆键，其两侧面为工作面。轴上的键槽用盘铣刀铣出，键在槽中能绕键的几何中心摆动，可以自动适应轮毂上键槽的斜度。半圆键联接制造简单，装拆方便，缺点是轴上键槽较深，对轴削弱较大。适用于载荷较小的联接或锥形轴端与轮毂的联接。锥形轴端与轮毂的采用半圆键联接时，轴端可采用螺钉压板固定。学生发言汇报、记录学习笔记学生发言汇报并记录学习笔记阅读教材和PPT、分组讨论、撰写发言提纲、学生发言汇报，课，记录学习笔记No授课内容4.切向键联接9.1.2平键的选用

1.平键的类型选择平键的类型选择应考虑平键联接传递转矩的大小、平键对中性要求以及键处于轴的中部或端部等因素。2.平键的尺寸选择平键的主要尺寸为宽度b、高度h与长度L，键的剖面尺寸“bxh”根据轴径d由国家标准中的规定来选定。键的长度L略小于轮毂宽度B，一般L=B-（5-10）mm,9.1.3花键联接1．花键及花键联接花键是把键直接做在轴上和轮孔上（轴上为凸条，孔中为凹槽），与它们成一整体。2.花键的分类花键按照其键形不同，可分为矩形花键和渐开线花键。3.花键联接的尺寸标注：6×23f7×26a11×6d11，表示外花键齿数为6，小径为23，公差带代号为f7；大径为26，公差带代号为a11；键宽为6，公差带代号为d11。9.1.4销联接销主要用来固定零件之间的相对位置，起定位作用，也可用于轴与轮毂的连接，传递不大的载荷，还可作为安全装置中的过载剪断元件。（3）任务实施10分钟【任务内容】：已知轴径d=30mm，轴上安装的齿轮宽度B=60mm，选择普通A型键，试查表确定键的主要参数，并写出该键的标记。查表9-1，键的公称尺寸bxh为8x7mm，选取键长L=B-（5-10）=60-（5-10）=50-55mm，表中键的长度系列有50mm和56mm，故取L=50mm。标记为：键8x50GB/T1096-2003。（4）教师点评任务实施情况并进行评价。5分钟（5）教师小结，解析本任务的重点和难点。布置作业与下次课预习内容。10分钟键联接的类型、特点和应用、平键的选用、花键联接、销联接。三、课后任务1.完成作业：课后练习。2.让学生在生活中去发现本任务讲解的内容。3.复习并预习下次课内容：任务9.2学生在老师的指导下分组学习并进行小组学习成果汇报以学生学习小组为单位进行任务实施汇报No授课内容任务9.2螺纹联接的认识与强度计算一、复习10分钟复习上次课学习内容二、教师导课与课程学习：（1）学习提示。15分钟试确定气缸盖的联接螺栓的直径。教师介绍本任务的学习内容。（2）分小组学习:40分钟9.2.1螺纹的形成刀具在圆柱（或圆锥）外表面加工所形成的螺纹称为外螺纹；在圆柱（或圆锥）内表面加工所形成的螺纹称内螺纹。外螺纹和直径较大的内螺纹可用车床加工，如图9-17所示。对于直径较小的内螺纹，先用钻头钻出光孔，再用丝锥攻螺纹。9.2.2螺纹联接的类型螺纹联接有四种基本类型：螺栓联接（含铰制孔螺栓联接）、双头螺柱联接、紧钉螺钉联接、螺钉联接，如图所示。a）螺栓联接b）铰制孔螺栓联接c）双头螺柱联接d）紧钉螺钉联接e）螺钉联接9.2.3螺栓联接结构设计应考虑的问题1.联接接合面的几何形状一般呈轴对称几何形状，螺栓组的对称中心与联接接合面的形心重合，保证联接接合面受力比较均匀，2.分布在同一圆周上的螺栓个数应为2、3、4、6、8等易于等分的数目，以便于在圆周上钻孔分度和划线。3.当螺栓联接承受弯矩和转矩时，应使螺栓的位置尽可能地靠近联接接合面的边缘，以减小螺栓受力，4.螺栓的布置应合理，间距、边距应适当。应根据扳手所需的活动空间大小决定，5.避免螺栓承受偏心载荷。学生发言汇报、记录学习笔记学生发言汇报并记录学习笔记阅读教材和PPT、分组讨论、撰写发言提纲、学生发言汇报，课，记录学习笔记No授课内容9.2.4螺纹联接的防松1.摩擦防松摩擦防松的原理是在螺旋副中产生不随附加载荷变化的正压力，形成阻止螺旋副发生相对转动的摩擦力。一般摩擦防松的方法有三种形式：⑴弹簧垫圈防松，⑵双螺母防松，⑶自锁螺母防松。2.机械防松机械防松一般有三种形式：⑴开口销防松，主要是利用开口销使螺纹副不产生相对转动而防松。如图9-24所示。⑵止动垫圈防松，即当螺母拧紧以后，分别把垫片的两耳（或单耳）向螺母和被联接件的侧面弯起贴紧。这种方法使用方便，防松可靠。如图9-25所示。开口销防松止动垫圈防松⑶串联钢丝防松，3.破坏螺旋副关系防松破坏螺旋副关系防松也叫不可拆防松，就是使螺纹副转变成非运动副形式，使联接不可拆卸，从而达到防松的目的。一般是在螺旋副旋紧以后，采用端部铆接、冲点、焊接、胶接等方法进行。9.2.5螺栓联接的强度计算1.松联接螺栓的强度计算松联接螺栓，就是在承受工作载荷之前不需要预紧的螺栓联接。松联接螺栓工作时只承受轴向工作载荷F，其螺纹部分的强度为或螺栓直径No授课内容2.紧螺栓联接的强度计算（1）受横向工作载荷的紧螺栓联接这种螺栓加预紧力，在工作时螺栓杆受拉，轴向拉力为F′。由联接件结合面的摩擦力传递横向载荷。由摩擦力平衡横向载荷znμF′≥C即F′≥C/（znμ）图9-29受横向载荷的普通螺栓联接式中，z—螺栓数目；N—结合面数；μ—结合面摩擦因数；F—′预紧力；C—可靠性因数，一般为1.1～1.3；螺栓受的拉应力为或螺栓直径(2)受轴向工作载荷的紧螺栓联接螺栓所受的总拉力FQ为轴向工作载荷与残余预紧力之和。即FQ=F＋F″为保证螺栓联接的紧密性与紧固性，残余预紧力F″应大于零。或螺栓直径（3）任务实施。10分钟任务内容如图所示，已知气缸直径D=280mm，气缸压力p=0～0.8MPa，螺栓个数z=8，缸盖厚度b=20mm，装配时不控制预紧力，试确定气缸盖的联接螺栓的直径。气缸盖螺栓联接（1）解①单个螺栓承受的工作载荷F学生在老师的指导下分组学习并进行小组学习成果汇报No授课内容②单个螺栓承受的总载荷FQ由表5-3查得，取F=1.6F则FQ=F＋F″=2.6F=2.6×6157.5N=16009.5N③选择螺栓材料选择45钢为螺栓材料，由表5-1可知=360MPa，由表5-2可知，取安全系数，则螺栓的许用拉应力为④计算所需螺栓的直径查螺