《機(jī)械基礎(chǔ)》教案.doc
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______________________________________________________________________________________________________________ 機(jī)械基礎(chǔ)——教案 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》授課教案 電氣、機(jī)電班 課 題: 緒論 第1章 機(jī)械概述 一、教學(xué)目標(biāo)及要求: 1、本課程的性質(zhì)、內(nèi)容、特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法 2、掌握機(jī)器的概念、術(shù)語(yǔ)及組成 3、掌握摩擦的概念、類(lèi)型、磨損及磨損規(guī)律 4、掌握力的概念、基本性質(zhì)、物體的受力分析 二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn): 1、機(jī)器的概念和術(shù)語(yǔ) 2、力的概念、基本性質(zhì)、物體的受力分析及計(jì)算 三、教學(xué)方式: 教師課堂講解重點(diǎn)內(nèi)容,教具演示、師生互動(dòng)。 課型:課堂講解配合多媒體 四、教學(xué)過(guò)程簡(jiǎn)要說(shuō)明; 激發(fā)興趣引入主題,綜述本門(mén)課學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求,強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)方法。 1、課程的性質(zhì):機(jī)械專(zhuān)業(yè)的綜合基礎(chǔ)課 2、課程內(nèi)容:包括工程力學(xué)、機(jī)械工程材料學(xué)、機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)等方面的基礎(chǔ)知識(shí)。 適當(dāng)補(bǔ)充機(jī)械識(shí)圖知識(shí)。 3、學(xué)習(xí)方法:教師重點(diǎn)講解與學(xué)生自學(xué)相結(jié)合;理論和實(shí)踐相結(jié)合;預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)相結(jié)合 4、總教學(xué)目的及要求: 1)了解和掌握工程力學(xué)、機(jī)械工程材料學(xué)、機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)等方面的基礎(chǔ)知識(shí)。 2)能看懂機(jī)械原理圖和結(jié)構(gòu)圖 3)初步具有使用、維護(hù)一般機(jī)械的能力 4)初步具備分析一般機(jī)械的能力 第一部分:入門(mén)基本理論知識(shí)概述 機(jī)器的概念及組成 (一)機(jī)器的概念 1、機(jī)械: 機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱(chēng)。 2、機(jī)器: 人工物體組合,各部分之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng),能夠轉(zhuǎn)換或傳遞能量、物料和信息的機(jī)械。 3、機(jī)構(gòu): 人工物體組合,各部分之間具有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械。 構(gòu)件: 相互之間能作相互運(yùn)動(dòng)的機(jī)件。 零件:機(jī)械的構(gòu)成單元。 零件與構(gòu)件的區(qū)別: 零件是制造單元,構(gòu)件是運(yùn)動(dòng)單元,零件組成構(gòu)件,構(gòu)件是組成機(jī)構(gòu)的各個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的實(shí)體。 機(jī)構(gòu)與機(jī)器的區(qū)別: 機(jī)器能完成有用的機(jī)械功或轉(zhuǎn)換機(jī)械能,機(jī)構(gòu)只是完成傳遞運(yùn)動(dòng)、力或改變運(yùn)動(dòng)形式,同時(shí) 機(jī)構(gòu)是機(jī)器的主要組成部分。 (二)機(jī)器的組成 一臺(tái)完整的機(jī)器,通常由四部分組成 原動(dòng)機(jī)部分(動(dòng)力裝置): 作用是將其它形式的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,以驅(qū)動(dòng)機(jī)器各部分的運(yùn)動(dòng)。 執(zhí)行部分(工作機(jī)構(gòu)): 機(jī)器中直接完成具體工作任務(wù)。 傳動(dòng)部分(傳動(dòng)裝置): 將原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給工作機(jī)構(gòu)。 操縱或控制部分: 顯示、反映、控制機(jī)器的運(yùn)行和工作。 (三)、金屬材料的性能 金屬材料的性能一般分為工藝性能和使用性能。 工藝性能: 金屬材料在各種加工條件下所表現(xiàn)出來(lái)的性能。 使用性能: 金屬零件在使用條件下材料所表現(xiàn)出來(lái)的性能。使用性能包括物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能。 金屬材料的物理性能 物理性能:指金屬所固有的屬性。它包括密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、熱膨脹和磁性等。 1、密度 單位體積金屬的質(zhì)量(單位:㎏/m3)。根據(jù)密度,可分為輕金屬(4.5g/㎝3)和重金屬。 2、熔點(diǎn): 金屬?gòu)墓虘B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)的溫度稱(chēng)為熔點(diǎn)。單位:oC。根據(jù)熔點(diǎn),可分為低熔點(diǎn)金屬(小于1000oC),中熔點(diǎn)金屬(1000~2000oC)和高熔點(diǎn)金屬(大于2000oC)。 3、導(dǎo)熱性 金屬材料傳導(dǎo)熱量的能力。一般用熱導(dǎo)率(導(dǎo)熱系數(shù))λ表示導(dǎo)熱性能的優(yōu)劣。單位為W(m·K) 4、熱膨脹性 金屬材料的體積隨溫度升高而增大,隨溫度的降低而減小的性能。常用線膨脹系數(shù)αl表示其膨脹性。 導(dǎo)電性 金屬材料傳導(dǎo)電流的性能。 磁性 金屬材料導(dǎo)磁的性能稱(chēng)為磁性。 金屬材料的化學(xué)性能 金屬材料在化學(xué)作用下所表示出來(lái)的性能,主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面: 耐腐蝕性 金屬材料在常溫下抵抗氧、水蒸氣及其它化學(xué)介質(zhì)腐蝕作用的能力。 2、抗氧化性 金屬材料抵抗氧化作用的能力。 化學(xué)穩(wěn)定性 金屬材料耐腐蝕性和抗氧化性的總稱(chēng)。 (四)金屬材料的力學(xué)性能 指金屬材料在外力的作用下所表示出來(lái)的抵抗性能 強(qiáng)度:金屬材料在靜載荷的作用下,抵抗變形和破壞的能力。 強(qiáng)度指標(biāo)一般用抭拉強(qiáng)度或強(qiáng)度極限σb表示,σb表示材料在拉伸條件下所能承受的最大應(yīng)力,可以通過(guò)拉伸實(shí)驗(yàn)確定。 塑性:金屬材料在靜載荷作用下產(chǎn)生永久變形而不破壞的能力。 塑性指標(biāo)用伸長(zhǎng)率δ和斷面收縮率ψ表示,δ、ψ的值越大,表示材料的塑性越好。 硬度:硬度是指金屬材料抵抗其它物體壓入其表面的能力。硬度一般采用壓入法硬度試驗(yàn),布氏硬度(HB)洛氏硬度、(HRC、HRB、HRA)、維氏硬度(HV) 韌性:金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。韌性指標(biāo)用沖擊韌度或沖擊值αk表示,其單位為J/㎝2。αk值越大,沖擊韌度超高。 疲勞強(qiáng)度:金屬材料在無(wú)限多次交變載荷(鋼107次、有色金屬108次)作用下而不破壞的最大應(yīng)力稱(chēng)疲勞強(qiáng)度或疲勞極限。施加的交變應(yīng)力是對(duì)稱(chēng)循環(huán)力時(shí),所得的疲勞強(qiáng)度用σ-1表示。 金屬材料的工藝性能:金屬材料的工藝性能是指其在各種加工條件下所表現(xiàn)出來(lái)的適應(yīng)能力。 鑄造性:金屬材料能否用鑄造方法制成優(yōu)良鑄件的性能。 鍛壓性:金屬材料能否用鍛壓方法制成優(yōu)良鍛壓件的性能。 焊接性:金屬材料在一定焊接條件下,是否易于獲得優(yōu)良焊接接頭的能力。 (五)、機(jī)械零件的強(qiáng)度 在外力作用下的零件,要求能夠正常的工作,一般應(yīng)滿足以下三個(gè)方面的要求: 足夠的強(qiáng)度; 必要的剛度; 足夠的穩(wěn)定性。 (一)機(jī)械零件的強(qiáng)度 機(jī)械零件的強(qiáng)度是指零件受載后抵抗斷裂、塑性變形和表面失效的能力。 內(nèi)力,即是構(gòu)件內(nèi)部之間或各質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用力。 構(gòu)件在未受外力作用時(shí),其中即有內(nèi)力存在;當(dāng)受到外力作用時(shí),這些構(gòu)件內(nèi)力就要發(fā)生相應(yīng)的變化,可以認(rèn)為,在外力作用下出現(xiàn)了附加內(nèi)力,材料力學(xué)中,只研究外力與附加內(nèi)力的關(guān)系,故將附加內(nèi)力簡(jiǎn)稱(chēng)為內(nèi)力。 應(yīng)力:根據(jù)“平面假設(shè)”可知,內(nèi)力在橫截面上是均勻分布的,若桿軸力為N,橫截面面積為A,則單位面積上的內(nèi)力為: σ=N/A 式中σ稱(chēng)為正應(yīng)力,它反映了內(nèi)力中橫截面上分布的密度,國(guó)際單位為帕斯卡(Pa)。 P P P N 許用應(yīng)力·強(qiáng)度條件 1)在外力作用下材料不被破壞的條件下,應(yīng)力能夠達(dá)到的最大限度,稱(chēng)為該材料的極限應(yīng)力σjx 2)將測(cè)定的極限應(yīng)力σjx作適當(dāng)降低,規(guī)定出桿件能安全工作的應(yīng)力最大值,這就是許用應(yīng)力〔σ〕。 為保證零件有足夠的強(qiáng)度,必須使零件在受載后的工作應(yīng)力不超過(guò)許用應(yīng)力。 即:σ≤〔σ〕 (六)、摩擦和磨損 1、摩擦 摩擦是指兩物體的接觸表面阻礙它們相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械阻力。 摩擦的基本概念、分類(lèi)、摩擦狀態(tài)及物理值見(jiàn)教材P9面表1-1。 2、磨損 1、磨損的過(guò)程 機(jī)件的磨損過(guò)程大致分為三個(gè)階段 走合磨損階段、穩(wěn)定磨損階段、劇烈磨損階段 2、磨損的類(lèi)型 根據(jù)磨損的機(jī)理分可分為以下五種 1)粘著磨損: 摩擦表面不平峰尖在相互作用的各點(diǎn)發(fā)生“冷焊”(粘附)后,材料從一個(gè)面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)面形成的磨損。 異類(lèi)材料比同類(lèi)材料抗粘性好;脆性材料比塑性材料抗粘性好;表面粗糙度愈小,抗粘能力愈強(qiáng)。 2)磨料磨損: 由外部進(jìn)入摩擦表面間的游離顆?;蛴驳牟黄椒寮庠谳^軟材料表面劃刨出許多溝紋而形成的磨損。 材料的硬度超高,耐磨性越好;磨料的平均尺寸越大、硬度越大,磨損越大。 3)疲勞磨損 當(dāng)作滾動(dòng)或滾滑運(yùn)動(dòng)的高副受到反復(fù)的接觸應(yīng)力,如果接觸應(yīng)力超過(guò)材料的接觸疲勞強(qiáng)度,就會(huì)在其表面或表面下形成疲勞裂紋,隨著裂紋的擴(kuò)展和相互連接,就會(huì)造成許多顆粒從零件工作表面脫落下來(lái),而形成的磨損。 鋼的心部硬度越高,產(chǎn)生疲勞裂紋的危險(xiǎn)性越?。惶岣弑砻尜|(zhì)量,在一定范圍內(nèi)能提高抗疲勞磨損能力;高壓潤(rùn)滑,能提高抗疲勞磨損能力。 4)沖蝕磨損: 含有硬質(zhì)微粒的流體沖擊到固體表面所造成的磨損。 其影響因素有:磨粒與固體表面的摩擦因數(shù)、磨粒的沖擊角度、沖擊速度等。 5)腐蝕磨損 由空氣中的酸性物質(zhì)水分,或潤(rùn)油料中的無(wú)機(jī)酸的化學(xué)作用在摩擦表面所造成的磨損。 影響腐蝕磨損的主要因素是:零件表面的氧化膜性質(zhì)和環(huán)境溫度。 第二部分:構(gòu)件的靜力分析 構(gòu)件的靜力分析是選擇構(gòu)件的材料、確定構(gòu)件具體外形尺寸的基礎(chǔ)。 一、工程力學(xué)的幾個(gè)基本概念 1、 剛體:指受力時(shí)不變形的物體。 實(shí)際中剛體并不存在,但如果物體的尺寸和運(yùn)動(dòng)范圍都遠(yuǎn)大于其變形量,則可不考慮變形的影響,將其視為剛體,因此,剛體只是一個(gè)理想的力學(xué)模型。 2、 平衡:平衡是指物體相對(duì)于地面保持靜止或作均速直線運(yùn)動(dòng)。 3、平衡條件 作用在剛體上的力應(yīng)當(dāng)滿足的必要和充分的條件稱(chēng)為平衡條件。 二、力的基本性質(zhì) (一) 力和力系 1、力的定義 力是物體間的相互作用,這種作用使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和形狀發(fā)生改變。 力使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的效應(yīng),稱(chēng)為力的外效應(yīng);使物體的形狀發(fā)生改變的效應(yīng),稱(chēng)為力的內(nèi)效應(yīng) 2、力的三要素 力的大小、方向和作用點(diǎn)稱(chēng)為力的三要素。 力的任一要素的改變,都將改變其作用效果,因此,力是矢量,用黑體字母(如F)表示,對(duì) 應(yīng)的白體字母表示其大小,力的大小以牛頓(N)為單位。 3、力的圖示法 力在圖中用有向線段AB表示: 線段的長(zhǎng)度代表其大?。痪€段所在 的直線為力的作用線,箭頭代表力 的方向;線段的起點(diǎn)表示力的作用點(diǎn)。 4、力系 力系的概念 作用在物體上的一群力稱(chēng)為力系 力系的等效 力系的等效是指兩個(gè)力系對(duì)同一剛體的作用效果相同。等效的兩個(gè)力系可以互相代替。 合力與分力 若一力與一力系等效,則此力稱(chēng)為該力系的合力,力系中各力稱(chēng)為此力的分力。 (二)力的基本性質(zhì) 性質(zhì)一(二力平衡原理) 作用在剛體上的兩個(gè)力,使剛體保持平衡的必要和充分條件是:這兩個(gè)力大小相等,方向相 反,作用在同一直線上(即兩力等值、反向、共線)。 只受二個(gè)力的作用而保持平衡的剛體稱(chēng)為二力體。 F2 F1 性質(zhì)二(力的平衡四邊形法則) 作用在物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力,可以按平行四邊形法則合成一個(gè)合力。此合力也作用在該點(diǎn),其大小和方向由這兩力為邊構(gòu)成的平行四邊形的主對(duì)角線確定。 R=F1+F2 ?。?-1) F2 FF R F1 性質(zhì)三(作用和反作用定律) 任意兩個(gè)相互作用物體之間的作用力和反作用力同時(shí)存在。這兩個(gè)力大小相等,作用線相同而指向相反,分別作用在這兩個(gè)物體上。(注意和二力平衡的區(qū)別) 4)性質(zhì)四(力的可傳性) 作用在剛體的力,可沿其作用線任意移動(dòng)其作用點(diǎn)而保持它原來(lái)對(duì)剛體的作用效果。 F F 三、約束和約束力 在分析物體的受力情況時(shí),常將力分為給定力(已知力,如重力、磁力、流體壓力、彈簧彈力和某些作用在物體上的已知力)和約束力。 (一)約束和約束力 1、約束 對(duì)物體運(yùn)動(dòng)起限制作用的其他物體稱(chēng)為約束物,簡(jiǎn)稱(chēng)約束。 2、約束力 約束對(duì)被約束物的力稱(chēng)為約束力。 約束力的方向與該約束所能限制的運(yùn)動(dòng)方向相反。約束力的大小需由平衡條件求出。 (二)常見(jiàn)的約束類(lèi)型 1)光滑接觸表面約束 兩物體的接觸表面非常光滑,摩擦可忽略不計(jì)時(shí),即屬于光滑表面約束。 約束力作用在接觸點(diǎn),方向沿接觸表面的公法線并指向受力物體。 N N A B A 2)柔性約束 由柔軟的繩索、鏈條等構(gòu)成的約束(假設(shè)其不可伸長(zhǎng))稱(chēng)為柔性約束。 其約束力為拉力,作用在接觸點(diǎn),方向沿繩索背離物體。 S S1 S1 G G 3)光滑柱鉸 約束物與被約束物以光滑圓柱面相聯(lián)接。其中一個(gè)為約束物,另一個(gè)為被約束物,約束物不動(dòng)時(shí),稱(chēng)為固定鉸鏈支座,簡(jiǎn)稱(chēng)固定支座。 約束力為過(guò)接觸點(diǎn)K沿徑向的壓力,由于接觸點(diǎn)在圓周上的位置不能預(yù)先確定,因此,通常用兩個(gè)相互垂直的分力代替。 N NY NY N1 NX NX 柱鉸支座簡(jiǎn)化畫(huà)法 K 固定支座簡(jiǎn)化畫(huà)法 4)可動(dòng)支座(可動(dòng)鉸鏈支座的簡(jiǎn)稱(chēng)) 它為一種復(fù)合約束,約束力的方向與支承面垂直。 NY A 可動(dòng)支座的簡(jiǎn)圖和約束為畫(huà)法 5)固定端約束 P P A A FX FY 固定約束簡(jiǎn)化畫(huà)法 6)二力體 二力體為一種復(fù)合約束。工程上常見(jiàn)的二力體是指兩端有鉸且自重不計(jì)的拉桿或壓桿。 二力體對(duì)被約束物的約束力的作用線與二力體所受兩力作用點(diǎn)的連線重合。 C NC D ND 四 物體受力分析和受力圖 受力分析就是研究某個(gè)物體受到的力,并分析這些力的三要素。 畫(huà)受力圖的一般步驟: 1、認(rèn)定研究對(duì)象,并單獨(dú)畫(huà)出。 2、畫(huà)給定力 3、分析并畫(huà)約束力 五、本次課小結(jié) 1、 金屬材料的性能包括使用性能和工藝性能,而使用性能中的力學(xué)性能與零件關(guān)系最大。 2、 強(qiáng)度是金屬材料在靜載荷作用下抵抗變形和破壞的能力。強(qiáng)度越高,抵抗破壞能力越大。常用強(qiáng)度是抗拉強(qiáng)度和強(qiáng)度極限。 3、 常用硬度表示方法有HB布氏和HRC洛氏硬度,后者用于淬火后材料的硬度表示。 4、 失效的定義和應(yīng)力的含義及應(yīng)力的單位關(guān)系。 5、 區(qū)別靜應(yīng)力和交變應(yīng)力不同狀態(tài)下產(chǎn)生的失效形式有何不同。 六、 布置作業(yè) 練習(xí)冊(cè)對(duì)應(yīng)內(nèi)容 [教學(xué)反思] 1、 金屬材料的物理、化學(xué)性能對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)比較熟悉,初中已多少學(xué)過(guò),而力學(xué)性能、工藝性 能和強(qiáng)度是新知識(shí),可能比較陌生。 2、 強(qiáng)度的種類(lèi)較多,應(yīng)多舉例以示區(qū)別。失效的含義較難,可能一時(shí)難以理解,應(yīng)多做解釋。 3、采用多媒體教學(xué)。先給出一般特征再用具體例子說(shuō)明構(gòu)件、零件、機(jī)構(gòu)、機(jī)器及機(jī)械的概念。認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)的重要性和必要性,了解怎樣學(xué),有什么要求。 4、 熟悉各種典型的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制步驟,反復(fù)練習(xí),對(duì)后續(xù)課的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析很重要。要多用一些時(shí)間練習(xí)、鞏固。真正的讓學(xué)生掌握這部分知識(shí),提高運(yùn)動(dòng)分析能力。 章節(jié)名稱(chēng) 螺紋連接及螺旋傳動(dòng) 授課形式 講授 課時(shí) 3 班級(jí) 電氣、機(jī)電 教學(xué)目的 了解螺紋的應(yīng)用和分類(lèi)、代號(hào) 教學(xué)重點(diǎn) 1、了解螺紋及主要參數(shù); 2、機(jī)械制造常用螺紋及螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型 3、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施 4、螺旋傳動(dòng)的類(lèi)型、特點(diǎn)及應(yīng)用 教學(xué)難點(diǎn) 1、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松手段 2、螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算與校核 輔助手段 模型或多媒體輔助 教學(xué)過(guò)程及說(shuō)明; ★ 教具演示并導(dǎo)入新課:(講解相關(guān)理論知識(shí)) 螺紋聯(lián)接:利用螺紋零件將兩個(gè)或兩個(gè)以上的零件相對(duì)固定起來(lái)的聯(lián)接。 螺旋傳動(dòng):利用螺紋零件將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng),從而傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力的裝置. 一、螺紋的形成 二、螺紋的類(lèi)型 1、 按線數(shù)分 在圓柱體上沿一條螺旋線切制的螺紋,稱(chēng)為單線螺紋。 也可沿二條、三條螺旋線分別切制出雙線螺紋和三線螺紋。 單線螺紋主要用于聯(lián)接,多線螺紋主要用于傳動(dòng)。 2、按螺旋線繞行方向 按螺旋線繞行方向的不同,又有右旋螺紋和左旋螺紋之分。 通常采用右旋螺紋,左旋螺紋僅用于有特殊要求的場(chǎng)合。 3、位置分 螺紋有外螺紋和內(nèi)螺紋之分。在圓柱體外表面上形成的螺紋,稱(chēng)為外螺紋,在圓孔的表面上形成的螺紋,稱(chēng)為內(nèi)螺紋。 普通螺紋又有粗牙和細(xì)牙兩種。公稱(chēng)直徑相同時(shí),細(xì)牙螺紋的螺距小,升角小,自鎖性好,螺桿強(qiáng)度較高,適用于受沖擊、振動(dòng)和變載荷的聯(lián)接以及薄壁零件的聯(lián)接。細(xì)牙螺紋比粗牙螺紋的耐磨性差,不宜經(jīng)常拆卸,故生產(chǎn)實(shí)踐中廣泛使用粗牙螺紋。 三、螺紋的主要參數(shù) 螺紋的主要參數(shù): (1)大徑(d、D)——螺紋的最大直徑。對(duì)外螺紋是牙頂圓柱直徑(d),對(duì)內(nèi)螺紋是牙底圓柱直徑(D)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定大徑為螺紋的公稱(chēng)直徑。 (2)小徑(d1、D1)——螺紋的最小直徑。對(duì)外螺紋是牙底圓柱直徑(d1),對(duì)內(nèi)螺紋是牙頂圓柱直徑(D1)。 (3)中徑(d2、D2)——處于大徑和小徑之間的一個(gè)假想圓柱直徑,該圓柱的母線位于牙型上凸起(牙)和溝槽(牙間)寬度相等處。此假想圓柱稱(chēng)為中徑圓柱。 (4)螺距(P)——在中徑線上,相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。 (5)導(dǎo)程(S)——同一螺旋線上,相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)之間的軸向距離。對(duì)單線螺紋,S=P;對(duì)于線數(shù)為n的多線螺紋,S=np。 (6)牙形角(α)——在軸向截面內(nèi)螺紋牙形兩側(cè)邊的夾角。 (7)升角(λ)——在中徑圓柱上螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角。 四、螺紋代號(hào)與標(biāo)記 1.普通螺紋 螺紋的標(biāo)記由螺紋代號(hào)、螺紋公差代號(hào)和螺紋旋合長(zhǎng)度代號(hào)組成。 例 M24×1.5左—5g6g—L 其中M24——代表公稱(chēng)直徑為24mm的螺紋 1.5——表示螺紋的螺距為1.5mm 左——代表螺紋為左旋螺紋 5g——螺紋中徑公差代號(hào) 6g——螺紋頂徑公差代號(hào) L——代表螺紋旋合長(zhǎng)度 注:(1)粗牙普通螺紋不標(biāo)螺距 (2)中徑與頂徑公差代號(hào)相同只須標(biāo)一個(gè)。 (3)右旋螺紋旋向不標(biāo) (4)中等旋合長(zhǎng)度時(shí)可不標(biāo)代號(hào)。短旋合長(zhǎng)度時(shí)標(biāo)S,長(zhǎng)旋合長(zhǎng)度時(shí)標(biāo)L,特殊時(shí)也可標(biāo)出旋合長(zhǎng)度數(shù)值, 2.管螺紋 非螺紋密封用的管螺紋由螺紋特征代號(hào)(G)、尺寸代號(hào)和公差等級(jí)代號(hào)(A、 B)組成。 例:G 1 1/2A表示公稱(chēng)直徑為1 1/2英寸公差等級(jí)為A級(jí)外螺紋。 G1 1/2表示公稱(chēng)直徑為1 1/2 英寸的內(nèi)螺紋 注:(1)內(nèi)螺紋不標(biāo)公差等級(jí)代號(hào)。 (2)左旋螺紋可附加代號(hào)LH。例G1 1/2—LH。 (3)管螺紋的公稱(chēng)直徑指管子的內(nèi)徑。 五、螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型和螺紋聯(lián)接件 (一)、螺紋聯(lián)接件 螺紋聯(lián)接件有螺栓、雙頭螺柱、螺釘、緊定螺釘、螺母、墊圈、防松零件等,它們多為標(biāo)準(zhǔn)件,其結(jié)構(gòu)、尺寸在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中都有規(guī)定。它們的公稱(chēng)尺寸均為螺紋大徑 d,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用。 1.螺栓 螺栓的一部分為制有螺紋的螺桿,另一部分為螺栓頭。螺栓頭部形狀很多,如六角頭、方頭、圓柱頭和 T形頭等,應(yīng)用最多的是六角頭。 2.雙頭螺栓 3.螺釘 4.緊定螺釘 5.螺母 6.墊片 (二)、螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型 螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型有螺栓聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接、螺釘聯(lián)接、緊定螺釘聯(lián)接。 1.螺栓聯(lián)接 螺栓聯(lián)接是將螺栓穿過(guò)被聯(lián)接件的孔,然后擰緊螺母,將被聯(lián)接件聯(lián)接起來(lái)。螺栓聯(lián)接分為普通螺栓聯(lián)接和配合螺栓聯(lián)接。前者螺栓桿與孔壁之間留有間隙,后者螺栓桿與孔壁之間沒(méi)有間隙,常采用基孔制過(guò)渡配合。 螺栓聯(lián)接無(wú)須在被聯(lián)接件上切制螺紋孔,所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,裝拆方便,應(yīng)用廣泛。這種聯(lián)接通用于被聯(lián)接件不太厚并能從被聯(lián)接件兩邊進(jìn)行裝配的場(chǎng)合。 2.雙頭螺柱聯(lián)接 雙頭螺柱聯(lián)接是將雙頭螺柱的一端旋緊在被聯(lián)接件之一的螺紋孔中,另一端則穿過(guò)其余被聯(lián)接件的通孔,然后擰緊螺母,將被聯(lián)接件聯(lián)接起來(lái)。這種聯(lián)接通用于被聯(lián)接件之一太厚,不能采用螺栓聯(lián)接或希望聯(lián)接結(jié)構(gòu)較緊湊,且需經(jīng)常裝拆的場(chǎng)合。 3.螺釘聯(lián)接 螺釘聯(lián)接是將螺釘穿過(guò)一被聯(lián)接件的通孔,然后旋入另一被聯(lián)接件的螺紋孔中。這種聯(lián)接不用螺母,有光整的外露表面。它適用于被聯(lián)接件之一太厚且不經(jīng)常裝拆的場(chǎng)合。 4.緊定螺釘聯(lián)接 緊定螺釘聯(lián)接是將緊定螺釘旋入被聯(lián)接件之一的螺紋孔中,并以其末端頂住另一被聯(lián)接件的表面或頂入相應(yīng)的凹坑中,以固定兩個(gè)零件的相互位置。這種聯(lián)接多用于軸與軸上零件的聯(lián)接,并可傳遞不大的載荷。 六、螺紋傳動(dòng)類(lèi)型和應(yīng)用 螺紋傳動(dòng)是用內(nèi)、外螺紋組成的螺旋副來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳動(dòng)裝置。螺旋傳動(dòng)主要用來(lái)把主動(dòng)件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭?dòng)件的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 螺紋傳動(dòng)特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,傳動(dòng)連續(xù)、平穩(wěn)、承載能力大、傳動(dòng)精度高。但在傳動(dòng)中磨損較大效率低。 (一)、普通螺旋傳動(dòng) 1.普通螺旋傳動(dòng):指由螺桿和螺母組成的簡(jiǎn)單螺旋副。 2.運(yùn)動(dòng)方向的判定 螺桿、螺母的運(yùn)動(dòng)方向可根據(jù)左右手螺旋法則來(lái)判定: 左旋螺桿(螺母)伸左手,右旋螺桿(螺母)伸右手。半握拳,四指順著螺桿(或螺母)的旋轉(zhuǎn)方向,大母指的指向,即為螺桿(螺母)的移動(dòng)方向。 若當(dāng)螺桿(螺母)原地旋轉(zhuǎn),螺母(螺桿)移動(dòng)時(shí),螺母(螺桿)移動(dòng)方向與大拇指指向相反。 3.移動(dòng)距離 L=∮Ph/2π (二)、其它螺旋傳動(dòng) 1.差動(dòng)螺旋傳動(dòng) 差動(dòng)螺旋傳動(dòng)是指活動(dòng)螺母與螺桿產(chǎn)生差動(dòng)的螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。差動(dòng)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以產(chǎn)生極小的位移,而其螺紋的導(dǎo)程并不需要很小,加工比較容易.所以差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)常用于測(cè)微器,計(jì)算機(jī),分度機(jī),以及許多精密切削機(jī)床儀器和工具中。 2.滾動(dòng)螺旋傳動(dòng) 為了提高螺旋傳動(dòng)的效率,螺紋面之間采用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦,這種技術(shù)就是滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)。 滾珠螺旋傳動(dòng),傳動(dòng)效率高,傳動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),動(dòng)作靈敏。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造技術(shù)要求高,外形尺寸較大,成本高。目前主要應(yīng)用在精密傳動(dòng)的數(shù)控機(jī)床上,以及自動(dòng)控制裝置、升降機(jī)構(gòu)和精密測(cè)量?jī)x器中。 七、 本次課小結(jié) 本次課重點(diǎn)掌握螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型及螺紋緊固件的主要組成;螺紋聯(lián)接的常用預(yù)緊和防松方法;提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的常用措施等內(nèi)容。 八、 布置作業(yè) 練習(xí)冊(cè)對(duì)應(yīng)內(nèi)容 九、 [教學(xué)反思] 1、本課程將多門(mén)先修課程的基本理論應(yīng)用到實(shí)際中去,解決有關(guān)實(shí)際問(wèn)題。先修課程的掌握程度直接影響到本課程的學(xué)習(xí)。 2、學(xué)生在接觸本課程時(shí)會(huì)產(chǎn)生“沒(méi)有系統(tǒng)性”、“邏輯性差”等錯(cuò)覺(jué),這是由于本課程中不同研究對(duì)象所涉及到的理論基礎(chǔ)不相同,且相互之間無(wú)多大關(guān)系造成的。但只有掌握這些零散的研究對(duì)象,最終一定會(huì)對(duì)機(jī)器、機(jī)構(gòu)、零件的設(shè)計(jì)及應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。 章節(jié)名稱(chēng) 鍵聯(lián)接 授課形式 講授 課時(shí) 2 班級(jí) 電氣、機(jī)電 教學(xué)目的 了解鍵的分類(lèi)及特點(diǎn),學(xué)會(huì)選擇平鍵及校核強(qiáng)度和選用 教學(xué)重點(diǎn) 了解鍵的分類(lèi)及特點(diǎn),學(xué)會(huì)選擇平鍵及校核強(qiáng)度 教學(xué)難點(diǎn) 平鍵及校核強(qiáng)度 輔助手段 多媒體配合教具 教學(xué)過(guò)程及說(shuō)明; ★ 教具演示并導(dǎo)入新課:(講解相關(guān)理論知識(shí)) 聯(lián)接的形式按能否拆卸可分為兩大類(lèi):不可拆聯(lián)接和可拆聯(lián)接。常見(jiàn)的不可拆聯(lián)接有:鉚接、焊接、粘接等。可拆聯(lián)接有鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、銷(xiāo)聯(lián)接和螺紋聯(lián)接。 一.鍵聯(lián)接的種類(lèi) 在各種機(jī)器上有很多轉(zhuǎn)動(dòng)零件,如飛輪、帶輪、凸輪等,這些零件和軸大多數(shù)采用鍵聯(lián)接或花鍵聯(lián)接。 鍵聯(lián)接是由輪轂、軸和鍵組成. 鍵聯(lián)接的功用是聯(lián)接轉(zhuǎn)動(dòng)零件與軸,以傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 鍵根據(jù)結(jié)構(gòu)和承受載荷的不同可分為松鍵聯(lián)接和緊鍵聯(lián)接兩大類(lèi)。 (一)松鍵聯(lián)接 1.平鍵聯(lián)接 平鍵分為普通平鍵和導(dǎo)向平鍵二種。 (1)普通平鍵:普通平鍵的上、下平面和兩個(gè)側(cè)面相互平行。 A普通圓頭平鍵:鍵在鍵槽中的固定較好,但鍵槽端部的應(yīng)力集中較大。 B普通平頭平鍵:鍵在鍵槽端部的應(yīng)力集中較小,但鍵在鍵槽中的軸向固定不好。 C單圓頭平鍵: 常用在軸端的聯(lián)接中。 平鍵聯(lián)接裝配時(shí)先將鍵放入軸上鍵槽中,然后推上輪轂,構(gòu)成平鍵聯(lián)接。平鍵聯(lián)接時(shí),鍵的上頂面與輪轂鍵槽的底面之間留有間隙,而鍵的兩側(cè)面與軸、輪轂鍵槽的側(cè)面配合緊密,工作時(shí)依靠鍵和鍵槽側(cè)面的擠壓來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩,因此平鍵的側(cè)面為工作面。 平鍵聯(lián)接由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便和對(duì)中性好,因此獲得廣泛應(yīng)用。 (2)導(dǎo)向平鍵和滑鍵 導(dǎo)向平鍵是加長(zhǎng)的普通平鍵,采用導(dǎo)向平鍵時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)零件的輪轂可在軸上沿軸向滑動(dòng),適用于軸上零件的軸向移動(dòng)量不大的場(chǎng)合,如變速箱中的滑移齒輪。 當(dāng)軸上零件的軸向移動(dòng)量很大時(shí),可采用滑鍵。滑鍵聯(lián)接是將滑鍵固定在輪轂上,并與輪轂一起在軸上的鍵槽中滑動(dòng)。 2.半圓鍵聯(lián)接 半圓鍵的上表面為平面,下表面為半圓形弧面,兩側(cè)面互相平行。半圓鍵聯(lián)接也是靠?jī)蓚?cè)工作面?zhèn)鬟f轉(zhuǎn)矩的。 它的優(yōu)點(diǎn)是:能自動(dòng)適應(yīng)輪轂槽底的傾斜,使鍵受力均勻不偏。但它對(duì)軸的削弱大,宜用于軸端傳遞轉(zhuǎn)矩不大的場(chǎng)合。 (二)緊鍵聯(lián)接 緊鍵聯(lián)接分為楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接。 1.楔鍵 楔鍵的頂面有1:100的斜度,兩側(cè)面相互平行。工作時(shí)依靠鍵的頂面和底面與輪轂鍵槽和軸槽的底面間所產(chǎn)生擠壓力和摩擦力來(lái)傳遞動(dòng)力和轉(zhuǎn)矩。適用于對(duì)中性要求不高、轉(zhuǎn)速較低的場(chǎng)合。 2.切向鍵 切向鍵是由兩個(gè)具有1:100單面斜度的普通楔鍵沿斜面貼合在一起組成的,只能用于傳遞單方向的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)傳遞兩個(gè)方向轉(zhuǎn)矩時(shí),應(yīng)裝兩副切向鍵。適用于對(duì)中性和運(yùn)動(dòng)精度要求不高、低速、重載、軸徑大于100mm的場(chǎng)合。 二.平鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算 1.選擇平鍵的類(lèi)型和尺寸 根據(jù)聯(lián)接的要求,按軸徑確定類(lèi)型和鍵的寬度b、高度h, 鍵的長(zhǎng)度L應(yīng)根據(jù)輪轂長(zhǎng)度L1而定,比輪轂略短,一般取L=L1G(5~10)。 2.平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 普通平鍵聯(lián)接的失效形式是材料中強(qiáng)度較弱的工作表面被擠壓破壞和平鍵的剪切破壞。 七、 本次課小結(jié) 本次課重點(diǎn)掌握各類(lèi)鍵連接的類(lèi)型及應(yīng)用場(chǎng)合;學(xué)會(huì)平鍵選用步驟及校核強(qiáng)度知識(shí)。 八、布置作業(yè) 練習(xí)冊(cè)對(duì)應(yīng)內(nèi)容 九、 [教學(xué)反思] 1) 講授時(shí)應(yīng)強(qiáng)調(diào)螺紋及螺紋聯(lián)接件大都已標(biāo)準(zhǔn)化,設(shè)計(jì)時(shí)一般只須根據(jù)不同情況進(jìn)行選用。 2) 要了解預(yù)緊和防松的目的,理解防松的目的和防松的原理,熟練掌握各種防松裝置及其應(yīng)用。 3) 鍵聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算主要按軸的直徑查取鍵的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。鍵是標(biāo)準(zhǔn)件。 章節(jié)名稱(chēng) 花鍵聯(lián)接 授課形式 講授 課時(shí) 1 班級(jí) 電氣、機(jī)電 教學(xué)目的 了解花鍵的工作特點(diǎn),類(lèi)型和用途。 教學(xué)重點(diǎn) 了解花鍵的工作特點(diǎn) 教學(xué)難點(diǎn) 花鍵的工作特點(diǎn) 輔助手段 模型與多媒體配合 教學(xué)過(guò)程及說(shuō)明; ★ 教具演示并導(dǎo)入新課:(講解相關(guān)理論知識(shí)) 花鍵聯(lián)接是由在軸上加工出的外花鍵齒和在輪轂孔壁上加工出的內(nèi)花鍵齒所構(gòu)成的聯(lián)接。 花鍵聯(lián)接鍵齒的側(cè)面是工作面,工作時(shí)靠齒的側(cè)面擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩。 一、 花鍵聯(lián)接的特點(diǎn) 花鍵聯(lián)接具有下列特點(diǎn): (l)由于多個(gè)鍵齒同時(shí)參加工作,受擠壓的面積大,所以承載能力高; (2)軸上零件與軸的對(duì)中性好,沿軸向移動(dòng)時(shí)導(dǎo)向性好; (3)鍵齒槽淺,對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較??; (4)花鍵加工復(fù)雜,需專(zhuān)用設(shè)備故對(duì)大批生產(chǎn)是適用的,但單件、小批量生產(chǎn)的成本較高。 花鍵聯(lián)接廣泛用于載荷較大、定心精度要求較高的各種機(jī)械設(shè)備中,如汽車(chē)、飛機(jī)、拖拉機(jī)、機(jī)床等。 二、花鍵聯(lián)接的類(lèi)型 花鍵聯(lián)接按齒形的不同可分為矩形花鍵、漸開(kāi)線花鍵和三角形花鍵三類(lèi)。 1.矩形花鍵 矩形花鍵鍵齒的端面為矩形。 按鍵的齒數(shù)和齒形尺寸的不同,矩形花鍵有輕、中、重三種系列。它們分別適用于輕、中、重三種不同的載荷情況。此外,還有補(bǔ)充系列,適用于汽車(chē)、拖拉機(jī)和機(jī)床等制造業(yè)。 2.漸開(kāi)線花鍵 漸開(kāi)線花鍵內(nèi)、外鍵齒的齒廓曲線是壓力角為30°的漸開(kāi)線。它可用加工齒輪的方法加工,故工藝性較好。 與矩形花鍵相比,漸開(kāi)線花鍵鍵齒的根部較厚,齒根圓角也較大,所以承載能力大;工作時(shí)鍵齒上有徑向分力,宜于對(duì)中,使各齒承載均勻。適用于載荷較大、定心精度要求較高、尺寸較大的聯(lián)接。 3.三角形花鍵 這種花鍵的內(nèi)鍵齒端面齒形為等腰三角形,外鍵齒齒廓曲線為壓力角等于45的漸開(kāi)線。 三角形花健鍵齒細(xì)小,齒數(shù)多,對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較小,多用于輕載和薄壁零件的靜聯(lián)接。 三、 本次課小結(jié) 本次課重點(diǎn)掌握螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型及螺紋緊固件的主要組成;螺紋聯(lián)接的常用預(yù)緊和防松方法;提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的常用措施等內(nèi)容。 四、 布置作業(yè) 練習(xí)冊(cè)對(duì)應(yīng)內(nèi)容 五、 [教學(xué)反思] 課堂上多舉實(shí)際的例子,不僅可以有效的促進(jìn)教學(xué)效果,加深學(xué)生的認(rèn)識(shí),還會(huì)活躍課堂氣氛。教學(xué)中結(jié)合實(shí)物和結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行,注意引導(dǎo)學(xué)生觀察日常生活中螺紋聯(lián)接的應(yīng)用,增加對(duì)螺紋及螺紋聯(lián)接的類(lèi)型、特性、標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用場(chǎng)合及有關(guān)的防松方法等的感性認(rèn)識(shí),以便在設(shè)計(jì)時(shí)能夠正確地選用它們。鍵是標(biāo)準(zhǔn)件,鍵聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算主要按軸的直徑查取鍵的尺寸。教學(xué)手段使用多媒體課件,并用圖說(shuō)明。 章節(jié)名稱(chēng) 銷(xiāo)聯(lián)接 授課形式 講授 課時(shí) 1 班級(jí) 電氣、機(jī)電 教學(xué)目的 了解銷(xiāo)的常見(jiàn)類(lèi)型和用途。 教學(xué)重點(diǎn) 了解銷(xiāo)連接的常見(jiàn)類(lèi)型和用途。 教學(xué)難點(diǎn) 銷(xiāo)連接的常見(jiàn)類(lèi)型 輔助手段 多媒體與模型配合 教學(xué)過(guò)程及說(shuō)明; ★ 教具演示并導(dǎo)入新課:(講解相關(guān)理論知識(shí)) 1、銷(xiāo)聯(lián)接用來(lái)固定零件間的相互位置,構(gòu)成可拆聯(lián)接;也可用于軸和輪轂或其它零件的聯(lián)接以傳遞較小的載荷;有時(shí)還用作安全裝置中的過(guò)載剪切元件。 銷(xiāo)的分類(lèi) 2、銷(xiāo)是標(biāo)準(zhǔn)件,其基本型式有圓柱銷(xiāo)和圓錐銷(xiāo)兩種。 圓柱銷(xiāo)聯(lián)接不宜經(jīng)常裝拆,否則會(huì)降低定位精度或聯(lián)接的緊固性。 圓錐銷(xiāo)有1:50的錐度,小頭直徑為標(biāo)準(zhǔn)值。圓錐銷(xiāo)易于安裝,定位精度高于圓柱銷(xiāo)。 圓柱銷(xiāo)和圓錐銷(xiāo)孔均需鉸制。鉸制的圓柱校銷(xiāo)孔直徑有四種不同配合精度,可根據(jù)使用要求選擇。 3、銷(xiāo)的類(lèi)型按工作要求選擇。用于聯(lián)接的銷(xiāo),可根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)按經(jīng)驗(yàn)確定直徑,必要時(shí)再作強(qiáng)度校核;定位銷(xiāo)一般不受載荷或受很小載荷,其直徑按結(jié)構(gòu)確定,數(shù)目不得少于兩個(gè);安全銷(xiāo)直徑按銷(xiāo)的剪切強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。 4、銷(xiāo)的材料一般采用35或45鋼,許用剪應(yīng)力[τ]取為80 MPa。 七、 本次課小結(jié) 本次課重點(diǎn)掌握銷(xiāo)聯(lián)接的基本功能及分類(lèi)等內(nèi)容。 五、 布置作業(yè) 練習(xí)冊(cè)對(duì)應(yīng)內(nèi)容 九、 [教學(xué)反思] 在分析講解銷(xiāo)聯(lián)接的基本功能時(shí),學(xué)生們?nèi)狈?duì)周?chē)畹挠^察力,因此有一部分人理解不夠深入,我會(huì)在他們實(shí)訓(xùn)時(shí)再次指導(dǎo)觀摩,讓他們最終掌握知識(shí)。教學(xué)中結(jié)合實(shí)物和結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行,注意引導(dǎo)學(xué)生觀察日常生活中銷(xiāo)聯(lián)接的應(yīng)用,增加對(duì)銷(xiāo)聯(lián)接的類(lèi)型、特性、標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用場(chǎng)合等的感性認(rèn)識(shí),以便在設(shè)計(jì)時(shí)能夠正確地選用它們。銷(xiāo)是標(biāo)準(zhǔn)件,銷(xiāo)聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算主要按軸的直徑查取銷(xiāo)的尺寸。教學(xué)手段使用多媒體課件,并用圖說(shuō)明。 章節(jié) 聯(lián)軸器和離合器 教學(xué)目的和要求 一.知識(shí)目標(biāo) 1. 了解聯(lián)軸器離合器和制動(dòng)器的功用、分類(lèi)及特點(diǎn)。 2.熟悉聯(lián)軸器與離合器的區(qū)別,掌握幾種常用的聯(lián)軸器,離合器和制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)及使用場(chǎng)合。 二.能力目標(biāo) 1.根據(jù)工作條件能選擇最合適的聯(lián)軸器、離合器或制動(dòng)器。 2. 初步了解常用聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)。 三.素質(zhì)目標(biāo) 1. 了解聯(lián)軸器,離合器和制動(dòng)器在機(jī)器中的功用及各自工作特點(diǎn)。 2.了解常用的聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)特征。 四.教學(xué)要求 1. 能夠認(rèn)識(shí)聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器的功用與工作特點(diǎn)。 2. 熟悉常用的幾種聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)。能夠區(qū)分聯(lián)軸器和離合器。 教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 【教學(xué)重點(diǎn)】 1.熟悉聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器的功用及特點(diǎn)。 2.能看懂聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu),找出它們之間的區(qū)別。 【難點(diǎn)分析】 1.聯(lián)軸器與離合器之間的區(qū)別。 2.如何根據(jù)工作條件選用合適的聯(lián)軸器、離合器或制動(dòng)器。 【教學(xué)方法】 結(jié)合立體圖或課件講授內(nèi)部結(jié)構(gòu),或請(qǐng)同學(xué)分析立體結(jié)構(gòu)圖,教師與學(xué)生互動(dòng)。最后歸納。 【學(xué)生分析】 1. 立體圖形的視覺(jué)效果比較好,容易看得懂,學(xué)生可能興趣好些,如果能讓學(xué)生自己來(lái)分析,效果可能更好。 2.對(duì)于聯(lián)軸器和離合器的應(yīng)用場(chǎng)合理解不深,應(yīng)多舉例說(shuō)明。 【教學(xué)安排】2學(xué)時(shí)(90分鐘) 教學(xué)進(jìn)程 【教學(xué)過(guò)程】 一.檢查螺紋聯(lián)接內(nèi)容的學(xué)習(xí)情況,講評(píng)作業(yè)及存在共同問(wèn)題,有些內(nèi)容可以提問(wèn)解答。 二.導(dǎo)入新課汽車(chē),火車(chē)起動(dòng)之后,內(nèi)燃機(jī)不停的轉(zhuǎn)動(dòng),但在行駛的過(guò)程中速度要不斷地變化,有時(shí)候還要停下來(lái),而又要求不要熄火,這就要求內(nèi)燃機(jī)與變速器之間有一種離與合的裝置來(lái)控制汽車(chē)或火車(chē)的運(yùn)動(dòng),這種在運(yùn)動(dòng)中可以隨時(shí)離與合的裝置稱(chēng)之為離合器,它在交通機(jī)械中尤其重要。而有些軸的長(zhǎng)度比較長(zhǎng),需要用二段或三段軸聯(lián)接起來(lái),這個(gè)聯(lián)接裝置稱(chēng)之為聯(lián)軸器。聯(lián)軸器、離合器以及制動(dòng)器即是本次課的講授內(nèi)容。 三.新課講授 1.聯(lián)軸器將兩根軸聯(lián)接固定起來(lái)的裝置稱(chēng)之為聯(lián)軸器,這種聯(lián)軸器固定后,在運(yùn)動(dòng)中不能隨意裝卸。根據(jù)聯(lián)接特點(diǎn)總體可分成四大類(lèi),即剛性、撓性、安全和齒輪聯(lián)軸器。按照結(jié)構(gòu)不同,可以細(xì)分成八種以上。講授時(shí)按立體圖簡(jiǎn)述結(jié)構(gòu)特征,把主要特點(diǎn)講清楚即可,注意強(qiáng)調(diào)不同聯(lián)軸器的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。 2.離合器與聯(lián)軸器相同之處是都是起到將兩軸聯(lián)接起來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩,不同之處是在運(yùn)動(dòng)中,組成離合器的兩半部份可以隨時(shí)分開(kāi)或隨時(shí)合上,就如汽車(chē)司機(jī)變速時(shí)要先踩離合器,將發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸與變速箱軸脫開(kāi),然后再改變嚙合的齒輪達(dá)到變速的作用。這一點(diǎn)是聯(lián)軸器所沒(méi)有的功能。常用的離合器如書(shū)中所講的四種,在汽車(chē)上應(yīng)用有單盤(pán)或多盤(pán)離合器,在普通機(jī)械中,由于牙嵌式離合器傳遞扭矩穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠,應(yīng)用比較多。講課注意結(jié)構(gòu)上的區(qū)別及應(yīng)用特點(diǎn),在CA6140的車(chē)床主軸箱的一軸上也應(yīng)用了多片式離合器。 3.制動(dòng)器制動(dòng)器是保證機(jī)器安全運(yùn)轉(zhuǎn)的重要組成部份,尤其是交通機(jī)械更顯得特別重要。常用的制動(dòng)器有書(shū)中四種。共同特點(diǎn)是靠摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的。 帶狀制動(dòng)器:應(yīng)用在CA6140的主軸箱,自行車(chē),電動(dòng)車(chē)的剎車(chē)帶。電磁制動(dòng)器:吊車(chē)的制動(dòng)。盤(pán)式制動(dòng)器:汽車(chē)的前后輪制動(dòng)。 四.作業(yè)布置 練習(xí)冊(cè) 本次課小結(jié) 1.聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器是機(jī)器的一個(gè)重要組成部份,要區(qū)分聯(lián)軸器和離合器的功用。關(guān)鍵在于在運(yùn)轉(zhuǎn)中能否隨時(shí)脫離開(kāi)來(lái)作為判斷的根據(jù)。 2. 在結(jié)構(gòu)上各有不同,但功能是一樣的,要根據(jù)工作場(chǎng)合選擇最簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)而壽命又長(zhǎng)的裝置。 3.制動(dòng)器一定要安全可靠,切實(shí)達(dá)到使用要求。 教學(xué)反思 通過(guò)本次課學(xué)習(xí),引導(dǎo)學(xué)生在選用聯(lián)軸器時(shí),應(yīng)考慮哪些主要因素,選擇的原則。以教材相關(guān)內(nèi)容為例,鼓勵(lì)他們?cè)嚁⑹霰容^固定式聯(lián)軸器和無(wú)彈性元件聯(lián)軸器的特點(diǎn),這個(gè)環(huán)節(jié)很有意義。 章節(jié)名稱(chēng) 帶傳動(dòng)概述 授課形式 講授 課時(shí) 1 班級(jí) 電氣、機(jī)電 教學(xué)目的 1、熟悉帶傳動(dòng)的特點(diǎn)及類(lèi)型;安裝和維護(hù)。 2、掌握三角帶的構(gòu)造、標(biāo)準(zhǔn)。 教學(xué)重點(diǎn) 帶傳動(dòng)的特點(diǎn)、與應(yīng)用。 教學(xué)難點(diǎn) 1、了解帶傳動(dòng)的受力分析方法,熟悉帶傳動(dòng)的應(yīng)力分布規(guī)律。 2、理解彈性滑動(dòng)、打滑的概念及區(qū)別。 輔助手段 多媒體及教具 教學(xué)進(jìn)程及說(shuō)明 ★ 教具演示并導(dǎo)入新課:(講解相關(guān)理論知識(shí)) 帶傳動(dòng)是由主動(dòng)輪,從動(dòng)輪和傳動(dòng)帶所組成,靠帶與帶輪間的摩擦力來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 一、帶傳動(dòng)的特點(diǎn)和類(lèi)型 1.帶傳動(dòng)的特點(diǎn) 與其它傳動(dòng)形式相比較,帶傳動(dòng)具有以下特點(diǎn): (1)由于傳動(dòng)帶具有良好的彈性,所以能緩和沖擊、吸收振動(dòng),傳動(dòng)平穩(wěn),無(wú)噪聲。但因帶傳動(dòng)存在滑動(dòng)現(xiàn)象,所以不能保證恒定的傳動(dòng)比。 (2)傳動(dòng)帶與帶輪是通過(guò)摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。因此過(guò)載時(shí),傳動(dòng)帶在輪緣上會(huì)打滑,從而可以避免其它零件的損壞,起到安全保護(hù)的作用。但傳動(dòng)效率較低,帶的使用壽命短;軸、軸承承受的壓力較大。 (3)適宜用在兩軸中心距較大的場(chǎng)合,但外廓尺寸較大。 ⑷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造、安裝、維護(hù)方便,成本低。但不適用于高溫、有易燃易爆物質(zhì)的場(chǎng)合。 2.帶傳動(dòng)的類(lèi)型 帶傳動(dòng)可分為平型帶傳動(dòng)、三角帶傳動(dòng)、圓形帶傳動(dòng)和同步帶傳動(dòng)等。 (1)平型帶傳動(dòng) 平型帶的橫截面為矩形,已標(biāo)準(zhǔn)化。常用的有橡膠帆布帶、皮革帶、棉布帶和化纖帶等。 平型帶傳動(dòng)主要用于兩帶輪軸線平行的傳動(dòng),其中有開(kāi)口式傳動(dòng)和交叉式傳動(dòng)等。開(kāi)口式傳動(dòng),兩帶輪轉(zhuǎn)向相同,應(yīng)用較多;交叉式傳動(dòng),兩帶輪轉(zhuǎn)向相反,傳動(dòng)帶容易磨損。 (2)三角帶傳動(dòng) 三角帶的橫截面為梯形,已標(biāo)準(zhǔn)化。三角帶傳動(dòng)是把三角帶緊套在帶輪上的梯形槽內(nèi),使三角帶的兩側(cè)面與帶輪槽的兩側(cè)面壓緊,從而產(chǎn)生摩擦力來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 在相同條件下三角帶傳動(dòng)比平型帶傳動(dòng)的摩擦力大,由于楔形摩擦原理,三角帶的傳動(dòng)能力為平帶的3倍。故三角帶傳動(dòng)能傳遞較大的載荷,獲得了廣泛的應(yīng)用。 (3)圓形帶傳動(dòng) 圓形帶常用皮革制成,也有圓繩帶和圓錦綸帶等,它們的橫截面均為圓形。圓形帶傳動(dòng)只適用于低速、輕載的機(jī)械,如縫紉機(jī)、真空吸塵器、磁帶盤(pán)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。 (4)同步帶傳動(dòng) 同步帶傳動(dòng)是靠帶內(nèi)測(cè)的齒與帶輪的齒相嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。由于鋼絲繩受載荷作用時(shí)變形極小,又是嚙合傳動(dòng),所以同步帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比較準(zhǔn)確。 二、三角膠帶的構(gòu)造和標(biāo)準(zhǔn) 1.三角膠帶的構(gòu)造 三角膠帶都制成無(wú)接頭的環(huán)形。 它由包布層、伸張層、強(qiáng)力層和壓縮層四個(gè)部分組成。包布層多由膠帆布制成,它是三角帶的保護(hù)層。伸張層和壓縮層主要由橡膠組成,當(dāng)膠帶在帶輪上彎曲時(shí)可分別伸張和壓縮。強(qiáng)力層由幾層棉簾布或一層線繩制成,用來(lái)承受基本的拉力。 2.三角膠帶的標(biāo)準(zhǔn) 三角膠帶是標(biāo)準(zhǔn)件,由專(zhuān)業(yè)工廠生產(chǎn)。按截面尺寸的大小,三角膠帶分為 Y、Z、A、B、C、D、E七種型號(hào)。線繩結(jié)構(gòu)的三角膠帶目前只生產(chǎn) Y、A、B、C四種型號(hào)。 三角帶的內(nèi)周長(zhǎng)度稱(chēng)公稱(chēng)長(zhǎng)度。三角帶中性層的長(zhǎng)度稱(chēng)節(jié)線長(zhǎng)度。 例如“B2400”表示三角帶型號(hào)為B型 ,內(nèi)周長(zhǎng)2400mm。 三、帶傳動(dòng)的受力分析 1、靜止時(shí) 帶預(yù)緊套在帶輪上,帶輪兩邊的張緊力相等,為初拉力(F0)。 2、帶負(fù)載傳動(dòng)時(shí) 帶與帶輪接觸面間有摩擦力,帶繞上主動(dòng)輪的一邊被拉緊(緊邊),拉力由F0增大到F1;另一邊(松邊)拉力由F0降至F2 。 有效拉力:緊邊與松邊拉力的差值(F1-F2)為帶傳動(dòng)中起傳遞轉(zhuǎn)矩作用的拉力。又稱(chēng)有效圓周力Ft。 Ft=F1-F2=ΣFf 實(shí)際上有效圓周力等于帶與帶輪之間的摩擦力總和ΣFf 。 假定帶工作時(shí)總長(zhǎng)度不變,則 F1-F0=F0-F2 所以 F1+F2=2F0 則 緊邊拉力 F1=F0+Ft/2 松邊拉力 F2=F0-Ft/2 3、臨界狀態(tài)時(shí) 在預(yù)緊力F0一定時(shí),傳遞的有效拉力Ft等于極限摩擦力Flim時(shí)。帶將打滑。 帶能傳遞的最大圓周力為Ftmax=F1(1-1/efα1) 二、 帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析 傳動(dòng)帶工作時(shí)產(chǎn)生三種應(yīng)力: 1、 拉應(yīng)力 工作時(shí)由緊邊拉力F1和松邊拉力F2引起的應(yīng)力。 σ1=F1/A (MPa) σ2=F2/A (MPa) 2、 彎曲應(yīng)力 傳動(dòng)帶彎曲時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力。 3、離心拉應(yīng)力 傳動(dòng)帶繞帶輪作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)帶上每一質(zhì)點(diǎn)都不可避免地受離心力作用而產(chǎn)生離心 拉應(yīng)力 各截面處應(yīng)力是不相等的,傳動(dòng)帶緊邊繞入小帶輪處應(yīng)力最大 σmax=σ1+σb1+σC (MPa) 三、滑動(dòng)分析 1、 彈性滑動(dòng) 傳動(dòng)帶具有一定的彈性,受到拉力后要產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng),拉力大伸長(zhǎng)量也大。傳動(dòng)帶工作時(shí),緊邊拉力F1比松邊拉力F2大,所以緊邊比松邊的彈性變形量大。 當(dāng)傳動(dòng)帶繞入主動(dòng)帶輪時(shí),輪上的A點(diǎn)和帶上的B點(diǎn)重合,線速度相等。隨著主動(dòng)帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng),帶上B點(diǎn)的拉力由F1減少到F2,帶的伸長(zhǎng)量也相應(yīng)地減少。這樣輪上的A點(diǎn)到了A1點(diǎn)時(shí),帶上的B點(diǎn)才到B1點(diǎn),,B1點(diǎn)滯后于A1點(diǎn)。由此可見(jiàn),傳動(dòng)帶隨主動(dòng)帶輪運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,由向后的微小滑動(dòng),使帶的線速v落后于主動(dòng)輪的線速度V1 。傳動(dòng)帶繞入從動(dòng)輪時(shí),帶上的C點(diǎn)和輪上的D點(diǎn)重合。傳動(dòng)帶是由松邊過(guò)渡到緊邊的,所以帶所受的拉力F2增大到F1,帶的變形量也逐漸增加。帶上的C點(diǎn)已到C1點(diǎn)時(shí),輪上的D點(diǎn)才到D1點(diǎn),D1點(diǎn)滯后于C1點(diǎn)。 可見(jiàn)傳動(dòng)帶在從動(dòng)輪表面有向前的微小滑動(dòng),使傳動(dòng)帶的速度V大于從動(dòng)輪的線速度V2 。 由傳動(dòng)帶的彈性變形而引起的滑動(dòng)稱(chēng)為彈性滑動(dòng)。彈性滑動(dòng)在帶傳動(dòng)中是不可避免的。因此帶傳動(dòng)不能保證有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。 2、打滑 當(dāng)傳動(dòng)所需要的圓周力大于極限摩擦力時(shí),傳動(dòng)帶將在帶輪輪緣上產(chǎn)生顯著的相對(duì)滑動(dòng),這種現(xiàn)象稱(chēng)為打滑。打滑時(shí),傳動(dòng)帶的速度迅速下降,使傳動(dòng)失效。帶傳動(dòng)正常工作時(shí)是不允許打滑的。 四、帶傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 帶傳動(dòng)的主要失效形式:打滑,疲勞破壞 。 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:既要保證傳動(dòng)帶具有足夠的傳動(dòng)能力,不打滑;又要保證 傳動(dòng)帶具有足夠的疲勞強(qiáng)度,達(dá)到預(yù)期使用壽命。 五、三角帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)和主要內(nèi)容 1、三角帶傳動(dòng)的原始數(shù)據(jù)一般為: (1)傳遞的功率P(KW); (2)大、小帶輪的轉(zhuǎn)速n2、n1(r/min)或傳動(dòng)比; (3)傳動(dòng)對(duì)外廓尺寸的要求; (4)傳動(dòng)的用途和工作條件。 2、三角帶傳動(dòng)主要內(nèi)容: (1)確定三角帶的型號(hào),根數(shù)和長(zhǎng)度; (2)選定傳動(dòng)的中心距; (3)帶輪基準(zhǔn)直徑及結(jié)構(gòu)尺寸; (4)計(jì)算初拉力和帶對(duì)軸的壓力。 六、三角帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟 1、確定計(jì)算功率Pc 計(jì)算功率Pc是根據(jù)所傳遞的名義功率P及三角帶傳動(dòng)的工作情況確定的. Pc=KAP 1、 選擇三角帶型號(hào) 根據(jù)計(jì)算功率Pc和小帶輪轉(zhuǎn)速n1,由圖9-8選取三角帶的型號(hào)。(若Pc 、V的交點(diǎn)落在交線附近,可同時(shí)用兩種型號(hào)作為兩個(gè)方案計(jì)算,然后比較,選取。) 3.確定大、小帶輪的直徑d1,d2 (1) 初選小帶輪的直徑 (2) 當(dāng)三角帶的型號(hào)確定后,小帶輪直徑愈小,結(jié)構(gòu)愈緊湊, 三角帶的彎曲應(yīng)力σb1則愈大, 三角帶壽命降低,d1愈小,圓周速度愈小,單根三角帶傳遞的功率Po也愈小,故對(duì)最小直徑加以限制,d1max見(jiàn)表。 (3) 校核帶的速度v 帶速: V=πd1n1/60×1000 (m/s) V愈小,單根三角帶傳遞功率Po的能力愈小,傳遞功率P時(shí),所需帶的根數(shù)愈多。但V過(guò)高,使離心力過(guò)大,帶與帶輪間的正壓力降低,從而使摩擦力減小。故帶速在5m/s~25m/s較合適,否則要調(diào)整帶輪的直徑,以調(diào)整帶速。 (4) 計(jì)算大帶輪的直徑 d2=(n1/n2)d1=id1 (mm) 計(jì)算后得d2值按表9-4 圓整。 4.確定帶傳動(dòng)的中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld 1) 初定中心距a0` 中心距過(guò)小,結(jié)構(gòu)緊湊,單位時(shí)間繞帶輪次數(shù)增加,應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增加,壽命下降,小帶輪包角α1也會(huì)減小,降低傳動(dòng)能力.中心距過(guò)大,速度大時(shí),會(huì)產(chǎn)生顫動(dòng),傳動(dòng)尺寸也增大. 一般取值: 0.7(d1+d2)≤a0≤2(d1+d2) 若設(shè)計(jì)時(shí)未提中心距要求,可估算:a0=(1~1.5)d2 (2)初算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld L0=2a0+π(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a0 (mm) 根據(jù)L0和三角帶型號(hào),由表9-1 選取相應(yīng)的Lp 。 (3)確定實(shí)際中心距a 近似計(jì)算: a=a0+(Lp-L0 )/2 (mm) 考慮調(diào)整,補(bǔ)償?shù)男枰?中心距的變化范圍: amin=a-0.015Ld (mm) amax=a+0.03Ld (mm) (4)校核小帶輪包角α1 小帶輪包角近似計(jì)算: α1=1800 -(d2-d1)× 57.3°/a ≥1200 由上式可見(jiàn),α1與i有關(guān),i愈大,d2-d1的差值愈大,則α1愈小. 故三角帶的傳動(dòng)比一般取i<7,必要時(shí)可達(dá)10。一般 i=2~5 。也可用增大中心距a的方法增大α1 。 5.確定三角帶根數(shù)Z Z=Pc/(P- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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