_ 機械基礎教案 機械設計基礎授課教案 電氣、機電班課題：緒論 第1章機械概述一、教學目標及要求：1、本課程的性質、內容、特點及學習方法2、掌握機器的概念、術語及組成3、掌握摩擦的概念、類型、磨損及磨損規(guī)律4、掌握力的概念、基本性質、物體的受力分析二、教學重點、難點：1、機器的概念和術語2、力的概念、基本性質、物體的受力分析及計算三、教學方式：教師課堂講解重點內容，教具演示、師生互動。課型：課堂講解配合多媒體四、教學過程簡要說明;激發(fā)興趣引入主題，綜述本門課學習內容及要求，強調學習方法。1、課程的性質：機械專業(yè)的綜合基礎課2、課程內容：包括工程力學、機械工程材料學、機械零件、機械傳動與液壓傳動等方面的基礎知識。適當補充機械識圖知識。3、學習方法：教師重點講解與學生自學相結合；理論和實踐相結合；預習和復習相結合4、總教學目的及要求：1）了解和掌握工程力學、機械工程材料學、機械零件、機械傳動與液壓傳動等方面的基礎知識。2）能看懂機械原理圖和結構圖3）初步具有使用、維護一般機械的能力4）初步具備分析一般機械的能力第一部分：入門基本理論知識概述機器的概念及組成（一）機器的概念1、機械：機器和機構的總稱。2、機器：人工物體組合，各部分之間具有確定的相對運動，能夠轉換或傳遞能量、物料和信息的機械。3、機構：人工物體組合，各部分之間具有一定的相對運動的機械。構件：相互之間能作相互運動的機件。零件：機械的構成單元。零件與構件的區(qū)別：零件是制造單元，構件是運動單元，零件組成構件，構件是組成機構的各個相對運動的實體。機構與機器的區(qū)別：機器能完成有用的機械功或轉換機械能，機構只是完成傳遞運動、力或改變運動形式，同時機構是機器的主要組成部分。（二）機器的組成一臺完整的機器，通常由四部分組成原動機部分（動力裝置）：作用是將其它形式的能量轉換為機械能，以驅動機器各部分的運動。執(zhí)行部分（工作機構）：機器中直接完成具體工作任務。傳動部分（傳動裝置）：將原動機的運動和動力傳遞給工作機構。操縱或控制部分：顯示、反映、控制機器的運行和工作。(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)出來的性能。使用性能包括物理性能、化學性能和力學性能。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、導熱性、熱膨脹和磁性等。1、密度單位體積金屬的質量（單位：/m3）。根據密度，可分為輕金屬（4.5g/3）和重金屬。2、熔點：金屬從固態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài)時的溫度稱為熔點。單位：ºC。根據熔點，可分為低熔點金屬（小于1000ºC），中熔點金屬（10002000ºC）和高熔點金屬（大于2000ºC）。3、導熱性金屬材料傳導熱量的能力。一般用熱導率（導熱系數）表示導熱性能的優(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l表示其膨脹性。導電性金屬材料傳導電流的性能。磁性金屬材料導磁的性能稱為磁性。金屬材料的化學性能 金屬材料在化學作用下所表示出來的性能，主要表現(xiàn)在以下三個方面：耐腐蝕性金屬材料在常溫下抵抗氧、水蒸氣及其它化學介質腐蝕作用的能力。2、抗氧化性金屬材料抵抗氧化作用的能力?；瘜W穩(wěn)定性金屬材料耐腐蝕性和抗氧化性的總稱。（四）金屬材料的力學性能指金屬材料在外力的作用下所表示出來的抵抗性能強度：金屬材料在靜載荷的作用下，抵抗變形和破壞的能力。強度指標一般用抭拉強度或強度極限b表示，b表示材料在拉伸條件下所能承受的最大應力，可以通過拉伸實驗確定。塑性：金屬材料在靜載荷作用下產生永久變形而不破壞的能力。塑性指標用伸長率和斷面收縮率表示，、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，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。韌性指標用沖擊韌度或沖擊值k表示，其單位為J/2。k值越大，沖擊韌度超高。疲勞強度：金屬材料在無限多次交變載荷（鋼107次、有色金屬108次）作用下而不破壞的最大應力稱疲勞強度或疲勞極限。施加的交變應力是對稱循環(huán)力時，所得的疲勞強度用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)出來的適應能力。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）、機械零件的強度在外力作用下的零件，要求能夠正常的工作，一般應滿足以下三個方面的要求：足夠的強度；必要的剛度；足夠的穩(wěn)定性。（一）機械零件的強度機械零件的強度是指零件受載后抵抗斷裂、塑性變形和表面失效的能力。內力，即是構件內部之間或各質點之間的相互作用力。構件在未受外力作用時，其中即有內力存在；當受到外力作用時，這些構件內力就要發(fā)生相應的變化，可以認為，在外力作用下出現(xiàn)了附加內力，材料力學中，只研究外力與附加內力的關系，故將附加內力簡稱為內力。應力：根據“平面假設”可知，內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，則單位面積上的內力為：N/A式中稱為正應力，它反映了內力中橫截面上分布的密度，國際單位為帕斯卡（Pa）。 P P P N許用應力·強度條件1）在外力作用下材料不被破壞的條件下，應力能夠達到的最大限度，稱為該材料的極限應力jx2）將測定的極限應力jx作適當降低，規(guī)定出桿件能安全工作的應力最大值，這就是許用應力。為保證零件有足夠的強度，必須使零件在受載后的工作應力不超過許用應力。即：(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運動的機械阻力。摩擦的基本概念、分類、摩擦狀態(tài)及物理值見教材P9面表11。2、磨損1、磨損的過程機件的磨損過程大致分為三個階段走合磨損階段、穩(wěn)定磨損階段、劇烈磨損階段2、磨損的類型根據磨損的機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發(fā)生“冷焊”（粘附）后，材料從一個面轉移到另一個面形成的磨損。異類材料比同類材料抗粘性好；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。2）磨料磨損：由外部進入摩擦表面間的游離顆粒或硬的不平峰尖在較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）疲勞磨損當作滾動或滾滑運動的高副受到反復的接觸應力，如果接觸應力超過材料的接觸疲勞強度，就會在其表面或表面下形成疲勞裂紋，隨著裂紋的擴展和相互連接，就會造成許多顆粒從零件工作表面脫落下來，而形成的磨損。鋼的心部硬度越高，產生疲勞裂紋的危險性越?。惶岣弑砻尜|量，在一定范圍內能提高抗疲勞磨損能力；高壓潤滑，能提高抗疲勞磨損能力。4）沖蝕磨損：含有硬質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、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水分，或潤油料中的無機酸的化學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和環(huán)境溫度。第二部分：構件的靜力分析構件的靜力分析是選擇構件的材料、確定構件具體外形尺寸的基礎。一、工程力學的幾個基本概念1、 剛體：指受力時不變形的物體。實際中剛體并不存在，但如果物體的尺寸和運動范圍都遠大于其變形量，則可不考慮變形的影響，將其視為剛體，因此，剛體只是一個理想的力學模型。2、 平衡：平衡是指物體相對于地面保持靜止或作均速直線運動。3、平衡條件作用在剛體上的力應當滿足的必要和充分的條件稱為平衡條件。二、力的基本性質（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動狀態(tài)和形狀發(fā)生改變。力使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變的效應，稱為力的外效應；使物體的形狀發(fā)生改變的效應，稱為力的內效應2、力的三要素力的大小、方向和作用點稱為力的三要素。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，對應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；線段的起點表示力的作用點。4、力系力系的概念作用在物體上的一群力稱為力系力系的等效力系的等效是指兩個力系對同一剛體的作用效果相同。等效的兩個力系可以互相代替。合力與分力若一力與一力系等效，則此力稱為該力系的合力，力系中各力稱為此力的分力。（二）力的基本性質性質一（二力平衡原理）作用在剛體上的兩個力，使剛體保持平衡的必要和充分條件是：這兩個力大小相等，方向相反，作用在同一直線上（即兩力等值、反向、共線）。只受二個力的作用而保持平衡的剛體稱為二力體。F2F1性質二（力的平衡四邊形法則）作用在物體上同一點的兩個力，可以按平行四邊形法則合成一個合力。此合力也作用在該點，其大小和方向由這兩力為邊構成的平行四邊形的主對角線確定。RF1F2（21） F2FFRF1性質三（作用和反作用定律）任意兩個相互作用物體之間的作用力和反作用力同時存在。這兩個力大小相等，作用線相同而指向相反，分別作用在這兩個物體上。（注意和二力平衡的區(qū)別）4）性質四（力的可傳性）作用在剛體的力，可沿其作用線任意移動其作用點而保持它原來對剛體的作用效果。 F F 三、約束和約束力在分析物體的受力情況時，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、約束對物體運動起限制作用的其他物體稱為約束物，簡稱約束。2、約束力約束對被約束物的力稱為約束力。約束力的方向與該約束所能限制的運動方向相反。約束力的大小需由平衡條件求出。（二）常見的約束類型1）光滑接觸表面約束兩物體的接觸表面非常光滑，摩擦可忽略不計時，即屬于光滑表面約束。約束力作用在接觸點，方向沿接觸表面的公法線并指向受力物體。 N N A B A2）柔性約束由柔軟的繩索、鏈條等構成的約束（假設其不可伸長）稱為柔性約束。其約束力為拉力，作用在接觸點，方向沿繩索背離物體。SS1S1GG3）光滑柱鉸約束物與被約束物以光滑圓柱面相聯(lián)接。其中一個為約束物，另一個為被約束物，約束物不動時，稱為固定鉸鏈支座，簡稱固定支座。約束力為過接觸點K沿徑向的壓力，由于接觸點在圓周上的位置不能預先確定，因此，通常用兩個相互垂直的分力代替。NNYNYN1NXNX柱鉸支座簡化畫法K固定支座簡化畫法4）可動支座（可動鉸鏈支座的簡稱）它為一種復合約束，約束力的方向與支承面垂直。NYA可動支座的簡圖和約束為畫法5）固定端約束P PAAFXFY 固定約束簡化畫法 6）二力體二力體為一種復合約束。工程上常見的二力體是指兩端有鉸且自重不計的拉桿或壓桿。二力體對被約束物的約束力的作用線與二力體所受兩力作用點的連線重合。 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物體受到的力，并分析這些力的三要素。畫受力圖的一般步驟：1、認定研究對象，并單獨畫出。2、畫給定力3、分析并畫約束力五、本次課小結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性能與零件關系最大。2、 強度是金屬材料在靜載荷作用下抵抗變形和破壞的能力。強度越高，抵抗破壞能力越大。常用強度是抗拉強度和強度極限。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、 失效的定義和應力的含義及應力的單位關系。5、 區(qū)別靜應力和交變應力不同狀態(tài)下產生的失效形式有何不同。六、 布置作業(yè)練習冊對應內容教學反思1、 金屬材料的物理、化學性能對學生來說比較熟悉，初中已多少學過，而力學性能、工藝性 能和強度是新知識，可能比較陌生。2、 強度的種類較多，應多舉例以示區(qū)別。失效的含義較難，可能一時難以理解，應多做解釋。3、采用多媒體教學。先給出一般特征再用具體例子說明構件、零件、機構、機器及機械的概念。認識學習的重要性和必要性，了解怎樣學，有什么要求。4、 熟悉各種典型的運動簡圖的繪制步驟，反復練習，對后續(xù)課的機構運動分析很重要。要多用一些時間練習、鞏固。真正的讓學生掌握這部分知識，提高運動分析能力。章節(jié)名稱螺紋連接及螺旋傳動授課形式講授課時3班級電氣、機電教學目的了解螺紋的應用和分類、代號教學重點1、了解螺紋及主要參數； 2、機械制造常用螺紋及螺紋聯(lián)接的基本類型3、提高螺栓聯(lián)接強度的措施4、螺旋傳動的類型、特點及應用教學難點1、螺紋聯(lián)接的預緊和防松手段2、螺栓聯(lián)接的強度計算與校核輔助手段模型或多媒體輔助教學過程及說明; 教具演示并導入新課：（講解相關理論知識）螺紋聯(lián)接:利用螺紋零件將兩個或兩個以上的零件相對固定起來的聯(lián)接。螺旋傳動:利用螺紋零件將回轉運動變?yōu)橹本€運動，從而傳遞運動或動力的裝置.一、螺紋的形成二、螺紋的類型1、 按線數分在圓柱體上沿一條螺旋線切制的螺紋，稱為單線螺紋。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。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合。3、位置分 螺紋有外螺紋和內螺紋之分。在圓柱體外表面上形成的螺紋，稱為外螺紋，在圓孔的表面上形成的螺紋，稱為內螺紋。普通螺紋又有粗牙和細牙兩種。公稱直徑相同時，細牙螺紋的螺距小，升角小，自鎖性好，螺桿強度較高，適用于受沖擊、振動和變載荷的聯(lián)接以及薄壁零件的聯(lián)接。細牙螺紋比粗牙螺紋的耐磨性差，不宜經常拆卸，故生產實踐中廣泛使用粗牙螺紋。三、螺紋的主要參數螺紋的主要參數：(1)大徑(d、D)螺紋的最大直徑。對外螺紋是牙頂圓柱直徑(d)，對內螺紋是牙底圓柱直徑(D)。標準規(guī)定大徑為螺紋的公稱直徑。(2)小徑(d1、D1)螺紋的最小直徑。對外螺紋是牙底圓柱直徑(d1)，對內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。此假想圓柱稱為中徑圓柱。(4)螺距(P)在中徑線上，相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離。(5)導程（S）同一螺旋線上，相鄰兩牙在中徑線上對應兩點之間的軸向距離。對單線螺紋，S=P；對于線數為n的多線螺紋，Snp。(6)牙形角（）在軸向截面內螺紋牙形兩側邊的夾角。(7)升角（）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、螺紋代號與標記1普通螺紋螺紋的標記由螺紋代號、螺紋公差代號和螺紋旋合長度代號組成。例 M24×1.5左5g6gL其中M24代表公稱直徑為24mm的螺紋15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6g螺紋頂徑公差代號L代表螺紋旋合長度注：(1)粗牙普通螺紋不標螺距 (2)中徑與頂徑公差代號相同只須標一個。 (3)右旋螺紋旋向不標 (4)中等旋合長度時可不標代號。短旋合長度時標S，長旋合長度時標L，特殊時也可標出旋合長度數值，2管螺紋非螺紋密封用的管螺紋由螺紋特征代號(G)、尺寸代號和公差等級代號(A、 B)組成。例：G 1 1/2A表示公稱直徑為1 1/2英寸公差等級為A級外螺紋。 G1 12表示公稱直徑為1 1/2 英寸的內螺紋注：(1)內螺紋不標公差等級代號。 (2)左旋螺紋可附加代號LH。例G1 12LH。 (3)管螺紋的公稱直徑指管子的內徑。五、螺紋聯(lián)接的基本類型和螺紋聯(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，它們多為標準件，其結構、尺寸在國家標準中都有規(guī)定。它們的公稱尺寸均為螺紋大徑 d，設計時應根據標準選用。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)接的基本類型螺紋聯(lián)接的基本類型有螺栓聯(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)接是將螺栓穿過被聯(lián)接件的孔，然后擰緊螺母，將被聯(lián)接件聯(lián)接起來。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有間隙，常采用基孔制過渡配合。螺栓聯(lián)接無須在被聯(lián)接件上切制螺紋孔，所以結構簡單，裝拆方便，應用廣泛。這種聯(lián)接通用于被聯(lián)接件不太厚并能從被聯(lián)接件兩邊進行裝配的場合。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。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)接結構較緊湊，且需經常裝拆的場合。3螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接是將螺釘穿過一被聯(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常裝拆的場合。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的凹坑中，以固定兩個零件的相互位置。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、螺紋傳動類型和應用 螺紋傳動是用內、外螺紋組成的螺旋副來傳遞運動和動力的傳動裝置。螺旋傳動主要用來把主動件的回轉運動轉變?yōu)閺膭蛹闹本€往復運動。螺紋傳動特點：結構簡單，傳動連續(xù)、平穩(wěn)、承載能力大、傳動精度高。但在傳動中磨損較大效率低。 （一）、普通螺旋傳動 1普通螺旋傳動：指由螺桿和螺母組成的簡單螺旋副。 2運動方向的判定螺桿、螺母的運動方向可根據左右手螺旋法則來判定：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)的旋轉方向，大母指的指向，即為螺桿(螺母)的移動方向。若當螺桿(螺母)原地旋轉，螺母(螺桿)移動時，螺母(螺桿)移動方向與大拇指指向相反。 3移動距離 L=Ph/2（二）、其它螺旋傳動 1差動螺旋傳動差動螺旋傳動是指活動螺母與螺桿產生差動的螺旋傳動機構。差動螺旋傳動機構可以產生極小的位移，而其螺紋的導程并不需要很小，加工比較容易所以差動螺旋機構常用于測微器，計算機，分度機，以及許多精密切削機床儀器和工具中。 2滾動螺旋傳動為了提高螺旋傳動的效率，螺紋面之間采用滾動摩擦代替滑動摩擦，這種技術就是滾動螺旋傳動。滾珠螺旋傳動，傳動效率高，傳動時運動平穩(wěn)，動作靈敏。但結構復雜，制造技術要求高，外形尺寸較大，成本高。目前主要應用在精密傳動的數控機床上，以及自動控制裝置、升降機構和精密測量儀器中。七、 本次課小結本次課重點掌握螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件的主要組成；螺紋聯(lián)接的常用預緊和防松方法；提高螺栓聯(lián)接強度的常用措施等內容。八、 布置作業(yè)練習冊對應內容九、 教學反思1、本課程將多門先修課程的基本理論應用到實際中去，解決有關實際問題。先修課程的掌握程度直接影響到本課程的學習。2、學生在接觸本課程時會產生“沒有系統(tǒng)性”、“邏輯性差”等錯覺，這是由于本課程中不同研究對象所涉及到的理論基礎不相同，且相互之間無多大關系造成的。但只有掌握這些零散的研究對象，最終一定會對機器、機構、零件的設計及應用奠定基礎。章節(jié)名稱鍵聯(lián)接授課形式講授課時2班級電氣、機電教學目的了解鍵的分類及特點，學會選擇平鍵及校核強度和選用教學重點了解鍵的分類及特點，學會選擇平鍵及校核強度教學難點平鍵及校核強度輔助手段多媒體配合教具教學過程及說明; 教具演示并導入新課：（講解相關理論知識）聯(lián)接的形式按能否拆卸可分為兩大類：不可拆聯(lián)接和可拆聯(lián)接。常見的不可拆聯(lián)接有：鉚接、焊接、粘接等?？刹鹇?lián)接有鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接和螺紋聯(lián)接。一鍵聯(lián)接的種類在各種機器上有很多轉動零件，如飛輪、帶輪、凸輪等，這些零件和軸大多數采用鍵聯(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)接轉動零件與軸，以傳遞運動和動力。鍵根據結構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。（一）松鍵聯(lián)接1平鍵聯(lián)接平鍵分為普通平鍵和導向平鍵二種。（1）普通平鍵：普通平鍵的上、下平面和兩個側面相互平行。A普通圓頭平鍵：鍵在鍵槽中的固定較好，但鍵槽端部的應力集中較大。 B普通平頭平鍵：鍵在鍵槽端部的應力集中較小，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)接裝配時先將鍵放入軸上鍵槽中，然后推上輪轂，構成平鍵聯(lián)接。平鍵聯(lián)接時，鍵的上頂面與輪轂鍵槽的底面之間留有間隙，而鍵的兩側面與軸、輪轂鍵槽的側面配合緊密，工作時依靠鍵和鍵槽側面的擠壓來傳遞運動和轉矩，因此平鍵的側面為工作面。平鍵聯(lián)接由于結構簡單、裝拆方便和對中性好，因此獲得廣泛應用。（2）導向平鍵和滑鍵 導向平鍵是加長的普通平鍵，采用導向平鍵時轉動零件的輪轂可在軸上沿軸向滑動，適用于軸上零件的軸向移動量不大的場合，如變速箱中的滑移齒輪。當軸上零件的軸向移動量很大時，可采用滑鍵?；I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。 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，兩側面互相平行。半圓鍵聯(lián)接也是靠兩側工作面?zhèn)鬟f轉矩的。它的優(yōu)點是：能自動適應輪轂槽底的傾斜，使鍵受力均勻不偏。但它對軸的削弱大，宜用于軸端傳遞轉矩不大的場合。（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，兩側面相互平行。工作時依靠鍵的頂面和底面與輪轂鍵槽和軸槽的底面間所產生擠壓力和摩擦力來傳遞動力和轉矩。適用于對中性要求不高、轉速較低的場合。2切向鍵切向鍵是由兩個具有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矩。當傳遞兩個方向轉矩時，應裝兩副切向鍵。適用于對中性和運動精度要求不高、低速、重載、軸徑大于100mm的場合。二平鍵聯(lián)接的選擇和計算1選擇平鍵的類型和尺寸 根據聯(lián)接的要求，按軸徑確定類型和鍵的寬度b、高度h，鍵的長度L應根據輪轂長度L1而定，比輪轂略短，一般取L=L1G（510）。2平鍵聯(lián)接的強度計算普通平鍵聯(lián)接的失效形式是材料中強度較弱的工作表面被擠壓破壞和平鍵的剪切破壞。七、 本次課小結本次課重點掌握各類鍵連接的類型及應用場合；學會平鍵選用步驟及校核強度知識。八、布置作業(yè)練習冊對應內容九、 教學反思1） 講授時應強調螺紋及螺紋聯(lián)接件大都已標準化，設計時一般只須根據不同情況進行選用。2） 要了解預緊和防松的目的，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用。3） 鍵聯(lián)接的設計計算主要按軸的直徑查取鍵的標準尺寸。鍵是標準件。章節(jié)名稱花鍵聯(lián)接授課形式講授課時1班級電氣、機電教學目的了解花鍵的工作特點，類型和用途。教學重點了解花鍵的工作特點教學難點花鍵的工作特點輔助手段模型與多媒體配合教學過程及說明; 教具演示并導入新課：（講解相關理論知識）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花鍵齒所構成的聯(lián)接。花鍵聯(lián)接鍵齒的側面是工作面，工作時靠齒的側面擠壓傳遞轉矩。一、 花鍵聯(lián)接的特點花鍵聯(lián)接具有下列特點：(l)由于多個鍵齒同時參加工作，受擠壓的面積大，所以承載能力高；(2)軸上零件與軸的對中性好，沿軸向移動時導向性好；(3)鍵齒槽淺，對軸的強度削弱較小；(4)花鍵加工復雜，需專用設備故對大批生產是適用的，但單件、小批量生產的成本較高?；ㄦI聯(lián)接廣泛用于載荷較大、定心精度要求較高的各種機械設備中，如汽車、飛機、拖拉機、機床等。二、花鍵聯(lián)接的類型花鍵聯(lián)接按齒形的不同可分為矩形花鍵、漸開線花鍵和三角形花鍵三類。1矩形花鍵矩形花鍵鍵齒的端面為矩形。按鍵的齒數和齒形尺寸的不同，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，還有補充系列，適用于汽車、拖拉機和機床等制造業(yè)。2漸開線花鍵漸開線花鍵內、外鍵齒的齒廓曲線是壓力角為30°的漸開線。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；工作時鍵齒上有徑向分力，宜于對中，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的漸開線。三角形花健鍵齒細小，齒數多，對軸的強度削弱較小，多用于輕載和薄壁零件的靜聯(lián)接。三、 本次課小結本次課重點掌握螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件的主要組成；螺紋聯(lián)接的常用預緊和防松方法；提高螺栓聯(lián)接強度的常用措施等內容。四、 布置作業(yè)練習冊對應內容五、 教學反思課堂上多舉實際的例子，不僅可以有效的促進教學效果，加深學生的認識，還會活躍課堂氣氛。教學中結合實物和結構圖進行，注意引導學生觀察日常生活中螺紋聯(lián)接的應用，增加對螺紋及螺紋聯(lián)接的類型、特性、標準、結構、應用場合及有關的防松方法等的感性認識，以便在設計時能夠正確地選用它們。鍵是標準件，鍵聯(lián)接的設計計算主要按軸的直徑查取鍵的尺寸。教學手段使用多媒體課件，并用圖說明。章節(jié)名稱銷聯(lián)接授課形式講授課時1班級電氣、機電教學目的了解銷的常見類型和用途。教學重點了解銷連接的常見類型和用途。教學難點銷連接的常見類型輔助手段多媒體與模型配合教學過程及說明; 教具演示并導入新課：（講解相關理論知識）1、銷聯(lián)接用來固定零件間的相互位置，構成可拆聯(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；有時還用作安全裝置中的過載剪切元件。銷的分類2、銷是標準件，其基本型式有圓柱銷和圓錐銷兩種。圓柱銷聯(lián)接不宜經常裝拆，否則會降低定位精度或聯(lián)接的緊固性。圓錐銷有1：50的錐度，小頭直徑為標準值。圓錐銷易于安裝，定位精度高于圓柱銷。圓柱銷和圓錐銷孔均需鉸制。鉸制的圓柱校銷孔直徑有四種不同配合精度，可根據使用要求選擇。3、銷的類型按工作要求選擇。用于聯(lián)接的銷，可根據聯(lián)接的結構特點按經驗確定直徑，必要時再作強度校核；定位銷一般不受載荷或受很小載荷，其直徑按結構確定，數目不得少于兩個；安全銷直徑按銷的剪切強度進行計算。4、銷的材料一般采用35或45鋼，許用剪應力取為80 MPa。七、 本次課小結本次課重點掌握銷聯(lián)接的基本功能及分類等內容。五、 布置作業(yè)練習冊對應內容九、 教學反思在分析講解銷聯(lián)接的基本功能時，學生們缺乏對周圍生活的觀察力，因此有一部分人理解不夠深入，我會在他們實訓時再次指導觀摩，讓他們最終掌握知識。教學中結合實物和結構圖進行，注意引導學生觀察日常生活中銷聯(lián)接的應用，增加對銷聯(lián)接的類型、特性、標準、結構、應用場合等的感性認識，以便在設計時能夠正確地選用它們。銷是標準件，銷聯(lián)接的設計計算主要按軸的直徑查取銷的尺寸。教學手段使用多媒體課件，并用圖說明。章節(jié)聯(lián)軸器和離合器教學目的和要求一知識目標 1 了解聯(lián)軸器離合器和制動器的功用、分類及特點。 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，離合器和制動器的結構及使用場合。二能力目標 1根據工作條件能選擇最合適的聯(lián)軸器、離合器或制動器。 2 初步了解常用聯(lián)軸器、離合器和制動器的結構。三素質目標 1 了解聯(lián)軸器，離合器和制動器在機器中的功用及各自工作特點。 2了解常用的聯(lián)軸器、離合器和制動器的結構特征。四教學要求 1 能夠認識聯(lián)軸器、離合器和制動器的功用與工作特點。 2 熟悉常用的幾種聯(lián)軸器、離合器和制動器的結構。能夠區(qū)分聯(lián)軸器和離合器。教學重點與難點【教學重點】 1熟悉聯(lián)軸器、離合器和制動器的功用及特點。2能看懂聯(lián)軸器、離合器和制動器的內部結構，找出它們之間的區(qū)別?！倦y點分析】 1聯(lián)軸器與離合器之間的區(qū)別。2如何根據工作條件選用合適的聯(lián)軸器、離合器或制動器。【教學方法】 結合立體圖或課件講授內部結構，或請同學分析立體結構圖，教師與學生互動。最后歸納?！緦W生分析】 1 立體圖形的視覺效果比較好，容易看得懂，學生可能興趣好些，如果能讓學生自己來分析，效果可能更好。 2對于聯(lián)軸器和離合器的應用場合理解不深，應多舉例說明?！窘虒W安排】2學時（90分鐘）教學進程【教學過程】一檢查螺紋聯(lián)接內容的學習情況，講評作業(yè)及存在共同問題，有些內容可以提問解答。二導入新課汽車，火車起動之后，內燃機不停的轉動，但在行駛的過程中速度要不斷地變化，有時候還要停下來，而又要求不要熄火，這就要求內燃機與變速器之間有一種離與合的裝置來控制汽車或火車的運動，這種在運動中可以隨時離與合的裝置稱之為離合器，它在交通機械中尤其重要。而有些軸的長度比較長，需要用二段或三段軸聯(lián)接起來，這個聯(lián)接裝置稱之為聯(lián)軸器。聯(lián)軸器、離合器以及制動器即是本次課的講授內容。三新課講授 1聯(lián)軸器將兩根軸聯(lián)接固定起來的裝置稱之為聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器固定后，在運動中不能隨意裝卸。根據聯(lián)接特點總體可分成四大類，即剛性、撓性、安全和齒輪聯(lián)軸器。按照結構不同，可以細分成八種以上。講授時按立體圖簡述結構特征，把主要特點講清楚即可，注意強調不同聯(lián)軸器的特點及應用場合。 2.離合器與聯(lián)軸器相同之處是都是起到將兩軸聯(lián)接起來傳遞運動和扭矩，不同之處是在運動中，組成離合器的兩半部份可以隨時分開或隨時合上，就如汽車司機變速時要先踩離合器，將發(fā)動機的轉軸與變速箱軸脫開，然后再改變嚙合的齒輪達到變速的作用。這一點是聯(lián)軸器所沒有的功能。常用的離合器如書中所講的四種，在汽車上應用有單盤或多盤離合器，在普通機械中，由于牙嵌式離合器傳遞扭矩穩(wěn)定，結構簡單可靠，應用比較多。講課注意結構上的區(qū)別及應用特點，在CA6140的車床主軸箱的一軸上也應用了多片式離合器。 3制動器制動器是保證機器安全運轉的重要組成部份，尤其是交通機械更顯得特別重要。常用的制動器有書中四種。共同特點是靠摩擦力來實現(xiàn)制動的。 帶狀制動器：應用在CA6140的主軸箱，自行車，電動車的剎車帶。電磁制動器：吊車的制動。盤式制動器：汽車的前后輪制動。四作業(yè)布置 練習冊本次課小結1聯(lián)軸器、離合器和制動器是機器的一個重要組成部份，要區(qū)分聯(lián)軸器和離合器的功用。關鍵在于在運轉中能否隨時脫離開來作為判斷的根據。 2 在結構上各有不同，但功能是一樣的，要根據工作場合選擇最簡單經濟而壽命又長的裝置。 3制動器一定要安全可靠，切實達到使用要求。教學反思通過本次課學習，引導學生在選用聯(lián)軸器時，應考慮哪些主要因素，選擇的原則。以教材相關內容為例，鼓勵他們試敘述比較固定式聯(lián)軸器和無彈性元件聯(lián)軸器的特點，這個環(huán)節(jié)很有意義。章節(jié)名稱帶傳動概述授課形式講授課時1班級電氣、機電教學目的1、熟悉帶傳動的特點及類型；安裝和維護。2、掌握三角帶的構造、標準。教學重點帶傳動的特點、與應用。教學難點1、了解帶傳動的受力分析方法，熟悉帶傳動的應力分布規(guī)律。2、理解彈性滑動、打滑的概念及區(qū)別。輔助手段多媒體及教具教學進程及說明 教具演示并導入新課：（講解相關理論知識）帶傳動是由主動輪，從動輪和傳動帶所組成，靠帶與帶輪間的摩擦力來傳遞運動和動力。一、帶傳動的特點和類型 1帶傳動的特點 與其它傳動形式相比較，帶傳動具有以下特點： (1)由于傳動帶具有良好的彈性，所以能緩和沖擊、吸收振動，傳動平穩(wěn)，無噪聲。但因帶傳動存在滑動現(xiàn)象，所以不能保證恒定的傳動比。 (2)傳動帶與帶輪是通過摩擦力傳遞運動和動力的。因此過載時，傳動帶在輪緣上會打滑，從而可以避免其它零件的損壞，起到安全保護的作用。但傳動效率較低，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合，但外廓尺寸較大。結構簡單，制造、安裝、維護方便，成本低。但不適用于高溫、有易燃易爆物質的場合。 2帶傳動的類型帶傳動可分為平型帶傳動、三角帶傳動、圓形帶傳動和同步帶傳動等。(1)平型帶傳動 平型帶的橫截面為矩形，已標準化。常用的有橡膠帆布帶、皮革帶、棉布帶和化纖帶等。平型帶傳動主要用于兩帶輪軸線平行的傳動，其中有開口式傳動和交叉式傳動等。開口式傳動，兩帶輪轉向相同，應用較多；交叉式傳動，兩帶輪轉向相反，傳動帶容易磨損。 (2)三角帶傳動 三角帶的橫截面為梯形，已標準化。三角帶傳動是把三角帶緊套在帶輪上的梯形槽內，使三角帶的兩側面與帶輪槽的兩側面壓緊，從而產生摩擦力來傳遞運動和動力。在相同條件下三角帶傳動比平型帶傳動的摩擦力大，由于楔形摩擦原理，三角帶的傳動能力為平帶的3倍。故三角帶傳動能傳遞較大的載荷，獲得了廣泛的應用。 (3)圓形帶傳動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。圓形帶傳動只適用于低速、輕載的機械，如縫紉機、真空吸塵器、磁帶盤的傳動機構等。 (4)同步帶傳動同步帶傳動是靠帶內測的齒與帶輪的齒相嚙合來傳遞運動和動力的。由于鋼絲繩受載荷作用時變形極小，又是嚙合傳動，所以同步帶傳動的傳動比較準確。 二、三角膠帶的構造和標準1三角膠帶的構造三角膠帶都制成無接頭的環(huán)形。它由包布層、伸張層、強力層和壓縮層四個部分組成。包布層多由膠帆布制成，它是三角帶的保護層。伸張層和壓縮層主要由橡膠組成，當膠帶在帶輪上彎曲時可分別伸張和壓縮。強力層由幾層棉簾布或一層線繩制成，用來承受基本的拉力。 2三角膠帶的標準三角膠帶是標準件，由專業(yè)工廠生產。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。線繩結構的三角膠帶目前只生產 Y、A、B、C四種型號。三角帶的內周長度稱公稱長度。三角帶中性層的長度稱節(jié)線長度。例如“B2400”表示三角帶型號為B型 ，內周長2400mm。三、帶傳動的受力分析1、靜止時帶預緊套在帶輪上，帶輪兩邊的張緊力相等，為初拉力（F0）。2、帶負載傳動時帶與帶輪接觸面間有摩擦力，帶繞上主動輪的一邊被拉緊（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）為帶傳動中起傳遞轉矩作用的拉力。又稱有效圓周力Ft。 Ft=F1-F2=Ff實際上有效圓周力等于帶與帶輪之間的摩擦力總和Ff 。假定帶工作時總長度不變，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/23、臨界狀態(tài)時在預緊力F0一定時，傳遞的有效拉力Ft等于極限摩擦力Flim時。帶將打滑。帶能傳遞的最大圓周力為Ftmax=F1（1-1/ef1）二、 帶傳動的應力分析 傳動帶工作時產生三種應力：1、 拉應力 工作時由緊邊拉力F1和松邊拉力F2引起的應力。 1=F1/A （MPa） 2=F2/A （MPa）2、 彎曲應力傳動帶彎曲時產生的應力。 3、離心拉應力傳動帶繞帶輪作圓周運動時帶上每一質點都不可避免地受離心力作用而產生離心 拉應力各截面處應力是不相等的，傳動帶緊邊繞入小帶輪處應力最大 max=1+b1+C （MPa）三、滑動分析1、 彈性滑動傳動帶具有一定的彈性，受到拉力后要產生彈性伸長，拉力大伸長量也大。傳動帶工作時，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。當傳動帶繞入主動帶輪時，輪上的A點和帶上的B點重合，線速度相等。隨著主動帶輪的轉動，帶上B點的拉力由F1減少到F2，帶的伸長量也相應地減少。這樣輪上的A點到了A1點時，帶上的B點才到B1點，B1點滯后于A1點。由此可見，傳動帶隨主動帶輪運動的過程中，由向后的微小滑動，使帶的線速v落后于主動輪的線速度V1 。傳動帶繞入從動輪時，帶上的C點和輪上的D點重合。傳動帶是由松邊過渡到緊邊的，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點已到C1點時，輪上的D點才到D1點，D1點滯后于C1點?？梢妭鲃訋г趶膭虞啽砻嬗邢蚯暗奈⑿』瑒樱箓鲃訋У乃俣萔大于從動輪的線速度V2 。由傳動帶的彈性變形而引起的滑動稱為彈性滑動。彈性滑動在帶傳動中是不可避免的。因此帶傳動不能保證有準確的傳動比。2、打滑當傳動所需要的圓周力大于極限摩擦力時，傳動帶將在帶輪輪緣上產生顯著的相對滑動，這種現(xiàn)象稱為打滑。打滑時，傳動帶的速度迅速下降，使傳動失效。帶傳動正常工作時是不允許打滑的。四、帶傳動的失效形式和設計準則帶傳動的主要失效形式：打滑，疲勞破壞 。帶傳動設計準則：既要保證傳動帶具有足夠的傳動能力，不打滑；又要保證 傳動帶具有足夠的疲勞強度，達到預期使用壽命。五、三角帶傳動設計的原始數據和主要內容1、三角帶傳動的原始數據一般為：（1）傳遞的功率（）；（2）大、小帶輪的轉速n2、n1(r/min)或傳動比；（3）傳動對外廓尺寸的要求；（4）傳動的用途和工作條件。2、三角帶傳動主要內容：（1）確定三角帶的型號，根數和長度；（2）選定傳動的中心距；（3）帶輪基準直徑及結構尺寸；（4）計算初拉力和帶對軸的壓力。六、三角帶傳動的設計步驟1、確定計算功率計算功率是根據所傳遞的名義功率及三角帶傳動的工作情況確定的 1、 選擇三角帶型號根據計算功率Pc和小帶輪轉速n1,由圖9-8選取三角帶的型號。(若Pc 、V的交點落在交線附近,可同時用兩種型號作為兩個方案計算,然后比較,選取。)3.確定大、小帶輪的直徑d,d(1) 初選小帶輪的直徑(2) 當三角帶的型號確定后,小帶輪直徑愈小,結構愈緊湊, 三角帶的彎曲應力b1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，故對最小直徑加以限制,d1max見表。(3) 校核帶的速度v帶速: V=d1n1/60×1000 （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,所需帶的根數愈多。但V過高,使離心力過大,帶與帶輪間的正壓力降低,從而使摩擦力減小。故帶速在5m/s25m/s較合適，否則要調整帶輪的直徑,以調整帶速。(4) 計算大帶輪的直徑 d2=(n1/n2)d1=id1 (mm)計算后得d2值按表9-4 圓整。 4.確定帶傳動的中心距a和帶的基準長度Ld1) 初定中心距a0中心距過小,結構緊湊,單位時間繞帶輪次數增加,應力循環(huán)次數增加,壽命下降,小帶輪包角1也會減小,降低傳動能力.中心距過大,速度大時,會產生顫動,傳動尺寸也增大.一般取值: 0.7(d1+d2)a02(d1+d2)若設計時未提中心距要求,可估算:a0=(11.5)d2(2)初算帶的基準長度LdL0=2a0+(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a0 （mm）根據L0和三角帶型號,由表9-1 選取相應的Lp 。(3)確定實際中心距a近似計算: a=a0+(Lp-L0 )/2 （mm）考慮調整,補償的需要,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1小帶輪包角近似計算: 11800 (d2d1)× 57.3°a 1200由上式可見,1與i有關,i愈大,d2-d1的差值愈大,則1愈小. 故三角帶的傳動比一般取i<7,必要時可達10。一般 i=25 。也可用增大中心距a的方法增大1 。5.確定三角帶根數ZZ=Pc/(P