轴教案.doc

四川省乐至县高级职业中学教师备课本科目：机械基础班级：2013级7班教师：龙美霞四川省乐至县高级职业中学教导处 制 年 季本课程国家职业标准与岗位（群）职业能力分析国家职业标准（教学大纲）岗位（群）职业能力分析乐至县高级职业中学任务教学教学设计设计时间：2013-9-13 上课时间：_任务(课题) ：轴课型： 新授课课时：8任 务学 习目 标一、 知识目标1、了解轴的功用、分类、常用材料。2、理解轴上零件的轴向和周向固定方法，熟悉轴的结构工艺性。二、 能力目标1、 能够合理选择轴的材料。2、 能够正确分析轴上结构设计的目的三、 素质目标1、 了解轴的功用和常用轴的材料选用。2、 能结合实际分析轴上个结构的功用，并提出改进措施。任 务要 求1、 熟悉传动轴、芯轴和转轴的区别和轴的常用材料。2、 了解轴上零件的轴向和周向固定方法的特点和结构工艺性。重难点分 析重点：1、直轴的分类、轴的功用、轴的常用材料。2、轴的结构要求及轴向和周向固定方法。难点：轴上零件的固定方法，特别是结构工艺性。任 务路 径 (方法手段)讲授法、实物教具演示、互动法、归纳法，教学步骤：讲授与教具或实物演示交叉进行，配以课件或加工实况录像，穿插互动、提问与设问，最后小结。2学时（90分钟）任务教学师生活动设计复 习与任 务导 入机械零件是组成及其的最基本单元，生产中必须按工艺图纸的要求生产出每一个零件，然后再组装成构件和机器，因此必须掌握常用零件的功用、结构特点和加工工艺，才能生产出适合机器使用的零件来。常用零件可以分为通用零件和专用零件。专用零件指某些机器上特有的零件，如直升飞机上的螺旋桨；轮船上的螺旋桨；内燃机上的曲轴等。通用零件是指在各种设备上都共同具有的通用零件，如螺钉、螺帽、轴承、齿轮等等。本课程只讲通用零件的结构、特点。通用零件有部分是标准件，即在市场上可以买到的，不必要自己组织生产；而有一部分必须自己生产，但他们具有统一的标准和规格。教师演示实物，如有可能放生产录像，了解零件的生产过程。强调学习本章内容要注意贴近实际，联系生活。任务实践任务小结1、 按载荷方向直轴可以分为传动轴、芯轴和转轴三种，大多数轴为转轴。2、 一般常见轴为45钢材料，较重要的轴为40Cr经过调质处理。3、 轴向零件的固定方法可分为轴向固定和周向固定两种。轴肩和键是常用的两种方法，具体要以实际而选用。4、 轴的加工工艺性是由于加工需要而确定的，使为下一步工序而设置的。任 务布 置问：根据承载情况下列各轴分别为哪种类型？教 学后 记备注任务学习引导任务学习引导任务一、轴的功用与分类特点(3课时)1、轴是机器中最重要的零件之一，主要起支撑轴上零件并用以传递运动和扭矩的作用，一切作旋转运动的传动零件，都必须安装在轴上才能实现旋转和传递动力。（这里注意运动和扭矩的区别。）2、轴的分类（1）、按照轴的轴线形状不同，可以把轴分为曲轴和直轴两大类。曲轴可以将旋转运动改变为往复直线运动或者作相反的运动转换。直轴在生产中应用最为广泛，直轴按照其外形不同，可分为光轴和阶梯轴两种。a一曲轴 b一光铀 c阶梯轴此外，还可以有一些特殊用途的轴，如凸轮轴(凸轮与轴连成一体的轴)，挠性钢丝软轴(由几层紧贴在一起的钢丝层构成的软轴，它可以把扭矩和旋转运动灵活地传到任何位置)等。（2）、一般常用的是直轴。根据轴的所受载荷不同，可将轴分为心轴、转轴和传动轴三类。a心轴及其应用特点 心轴的应用特点是用来支承转动的零件，只受弯曲作用而不传递动力。车辆用的转动心轴；支承滑轮用的固定心轴。心轴：火车的车轮轴b转轴及其应用特点 转轴的应用特点是既支承转动零件又传递动力，转轴本身是转动的，同时承受弯曲和扭转两种作用。转轴：大部分轴为转轴，如自行车中轴、齿轮、皮带轮的轴等等。c传动轴及其应用特点 传动轴的应用特点是只传送动力，只受扭转作用而不受弯曲作用， 或者弯曲作用很小。传动轴：汽车方向盘的轴；电风扇的轴桥式起重机传动轴，可以认为只受扭转作用的传动轴。（注意：轴的分类重要要分清传动轴、心轴和转轴，一般轴都是转轴为多，多举例来说明，但所举实例必须使学生能够感受或体验得到的。如书上所举的例子，或如下：这里要注意的是三种轴的共同特点都应当是转动轴为前提，在按受力状态来分，要与不转动的梁区分开。）任务二、轴的常用材料轴的材料选用原则，要根据使用条件来选择，应具有足够的强度，疲劳强度，刚度和耐磨性，对应力集中的敏感性小。轴的材料一般多用中碳钢，如35，45，50等优质中碳钢，其中以45钢应用最广，因为这类钢材价格便宜，对应力集中的敏感性较好，采用适当的热处理方法(调质、正火、淬火)可以改善和提高机械性能，而且还有良好的切削性能。轴的材料有时用合金钢，如20Cr、40Cr等，用这类材料制成轴，具有承受载荷较大，强度较高，重量较轻及耐磨性较好等特点。轴的材料还可以用球墨铸铁，它以吸振性、耐磨性和切削加工性能都很好，对应力集中不敏感，强度也能满足要求，可代替钢制造外形复杂的曲轴和凸轮轴，但铸件的品质不易控制，可靠性较差。注意：（应介绍常用中碳钢45钢和合金钢40Cr作轴的材料，但是选择合金钢时，必须进行热处理，才能发挥合金钢的优势，否则合金钢对应力的敏感性对轴的强度反而不利。）任务三、轴的结构（3课时）1轴的主要组成部分轴颈 与轴承配合的轴段。轴颈的直径应符合轴承的内径系列轴头 支撑传动零件的轴段。轴头的直径必须与相配合零件的轮毂内径一致，并符合轴的标准直径系列。轴身 连接轴颈和轴头的轴段。轴肩和轴环 阶梯轴上截面变化之处。2轴的结构对于轴的结构，最简单的是光轴，但实际使用中轴上总是需要安装一些零件，所以往往要做成阶梯轴，而各阶梯都有它一定的作用和目的，使轴的结构和各个部位，都具有合理的形状和尺寸。在考虑轴的结构时，应满足三个方面的要求，即：安装在轴上的零件，要牢固而可靠地相对固定；轴的结构应便于加工和尽量减少应力集中：轴上的零件要便于安装和拆卸。(1)轴上零件的轴向固定这种固定的作用和目的是为了保证零件在轴上有确定的轴向位置。防止零件作轴向移动，并能承受翰向力。一般采用的方法是，利用轴肩、轴环、轴套、圆螺母和轴端挡圈也称为压板等零件，作为轴上零件的轴向固定用。轴肩或轴环固定这是一种常用的轴向固定方法，它具有结构简单，定位可靠和能够承受较大轴向力等优点。用轴端挡圈、轴套和圆螺母等固定轴端挡圈只适用于轴端零件的固定，而且是受轴向力不大的部位。但它可以承受振动和冲击载荷为了防止轴端挡圈和螺钉的松动，应采用带有锁紧装置的固定形式，对于无轴肩的，可采用锥形轴端和轴端挡圈联合使用来固定零件。圆螺母固定零件：一般在无法采用轴套，或嫌轴套太长而选用的，这种方法通常用在轴的中部或端部。用圆螺母的优点是装拆方便，固定可靠，能承受较大的轴向力。缺点是要在轴上切制螺纹，而且螺纹的大径要比套装零件的孔径小，所以一般都切制细牙螺纹。为了防止圆螺母的松脱，常采用双螺母或加止退垫圈来防松。轴套(也称套筒)用来作为轴向固定零件，一般用在两个零件的间距较小的场合，主要是依靠位置己定的零件来固定。利用轴套定位，可以减少轴的直径的变化，在轴上也不需要开槽、钻孔或切制螺纹等，所以可使轴的结构简化，避免削弱轴的强度。其它一些轴向固定形式对受轴向力不大的或是为了防止零件偶然沿轴向窜动的场合，可用圆锥销固定、紧定螺钉固定和弹性挡圈固定等形式。（2)轴上零件的周向固定这种固定的作用和目的，是为了保证零件传递扭矩和防止零件与轴产生相对的转动。在使用时，大多数是采用键或过盈配合等固定形式。用键作周向固定1、采用键联接作为轴上零件的周向固定应用最广，平键、半圆键、楔键和花键等都有应用。用平键作周向固定，制造简单、装拆方便和对中性好，可用于较高精度、较高转速及受冲击或变载荷作用下的固定联接。应用平键联接时，为了加工方便，对于在同一轴上轴径相差不大轴段的键槽，应尽可能采用同一规格的键槽尺寸，并且要安排在同一加工直线上，用过盈配合作周向固定2、用过盈配合作周向固定常用于轴与轮毂之间的联接，与孔之间产生压力，工作时依靠此压力所产生的摩擦力来传递扭矩这种联接，结构简单，对轴的削弱少，对中性好，但配合面的加工精度要求也较高。过盈配合的装配，如过盈量不大，一般可用压入法；当过盈量较大时，常用温差法装配。为了装配方便，轴与孔的接口处的倒角尺寸，均有一定的要求。3轴的结构设计应满足的基本要求： (1)轴的受力合理，有利于提高轴的强度与刚度，有利于节约材料减轻重量。 (2)保证轴上零件定位准确，固定可靠。 (3)轴上零件便于装拆和调整。 (4)具有良好的制造工艺性。（注意：轴上零件的固定方法很多，分为轴向和周向固定两种，常用轴向固定的方法是键联接，它具有可拆性，而且可以传递很大的扭矩，应用广泛。周向固定方法一般选用轴肩或轴套等，要根据实际情况来决定，但要简单方便可靠，易于加工，因此一般轴为阶梯状。教学是一定要结合课件或录像、教具进行，否则很枯燥无味，学生没有兴趣。或组织学生进行一次拆装实习，作实践体会，亲手感受。轴的加工工艺性更难理解，工艺结构要结合车工实习的内容来讲，请同学谈自己实习加工的体会，就比较好懂，中心孔是加工细长轴和为了下一道工序加工准备的；退刀槽是为了加工螺纹退刀防止破坏零件左端面而用的；越程槽是为了磨削后装配零件到位而用的。总之各种结构都是由于零件的下一道工序准备的。装配工艺比较难懂，为了方便装配和准确定位而设计的，如30大倒角是为了顺利安装；两个零件在轴向和径向只能各有一个配合面，不可能做到一个配合面同时有两个面都同时接触，过度要求适得其反，实际上也是达不到要求的。这里要培养学生要从实际的要求为出发点来考虑问题，也就是理论要联系实际。教学中配合课件演示教学，可以提高效果。）任务四、轴的结构工艺性（2课时）轴的结构工艺性是指所设计的轴是否便于加工和装配，轴的结构在设计中应注意以下几个问题。l、轴的形状力求简单，以便于加工和检验，轴上的台阶数不宜过多。2、轴肩处的过渡圆角半径 r应小于零件孔的圆角半径或倒角 C：3、需经磨削加工的表面，在轴肩处应设置砂轮越程槽。4、轴上若要车螺纹，在螺纹尾部留有退刀槽。5、轴端应有倒角，必要时为了便于加工定位，轴的两端应设中心孔。任务五、提高轴的疲劳强度的措施图1415凹切圆角或过渡肩环1改进轴的结构，降低应力集中，由于轴上的应力集中源，往往是轴产生疲劳破坏的部位，改善轴的抗疲劳强度的常用方法有：(1)增大圆角半径，如因轴肩定位要求的限制，轴上不允许采用较大圆角时，可以改用凹切圆角或过渡肩环的办法。(2)采用增大配合直径、轴上开减载槽和毂端开减载槽等方法，以降低零件过盈配合边缘处的应力集中。