通用技术老师培训PPT课件.ppt

机械设计基础 秦宝荣博士 教授 浙江工业大学 2020 3 28 1 题外话 通用技术课程的改革之路 2008年列入高考课程 三批招生3 1 2011年技术合并考试 上机 纸笔考试 2013年学业水平考试将与高考合并 题外话 通用技术课程考试的变化 技术的味道越来越浓 更加注重实践 更加重视课程标准 师资是影响教育教学质量的最重要因素 通用技术教师应具备 双师型 素养 通用技术教师是一个特殊的老师群体 题外话 双师型 教师 具备专业知识 并具备通过一定方式将专业知识传授给学生的能力 掌握专业技术 并能分析再现给学生 指导学生进行技术操作 及对学生操作情况进行恰当的评价和提出改进意见 会使用设备 并教会学生了解设备的性能 特点 使用方法 教会学生独立使用设备 会制造产品 并能进行产品制造教学 指导学生制造产品 有良好的职业道德并能培养学生良好的职业道德 能进行产品创新并能指导学生进行产品创新 通用技术课程教师要提高自身的专业素养 领导重视为通用技术课程提供了重要机遇 通用技术课程的发展决定于全体教师的努力 通用技术课程的出路在哪里 学习本体知识 提高实践能力 指导学生实践的几点心得 一 实践是创新的源泉 要大胆地实践 勇于探索 在实践中提升自己的能力 山核桃破壳分拣机的设计 山核桃破壳分拣机 几点心得 一 实践是创新的源泉 要大胆地实践 勇于探索 在实践中提升自己的能力 二 问题是创新的开始 要善于观察 勤于思考 勇于试验 在探索中不断成长 浙江省第六届机械设计竞赛一等奖全国第四届大学生机械创新设计大赛一等奖浙江省第十二届挑战杯课外科技作品一等奖 地震逃生床的设计 几点心得 一 实践是创新的源泉 要大胆地实践 勇于探索 在实践中提升自己的能力 二 问题是创新的开始 要善于观察 勤于思考 勇于试验 在探索中不断成长 三 学生对实践的热情很高 创新的潜力很大 要勇于向学生学习 与学生共同成长 浙江省第四届机械设计竞赛特等奖全国第三届大学生机械创新设计大赛一等奖浙江省第十一届挑战杯课外科技作品一等奖全国第十一届挑战杯课外科技作品二等奖 筷子清洗机 浙江省第六届机械设计竞赛一等奖全国第四届大学生机械创新设计大赛一等奖浙江省第十二届挑战杯课外科技作品一等奖全国第十二届挑战杯课外科技作品一等奖 深井救援机器人 几点心得 一 实践是创新的源泉 要大胆地实践 勇于探索 在实践中提升自己的能力 二 问题是创新的开始 要善于观察 勤于思考 勇于试验 在探索中不断成长 三 学生对实践的热情很高 创新的潜力很大 要勇于向学生学习 与学生共同成长 四 知识是创新的基础 知识和能力相互作用 要不断学习 不断充实和提高自己 一 常用机械工程材料及钢的热处理二 常用机械传动机构三 机械传动中的支承四 机械的联接五 结构的受力变形与稳定性 提纲 五万吨水压机 材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化 称为变形 外力去除后能够恢复的变形称为弹性变形 外力去除后不能恢复的变形称为塑性变形 材料的变形 材料的力学性能 弹性 材料承受最大弹性变形时的应力 刚度 材料受力时抵抗弹性变形的能力 强度 材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力 塑性 断裂前材料产生永久变形的能力 硬度 材料抵抗其他硬物压入的能力 即受压时抵抗局部塑性变形的能力 布氏硬度原理 洛氏硬度原理 维氏硬度原理 2020 3 28 23 常用工程材料 黑色金属 铸铁 普通碳素结构钢 Q255 Q275 Q235A制造强度要求高的零件 连杆 轴 优质碳素结构钢 钢号10 15 20 85 一般零部件应用 0 01 碳素工具钢 T8 T12A 高级优质碳素工具刚 一般零部件应用 0 1 高硬度和耐磨性 铸铁 分类 白口铸铁 碳以Fe3O存在 断口呈白亮色 硬度高 脆性大 灰口铸铁 碳以片状石墨存在 断口呈暗灰色 良好的工艺性能和机械性能 HT100 可锻铸铁 石墨呈团絮状存在 白口铸铁经退火后获得 塑性和韧性好 球墨铸铁 石墨呈球状存在 强度高 铸造性好 QT400 17 铸铁特点 含碳量为2 5 4 的铁碳合金 杂质 硅 锰 琉 磷 含量比钢多 具有良好的铸造性 耐磨性和切削加工性 生产简单 价格便宜 蠕墨铸铁 石墨呈蠕虫状存在 碳素钢 分类 按含碳量分 按用途分 合金钢 分类 合金结构钢 合金工具钢 特殊功能钢 铸钢 合金钢优点 加入合金元素可使钢获得一般碳素钢达不到的性能 如硬度 强度 塑性和韧性等 提高耐磨 防腐 防酸性能 获得高弹性 高抗磁或导磁性等 有色金属 非金属材料 工程塑料 陶瓷材料 密度小 质量轻 耐腐蚀性好 易加工 硬度高 耐高温 抗氧化 耐腐蚀 人工合成矿物 宝石 石英 橡胶 耐腐蚀性好 耐磨损和耐放射性 钢铁的金相组织 组织为不规则多面体晶粒 晶界较直 强度低 塑性好 钢材热加工都在奥氏体区进行 碳钢室温组织中无奥氏体 奥氏体 1 奥氏体 铁素体 铁素体的组织为多边形晶粒 性能与纯铁相似 2 铁素体 其硬度高 强度低 b 35MPa 脆性大 塑性几乎为零 是一个亚稳相 在一定条件下可发生分解 Fe3C 3Fe C 石墨 常温下碳在铁碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在 3 渗碳体 珠光体 珠光体的组织特点是两相呈片层相间分布 在光镜下呈指纹状 性能介于液相和固相之间 4 珠光体 钢组织变化的临界点 平衡临界点 加热临界点 冷却临界点 A1 A3 Acm Ac1 Ac3 Accm Ar1 Ar3 Arcm 2020 3 28 34 钢的热处理 时间 温度 临界温度 热加 保温 冷却 热处理 整体热处理 表面热处理 退火 正火 淬火 回火 表面淬火 化学热处理 感应淬火 火焰淬火 渗碳 渗氮 碳氮共渗 2020 3 28 36 退火 将钢加热到适当温度 保持一定时间 然后在炉中缓慢地冷却的热处理工艺 根据钢的成分和处理目的的不同 可分为完全退火 球化退火和去应力退火 将钢加热Ac3以上30 50 C 完全奥氏体后 保温一定时间随之缓慢冷却到500 C以下 出炉空冷 目的 细化晶粒 消除内应力 降低硬度 以利于切削加工 完全退火 球化退火 将钢加热到Ac1以上20 30 C 保温后随炉缓冷至600 C 出炉空冷 目的 降低硬度 提高塑性 改善切削加工性能 去应力退火 将钢加热到500 600 C 保温后随炉缓冷至200 300 C出炉空冷 又称低温退火 目的 消除铸件 锻件和焊接件的内应力 没有发生组织变化 钢的正火 将钢件加热到Ac3或Accm线以上30 50 C 保温适当的时间后 在空气中冷却的热处理工艺 目的 对低碳钢 可细化晶粒 提高硬度 改善加工性能 对中碳钢 可提高硬度和强度 作为最终热处理 对高碳钢 可为球化退火作准备 钢的淬火 将钢件加热到Ac3或Ac1以上某一温度 保持一定时间后 快速冷却的热处理工艺 目的 提高钢的硬度 强度和耐磨性并保持足够的韧性 淬火剂 水 矿物油 盐水和碱水等 钢的回火 将淬火后钢件再加热到Ac1以下的某一温度 保温一定时间后 然后冷却到室温的热处理工艺 目的 降低淬火钢的脆性 提高韧性 调整硬度 消除内应力 稳定工件的尺寸 获得所需要的力学性能 低温回火 150 C 250 C中温回火 350 C 500 C高温回火 500 C 650 C 钢的表面淬火 为了兼顾零件表面和心部两种不同性能要求 生产中广泛采用表面热处理的方法 即表面淬火和化学热处理 表面淬火 指仅改变钢的表层组织的局部热处理工艺 感应加热表面淬火 火焰加热表面淬火 激光加热表面淬火 钢的化学热处理 将钢置于一定温度的活性介质中保温 使一种或几种元素渗入其表层 以改变其化学成分 组织和性能的热处理工艺 分类 渗碳 渗氮 碳氮共渗 渗碳处理 渗氮处理 一 常用机械工程材料及钢的热处理二 常用机械传动机构三 机械传动中的支承四 机械的联接五 结构的受力变形与稳定性 提纲 曲柄摇杆机构 一 平面连杆机构 双曲柄机构 2020 3 28 57 双摇杆机构 2020 3 28 58 曲柄滑块机构 2020 3 28 59 导杆机构 2020 3 28 60 二 凸轮机构 2020 3 28 62 2020 3 28 63 外啮合直齿圆柱齿轮 内啮合直齿圆柱齿轮 齿轮齿条机构 三 齿轮机构 正确啮合条件 国家标准 20 d mz m z 为渐开线齿轮的三个基本参数 齿顶高 ha ha m 齿根高 hf ha c m 标准齿 ha 1 c 0 25 标准齿轮的特征 分度圆上模数和压力角为标准值 齿距p所包含的齿厚s与齿槽宽e相等 具有标准的齿顶高与齿根高 标准齿轮 2020 3 28 65 外啮合斜齿圆柱齿轮 人字齿轮 mn1 mn2 m n1 n1 1 2 mt1 mt2 t1 t2 1 2 或 内啮合斜齿圆柱齿轮 斜齿圆柱齿轮 2020 3 28 66 直齿圆锥齿轮 斜齿圆锥齿轮 正确啮合条件 m1 m2 m 大端 1 2 大端 2020 3 28 67 定轴轮系 差动轮系 周转轮系 2020 3 28 68 常见的齿轮结构形式 齿轮轴 实心结构 腹板式 孔板式 轮辐式 筋板式 2020 3 28 69 钢 许多钢材经适当的热处理或表面处理 可以成为常用的齿轮材料 铸铁 常作为低速 轻载 不太重要的场合的齿轮材料 非金属材料 适用于高速 轻载 且要求降低噪声的场合 钢制软齿面齿轮 其配对两轮齿面的硬度差应保持在30 50HBS或更多 常用的齿轮材料 2020 3 28 70 齿轮传动的润滑 开式及半开式齿轮传动或速度较低的闭式齿轮传动 通常采用人工周期性加油润滑 通用的闭式齿轮传动 当v 12m s时 采用浸油润滑 当v 12m s时 采用油泵喷油润滑 四 蜗杆蜗轮机构 圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 正确啮合条件 蜗杆的轴面模数 压力角应与蜗轮的端面模数 压力角相等 即ma1 mt2 m a1 t2 且蜗杆的导程角 1 蜗轮的螺旋角 2 常用材料 蜗轮 有色金属 铸锡青铜 铸铝铁青铜 灰铸铁等 高速重载 15Cr 20Cr渗碳淬火 或45钢 40Cr淬火 低速中轻载 45钢调质 ZCuSn10P1ZCuAl10Fe3HT200ZCuSn5Pb5Zn5vs 3重要传动vs 4m svs 2m s耐磨性好 抗胶合价格便宜经济 低速 材料的基本要求 足够的强度 减摩 耐磨和抗胶合性 蜗杆 钢材 蜗轮材料较弱 失效经常发生在蜗轮的轮齿上 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计1 蜗杆的结构 无退刀槽 加工螺旋部分时只能用铣制的办法 有退刀槽 螺旋部分可用车制 也可用铣制加工 但该结构的刚度较前一种差 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计2 蜗轮的结构 为了减摩的需要 蜗轮通常要用青铜制作 为了节省铜材 当蜗轮直径较大时 采用组合式蜗轮结构 齿圈用青铜 轮芯用铸铁或碳素钢 当v1 5 10m s时 采用油池浸油润滑 润滑油量的选择既要考虑充分的润滑 又不致产生过大的搅油损耗 当v1 5m s时 蜗杆置于上方 上置式 浸油深度约为蜗轮外径的1 3 当v1 4 5m s时 蜗杆置于下方 下置式 浸油深度应为蜗杆的一个齿高 油池润滑 蜗杆传动的润滑 2020 3 28 76 当vs 10 15m s时 采用压力喷油润滑 喷油嘴要对准蜗杆啮入端 而且要控制一定的油压 压力喷油润滑 2020 3 28 77 五 带传动机构 平带 V带 多楔带 同步带 2020 3 28 79 带传动概述7 普通V带的结构 帘布芯结构 绳芯结构 抗拉体 腹板式 带轮的结构 实心式 轮辐式 孔板式 带轮的材料 铸铁 摩擦系数 橡胶 铸铁f 0 8橡胶 钢f 0 4 2020 3 28 81 滑道式张紧装置 摆架式张紧装置 采用张紧轮张紧装置 自动张紧装置 带传动的张紧装置 2020 3 28 82 特点及应用1 六 链传动 滚子链 齿形链 链轮的结构 组合式 孔板式 实心式 材料与热处理 碳素钢 铸铁 重要链轮可用合金钢 齿面需经热处理以提高接触强度和耐磨性 2020 3 28 84 链传动的张紧 张紧轮一般压紧在松边外侧靠近小链轮处 2020 3 28 85 润滑方式 1 人工给油 2 油杯滴油 3 油浴润滑 飞溅给油 4 用油泵强制润滑和冷却 链传动的润滑 2020 3 28 86 螺旋机构 棘轮机构 槽轮机构 七 其他常用机构 一 常用机械工程材料及钢的热处理二 常用机械传动机构三 机械传动中的支承四 机械的联接五 结构的受力变形与稳定性 提纲 一 滑动轴承 二 滚动轴承 外圈 与轴承座相配 保持架 防止滚动体直接接触 内圈 与轴颈相配 滚动体 将滑动摩擦转化为滚动摩擦 2020 3 28 91 轴承的装拆 错误的施力 结构不合理 三 轴 光轴 阶梯轴 曲轴 碳素钢 35 45 50 Q235 合金钢 20Cr 20CrMnTi 40CrNi 38CrMoAlA等 轴的材料 铸钢或球墨铸铁 2020 3 28 94 轴上零件的定位 1 零件的轴向定位 1 定位轴肩定位 定位轴肩高度 h 0 07 0 1 d 滚动轴承的定位轴肩高度必须低于轴承内圈端面的高度 2020 3 28 95 非定位轴肩 因齿轮 轴承与轴有配合要求 为装拆方便 并减少配合表面的擦伤 在III及IV处应分别设置非定位轴肩 非定位轴肩高度 h 1 2mm 2020 3 28 96 2 套筒定位 3 轴端挡圈定位 一般用于两零件间距离不大时 不宜用于高速轴 可承受较大轴向力 定位可靠 装拆方便 用于固定轴端零件 如联轴器 带轮等 2020 3 28 97 4 轴承端盖 固定轴承外圈 整个轴的轴向固定也利用轴承端盖实现 透盖孔与轴之间应留有间隙 且有密封圈密封 安装调整垫片 为轴的热胀冷缩预留空间 减少加工面积 2020 3 28 98 5 圆螺母定位 可承受较大轴向力 定位可靠 但应力集中较大 降低轴的疲劳强度 无法采用套筒或套筒太长时 可采用双圆螺母加以固定 双圆螺母 圆螺母与止动垫片 2020 3 28 99 6 弹性挡圈定位 结构简单紧凑 只能承受较小轴向力 常用于固定滚动轴承 7 紧定螺钉和锁紧挡圈定位 结构简单紧凑 只能承受较小轴向力 常用光轴上零件的定位 8 圆锥面定位 能承受冲击载荷 用于同心度较高的轴端零件 2020 3 28 100 2 零件的周向定位 普通平键联接 其它 导向平键 半圆键 花键 销 紧定螺钉及过盈配合等 2020 3 28 101 一 常用机械工程材料及钢的热处理二 常用机械传动机构三 机械传动中的支承四 机械