机械设计基础(曹井新)项目11教案

授课教案授课教师课程名称机械设计基础项目11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轴承的认识与寿命计算教学目标知识目标：了解滚动轴承的轴向定位与紧固、滚动轴承的配置、滚动轴承游隙的调整、滚动轴承的装拆、滚动轴承的润滑与密封、滚动轴承类型的选择考虑因素、掌握滚动轴承的结构、掌握滚动轴承的类型和代号、失效形式和计算准则、寿命计算、了解滑动轴承的应用及分类、滑动动轴承的结构、轴瓦的结构和轴承材料。能力目标：能够对滚动轴承的受载情况进行分析、对滚动轴承的寿命进行计算素质目标：对滚动轴承的受载情况进行分析、对滚动轴承的寿命进行计算重点难点重点：滚动轴承的轴向定位与紧固、滚动轴承的配置、滚动轴承游隙的调整、滚动轴承的装拆、滚动轴承的润滑与密封、滚动轴承类型的选择考虑因素、滚动轴承的结构、滑动轴承的应用及分类、滑动动轴承的结构、轴瓦的结构和轴承材料。难点：滚动轴承的类型和代号、寿命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：轴承可分为滚动轴承和滑动轴承。滚动轴承依靠元件间的滚动接触承受载荷，与滑动轴承相比，滚动轴承具有摩擦阻力小、效率高、起动容易、安装与维护简便等优点。其缺点是耐冲击性能较差、高速重载时寿命低、噪声和振动较大。通过对轴承代号含义的说明来认识滚动轴承。通过对轴承的选型设计实例来学习轴承型号的选择过程。三、课程设计过程（4学时）教师指导学生活动时间分钟任务11.1滚动轴承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】本任务通过对轴承代号含义的说明来认识滚动轴承。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.滚动轴承的结构讨论：你所见到的滚动轴承。举一例。2．滚动轴承的类型、性能和特点3．滚动轴承的代号4．滚动轴承的轴向定位与紧固提问+讨论：滚动轴承的轴向定位方法的比较5．滚动轴承的支承结构与装拆6．滚动轴承游隙的调整以及滚动轴承的润滑与密封提问+讨论：为何要进行滚动轴承游隙的调整？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11.2滚动轴承的寿命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】本任务通过对轴承的选型设计实例来学习轴承型号的选择过程。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．滚动轴承类型选择所需要考虑的因素2．滚动轴承的受载情况分析3．滚动轴承的失效形式和计算准则4．滚动轴承的寿命提问+讨论：为何要验算滚动轴承的寿命？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11.1滚动轴承的认识一、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分钟通过对轴承代号含义的说明来认识滚动轴承。教师介绍本任务的学习内容。（2）分小组学习:40分钟11.1.1滚动轴承的结构滚动轴承的基本结构如图11-1所示，它由内圈(轴圈)、外圈(座圈)、滚动体和保持架等四部分组成。由于滚动轴承是标准部件，所以轴承内圈与轴颈的配合采用基孔制，轴承外圈与外壳孔的配合采用基轴制，以实现完全互换。11.1.2滚动轴承的类型、性能和特点按照滚动轴承主要承受的载荷方向，可分为向心轴承、推力轴承和向心推力轴承三大类。11.1.3滚动釉承的代号滚动轴承的代号由前置代号、基本代号和后置代号构成，1.前置代号。前置代号用字母表示，L、R、K、WS、GS。2.基本代号滚动轴承的基本代号(滚针轴承除外)由类型代号、尺寸系列代号及内径代号三部分组成，按顺序自左向右依次排列。轴承内径代号轴承内径d（mm）内径代号示例10到171000深沟球轴承6200d=10mm12011502170320到480代号数504---96公称内径除以5的商数，商数为个位数，需在商数左边加“0”，如08调心滚子轴承23208d=085=40mm3.后置代号。后置代号共有8组：内部结构代号、套圈变型、密封与防尘代号、保持架及其材料代号、轴承材料代号、公差等级代号、游隙代号、配置代号及其他。11.1.4滚动轴承的轴向定位与紧固轴承的轴向定位与紧固是指轴承的内圈与轴颈、外圈与座孔间的轴向定位与紧固，常用方法如下：轴肩定位、弹性挡圈与轴肩紧固、轴端挡圈与轴肩紧固、圆螺母加止动垫与轴肩紧固、紧定套紧固、弹性挡圈与凸肩紧固、止动卡环紧固、轴承端盖定位与紧固、螺纹环定位与紧固。11.1.5滚动轴承的支承结构与装拆1.滚动轴承的支承结构学生发言汇报、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（1）两端固定（2）一端固定、一端游动(简称一端固定)（3）两端游动2.滚动轴承的装拆锤子敲击装配套筒1用顶拔器拆卸轴承11.1.6滚动轴承游隙的调整以及滚动轴承的润滑与密封1.滚动轴承游隙的调整2.滚动轴承的润滑滚动轴承常用的油润滑方式有：（1）油浴润滑；（2）飞溅润滑；（3）喷油润滑；（4）油雾润滑。3.滚动轴承的密封。滚动轴承的密封分接触式密封、非接触式密封和组合式密封等。（3）任务实施10分钟【任务内容】：试说明轴承代号6206，30212/P6x、N2305E的含义。（1）6212：6表示深沟球轴承；尺寸系列代号为02，略去宽度系列代号0，故2仅为直径系列代号：12表示轴承内径d=12x5mm=60mm；公差等级为O级(省略)。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）30208/P6x：3表示圆锥滚子轴承；02为尺寸系列代号，其中0为宽度系列代号，2为直径系列代号；08表示轴承内径d=8x5mm=40mm；P6x表示公差等级6x级。（3）N2305E：n表示外圈无挡边的圆柱滚子轴承，23为尺寸系列代号，其中2为宽度系列代号，3为直径系列代号；05表示轴承内径ｄ＝5x5mm=25mm；公差等级为D级(省略)；E表示加强型。（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分钟滚动轴承的结构、滚动轴承的类型、性能和特点、滚动釉承的代号、滚动轴承的轴向定位与紧固、滚动轴承的支承结构与装拆、滚动轴承游隙的调整以及滚动轴承的润滑与密封。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11.2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11.2滚动轴承的寿命计算一、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分钟通过对轴承的选型设计实例来学习轴承型号的选择过程。教师介绍本任务的学习内容。（2）分小组学习:40分钟11.2.1滚动轴承类型选择所需要考虑的因素1.载荷的大小、方向和性质；2.轴承的转速；3.轴承的调心性能；4.轴承的安装和拆卸；5.经济性。11.2.2滚动轴承的受载情况分析1.受力分析2.轴承工作时轴承元件的应力分析轴承工作时，由于内、外圈相对转动，滚动体与套圈的接触位置是时刻变化的。当滚动体进入承载区后，所受载荷及接触应力即由零逐渐增至最大值，然后再逐渐减至零。11.2.3滚动轴承的失效形式和计算准则1.滚动轴承的失效形式（1）疲劳点蚀；（2）塑性变形；（3）磨粒磨损；（4）胶合。2.滚动轴承的计算准则（1）一般转速(>l0r/min)下，轴承的主要失效形式为疲劳点蚀，应进行疲劳寿命计算。（2）极慢转速(≤l0r/min)或低速摆动的轴承，其主要失效形式是表面塑性变形，应按静强度计算。（3）高速轴承的主要失效形式为由发热引起的烧伤和胶合，故不仅要进行疲劳寿命计算，还要校验其极限转速。11.2.4滚动轴承的寿命1.基本额定寿命和基本额定动载荷（1）寿命轴承中任一元件首次出现疲劳点蚀前轴承所经历的总转数，或轴承在恒定转速下的总工作小时数称为轴承的寿命。（2）可靠度在同一工作条件下运转的一组近于相同的轴承能达到或超过某一规定寿命的百分率，称为轴承寿命的可靠度。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（3）基本额定寿命一批同型号的轴承即使在同样的工作条件下运转，由于制造精度、材料均质程度等因素的影响各轴承的寿命也不尽相同。基本额定寿命是指一批同型号的轴承在相同条件下运转时，90%的轴承未发生疲劳点蚀前运转的总转数，或在恒定转速下运转的总工作小时数，分别用L10和L10h表示。（4）基本额定动载荷轴承抵抗点蚀破坏的承载能力可由基本额定动载荷表示。2.当量动载荷当轴承受到径向载荷Fr和轴向载荷Fa的复合作用时，为了计算轴承寿命时能与基本额定动载荷作等价比较，需将实际工作载荷转化为等效的当量动载荷P。P的含义是轴承在当量动载荷P作用下的寿命与在实际工作载荷条件下的寿命相等。当量动载荷的计算公式为若以基本额定动载荷C表示，可得（3）任务实施10分钟【任务内容】：某一水泵选用深沟球轴承，已知轴的直径mm，转速r/min,轴承所受径向载荷N，轴向载荷N，工作温度正常，要求轴承预期寿命h，试选择轴承型号。1.初选轴承型号初选6307轴承。查附表7得：kN，kN2.计算当量动载荷查表11-12得：而＞查表11-12得：；，查表11-11，取；则NN3.验算额定动载荷查表11-13，取。则NN＜故初选6307轴承可用。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