中职高二工信版机械设计基础电子教案模块十一轴系零件

教学目标 知识目标：了解轴的功用、分类、常用材料及热处理，掌握轴与轴系的结构设计方法；掌握滚动轴承的类型、特点及代号，了解滚动轴承类型的选择；掌握联轴器的功用，了解常用联轴器的结构及应用；掌握常用离合器的工作原理及应用。 能力目标：能够根据机构（部件）联接的需要，选择轴的类型；能够设计常见的轴，并选用合适的轴承；能分析已知联轴器、离合器的原理和功用。 素质目标：沟通、协作能力；观察、信息收集能力；分析总结能力。良好的职业道德和严谨的工作作风 教学重点 轴与轴系的结构设计方法 教学难点 轴承的特点 教学手段 理实一体 实物讲解 小组讨论、协作 教学学时 4 教 学 内 容 与 教 学 过 程 设 计 注 释 模块十一 轴系零件 〖相关知识〗 学习情境一 轴 一、轴的分类 1.按轴承受的载荷不同分类 1）心轴。工作时只承受弯矩的轴称为心轴。 2）转轴。工作中同时承受弯矩和扭矩的轴称为转轴。 3）传动轴。工作时只承受扭矩的轴称为传动轴。 2.根据轴线形状的不同分类 根据轴线形状的不同，轴又可分为直轴、曲轴和挠性钢丝轴。 二、轴及轴系的结构设计 1.轴头、轴颈和轴身 确定轴上各部分的直径时要注意以下四点。 (1)轴颈处的直径应取轴承的标准内径系列。 (2)轴头处的直径应与相配合的零件轮毂内径一致，并符合标准直径系列。 (3)轴身处的直径可选用自由尺寸。 (4)轴上螺纹或花键处的直径均应符合螺纹或花键的标准。 2.轴上零件的轴向定位与固定 常采用下列结构形式来实现轴上零件的轴向定位和固定：轴肩、轴环、套筒、圆螺母、止退垫圈、弹性挡圈、螺钉锁紧挡圈、轴端压板以及圆锥面等。 3.轴上零件的周向固定 零件在轴上作周向固定是为了传递转矩和防止零件与轴产生相对转动。常用的周向固定方法有键联接、花键联接、销联接、过盈配合和成形联接等，其中以键联接的应用最为广泛。 4.轴的结构工艺性 (1)当某一轴段需要车制螺纹或磨削加工时，应留有退刀槽或砂轮越程槽。 (2)轴上所有的键槽应开在同一母线上。 (3)为了便于轴上零件的装配和去除毛刺，轴端和轴肩端部一般均应制出45°的倒角。过盈配合轴段的装入端应加工出半锥角为30°的导向锥面。 (4)为了便于加工，应使轴上直径相近处的圆角、倒角、键槽、退刀槽和砂轮越程槽等尺寸一致。 5.提高轴的疲劳强度的措施 1）改进轴的结构，减小应力集中 2）提高轴的表面质量 三、轴的常用材料及热处理 轴类零件材料的选取，主要根据轴的强度、刚度、耐磨性以及制造工艺性而决定，力求经济合理。轴的常用金属材料及力学性能见表11-1。 球墨铸铁、高强度铸铁由于铸造性能好，且具有减振性能，常用于制造外形结构复杂的轴。特别是我国研制的稀土——镁球墨铸铁，抗冲击韧性好，同时还具有减摩、吸振，对应力集中敏感性小等优点，已被应用于制造汽车、拖拉机、机床上的重要轴类零件。 四、轴的设计 轴的设计一般有以下几个步骤。 (1)选材。 (2)按扭转强度估算轴的最小直径。 (3)设计轴的结构，绘出轴的结构草图，确定轴上零件的位置和固定方法，确定各轴段直径、长度。 (4)按弯扭合成进行轴的强度校核。 学习情境二 轴承 一、润滑和密封 1.摩擦与磨损 根据摩擦副表面间的润滑状态将摩擦分为干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。 2）磨损及其过程 运动副之间的摩擦将导致零件表面材料的逐渐损失，这种现象称为磨损。单位时间内材料的磨损量称为磨损率，磨损量可以用体积、质量或厚度来衡量。 在机械的正常运转中，磨损过程大致可分为三个阶段。 （1） 跑合(磨合)磨损阶段。 （2） 稳定磨损阶段。 （3） 剧烈磨损阶段。 3）磨损分类 （1）磨粒磨损。由于摩擦表面上的硬质突出物或从外部进入摩擦表面的硬质颗粒，对摩擦表面起到切削或刮擦作用，从而引起表层材料脱落的现象，称为磨粒磨损。 （2）黏着磨损。黏着磨损按程度不同可分为五级：轻微磨损、涂抹、擦伤、撕脱、咬死。 （3）疲劳磨损(点蚀)。两摩擦表面为点或线接触时，由于局部的弹性变形形成了小的接触区。这些小的接触区形成的摩擦副如果受变化接触应力的作用，则在变化接触应力反复作用下，表层将产生裂纹。随着裂纹的扩展与相互连接，表层金属脱落，形成许多月牙形的浅坑，这种现象称为疲劳磨损，也称点蚀。 （4）腐蚀磨损。腐蚀磨损可分为氧化磨损、特殊介质腐蚀磨损、气蚀磨损等。 2.润滑和密封 1）润滑 润滑就是向摩擦表面供给润滑剂。 （1）润滑剂的选择。用得最多的润滑剂是润滑油和润滑脂。润滑油的内摩擦系数小，流动性好，是滑动轴承中应用最广的一种润滑剂。工业用润滑油有合成油和矿物油两类，其中矿物油资源丰富，价格便宜，适用范围广。 润