轴的材料与结构教案-2022-2023学年度高一下学期北京理工大学出版社中职机械基础

中等专业学校2022-2023-2教案 编号： 备课组别 机 械 课程 名称 机械 基础 所在 年级 高一 主备教师 授课教师 授课 系部 授课 班级 授课 日期 课题： 4-1-2 轴的材料与结构 教学 目标 1.掌握轴的常用材料及结构 2.掌握轴的结构工艺性知识 重点 1.轴的结构工艺性 难点 1.轴的结构工艺性 教法 讲授法、讨论法、案例分析法 教学 设备 多媒体 教学 环节 教学活动内容及组织过程 个案补充 教 学 内 容 教 学 内 容 教 学 内 容 教 学 内 容 一、复习旧课 提问上次课讲授知识，检查学生作业完成情况，并做记录记载学生表现。 二、任务引入 前面我们学习了轴的功用、轴的分类，对轴有了一定的了解，那么轴的材料有哪些呢？轴的结构又是怎样的呢？ 三、讲解新课 （一）轴的材料 轴在工作时通常需要承受交变载荷的作用，为了保证轴的正常工作，在选择轴的材料时需要考虑下列要求。 ① 轴的强度、刚度及耐磨性的要求。 ② 轴的热处理方法及机加工艺性的要求。 ③ 轴的材料来源和经济性等方面的要求。轴的常用材料有碳素钢、合金钢及球墨铸铁等。 1．碳素钢 碳素钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理来改善其综合力学性能，有良好的加工工艺性，因此应用十分广泛。常用的碳素钢材料有35，45，50等优质碳素钢，其中以45钢最为常用。 2．合金钢 合金钢的力学性能和热处理性能比碳素钢好，但价格较贵，对应力集中较敏感，因此常用于工作在高速、重载和需要耐磨、耐高温等特殊场合的轴。常用的合金钢材料有20Cr，40CrNi，38CrMoAl等。 为提高碳素钢或合金钢轴的强度及耐磨性，在轴的制造过程中通常需要进行各种热处理、化学处理及表面强化处理。特别是合金钢，只有经过热处理后才能充分发挥其优越的力学性能。 3．球墨铸铁 轴的毛坯一般采用圆钢或锻件，尺寸较大且形状复杂的轴（如发动机曲轴、凸轮轴等）可采用球墨铸铁或高强度铸造材料来铸造。球墨铸铁具有价格低、强度高、耐磨性及减振性良好、易切削和对应力集中的敏感性较低等优点，但铸件质量需要靠良好的铸造工艺来保证。 （二）轴的结构 轴的结构灵活多样，受多种因素影响，没有统一的标准形式，但通常都要满足以下要求：轴和轴上零件要有准确的定位、可靠的固定；轴上零件要便于拆装；轴应具有良好的工艺性；轴上零件的位置和受力应合理；尽量减少应力集中，以提高轴的刚度和强度。下面以广泛应用的阶梯轴为例，介绍轴的基本结构及轴上零件的定位与固定等知识。 1．轴的结构组成 阶梯轴主要由轴头、轴颈、轴身、轴肩、轴环等部分组成，如图所示。 （1）轴上安装旋转零件（如齿轮、联轴器等）的轴段称为轴头； （2）支撑或安装轴承的轴段称为轴颈； （3）连接轴头与轴颈的轴段称为轴身； （4）轴上两段不同直径之间形成的用来固定零件的台阶端面称为轴肩； （5）直径大于左、右两段的轴段称为轴环，其作用与轴肩相同。 2．轴上零件的定位与固定 为了准确地传递运动和动力，保证机械工作的精度和使用的可靠性，轴上零件必须始终处于正确的工作位置，不允许零件沿轴向发生移动，也不允许沿周向发生转动。因此，轴上零件应进行必要的定位和固定。 由于零件可能沿轴向移动，也可能沿周向转动，因此，轴上零件的固定分为轴向固定和周向固定两种。 （1）轴向定位与固定 轴上零件常用的轴向定位与固定方法有：轴肩（轴环）、套筒、弹性挡圈、圆螺母、轴端挡圈、紧定螺钉（销）及圆锥形轴头等，如表4-1-2所示。 （2）周向固定 轴上零件常用的周向固定方法包括平键连接、花键连接、销连接、型面连接和过盈连接等，如图所示。减速器中的齿轮或带轮等零件在轴上的周向固定通常采用平键连接或花键连接实现，以传递较大的扭矩。对于轻载或不重要的场合可采用紧定螺钉（销）连接同时实现轴向和周向的固定。 三、总结 1.掌握轴的功用、类型及应用场合。 2.掌握轴的常用材料及结构。 四、布置作业 完成同步练习。 板 书 设 计 教后札记 学科网（北京）股份有限公司 $