5.3 螺纹连接（教案）《机械基础》（多学时）同步精品课堂（高教版·第3版）

《机械基础》（第3版）教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 任务5.3 螺纹连接 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 理实一体化教室 二、设计意图 学情分析 学生已具备工程制图、材料力学基础，能识读简单零件图并理解应力概念；对螺栓、螺母有生活经验，但对螺距、牙型角等参数及防松原理认知模糊。学生动手意愿强，喜欢拆装实验与动画，厌烦纯理论推导。课程需借助AR螺纹模型、拧紧实验台，将抽象参数可视化，用“松脱事故”案例激活学习动机，以任务单驱动学生测参数、选防松方案，实现做中学。 背景分析 在高端装备向轻量化、高可靠性演进背景下，螺纹连接作为机电产品最普遍的装配手段，其选型、拧紧与防松直接影响整机安全寿命，近年风电、高铁等失效事故频发，凸显行业对“会计算、懂工艺、能防松”人才的迫切需求；课程依托国家级一流专业建设，整合ISO、GB最新标准与汽车拧紧工艺规范，以典型失效案例为牵引，构建参数—连接—拧紧—防松认知链，培养学生解决复杂连接工程问题的能力。 学习目标 设定 情感目标 知识目标 能力（技能）目标 能够结合本节课所学知识，增强动手能力和解决问题的能力。 掌握螺纹及其主要参数 能够学会螺纹、螺纹连接的类型、特点及应用、螺纹连接的拧紧与防松 学习任务 描述 掌握螺纹及其主要参数 能够学会螺纹、螺纹连接的类型、特点及应用、螺纹连接的拧紧与防松 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 掌握螺纹及其主要参数 教学难点 能够学会螺纹、螺纹连接的类型、特点及应用、螺纹连接的拧紧与防松 教学难点突破方法 能够学会基础知识并运用 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 学法 小组讨论法、自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《机械基础》，主编：栾学钢、赵玉奇、陈少斌，2024年8月第3版；高等教育出版社出版。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 知识复习与回顾（2分钟） [引入主题]（2分钟） 螺纹连接如何选用？四种典型螺纹连接结构及其特点，3D动画直观演示 提出问题，认真回答问题。 接收并查看本节课堂任务书。查看并记住本节任务的学习目标。 1、组织学生回答问题，使同学们提起兴趣，对学习内容参与度更深。 2.下发和展示任务，让学生明确课堂任务，学习课堂知识。 新 课 导 入 （3分钟） [新课引入]（3分钟） 引导学生分析任务书，明确本节课的学习内容。 通过任务书，采用提问方式引出今天的内容。 1.跟上老师思路。 2.学生分小组交流讨论，总结出小组答案。 激发学生探索学习的欲望与兴趣，还可以把本次课程的内容快速引入课堂。 探索 新知（12分钟） 一、螺纹及其参数 在圆柱内外表面上沿螺纹线切制出特定形状的沟槽内而形成内、外螺纹，共同组成螺纹副使用。 沿一条螺纹线形成的螺纹为单线螺纹，常用于连接； 沿两条或两条以上等距螺旋线形成的螺纹为多线螺纹，其效率较高，多用于传动。 螺纹按照螺旋线方向分为右旋螺纹和左旋螺纹，常用右旋螺纹。 螺纹的主要参数有大径D、d（公称直径），小径D1、d1（强度计算直径），中径D2、d2（确定螺纹几何参数和配合性质的直径）。线数n、螺距p，导程Ph=（Ph=nP），螺纹升角λ，牙型角α（螺纹轴向横截面内牙型两侧边的夹角）或牙侧角β（螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角）等。 上课前老师收集相关的新专业、职业、技能等知识。 学生对新专业了解后，再上网查一下新专业所涉及的知识点。 使用学生对新专业有个大概了解，自己再去收集相关资料补充自己的知识面。 学 习 新 知（20分钟） 二、螺纹的类型、特点及应用 按照牙型不同，螺纹可分为普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹等(图)。除矩形螺纹外，均已标准化。除多数管螺纹采用英制(以每英寸牙数表示螺距)外，均采用米制。 普通螺纹的牙型为等边三角形，牙型角α=60°。对于同一公称直径，按螺距大小分为粗牙螺纹和细牙螺纹。粗牙螺纹常用于一般连接；细牙螺纹自锁性好，用于受冲击、振动和变载荷的连接。 管螺纹的牙型为等腰三角形，牙型角α=55°,适用于管子、管接头、旋塞、阀门等螺纹连接件。非螺纹密封的管螺纹本身不具有密封性，若要求连接后具有密封性，则可压紧被连接件螺纹副外的密封面，也可在密封面间添加密封物；用螺纹密封的管螺纹在螺纹旋合后，利用本身的变形即可保证连接的密封性，不需要任何填料，如空调管道连接。 米制锥螺纹的牙型角α=60°,螺纹分布在锥度为1:16的圆锥管壁上，用于气体或液体管路系统依靠螺纹密封的连接螺纹(水和煤气管道用管螺纹除外)。 矩形螺纹的牙型为正方形，牙型角α=0°,其传动效率高，但牙根强度低，螺纹副磨损后的间隙难以修复和补偿，使传动精度降低，因此逐渐被梯形螺纹所代替。 梯形螺纹的牙型为等腰梯形，牙型角α=30°,其传动效率略低于矩形螺纹，但牙根强度高，工艺性和对中性好，可补偿磨损后的间隙，是最常用的传动螺纹。 锯齿形螺纹的牙型为不等腰梯形，工作面的牙侧角β₁=3°,非工作面的牙侧角β₂=30°,兼有矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙根强度高的特点，用于单向受力的传动中。 主要讲螺纹的类型、特点及应用。 学生在书本上找出对应的内容并勾画出重点内容。 通过直观教学法，使用电教媒体PPT的形式，不仅能进一步激发学生的兴趣，也有利于加深学生对知识的理解和对内容的掌握。 螺纹连接的主要类型及应用 螺纹连接由连接件和被连接件组成，列出了螺纹连接的主要类型、构造、特点及应用，以及主要尺寸关系。 普通螺栓连接 螺栓穿过被连接件的通孔，与螺母组合使用，装拆方便，成本低，不受被连接件的材料限制，广泛用于传递轴向载荷且被连接件厚度不大、能从两边进行安装的场合。 最常用的是六角头螺栓，配以高m≈0.8d的六角螺母。螺栓分粗牙和细牙两种，螺栓杆部有部分螺纹和全螺纹两种。此外，还有用于工艺装夹设备的T形槽螺栓、用于将机器设备固定在地基上的地脚螺栓等类型 加强杆螺栓连接 螺栓穿过被连接件的铰制孔并与之过渡配合，与螺母组合使用，适用于传递横向载荷或需要精确固定被连接件的相互位置的场合。 六角头加强杆螺栓的螺栓杆直径d,大于公称直径d,常配以高m≈(0.36~0.6)d的六角薄螺母。除六角螺母外，有时也采用方形、蝶形、环形、槽形、盖形螺母及圆螺母、锁紧螺母等 双头螺柱 双头螺柱的一端旋入较厚被连接件的螺纹孔中并固定，另一端穿过较薄被连接件的通孔，与螺母组合使用，适用于被连接件之一较厚且经常装拆的场合。 双头螺柱的两端螺纹有等长和不等长两种：A型带退刀槽，B型制成腰杆，末端碾制。平垫圈可保护被连接件表面不被划伤，弹簧垫圈有65°~80°的左旋开口，用于摩擦防松。此外，还有斜垫圈、止动垫圈等 螺钉连接 螺钉穿过较薄被连接件的通孔，直接旋入较厚被连接件的螺纹孔中，不用螺母，结构紧凑，适用于被连接件之一较厚、受力不大，且不经常装拆的场合。 螺钉头部有六角头、圆柱头、半圆头、沉头等形状，头部有一字槽、十字槽或内六角孔等。机器上常设吊环螺钉。螺栓也可作螺钉使用 紧定螺钉连接 紧定螺钉旋人被连接件的螺纹孔中，并用尾部顶住另一被连接件的表面或相应的凹坑，固定它们的相对位置，还可传递不大的力或转矩。 头部有一字槽的紧定螺钉最常用。尾部有多种形状，平端用于商硬度表面或经常拆卸处，圆柱端可压人轴上的凹坑，锥端用于低硬度表面或不常拆卸处 教师根据螺纹连接的主要类型及应用讲解。 学生跟上老师的思路； 抽取学生回答老师的提问； 让学生能够快速的掌握学习内容，突破了课程内容难点。 四、螺纹连接的拧紧与防松 1,螺纹连接的拧紧及控制 螺纹连接在承受工作载荷之前一般需要拧紧，这种连接称为紧连接；不需要拧紧的连接称为松连接。拧紧可提高连接的紧密性、紧固性和可靠性。 预紧力过大，螺纹牙可能被剪断而滑扣；预紧力过小，紧固件可能松脱，被连接件可能出现滑移或分离。因此，有必要在拧紧螺栓时控制拧紧力矩，从而控制预紧力。 采用指针式测力矩扳手或预置式定力矩扳手(图)控制拧紧力矩的方法精度较高。目前控制预紧力较多采用电动扳手，使用呆扳手可以在一定程度上控制拧紧力矩，而使用可以调整的活扳手则难以控制拧紧力矩。 为了使被连接件均匀受压，互相贴合紧密、连接牢固，装配时要根据螺栓实际分布情况，按一定的顺序分次(常为2次或3次)逐步拧紧，如图所示，而拆卸的顺序与装配时恰好相反，也要分次进行。 对于铸锻焊件等的粗糙表面，应加工成凸台、沉头座或采用球面垫圈，支承面倾斜时应采用斜面垫圈，如图所示。这样可使螺栓轴线垂直于支承面，避免螺栓承受偏心载荷。图中尺寸E要保证扳手操作空间。 2.螺纹连接的防松措施 连接螺纹常为单线螺纹，满足自锁条件，螺纹连接在拧紧后一般不会松动。但是，在变载荷、冲击、振动作用下，会使预紧力减小，摩擦力降低，导致螺纹副相对转动，使鹚纹连接松动，因此必须采取防松措施。 教师讲解螺纹连接的拧紧与防松，通过展示图片和理论相结合的形式，更形象的记忆 学生跟上老师的思路； 图片展示更加直观的让学生感受到知识的魅力，加强学生学习的动力。 学生再练习（6分钟） 4、分配任务：（6分钟）（思政导入：团队合作，培养学生学会思考，解决问题能力） 1）、以小组为单位回答问题：总结螺纹连接的拧紧与防松。 2）、每组派出代表回答老师提问 4）、学生分组相互评价 5）、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 1、教师分配任务小组任务，随堂进行观察和指导。 2.讨论完成后，教师以提问形式选择学生进行问题的回答。 3.各组互评后，教师进行总结评价。 学生小组讨论后每个组派一人或者两人回答。学生之间互评打分。 学生对知识的一个巩固过程，调动学生的学习积极性。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） 课程以螺纹为核心，先讲其几何参数与标记，再分析普通、管、传动螺纹类型及应用，继而延伸至螺栓、螺柱、螺钉等连接形式及受力特点，最后聚焦拧紧力矩计算、预紧控制与摩擦防松、机械防松、永久防松方法，贯穿失效案例与最新标准，实现认知—选型—拧紧—防松闭环。 布置下节课任务（40分钟） 布置下节课任务（40分钟） 预习下节课内容 布 置 作业（13分钟） [完成作业]（13分钟） 1.用于管道连接的螺纹为什么选用55°圆角、用螺纹密封的管螺纹? 2.液化石油气罐与减压阀的接口为什么选用左旋螺纹?日常生活中还有哪些地方选用左旋螺纹? 板书 设计 一、螺纹及其参数 二、螺纹的类型、特点及应用 三、螺纹连接的主要类型及应用 四、螺纹连接的拧紧与防松 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 本次教学以螺纹参数、连接选型、拧紧防松为主线，案例与实验并重，学生参与度显著提升；但模型复杂耗时，理论推导仍偏快，部分学生对力矩—预紧关系理解不深。后续将精简动画、嵌入虚拟拧紧实训，分层推送计算模板，强化过程评价，促进知行合一。 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$