5.2 键连接与销连接（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5.2 键连接与销连接 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 学生已具备轴系结构认知，但对键连接与销连接的类型、适用场合及失效形式掌握零散；能识别平键、半圆键、楔键，却难区分花键与普通键的加工、承载差异；对销的定位与过载保护功能理解不足，选型时易忽视强度校核与公差配合；实操中键槽测量、装配不到位导致同轴度偏差，需通过案例对比、现场测绘与有限元演示强化“定心—承载—失效”链条思维，并融入防松与经济性分析以提升综合设计能力。 背景分析 随着高端装备向高转速、重载荷、轻量化演进，轴毂连接的可靠性直接决定整机安全与寿命。传统键连接与销连接虽结构简单，但在复杂工况下易出现松动、磨损、剪断等失效，引发泄漏停机事故。课程聚焦键、销类型选型、强度校核、公差配合及防松设计，对接企业大批量渐开线花键制造与现场装配痛点，填补学生从理论到工程应用的断层，为后续传动系统设计及故障诊断奠定坚实基础。 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。 掌握键连接主要用途，了解根据结构特点和工作原理分类 能够学会普通型平键连接、薄型平键连接和导向型平键连接的内容和用途 学习任务 描述 掌握键连接主要用途，了解根据结构特点和工作原理分类 能够学会普通型平键连接、薄型平键连接和导向型平键连接的内容和用途 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 掌握键连接主要用途，了解根据结构特点和工作原理分类 教学难点 能够学会普通型平键连接、薄型平键连接和导向型平键连接的内容和用途 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） 为了满足机械在功能、结构、制造、安装、运输、维修、工效、经济等方面的要求，组成机械的各零件之间是通过各种制约关系组合在一起的，各零件之间的这种制约关系就称为连接。 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、键连接 键连接主要用作轴上零件的周向固定并传递转矩，有的使轴上零件沿轴向移动时起导向作用。 按照结构特点和工作原理，键连接可分为平键连接、半圆键连接和楔键连接等。 常用的为平键连接。 1,平键连接 平键连接如图5-3所示，平键的下面与轴上键槽贴紧，上面与轮毂键槽顶面留有间隙。两侧而为工作面，依靠键与键槽之间的挤压力传递转矩。平键连接加工容易、装拆方便、对中性良好，用于传动精度要求较高的场合。 2.平键连接的选用 平键连接的选用步骤如下： ①根据键连接的工作要求和使用特点选择键连接的类型。 ②参照轴的公称直径d,从国家标准(表5-1)中选择平键的横截面尺寸b×h。 ③根据轮毂长度L选择键长L,静连接取L=L₁-(5~10)mm。键长L应符合标准长度系列。 ④校核平键连接的强度。键连接的主要失效形式及对应的强度计算方法是：较弱工作面的压溃(静连接),应按照挤压应力R,进行条件性的强度计算；或过度磨损(动连接),应按照压强p进行条件性的强度计算。 ⑤选择并标注键连接的轴毂公差。 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、花键连接 花键连接由轴上加工出的外花键和轮毂孔上加工出的内花键组成(图5-9)。工作时靠键齿的侧面互相挤压传递转矩。花键连接的优点是键齿数多，承载能力强；应力集中小，对轴和毂的强度削弱也小；轴上零件与轴的对中性好；导向性好。 1.矩形花键 矩形花键的齿廓为直线，规格为键数Nx小径dx大径D×键宽B。 国家标准规定，矩形花键连接(图5-10)采用小径定心、热处理后磨内花键的工艺提高定心精度。 2.渐开线花键 渐开线花键的齿廓为渐开线，工作时齿面上有径向力，起自动定心作用，各齿均匀承载，强度高。渐开线花键可以用齿轮加工设备制造，加工精度高，常用于传递载荷较大、轴径较大、大批量的场合，如图5-11所示。 主要讲花键连接。 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。 三、销连接 销连接通常用于固定零件之间的相对位置(定位销，如图5-12所示),也用于轴毂间或其他零件间的连接(连接销，如图5-13所示),还可充当过载剪断元件(安全销，如图5-14所示)。 教师根据销连接讲解。 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。 定位销一般只受很小的载荷，其直径按结构确定，数量不少于2个；连接销能传递较小的载荷，其直径亦按结构及经验确定，必要时校核其挤压和剪切强度；安全销的直径按销的剪切强度计算，当过载20%～30%时即应被剪断。 销按形状分为圆柱销、圆锥销和异形销三类。圆柱销与销孔为过盈配合，为保证定位精度和连接的紧固性，不宜经常装拆，主要用于定位，也用作连接销和安全销。圆锥销具有1:50的锥度，小端直径为标准值，自锁性能好，定位精度高，主要用于定位，也可作为连接销。圆柱销和圆锥销的销孔均需铰制。异形销种类很多，其中开口销工作可靠、拆卸方便，常与槽形螺母合用锁定螺纹紧固件。 教师讲解定位销，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：总结机械零件的标准化、系列化和通用化。 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） 本课程系统讲授键连接与销连接：先分类平键、半圆键、楔键、花键及圆柱、圆锥、槽销，阐明其工作原理、标准选用与强度校核；再讲键槽与销孔的尺寸公差、形位公差及表面粗糙度控制；结合案例演示花键加工、装配与失效分析，并介绍防松、互换性设计及经济性比较，辅以测绘实验巩固操作技能。 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.简述渐开线花键的用途。 2.简述自行车中的轴与曲轴为什么选用销连接。 3.简述落地式电风扇的扇叶与轴为什么采用销连接。 板书 设计 一、键连接 二 、花键连接 三 、销连接 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 课后反思发现，学生对花键自动定心的机理和销连接过载保护概念仍停留在字面，动手测绘键槽时易忽视公差累积；案例视频虽直观，但缺少现场泄漏事故冲击感。后续应引入报废轴段实物解剖、虚拟装配纠错与成本核算竞赛，把强度、制造、经济三线交织，促使学生在做错与改错中具备责任意识。 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 $$