51轴 教案.docx

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51轴教案

四川省乐至县高级职业中学

教

师

备

课

本

科目：

机械基础

班级：

2013级7班

教师：

龙美霞

四川省乐至县高级职业中学教导处制

年季

本课程国家职业标准与岗位（群）职业能力分析

国家职业标准（教学大纲）

岗位（群）职业能力分析

乐至县高级职业中学任务教学教学设计

设计时间：

2013-9-13上课时间：

_______________

任务（课题）：

轴

课型：

新授课

课时：

8

任务学习

目标

一、知识目标

1、了解轴的功用、分类、常用材料。

2、理解轴上零件的轴向和周向固定方法，熟悉轴的结构工艺性。

二、能力目标

1、能够合理选择轴的材料。

2、能够正确分析轴上结构设计的目的

三、素质目标

1、了解轴的功用和常用轴的材料选用。

2、能结合实际分析轴上个结构的功用，并提出改进措施。

任务

要求

1、熟悉传动轴、芯轴和转轴的区别和轴的常用材料。

2、了解轴上零件的轴向和周向固定方法的特点和结构工艺性。

重难点分析

重点：

1、直轴的分类、轴的功用、轴的常用材料。

2、轴的结构要求及轴向和周向固定方法。

难点：

轴上零件的固定方法，特别是结构工艺性。

任务

路径

（方法手段）

讲授法、实物教具演示、互动法、归纳法，教学步骤：

讲授与教具或实物演示交叉进行，配以课件或加工实况录像，穿插互动、提问与设问，最后小结。

2学时（90分钟）

任务教学师生活动设计

复习

与

任务

导入

机械零件是组成及其的最基本单元，生产中必须按工艺图纸的要求生产出每一个零件，然后再组装成构件和机器，因此必须掌握常用零件的功用、结构特点和加工工艺，才能生产出适合机器使用的零件来。

常用零件可以分为通用零件和专用零件。

专用零件指某些机器上特有的零件，如直升飞机上的螺旋桨；轮船上的螺旋桨；内燃机上的曲轴等。

通用零件是指在各种设备上都共同具有的通用零件，如螺钉、螺帽、轴承、齿轮等等。

本课程只讲通用零件的结构、特点。

通用零件有部分是标准件，即在市场上可以买到的，不必要自己组织生产；而有一部分必须自己生产，但他们具有统一的标准和规格。

教师演示实物，如有可能放生产录像，了解零件的生产过程。

强调学习本章内容要注意贴近实际，联系生活。

任

务

实

践

任

务

小

结

1、按载荷方向直轴可以分为传动轴、芯轴和转轴三种，大多数轴为转轴。

2、一般常见轴为45钢材料，较重要的轴为40Cr经过调质处理。

3、轴向零件的固定方法可分为轴向固定和周向固定两种。

轴肩和键是常用的两种方法，具体要以实际而选用。

4、轴的加工工艺性是由于加工需要而确定的，使为下一步工序而设置的。

任务

布置

问：

根据承载情况下列各轴分别为哪种类型？

教学

后记

备

注

任

务

学

习

引

导

任

务

学

习

引

导

任务一、轴的功用与分类特点（3课时）

1、轴是机器中最重要的零件之一，主要起支撑轴上零件并用以传递运动和扭矩的作用，一切作旋转运动的传动零件，都必须安装在轴上才能实现旋转和传递动力。

（这里注意运动和扭矩的区别。

）

2、轴的分类

（1）、按照轴的轴线形状不同，可以把轴分为曲轴和直轴两大类。

曲轴可以将旋转运动改变为往复直线运动或者作相反的运动转换。

直轴在生产中应用最为广泛，直轴按照其外形不同，可分为光轴和阶梯轴两种。

此外，还可以有一些特殊用途的轴，如凸轮轴（凸轮与轴连成一体的轴），挠性钢丝软轴（由几层紧贴在一起的钢丝层构成的软轴，它可以把扭矩和旋转运动灵活地传到任何位置）等。

（2）、一般常用的是直轴。

根据轴的所受载荷不同，可将轴分为心轴、转轴和传动轴三类。

a．心轴及其应用特点心轴的应用特点是用来支承转动的零件，只受弯曲作用而不传递动力。

车辆用的转动心轴；支承滑轮用的固定心轴。

心轴：

火车的车轮轴

b．转轴及其应用特点转轴的应用特点是既支承转动零件又传递动力，转轴本身是转动的，同时承受弯曲和扭转两种作用。

转轴：

大部分轴为转轴，如自行车中轴、齿轮、皮带轮的轴等等。

c．传动轴及其应用特点传动轴的应用特点是只传送动力，只受扭转作用而不受弯曲作用，或者弯曲作用很小。

传动轴：

汽车方向盘的轴；电风扇的轴

桥式起重机传动轴，可以认为只受扭转作用的传动轴。

（注意：

轴的分类重要要分清传动轴、心轴和转轴，一般轴都是转轴为多，多举例来说明，但所举实例必须使学生能够感受或体验得到的。

如书上所举的例子，或如下：

这里要注意的是三种轴的共同特点都应当是转动轴为前提，在按受力状态来分，要与不转动的梁区分开。

）

任务二、轴的常用材料

轴的材料选用原则，要根据使用条件来选择，应具有足够的强度，疲劳强度，刚度和耐磨性，对应力集中的敏感性小。

轴的材料一般多用中碳钢，如35，45，50等优质中碳钢，其中以45钢应用最广，因为这类钢材价格便宜，对应力集中的敏感性较好，采用适当的热处理方法（调质、正火、淬火）可以改善和提高机械性能，而且还有良好的切削性能。

轴的材料有时用合金钢，如20Cr、40Cr等，用这类材料制成轴，具有承受载荷较大，强度较高，重量较轻及耐磨性较好等特点。

轴的材料还可以用球墨铸铁，它以吸振性、耐磨性和切削加工性能都很好，对应力集中不敏感，强度也能满足要求，可代替钢制造外形复杂的曲轴和凸轮轴，但铸件的品质不易控制，可靠性较差。

注意：

（应介绍常用中碳钢45钢和合金钢40Cr作轴的材料，但是选择合金钢时，必须进行热处理，才能发挥合金钢的优势，否则合金钢对应力的敏感性对轴的强度反而不利。

）

任务三、轴的结构（3课时）

1．轴的主要组成部分

⑴轴颈与轴承配合的轴段。

轴颈的直径应符合轴承的内径系列

⑵轴头支撑传动零件的轴段。

轴头的直径必须与相配合零件的轮毂内径一致，并符合轴的标准直径系列。

⑶轴身连接轴颈和轴头的轴段。

⑷轴肩和轴环阶梯轴上截面变化之处。

2．轴的结构

对于轴的结构，最简单的是光轴，但实际使用中轴上总是需要安装一些零件，所以往往要做成阶梯轴，而各阶梯都有它一定的作用和目的，使轴的结构和各个部位，都具有合理的形状和尺寸。

在考虑轴的结构时，应满足三个方面的要求，即：

安装在轴上的零件，要牢固而可靠地相对固定；轴的结构应便于加工和尽量减少应力集中：

轴上的零件要便于安装和拆卸。

（1）轴上零件的轴向固定

这种固定的作用和目的是为了保证零件在轴上有确定的轴向位置。

防止零件作轴向移动，并能承受翰向力。

一般采用的方法是，利用轴肩、轴环、轴套、圆螺母和轴端挡圈也称为压板等零件，作为轴上零件的轴向固定用。

①轴肩或轴环固定

这是一种常用的轴向固定方法，它具有结构简单，定位可靠和能够承受较大轴向力等优点。

②用轴端挡圈、轴套和圆螺母等固定

轴端挡圈只适用于轴端零件的固定，而且是受轴向力不大的部位。

但它可以承受振动和冲击载荷

为了防止轴端挡圈和螺钉的松动，应采用带有锁紧装置的固定形式，对于无轴肩的，可采用锥形轴端和轴端挡圈联合使用来固定零件。

圆螺母固定零件：

一般在无法采用轴套，或嫌轴套太长而选用的，这种方法通常用在轴的中部或端部。

用圆螺母的优点是装拆方便，固定可靠，能承受较大的轴向力。

缺点是要在轴上切制螺纹，而且螺纹的大径要比套装零件的孔径小，所以一般都切制细牙螺纹。

为了防止圆螺母的松脱，常采用双螺母或加止退垫圈来防松。

轴套（也称套筒）用来作为轴向固定零件，一般用在两个零件的间距较小的场合，主要是依靠位置己定的零件来固定。

利用轴套定位，可以减少轴的直径的变化，在轴上也不需要开槽、钻孔或切制螺纹等，所以可使轴的结构简化，避免削弱轴的强度。

②其它一些轴向固定形式

对受轴向力不大的或是为了防止零件偶然沿轴向窜动的场合，可用圆锥销固定、紧定螺钉固定和弹性挡圈固定等形式。

（2）轴上零件的周向固定

这种固定的作用和目的，是为了保证零件传递扭矩和防止零件与轴产生相对的转动。

在使用时，大多数是采用键或过盈配合等固定形式。

①用键作周向固定

1、采用键联接作为轴上零件的周向固定应用最广，平键、半圆键、楔键和花键等都有应用。

用平键作周向固定，制造简单、装拆方便和对中性好，可用于较高精度、较高转速及受冲击或变载荷作用下的固定联接。

应用平键联接时，为了加工方便，对于在同一轴上轴径相差不大轴段的键槽，应尽可能采用同一规格的键槽尺寸，并且要安排在同一加工直线上，②用过盈配合作周向固定

2、用过盈配合作周向固定常用于轴与轮毂之间的联接，与孔之间产生压力，工作时依靠此压力所产生的摩擦力来传递扭矩这种联接，结构简单，对轴的削弱少，对中性好，但配合面的加工精度要求也较高。

过盈配合的装配，如过盈量不大，一般可用压入法；当过盈量较大时，常用温差法装配。

为了装配方便，轴与孔的接口处的倒角尺寸，均有一定的要求。

3．轴的结构设计应满足的基本要求：

（1）轴的受力合理，有利于提高轴的强度与刚度，有利于节约材料减轻重量。

（2）保证轴上零件定位准确，固定可靠。

（3）轴上零件便于装拆和调整。

（4）具有良好的制造工艺性。

（注意：

轴上零件的固定方法很多，分为轴向和周向固定两种，常用轴向固定的方法是键联接，它具有可拆性，而且可以传递很大的扭矩，应用广泛。

周向固定方法一般选用轴肩或轴套等，要根据实际情况来决定，但要简单方便可靠，易于加工，因此一般轴为阶梯状。

教学是一定要结合课件或录像、教具进行，否则很枯燥无味，学生没有兴趣。

或组织学生进行一次拆装实习，作实践体会，亲手感受。

轴的加工工艺性更难理解，工艺结构要结合车工实习的内容来讲，请同学谈自己实习加工的体会，就比较好懂，中心孔是加工细长轴和为了下一道工序加工准备的；退刀槽是为了加工螺纹退刀防止破坏零件左端面而用的；越程槽是为了磨削后装配零件到位而用的。

总之各种结构都是由于零件的下一道工序准备的。

装配工艺比较难懂，为了方便装配和准确定位而设计的，如30°大倒角是为了顺利安装；两个零件在轴向和径向只能各有一个配合面，不可能做到一个配合面同时有两个面都同时接触，过度要求适得其反，实际上也是达不到要求的。

这里要培养学生要从实际的要求为出发点来考虑问题，也就是理论要联系实际。

教学中配合课件演示教学，可以提高效果。

）

任务四、轴的结构工艺性（2课时）

轴的结构工艺性是指所设计的轴是否便于加工和装配，轴的结构在设计中应注意以下几个问题。

l、轴的形状力求简单，以便于加工和检验，轴上的台阶数不宜过多。

2、轴肩处的过渡圆角半径r应小于零件孔的圆角半径或倒角C：

3、需经磨削加工的表面，在轴肩处应设置砂轮越程槽。

4、轴上若要车螺纹，在螺纹尾部留有退刀槽。

5、轴端应有倒角，必要时为了便于加工定位，轴的两端应设中心孔。

任务五、提高轴的疲劳强度的措施

1．改进轴的结构，降低应力集中，由于轴上的应力集中源，往往是轴产生疲劳破坏的部位，改善轴的抗疲劳强度的常用方法有：

（1）增大圆角半径，如因轴肩定位要求的限制，轴上不允许采用较大圆角时，可以改用凹切圆角或过渡肩环的办法。

（2）采用增大配合直径、轴上开减载槽和毂端开减载槽等方法，以降低零件过盈配合边缘处的应力集中。

2．提高轴的表面质量

采用的方法：

减小轴表面的粗糙度数值，降低刀痕造成的应力集中，即使是自由表面也不容忽视：

对轴表面进行滚压、喷丸等冷加工：

采用高频淬火、渗碳淬火和氮化等热处理强化轴的表层。

任务六、初步计算轴径

开始设计轴时，轴的尺寸如轴颈和轴身直径，都尚未确定，因此只能先初步计算轴的最小直径，然后再确定轴的其它尺寸。

初步计算轴径的步骤：

根据轴径的计算公式：

式中C——决定于轴的材料并考虑弯曲影响的系数，其值表14—1

P——轴传递的功率（KW）

n——轴的转速（r／min）