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机械基础——教案
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《机械设计基础》授课教案 电气、机电班 课 题： 绪论 第1章 机械概述 一、教学目标及要求： 1、本课程的性质、内容、特点及学习方法 2、掌握机器的概念、术语及组成 3、掌握摩擦的概念、类型、磨损及磨损规律 4、掌握力的概念、基本性质、物体的受力分析 二、教学重点、难点： 1、机器的概念和术语 2、力的概念、基本性质、物体的受力分析及计算 三、教学方式： 教师课堂讲解重点内容，教具演示、师生互动。 课型：课堂讲解配合多媒体 四、教学过程简要说明; 激发兴趣引入主题，综述本门课学习内容及要求，强调学习方法。 1、课程的性质：机械专业的综合基础课 2、课程内容：包括工程力学、机械工程材料学、机械零件、机械传动与液压传动等方面的基础知识。 适当补充机械识图知识。 3、学习方法：教师重点讲解与学生自学相结合；理论和实践相结合；预习和复习相结合 4、总教学目的及要求： 1）了解和掌握工程力学、机械工程材料学、机械零件、机械传动与液压传动等方面的基础知识。 2）能看懂机械原理图和结构图 3）初步具有使用、维护一般机械的能力 4）初步具备分析一般机械的能力 卑微如蝼蚁、坚强似大象
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第一部分：入门基本理论知识概述 机器的概念及组成 （一）机器的概念 1、机械： 机器和机构的总称。 2、机器： 人工物体组合，各部分之间具有确定的相对运动，能够转换或传递能量、物料和信息的机械。 3、机构： 人工物体组合，各部分之间具有一定的相对运动的机械。 构件： 相互之间能作相互运动的机件。 零件：机械的构成单元。 零件与构件的区别： 零件是制造单元，构件是运动单元，零件组成构件，构件是组成机构的各个相对运动的实体。 机构与机器的区别： 机器能完成有用的机械功或转换机械能，机构只是完成传递运动、力或改变运动形式，同时 机构是机器的主要组成部分。 （二）机器的组成 一台完整的机器，通常由四部分组成 原动机部分（动力装置）： 作用是将其它形式的能量转换为机械能，以驱动机器各部分的运动。 执行部分（工作机构）： 机器中直接完成具体工作任务。 传动部分（传动装置）： 将原动机的运动和动力传递给工作机构。 操纵或控制部分： 显示、反映、控制机器的运行和工作。 (三)、金属材料的性能 金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能。 工艺性能： 金属材料在各种加工条件下所表现出来的性能。 使用性能： 金属零件在使用条件下材料所表现出来的性能。使用性能包括物理性能、化学性能和力学性能。 金属材料的物理性能 物理性能：指金属所固有的属性。它包括密度、熔点、导热性、热膨胀和磁性等。 1、密度 单位体积金属的质量（单位：㎏/m3）。根据密度，可分为轻金属（4.5g/㎝3）和重金属。 卑微如蝼蚁、坚强似大象
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2、熔点： 金属从固态转变为液态时的温度称为熔点。单位：oC。根据熔点，可分为低熔点金属（小于1000oC），中熔点金属（1000～2000oC）和高熔点金属（大于2000oC）。 3、导热性 金属材料传导热量的能力。一般用热导率（导热系数）λ表示导热性能的优劣。单位为W（m·K） 4、热膨胀性 金属材料的体积随温度升高而增大，随温度的降低而减小的性能。常用线膨胀系数αl表示其膨胀性。 导电性 金属材料传导电流的性能。 磁性 金属材料导磁的性能称为磁性。 金属材料的化学性能 金属材料在化学作用下所表示出来的性能，主要表现在以下三个方面： 耐腐蚀性 金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其它化学介质腐蚀作用的能力。 2、抗氧化性 金属材料抵抗氧化作用的能力。 化学稳定性 金属材料耐腐蚀性和抗氧化性的总称。 （四）金属材料的力学性能 指金属材料在外力的作用下所表示出来的抵抗性能 强度：金属材料在静载荷的作用下，抵抗变形和破坏的能力。 强度指标一般用抭拉强度或强度极限σb表示，σb表示材料在拉伸条件下所能承受的最大应力，可以通过拉伸实验确定。 塑性：金属材料在静载荷作用下产生永久变形而不破坏的能力。 塑性指标用伸长率δ和断面收缩率ψ表示，δ、ψ的值越大，表示材料的塑性越好。 硬度：硬度是指金属材料抵抗其它物体压入其表面的能力。硬度一般采用压入法硬度试验，布氏硬度（HB）洛氏硬度、（HRC、HRB、HRA）、维氏硬度（HV） 韧性：金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。韧性指标用冲击韧度或冲击值αk表示，其单位为J/㎝2。αk值越大，冲击韧度超高。 疲劳强度：金属材料在无限多次交变载荷（钢107次、有色金属108次）作用下而不破坏的最大应力称疲劳强度或疲劳极限。施加的交变应力是对称循环力时，所得的疲劳强度用σ－1表示。 金属材料的工艺性能：金属材料的工艺性能是指其在各种加工条件下所表现出来的适应能力。 铸造性：金属材料能否用铸造方法制成优良铸件的性能。 锻压性：金属材料能否用锻压方法制成优良锻压件的性能。 卑微如蝼蚁、坚强似大象
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焊接性：金属材料在一定焊接条件下，是否易于获得优良焊接接头的能力。 （五）、机械零件的强度 在外力作用下的零件，要求能够正常的工作，一般应满足以下三个方面的要求： 足够的强度； 必要的刚度； 足够的稳定性。 （一）机械零件的强度 机械零件的强度是指零件受载后抵抗断裂、塑性变形和表面失效的能力。 内力，即是构件内部之间或各质点之间的相互作用力。 构件在未受外力作用时，其中即有内力存在；当受到外力作用时，这些构件内力就要发生相应的变化，可以认为，在外力作用下出现了附加内力，材料力学中，只研究外力与附加内力的关系，故将附加内力简称为内力。 应力：根据“平面假设”可知，内力在横截面上是均匀分布的，若杆轴力为N，横截面面积为A，则单位面积上的内力为： σ＝N/A 式中σ称为正应力，它反映了内力中横截面上分布的密度，国际单位为帕斯卡（Pa）。 P P P N 许用应力·强度条件 1）在外力作用下材料不被破坏的条件下，应力能够达到的最大限度，称为该材料的极限应力σjx 2）将测定的极限应力σjx作适当降低，规定出杆件能安全工作的应力最大值，这就是许用应力〔σ〕。 为保证零件有足够的强度，必须使零件在受载后的工作应力不超过许用应力。 即：σ≤〔σ〕 (六)、摩擦和磨损 1、摩擦 摩擦是指两物体的接触表面阻碍它们相对运动的机械阻力。 摩擦的基本概念、分类、摩擦状态及物理值见教材P9面表1－1。 2、磨损 1、磨损的过程 机件的磨损过程大致分为三个阶段 走合磨损阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段 2、磨损的类型 卑微如蝼蚁、坚强似大象
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根据磨损的机理分可分为以下五种 1）粘着磨损： 摩擦表面不平峰尖在相互作用的各点发生“冷焊”（粘附）后，材料从一个面转移到另一个面形成的磨损。 异类材料比同类材料抗粘性好；脆性材料比塑性材料抗粘性好；表面粗糙度愈小，抗粘能力愈强。 2）磨料磨损： 由外部进入摩擦表面间的游离颗粒或硬的不平峰尖在较软材料表面划刨出许多沟纹而形成的磨损。 材料的硬度超高，耐磨性越好；磨料的平均尺寸越大、硬度越大，磨损越大。 3）疲劳磨损 当作滚动或滚滑运动的高副受到反复的接触应力，如果接触应力超过材料的接触疲劳强度，就会在其表面或表面下形成疲劳裂纹，随着裂纹的扩展和相互连接，就会造成许多颗粒从零件工作表面脱落下来，而形成的磨损。 钢的心部硬度越高，产生疲劳裂纹的危险性越小；提高表面质量，在一定范围内能提高抗疲劳磨损能力；高压润滑，能提高抗疲劳磨损能力。 4）冲蚀磨损： 含有硬质微粒的流体冲击到固体表面所造成的磨损。 其影响因素有：磨粒与固体表面的摩擦因数、磨粒的冲击角度、冲击速度等。 5）腐蚀磨损 由空气中的酸性物质水分，或润油料中的无机酸的化学作用在摩擦表面所造成的磨损。 影响腐蚀磨损的主要因素是：零件表面的氧化膜性质和环境温度。 第二部分：构件的静力分析 构件的静力分析是选择构件的材料、确定构件具体外形尺寸的基础。 一、工程力学的几个基本概念 1、 刚体：指受力时不变形的物体。 实际中刚体并不存在，但如果物体的尺寸和运动范围都远大于其变形量，则可不考虑变形的影响，将其视为刚体，因此，刚体只是一个理想的力学模型。 2、 平衡：平衡是指物体相对于地面保持静止或作均速直线运动。 3、平衡条件 作用在刚体上的力应当满足的必要和充分的条件称为平衡条件。 二、力的基本性质 （一） 力和力系 1、力的定义 力是物体间的相互作用，这种作用使物体的运动状态和形状发生改变。 力使物体的运动状态发生改变的效应，称为力的外效应；使物体的形状发生改变的效应，称为力的内效应 2、力的三要素 力的大小、方向和作用点称为力的三要素。 力的任一要素的改变，都将改变其作用效果，因此，力是矢量，用黑体字母（如F）表示，对 卑微如蝼蚁、坚强似大象
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应的白体字母表示其大小，力的大小以牛顿（N）为单位。 3、力的图示法 力在图中用有向线段AB表示： 线段的长度代表其大小；线段所在 的直线为力的作用线，箭头代表力 的方向；线段的起点表示力的作用点。 4、力系 力系的概念 作用在物体上的一群力称为力系 力系的等效 力系的等效是指两个力系对同一刚体的作用效果相同。等效的两个力系可以互相代替。 合力与分力 若一力与一力系等效，则此力称为该力系的合力，力系中各力称为此力的分力。 （二）力的基本性质 性质一（二力平衡原理） 作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等，方向相 反，作用在同一直线上（即两力等值、反向、共线）。 只受二个力的作用而保持平衡的刚体称为二力体。 F2 F1 性质二（力的平衡四边形法则） 作用在物体上同一点的两个力，可以按平行四边形法则合成一个合力。此合力也作用在该点，其大小和方向由这两力为边构成的平行四边形的主对角线确定。 R＝F1＋F2 （2－1） F2 FF R F1 性质三（作用和反作用定律） 任意两个相互作用物体之间的作用力和反作用力同时存在。这两个力大小相等，作用线相同而指向相反，分别作用在这两个物体上。（注意和二力平衡的区别） 4）性质四（力的可传性） 作用在刚体的力，可沿其作用线任意移动其作用点而保持它原来对刚体的作用效果。 卑微如蝼蚁、坚强似大象
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F F 三、约束和约束力 在分析物体的受力情况时，常将力分为给定力（已知力，如重力、磁力、流体压力、弹簧弹力和某些作用在物体上的已知力）和约束力。 （一）约束和约束力 1、约束 对物体运动起限制作用的其他物体称为约束物，简称约束。 2、约束力 约束对被约束物的力称为约束力。 约束力的方向与该约束所能限制的运动方向相反。约束力的大小需由平衡条件求出。 （二）常见的约束类型 1）光滑接触表面约束 两物体的接触表面非常光滑，摩擦可忽略不计时，即属于光滑表面约束。 约束力作用在接触点，方向沿接触表面的公法线并指向受力物体。 N N A B A 2）柔性约束 由柔软的绳索、链条等构成的约束（假设其不可伸长）称为柔性约束。 其约束力为拉力，作用在接触点，方向沿绳索背离物体。 S S1 S1 G G 3）光滑柱鉸 约束物与被约束物以光滑圆柱面相联接。其中一个为约束物，另一个为被约束物，约束物不动时，称为固定铰链支座，简称固定支座。 约束力为过接触点K沿径向的压力，由于接触点在圆周上的位置不能预先确定，因此，通常用两个相互垂直的分力代替。 N NY NY N1 NX NX 柱铰支座简化画法 K 固定支座简化画法 4）可动支座（可动铰链支座的简称） 它为一种复合约束，约束力的方向与支承面垂直。 NY 卑微如蝼蚁、坚强似大象 共享知识 分享快乐
A 可动支座的简图和约束为画法 5）固定端约束 P P A A FX FY 固定约束简化画法 6）二力体 二力体为一种复合约束。工程上常见的二力体是指两端有鉸且自重不计的拉杆或压杆。 二力体对被约束物的约束力的作用线与二力体所受两力作用点的連线重合。 C NC D ND 四 物体受力分析和受力图 受力分析就是研究某个物体受到的力，并分析这些力的三要素。 画受力图的一般步骤： 1、认定研究对象，并单独画出。 2、画给定力 3、分析并画约束力 五、本次课小结 1、 2、 金属材料的性能包括使用性能和工艺性能，而使用性能中的力学性能与零件关系最大。 强度是金属材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。强度越高，抵抗破坏能力越大。常用强度是抗拉强度和强度极限?b。 3、 4、 5、 常用硬度表示方法有HB布氏和HRC洛氏硬度，后者用于淬火后材料的硬度表示。 失效的定义和应力的含义及应力的单位关系。 区别静应力和交变应力不同状态下产生的失效形式有何不同。 六、 布置作业 练习册对应内容 [教学反思] 1、金属材料的物理、化学性能对学生来说比较熟悉，初中已多少学过，而力学性能、工艺性
能和强度是新知识，可能比较陌生。 卑微如蝼蚁、坚强似大象 共享知识 分享快乐
2、强度的种类较多，应多举例以示区别。失效的含义较难，可能一时难以理解，应多做解释。 3、采用多媒体教学。先给出一般特征再用具体例子说明构件、零件、机构、机器及机械的概念。认识学习的重要性和必要性，了解怎样学，有什么要求。 4、熟悉各种典型的运动简图的绘制步骤，反复练习，对后续课的机构运动分析很重要。要多用一些时间练习、巩固。真正的让学生掌握这部分知识，提高运动分析能力。 章节名称 教学目的 教学重点 教学难点 辅助手段 螺纹连接及螺旋传动 授课形式 讲授 课时 3 班级 电气、机电 了解螺纹的应用和分类、代号 1、了解螺纹及主要参数； 2、机械制造常用螺纹及螺纹联接的基本类型 3、提高螺栓联接强度的措施 4、螺旋传动的类型、特点及应用 1、螺纹联接的预紧和防松手段 2、螺栓联接的强度计算与校核 模型或多媒体辅助 教学过程及说明;
★ 教具演示并导入新课：（讲解相关理论知识）
螺纹联接:利用螺纹零件将两个或两个以上的零件相对固定起来的联接。
螺旋传动:利用螺纹零件将回转运动变为直线运动，从而传递运动或动力的装置.
一、螺纹的形成
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二、螺纹的类型
1、按线数分
在圆柱体上沿一条螺旋线切制的螺纹，称为单线螺纹。
也可沿二条、三条螺旋线分别切制出双线螺纹和三线螺纹。
单线螺纹主要用于联接，多线螺纹主要
用于传动。
2、按螺旋线绕行方向
按螺旋线绕行方向的不同，又有右旋螺纹和左旋螺纹之分。 通常采用右旋螺纹，左旋螺纹仅用于有特殊要求的场合。 3、位置分
螺纹有外螺纹和内螺纹之分。在圆柱体外表面上形成的螺纹，称为外螺纹，在圆孔的表面上形成的螺纹，称为内螺纹。
普通螺纹又有粗牙和细牙两种。公称直径相同时，细牙螺纹的螺距小，升角小，自锁性好，螺杆强度较高，适用于受冲击、振动和变载荷的联接以及薄壁零件的联接。细牙螺纹比粗牙螺纹的耐磨性差，不宜经常拆卸，故生产实践中广泛使用粗牙螺纹。
三、螺纹的主要参数 螺纹的主要参数：
(1)大径(d、D)——螺纹的最大直径。对外螺纹是牙顶圆柱直径(d)，对内螺纹是牙底圆柱直径(D)。标准规定大径为螺纹的公称直径。
(2)小径(d1、D1)——螺纹的最小直径。对外螺纹是牙底圆柱直径(d1)，对内螺纹是牙顶圆柱直径(D1)。 (3)中径(d2、D2)——处于大径和小径之间的一个假想圆柱直径，该圆柱的母线位于牙型上凸起(牙)和沟槽(牙间)宽度相等处。此假想圆柱称为中径圆柱。
(4)螺距(P)——在中径线上，相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
(5)导程（S）——同一螺旋线上，相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离。对单线螺纹，S=P；对于线数为n的多线螺纹，S＝np。
(6)牙形角（α）——在轴向截面内螺纹牙形两侧边的夹角。
(7)升角（λ）——在中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。 四、螺纹代号与标记 1．普通螺纹
螺纹的标记由螺纹代号、螺纹公差代号和螺纹旋合长度代号组成。 例 M24×1.5左—5g6g—L
其中M24——代表公称直径为24mm的螺纹 1．5——表示螺纹的螺距为1.5mm 左——代表螺纹为左旋螺纹 5g——螺纹中径公差代号 6g——螺纹顶径公差代号 L——代表螺纹旋合长度
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注：(1)粗牙普通螺纹不标螺距
(2)中径与顶径公差代号相同只须标一个。 (3)右旋螺纹旋向不标
(4)中等旋合长度时可不标代号。短旋合长度时标S，长旋合长度时标L，特殊时也可标出旋合长度数值， 2．管螺纹
非螺纹密封用的管螺纹由螺纹特征代号(G)、尺寸代号和公差等级代号(A、 B)组成。 例：G 1 1/2A表示公称直径为1 1/2英寸公差等级为A级外螺纹。 G1 1／2表示公称直径为1 1/2 英寸的内螺纹 注：(1)内螺纹不标公差等级代号。
(2)左旋螺纹可附加代号LH。例G1 1／2—LH。 (3)管螺纹的公称直径指管子的内径。
五、螺纹联接的基本类型和螺纹联接件
（一）、螺纹联接件
螺纹联接件有螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母、垫圈、防松零件等，它们多为标准件，其结构、尺寸在国家标准中都有规定。它们的公称尺寸均为螺纹大径 d，设计时应根据标准选用。
1．螺栓
螺栓的一部分为制有螺纹的螺杆，另一部分为螺栓头。螺栓头部形状很多，如六角头、方头、圆柱头和 T形头等，应用最多的是六角头。
2．双头螺栓 3．螺钉 4．紧定螺钉 5．螺母 6．垫片
（二）、螺纹联接的基本类型
螺纹联接的基本类型有螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接。 1．螺栓联接
螺栓联接是将螺栓穿过被联接件的孔，然后拧紧螺母，将被联接件联接起来。螺栓联接分为普通螺栓联接和配合螺栓联接。前者螺栓杆与孔壁之间留有间隙，后者螺栓杆与孔壁之间没有间隙，常采用基孔制过渡配合。
螺栓联接无须在被联接件上切制螺纹孔，所以结构简单，装拆方便，应用广泛。这种联接通用于被联接件不太厚并能从被联接件两边进行装配的场合。
2．双头螺柱联接
双头螺柱联接是将双头螺柱的一端旋紧在被联接件之一的螺纹孔中，另一端则穿过其余被联接件的通孔，然后拧紧螺母，将被联接件联接起来。这种联接通用于被联接件之一太厚，不能采用螺栓联接或希望联接结构较紧凑，且需经常装拆的场合。
3．螺钉联接
螺钉联接是将螺钉穿过一被联接件的通孔，然后旋入另一被联接件的螺纹孔中。这种联接不用螺
母，有光整的外露表面。它适用于被联接件之一太厚且不经常装拆的场合。
4．紧定螺钉联接
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紧定螺钉联接是将紧定螺钉旋入被联接件之一的螺纹孔中，并以其末端顶住另一被联接件的表面或顶入相应的凹坑中，以固定两个零件的相互位置。这种联接多用于轴与轴上零件的联接，并可传递不大的载荷。
六、螺纹传动类型和应用
螺纹传动是用内、外螺纹组成的螺旋副来传递运动和动力的传动装置。螺旋传动主要用来把主动件的回转运动转变为从动件的直线往复运动。
螺纹传动特点：结构简单，传动连续、平稳、承载能力大、传动精度高。但在传动中磨损较大效率低。
（一）、普通螺旋传动
1．普通螺旋传动：指由螺杆和螺母组成的简单螺旋副。
2．运动方向的判定
螺杆、螺母的运动方向可根据左右手螺旋法则来判定：
左旋螺杆(螺母)伸左手，右旋螺杆(螺母)伸右 手。半握拳，四指顺着螺杆(或螺母)的旋转方向，大母指的指向，即为螺杆(螺母)的移动方向。
若当螺杆(螺母)原地旋转，螺母(螺杆)移动时，螺母(螺杆)移动方向与大拇指指向相反。
3．移动距离
L=∮Ph/2π
（二）、其它螺旋传动 1．差动螺旋传动
差动螺旋传动是指活动螺母与螺杆产生差动的螺旋传动机构。差动螺旋传动机构可以产生极小的位移，而其螺纹的导程并不需要很小，加工比较容易．所以差动螺旋机构常用于测微器，计算机，分度机，以及许多精密切削机床仪器和工具中。 2．滚动螺旋传动
为了提高螺旋传动的效率，螺纹面之间采用滚动摩擦代替滑动摩擦，这种技术就是滚动螺旋传动。
滚珠螺旋传动，传动效率高，传动时运动平稳，动作灵敏。但结构复杂，制造技术要求高，外形尺寸较大，成本高。目前主要应用在精密传动的数控机床上，以及自动控制装置、升降机构和精密测量仪器中。
七、 本次课小结
本次课重点掌握螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件的主要组成；螺纹联接的常用预紧和防松方法；提高螺栓联接强度的常用措施等内容。 八、 布置作业
练习册对应内容
九、 [教学反思]
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1、本课程将多门先修课程的基本理论应用到实际中去，解决有关实际问题。先修课程的掌握程度直接影响到本课程的学习。
2、学生在接触本课程时会产生“没有系统性”、“逻辑性差”等错觉，这是由于本课程中不同研究对象所涉及到的理论基础不相同，且相互之间无多大关系造成的。但只有掌握这些零散的研究对象，最终一定会对机器、机构、零件的设计及应用奠定基础。
授课班课时 级 讲授 2 电气、机电 键联接 形式 了解键的分类及特点，学会选择平键及校核强度和选用 了解键的分类及特点，学会选择平键及校核强度 平键及校核强度 多媒体配合教具 章节名称 教学目的 教学重点 教学难点 辅助手段 教学过程及说明;
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联接的形式按能否拆卸可分为两大类：不可拆联接和可拆联接。常见的不可拆联接有：铆接、焊接、粘接等。可拆联接有键联接、花键联接、销联接和螺纹联接。 一．键联接的种类
在各种机器上有很多转动零件，如飞轮、带轮、凸轮等，这些零件和轴大多数采用键联接或花键联接。 键联接是由轮毂、轴和键组成.
键联接的功用是联接转动零件与轴，以传递运动和动力。
键根据结构和承受载荷的不同可分为松键联接和紧键联接两大类。 （一）松键联接 1．平键联接
平键分为普通平键和导向平键二种。
（1）普通平键：普通平键的上、下平面和两个侧面相互平行。
A普通圆头平键：键在键槽中的固定较好，但键槽端部的应力集中较大。
B普通平头平键：键在键槽端部的应力集中较小，但键在键槽中的轴向固定不好。 C单圆头平键： 常用在轴端的联接中。
平键联接装配时先将键放入轴上键槽中，然后推上轮毂，构成平键联接。平键联接时，键的上顶面与轮毂键槽的底面之间留有间隙，而键的两侧面与轴、轮毂键槽的侧面配合紧密，工作时依靠键和键槽侧面的挤压来传递运动和转矩，因此平键的侧面为工作面。
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平键联接由于结构简单、装拆方便和对中性好，因此获得广泛应用。 （2）导向平键和滑键
导向平键是加长的普通平键，采用导向平键时转动零件的轮毂可在轴上沿轴向滑动，适用于轴上零件的轴向移动量不大的场合，如变速箱中的滑移齿轮。
当轴上零件的轴向移动量很大时，可采用滑键。滑键联接是将滑键固定在轮毂上，并与轮毂一起在轴上的键槽中滑动。 2．半圆键联接
半圆键的上表面为平面，下表面为半圆形弧面，两侧面互相平行。半圆键联接也是靠两侧工作面传递转矩的。
它的优点是：能自动适应轮毂槽底的倾斜，使键受力均匀不偏。但它对轴的削弱大，宜用于轴端传递转矩不大的场合。 （二）紧键联接
紧键联接分为楔键联接和切向键联接。 1．楔键
楔键的顶面有1：100的斜度，两侧面相互平行。工作时依靠键的顶面和底面与轮毂键槽和轴槽的底面间所产生挤压力和摩擦力来传递动力和转矩。适用于对中性要求不高、转速较低的场合。 2．切向键
切向键是由两个具有1：100单面斜度的普通楔键沿斜面贴合在一起组成的，只能用于传递单方向的转矩。当传递两个方向转矩时，应装两副切向键。适用于对中性和运动精度要求不高、低速、重载、轴径大于100mm的场合。
二．平键联接的选择和计算 1．选择平键的类型和尺寸
根据联接的要求，按轴径确定类型和键的宽度b、高度h，
键的长度L应根据轮毂长度L1而定，比轮毂略短，一般取L=L1?（5~10）。 2．平键联接的强度计算
普通平键联接的失效形式是材料中强度较弱的工作表面被挤压破坏和平键的剪切破坏。
七、 本次课小结
本次课重点掌握各类键连接的类型及应用场合；学会平键选用步骤及校核强度知识。
八、布置作业
练习册对应内容
九、 [教学反思]
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1） 讲授时应强调螺纹及螺纹联接件大都已标准化，设计时一般只须根据不同情况进行选用。
2） 要了解预紧和防松的目的，理解防松的目的和防松的原理，熟练掌握各种防松装置及其应用。
3） 键联接的设计计算主要按轴的直径查取键的标准尺寸。键是标准件。 授课班课时 级 章节名称 讲授 1 电气、机电 花键联接 形式 了解花键的工作特点，类型和用途。 教学目的 了解花键的工作特点 教学重点 花键的工作特点 教学难点 模型与多媒体配合 辅助手段 教学过程及说明;
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花键联接是由在轴上加工出的外花键齿和在轮毂孔壁上加工出的内花键齿所构成的联接。 花键联接键齿的侧面是工作面，工作时靠齿的侧面挤压传递转矩。
一、花键联接的特点
花键联接具有下列特点：
(l)由于多个键齿同时参加工作，受挤压的面积大，所以承载能力高； (2)轴上零件与轴的对中性好，沿轴向移动时导向性好； (3)键齿槽浅，对轴的强度削弱较小；
(4)花键加工复杂，需专用设备故对大批生产是适用的，但单件、小批量生产的成本较高。
花键联接广泛用于载荷较大、定心精度要求较高的各种机械设备中，如汽车、飞机、拖拉机、机床等。
二、花键联接的类型
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花键联接按齿形的不同可分为矩形花键、渐开线花键和三角形花键三类。
1．矩形花键
矩形花键键齿的端面为矩形。
按键的齿数和齿形尺寸的不同，矩形花键有轻、中、重三种系列。它们分别适用于轻、中、重三种不同的载荷情况。此外，还有补充系列，适用于汽车、拖拉机和机床等制造业。
2．渐开线花键
渐开线花键内、外键齿的齿廓曲线是压力角为30°的渐开线。它可用加工齿轮的方法加工，故工艺性较好。
与矩形花键相比，渐开线花键键齿的根部较厚，齿根圆角也较大，所以承载能力大；工作时键齿上有径向分力，宜于对中，使各齿承载均匀。适用于载荷较大、定心精度要求较高、尺寸较大的联接。
3．三角形花键
这种花键的内键齿端面齿形为等腰三角形，外键齿齿廓曲线为压力角等于45的渐开线。 三角形花健键齿细小，齿数多，对轴的强度削弱较小，多用于轻载和薄壁零件的静联接。
三、 本次课小结
本次课重点掌握螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件的主要组成；螺纹联接的常用预紧和防松方法；提高螺栓联接强度的常用措施等内容。 四、 布置作业
练习册对应内容 五、 [教学反思]
课堂上多举实际的例子，不仅可以有效的促进教学效果，加深学生的认识，还会活跃课堂气氛。教学中结合实物和结构图进行，注意引导学生观察日常生活中螺纹联接的应用，增加对螺纹及螺纹联接的类型、特性、标准、结构、应用场合及有关的防松方法等的感性认识，以便在设计时能够正确地选用它们。键是标准件，键联接的设计计算主要按轴的直径查取键的尺寸。教学手段使用多媒体课件，并用图说明。
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章节名称 授课销联接 形式 了解销的常见类型和用途。 讲授 课时 1 班级 电气、机电 教学目的 教学重点 教学难点 辅助手段 了解销连接的常见类型和用途。 销连接的常见类型 多媒体与模型配合 教学过程及说明;
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1、销联接用来固定零件间的相互位置，构成可拆联接；也可用于轴和轮毂或其它零件的联接以传递较小的载荷；有时还用作安全装置中的过载剪切元件。 销的分类
2、销是标准件，其基本型式有圆柱销和圆锥销两种。
圆柱销联接不宜经常装拆，否则会降低定位精度或联接的紧固性。
圆锥销有1：50的锥度，小头直径为标准值。圆锥销易于安装，定位精度高于圆柱销。
圆柱销和圆锥销孔均需铰制。铰制的圆柱校销孔直径有四种不同配合精度，可根据使用要求选择。
3、销的类型按工作要求选择。用于联接的销，可根据联接的结构特点按经验确定直径，必要时再作强
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度校核；定位销一般不受载荷或受很小载荷，其直径按结构确定，数目不得少于两个；安全销直径按销的剪切强度进行计算。
4、销的材料一般采用35或45钢，许用剪应力［τ］取为80 MPa。
七、 本次课小结
本次课重点掌握销联接的基本功能及分类等内容。 五、 布置作业
练习册对应内容 九、 [教学反思]
在分析讲解销联接的基本功能时，学生们缺乏对周围生活的观察力，因此有一部分人理解不够深入，我会在他们实训时再次指导观摩，让他们最终掌握知识。教学中结合实物和结构图进行，注意引导学生观察日常生活中销联接的应用，增加对销联接的类型、特性、标准、结构、应用场合等的感性认识，以便在设计时能够正确地选用它们。销是标准件，销联接的设计计算主要按轴的直径查取销的尺寸。教学手段使用多媒体课件，并用图说明。
章节 联轴器和离合器 一．知识目标 1． 了解联轴器离合器和制动器的功用、分类及特点。 2．熟悉联轴器与离合器的区别，掌握几种常用的联轴器，离合器和制动器的结构及使用场合。 二．能力目标 1．根据工作条件能选择最合适的联轴器、离合器或制动器。 教学目 2． 初步了解常用联轴器、离合器和制动器的结构。 的和要 求 三．素质目标 1． 了解联轴器，离合器和制动器在机器中的功用及各自工作特点。 2．了解常用的联轴器、离合器和制动器的结构特征。 四．教学要求 1． 能够认识联轴器、离合器和制动器的功用与工作特点。 2． 熟悉常用的几种联轴器、离合器和制动器的结构。能够区分联轴器和离合器。 卑微如蝼蚁、坚强似大象
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【教学重点】 1．熟悉联轴器、离合器和制动器的功用及特点。 2．能看懂联轴器、离合器和制动器的内部结构，找出它们之间的区别。 【难点分析】 1．联轴器与离合器之间的区别。 2．如何根据工作条件选用合适的联轴器、离合器或制动器。 【教学方法】 教学重结合立体图或课件讲授内部结构，或请同学分析立体结构图，教师与学生互动。最后点与难归纳。 点 【学生分析】 1． 立体图形的视觉效果比较好，容易看得懂，学生可能兴趣好些，如果能让学生自己来分析，效果可能更好。 2．对于联轴器和离合器的应用场合理解不深，应多举例说明。 【教学安排】2学时（90分钟） 卑微如蝼蚁、坚强似大象
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【教学过程】 一．检查螺纹联接内容的学习情况，讲评作业及存在共同问题，有些内容可以提问解答。 二．导入新课汽车，火车起动之后，内燃机不停的转动，但在行驶的过程中速度要不断地变化，有时候还要停下来，而又要求不要熄火，这就要求内燃机与变速器之间有一种离与合的装置来控制汽车或火车的运动，这种在运动中可以随时离与合的装置称之为离合器，它在交通机械中尤其重要。而有些轴的长度比较长，需要用二段或三段轴联接起来，这个联接装置称之为联轴器。联轴器、离合器以及制动器即是本次课的讲授内容。 三．新课讲授 1．联轴器将两根轴联接固定起来的装置称之为联轴器，这种联轴器固定后，在运动中不能随意装卸。根据联接特点总体可分成四大类，即刚性、挠性、安全和齿轮联轴器。按照结构不同，可以细分成八种以上。讲授时按立体图简述结构特征，把主要特点讲清楚即可，注意强调不同联轴器的特点及应用场合。 教学进 程 2.离合器与联轴器相同之处是都是起到将两轴联接起来传递运动和扭矩，不同之处是在运动中，组成离合器的两半部份可以随时分开或随时合上，就如汽车司机变速时要先踩离合器，将发动机的转轴与变速箱轴脱开，然后再改变啮合的齿轮达到变速的作用。这一点是联轴器所没有的功能。常用的离合器如书中所讲的四种，在汽车上应用有单盘或多盘离合器，在普通机械中，由于牙嵌式离合器传递扭矩稳定，结构简单可靠，应用比较多。讲课注意结构上的区别及应用特点，在CA6140的车床主轴箱的一轴上也应用了多片式离合器。 3．制动器制动器是保证机器安全运转的重要组成部份，尤其是交通机械更显得特别重要。常用的制动器有书中四种。共同特点是靠摩擦力来实现制动的。 带状制动器：应用在CA6140的主轴箱，自行车，电动车的刹车带。电磁制动器：吊车的制动。盘式制动器：汽车的前后轮制动。 四．作业布置 练习册 1．联轴器、离合器和制动器是机器的一个重要组成部份，要区分联轴器和离合器的功用。关键在于在运转中能否随时脱离开来作为判断的根据。 本次课小2． 在结构上各有不同，但功能是一样的，要根据工作场合选择最简单经济而寿命又长的结 装置。 3．制动器一定要安全可靠，切实达到使用要求。 卑微如蝼蚁、坚强似大象
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通过本次课学习，引导学生在选用联轴器时，应考虑哪些主要因素，选择的原则。以教材教学反相关内容为例，鼓励他们试叙述比较固定式联轴器和无弹性元件联轴器的特点，这个环节思 很有意义。 授课班课时 级 带传动概述 讲授 1 电气、机电 形式 1、熟悉带传动的特点及类型；安装和维护。 2、掌握三角带的构造、标准。 带传动的特点、与应用。 1、了解带传动的受力分析方法，熟悉带传动的应力分布规律。 2、理解弹性滑动、打滑的概念及区别。 多媒体及教具 章节名称 教学目的 教学重点 教学难点 辅助手段 教学进程及说明
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带传动是由主动轮，从动轮和传动带所组成，靠带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力。
一、带传动的特点和类型 1．带传动的特点
与其它传动形式相比较，带传动具有以下特点：
(1)由于传动带具有良好的弹性，所以能缓和冲击、吸收振动，传动平稳，无噪声。但因带传动存在滑动现象，所以不能保证恒定的传动比。
(2)传动带与带轮是通过摩擦力传递运动和动力的。因此过载时，传动带在轮
缘上会打滑，从而可以避免其它零件的损
坏，起到安全保护的作用。但传动效率较低，带的使用寿命短；轴、轴承承受的压力较大。 (3)适宜用在两轴中心距较大的场合，但外廓尺寸较大。
⑷结构简单，制造、安装、维护方便，成本低。但不适用于高温、有易燃易爆物质的场合。
2．带传动的类型
带传动可分为平型带传动、三角带传动、圆形带传动和同步带传动等。
(1)平型带传动
平型带的横截面为矩形，已标准化。常用的有橡胶帆布带、皮革带、棉布带和化纤带等。 平型带传动主要用于两带轮轴线平行的传动，其中有开口式传动和交叉式传动等。开口式传动，两带轮转向相同，应用较多；交叉式传动，两带轮转向相反，传动带容易磨损。
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(2)三角带传动
三角带的横截面为梯形，已标准化。三角带传动是把三角带紧套在带轮上的梯形槽内，使三角带的两侧面与带轮槽的两侧面压紧，从而产生摩擦力来传递运动和动力。
在相同条件下三角带传动比平型带传动的摩擦力大，由于楔形摩擦原理，三角带的传动能力为平带的3倍。故三角带传动能传递较大的载荷，获得了广泛的应用。
(3)圆形带传动
圆形带常用皮革制成，也有圆绳带和圆锦纶带等，它们的横截面均为圆形。圆形带传动只适用于低速、轻载的机械，如缝纫机、真空吸尘器、磁带盘的传动机构等。
(4)同步带传动
同步带传动是靠带内测的齿与带轮的齿相啮合来传递运动和动力的。由于钢丝绳受载荷作用时变形极小，又是啮合传动，所以同步带传动的传动比较准确。
二、三角胶带的构造和标准
1．三角胶带的构造
三角胶带都制成无接头的环形。
它由包布层、伸张层、强力层和压缩层四个部分组成。包布层多由胶帆布制成，它是三角带的保护层。伸张层和压缩层主要由橡胶组成，当胶带在带轮上弯曲时可分别伸张和压缩。强力层由几层棉帘布或一层线绳制成，用来承受基本的拉力。 2．三角胶带的标准
三角胶带是标准件，由专业工厂生产。按截面尺寸的大小，三角胶带分为 Y、Z、A、B、C、D、E七种型号。线绳结构的三角胶带目前只生产 Y、A、B、C四种型号。
三角带的内周长度称公称长度。三角带中性层的长度称节线长度。
例如“B2400”表示三角带型号为B型 ，内周长2400mm。
三、带传动的受力分析
1、静止时
带预紧套在带轮上，带轮两边的张紧力相等，为初拉力（F0）。 2、带负载传动时
带与带轮接触面间有摩擦力，带绕上主动轮的一边被拉紧（紧边），拉力由F0增大到F1；另一边（松边）拉力由F0降至F2 。
有效拉力：紧边与松边拉力的差值（F1-F2）为带传动中起传递转矩作用的拉力。又称有效圆周力Ft。 Ft=F1-F2=ΣFf
实际上有效圆周力等于带与带轮之间的摩擦力总和ΣFf 。 假定带工作时总长度不变，则 F1-F0=F0-F2 所以 F1+F2=2F0 则 紧边拉力 F1=F0+Ft/2 松边拉力 F2=F0-Ft/2 3、临界状态时
在预紧力F0一定时，传递的有效拉力Ft等于极限摩擦力Flim时。带将打滑。 带能传递的最大圆周力为Ftmax=F1（1-1/efα1）
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二、带传动的应力分析
传动带工作时产生三种应力： 1、 拉应力
工作时由紧边拉力F1和松边拉力F2引起的应力。 σ1=F1/A （MPa） σ2=F2/A （MPa） 2、 弯曲应力
传动带弯曲时产生的应力。 3、离心拉应力
传动带绕带轮作圆周运动时带上每一质点都不可避免地受离心力作用而产生离心 拉应力 各截面处应力是不相等的，传动带紧边绕入小带轮处应力最大 σmax=σ1+σb1+σC （MPa） 三、滑动分析
1、 弹性滑动
传动带具有一定的弹性，受到拉力后要产生弹性伸长，拉力大伸长量也大。传动带工作时，紧边拉力F1比松边拉力F2大，所以紧边比松边的弹性变形量大。
当传动带绕入主动带轮时，轮上的A点和带上的B点重合，线速度相等。随着主动带轮的转动，带上B点的拉力由F1减少到F2，带的伸长量也相应地减少。这样轮上的A点到了A1点时，带上的B点才到B1点，，B1点滞后于A1点。由此可见，传动带随主动带轮运动的过程中，由向后的微小滑动，使带的线速v落后于主动轮的线速度V1 。传动带绕入从动轮时，带上的C点和轮上的D点重合。传动带是由松边过渡到紧边的，所以带所受的拉力F2增大到F1，带的变形量也逐渐增加。带上的C点已到C1点时，轮上的D点才到D1点，D1点滞后于C1点。
可见传动带在从动轮表面有向前的微小滑动，使传动带的速度V大于从动轮的线速度V2 。
由传动带的弹性变形而引起的滑动称为弹性滑动。弹性滑动在带传动中是不可避免的。因此带传动不能保证有准确的传动比。 2、打滑
当传动所需要的圆周力大于极限摩擦力时，传动带将在带轮轮缘上产生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。打滑时，传动带的速度迅速下降，使传动失效。带传动正常工作时是不允许打滑的。
四、带传动的失效形式和设计准则
带传动的主要失效形式：打滑，疲劳破坏 。
带传动设计准则：既要保证传动带具有足够的传动能力，不打滑；又要保证 传动带具有足够的疲劳强度，达到预期使用寿命。
五、三角带传动设计的原始数据和主要内容
1、三角带传动的原始数据一般为： （1）传递的功率Ｐ（ＫＷ）；
（2）大、小带轮的转速n2、n1(r/min)或传动比； （3）传动对外廓尺寸的要求； （4）传动的用途和工作条件。 2、三角带传动主要内容：
（1）确定三角带的型号，根数和长度； （2）选定传动的中心距；
（3）带轮基准直径及结构尺寸；
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（4）计算初拉力和带对轴的压力。
六、三角带传动的设计步骤
1、确定计算功率Ｐｃ
计算功率Ｐｃ是根据所传递的名义功率Ｐ及三角带传动的工作情况确定的． Ｐｃ＝ＫＡＰ
1、选择三角带型号
根据计算功率Pc和小带轮转速n1,由图9-8选取三角带的型号。(若Pc 、V的交点落在交线附近,可同时用两种型号作为两个方案计算,然后比较,选取。)
3.确定大、小带轮的直径d１,d２ (1) 初选小带轮的直径
(2) 当三角带的型号确定后,小带轮直径愈小,结构愈紧凑, 三角带的弯曲应力σb1则愈大, 三角带寿命降低,d1愈小,圆周速度愈小,单根三角带传递的功率Po也愈小，故对最小直径加以限制,d1max见表。
(3) 校核带的速度v
带速: V=πd1n1/60×1000 （m/s）
V愈小,单根三角带传递功率Po的能力愈小,传递功率P时,所需带的根数愈多。但V过高,使离心力过大,带与带轮间的正压力降低,从而使摩擦力减小。故带速在5m/s～25m/s较合适，否则要调整带轮的直径,以调整带速。
(4) 计算大带轮的直径
d2=(n1/n2)d1=id1 (mm) 计算后得d2值按表9-4 圆整。
4.确定带传动的中心距a和带的基准长度Ld
1) 初定中心距a0`
中心距过小,结构紧凑,单位时间绕带轮次数增加,应力循环次数增加,寿命下降,小带轮包角α1也会减小,降低传动能力.中心距过大,速度大时,会产生颤动,传动尺寸也增大.
一般取值: 0.7(d1+d2)≤a0≤2(d1+d2)
若设计时未提中心距要求,可估算:a0=(1～1.5)d2 (2)初算带的基准长度Ld
L0=2a0+π(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a0 （mm） 根据L0和三角带型号,由表9-1 选取相应的Lp 。 (3)确定实际中心距a
近似计算: a=a0+(Lp-L0 )/2 （mm） 考虑调整,补偿的需要,中心距的变化范围:
amin=a-0.015Ld （mm） amax=a+0.03Ld （mm） （4）校核小带轮包角α1
小带轮包角近似计算:
α1＝1800 －(d2－d1)× 57.3°／a ≥1200
由上式可见,α1与i有关,i愈大,d2-d1的差值愈大,则α1愈小. 故三角带的传动比一般取i<7,必要
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时可达10。一般 i=2～5 。也可用增大中心距a的方法增大α1 。
5.确定三角带根数Z
Z=Pc/(P0+ΔP0)KαKLKq Kα—包角系数见表9-5 。
Kq—强力层材质系数见表9-6 。 KL —长度系数见表9-7 。 胶带根数Z取整数
为避免载荷分布不均,带的根数不宜过多,一般不宜超过8根。
6.确定初拉力F0
适当的初拉力是保证带正常工作的重要因素。 初拉力不足: 摩擦力小,可能打滑。
初拉力过大:会使胶带寿命降低,对轴及轴承的压力增大。 单根三角带初拉力可按下式计算:
F0=(500Pc/vz)(2.5/Kα-1)+qv2 （N） 7.计算带对轴的压力Q
为了设计支承带轮的轴和轴承,需确定带对轴的压力Q,若不考虑拉力差,则压力Q可近似按两边的张紧力F0的合力来计算。
Q=2ZF0cos(β/2) =2ZF0cos(900-α1/2)
=2ZF0sin(α1/2) （N）
七、三角带轮的结构
三角带轮重量轻,结构工艺性好,质量分布均匀。轮槽工作表面粗糙度Ra为1.6～3.2,具有一定尺寸精度，可延长带的使用寿命。
1、材料: 铸铁,常用HT150、HT200。 转速高时：用铸钢、钢的焊接结构 低速、小功率时：用铝合金、塑料。 2、三角带典型结构：（4种）
实心式：当带轮直径d≤（2.5-3）dS(带轮轴孔直径)采用。 腹板式:当带轮直径d≤300mm时采用。 孔板式: 当带轮直径d≤300mm时采用。 轮辐式: 当带轮直径d≥300mm时采用。 八、带传动的张紧装置
1、定期张紧
装有带轮的电动机安装在移动导轨上,旋转调节螺钉以增大或减小中心距，从而达张紧或松开的目的。
电动机安装在摆动底座上,通过旋转调整螺母来调节中心距，达到张紧目的。 2、自动张紧
把电动机安装在的摇摆架上,利用电动机的自重,使带轮随电动机绕固定轴摆动,以达到自动张紧的目的。
3、采用张紧轮
若中心距不能调整,可采用张紧轮张紧。图所示张紧装置适宜平带传动。图所示张紧装置适宜三角带传动，张紧轮一般安装在松边内侧,使带只受单弯曲;同时尽量靠近大带轮,以免减小小带轮的包角。张
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紧轮直径可小于小带轮直径，其轮槽尺寸与带轮相同。
九、带传动的维护
为了延长使用寿命，保证正常运转，须掌握正确的使用与维护。
1．带传动在安装时，必须使两带轮轴线平行，轮槽对正，否则会加剧磨损。安装时应缩小中心距后套上，然后调整。
2．严防与矿物油、酸、碱等腐蚀性介质接触，也不宜在阳光下曝晒。 3．为保证安全，带传动应加防护罩。
十、 本次课小结
本次课重点通过带图形说明带传动的工作原理，从本质上讲解带传动是一种摩擦传动。V带的工作面是两侧面，能传递较大圆周力。带传动工作情况的分析主要讲力分析、应力分析，通过分析说明打滑是可以避免的，而弹性滑动不能避免。从而引出带传动的设计准则为：在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。
十一、布置作业
练习册对应内容
十二、[教学反思]
在分析讲解本章时，针对学生们缺乏对周围生活的观察力及企业实践认识等，我充分结合多媒体辅助教学让他们最终掌握知识。
着重介绍普通V带传动的设计方法和参数选择原则。应明确型号、小带轮直径D1 ≥Dmin,的选取；中心距和带长的确定；包角 、传动比 ；既能保证传动功率又不出现打滑的单根传动带在合适的张紧力的计算按公式;带传动的根数 。计算带传动作用在轴上的载荷，主要是为以后进行轴的计算作准备。介绍定期张紧装置，自动张紧装置，采用张紧轮的装置这三种张紧装置的结构和工作原理。可用结构图进行讲解。
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课题名称 链传动 了解链传动的特点和应用。 了解链条和链轮链传动的运动分析和受力分析。 了解链传动的主要参数及其选择。 链条和链轮链传动的运动分析和受力分析； 链传动的主要参数及其选择。 链轮链传动的运动分析和受力分析。 理论课 多媒体 设计 教学 教学 教学内容 详细教学过程和内容 思想 模式 行为 教学目标及要求 教学重点 教学难点 授课类型 教学方法 七、 教 时间 安排 卑微如蝼蚁、坚强似大象
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学 过 程 1、复习前面内容 2、链传动的特点和应用 3、链条和链轮 4、链传动的运动分析和受力分析 5、链传动的主要参数及其选择 6、链传动的润滑和布置 八、讨论、思考与作业 九、本次课小结 讲授 结合动视 1、概念与应用实例。 画、实例频、讲授 引出概实 念；结合例、 实例讲分析 分类。 1、类型。 讲授 2、组成。 讨论 3、链轮的齿形。 结合视 频、动画 1、链传动的运动分析。 讲解。 讲授 2、链传动的受力分析。 讨论 实例讲 1、齿数。 解 2、节距。 3、中心矩和链的节数。 1、失效形式。 2、功率曲线图。 3、链传动的计算。 讲授 1、润滑与布置。 讨论、思考： 链传动的布置和张紧方式 作业： 练习册 本部分主要介绍了链传动的运动不均匀性、动载荷、参数选择和设计计算方法。1.熟悉链传动的类型、特点和应用情况；2.掌握链传动的运动特性； 3.掌握套筒滚子链的设计计算方法；4.熟悉链传动的布置和张紧方法。 卑微如蝼蚁、坚强似大象
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十、教学后记 带、链传动其工作原理和结构上有相似之处，教学中可将异同点分析比较，有利于学生对教学内容的理解。应重点分析链传动的运动不均匀性（即多边形效应）产生的原因和链传动的失效形式。 该部分理论知识的阐述采用在课堂上系统地讲授（多媒体授课），结构部分结合图片和示教板讲授，并以生活中常见的自行车为例加以分析，整体效果很好。
教学内容 通过学习，使学生能够： 了解蜗杆传动的特点、类型；熟悉其主要参数和应用； 了解蜗杆传动的结构和常用材料； 掌握蜗杆传动中蜗轮转向的判定及其正确啮合条件 蜗杆传动 课程类型 新授课 授课学时 卑微如蝼蚁、坚强似大象
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教学目标 知识 技能 态度 1．蜗杆传动类型、参数； 1．能判定蜗杆与蜗1．养成认真细致的学习习惯和刻苦钻研2．蜗杆传动结构及常用材料； 3．蜗轮方向判定，蜗杆传动正确啮合条件 教学重点与难点 轮的旋向及转向； 的精神； 2．能对蜗杆减速器 进行相关参数的测定及尺寸的计算与，熟悉维护措施 重点：蜗杆传动的基本参数，蜗杆旋向与蜗轮转向的判定，蜗杆传动正确啮合条件 难点：蜗杆旋向与蜗轮转向的判定，蜗杆传动正确啮合条件 教学方法 教学资源 教学设计说明 任务驱动法、演示法、启发式、讲授法、练习法 多媒体课件、教具、学案讲义 蜗杆传动是机械传动中的重要组成部分，本教材介绍较为简单，且教材中对参数说法不妥。以前学生在学习该节内容时，对于旋向与转向等重点内容掌握不是太好，而相关基本参数只是死记硬背，不能从真正意义上的理解。我认为主要原因是以前只讲清是什么，而没有说明为什么，学习较为枯燥，课堂气氛较为沉闷，学生没有学生的兴趣。为增加学生的学习兴趣；采用任务驱动法，辅以实物教学，开始让学生自己分析蜗轮的转向与哪些因素有关，抛出任务让学生在实践中总结出规律，真正体现学生主体，教师主导；基本参数的学习以直齿圆柱齿轮的参数为平台，从两者的比较中推导出蜗杆传动的基本参数，特别对于蜗杆直径系数q，从加工的角度分析，学生对此理解更容易些。 教学环节与主要内容 具体教学目标 教学活动 （含教师、学生活动以及评价等的描述） 2．能培养小组合作精神 卑微如蝼蚁、坚强似大象
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一、复习导入（时间分配：3min） 1、轴线位置关复习内容：直齿圆柱齿轮传动适用系决定齿轮的的两轴关系如何？ 来传递运动呢？ min） 1、了解蜗杆传动的特点、类型、主要参数和应用； 2、了解蜗杆传动的结构和常用材料； 3、熟悉蜗杆传动的正确啮合条件 三、知识学习（时间分配：30min） 1、会分清蜗杆（一）认识蜗杆传动 1、组成：蜗杆和蜗轮组成，蜗杆一般为主动件 2、特点：传动比大；平稳；易自锁；效率低 3、材料：蜗杆—钢；蜗轮—锡青铜 4、结构：蜗杆按有无退刀槽分；蜗轮按是否为整体及采用什么连接分 柱蜗杆、环面蜗杆、锥蜗杆； （2）按螺旋线分为左旋与右旋 （二）蜗轮回转方向判定 1、蜗轮旋向判定：与蜗杆旋向相同 2、蜗轮转向判定：左右手定则 左右手由左右旋决定 四指方向由蜗杆转向决定 大拇指反方向决定蜗轮转向（相同） 3、实例 卑微如蝼蚁、坚强似大象 教师提问，学生回答 教师引导学生思考 传动类型 蜗杆传动 教师抛出任务；学生明确任务，提高学习目的性。 节课的主要学习任务。 导入新课：那两轴空间交错用什么2、轴线交错用二、明确学习目标（时间分配：2 让学生明确本教师演示蜗杆传动，学生总结蜗杆组成； 教师采用多媒体演示蜗杆的类型及结构特点，学生认识各类蜗杆及结构； 蜗轮材料采用讲授法，特别强调蜗轮采用特殊材料的原因； 蜗杆与蜗轮的旋向通过反复练习使学生掌握； 阿基米德蜗杆各剖面形状通过讲授法与练习法使学生掌握 教师演示动画及实物，学生自己总结转向与旋向判定的规律 < 与蜗轮； 2、能知道蜗杆传动比大的特点及原因； 3、能正确选择蜗杆蜗轮的材料； 4、了解蜗杆与蜗轮的结构； 5、重点掌握蜗5、分类：（1）按蜗杆形状分为圆杆与蜗轮旋向熟悉阿基米德蜗杆 1、能正确判定蜗轮旋向与转向 2、已知三者中的两者可判定另一项 通过各种的反复练习，使85%学生真正掌握的判定方法，并 共享知识 分享快乐
（1）已知蜗杆的旋向及转向，判定蜗轮转向； （2）已知蜗杆与蜗轮的转向，判定蜗杆旋向； （3）已知蜗杆旋向与蜗轮转向，判定蜗杆转向 （三）蜗杆传动的基本参数 1、蜗杆基本参数 （1）模数m——轴向模数mx1 （3）蜗杆头数Z1 （4）蜗杆直径系数q=d1/m （5）导程角γ 2、蜗轮基本参数 （1）蜗轮齿数Z2 （2）模数——端面模数mt2 （4）螺旋角β （四）蜗杆传动的正确啮合条件 （1）mx1=mt2 （2）αx1=αt2 （3）γ1=β2 旋向与转向的判定，15%的学生基本掌握 1、掌握蜗杆与蜗轮的参数，并能理解规定蜗的意义； 2、重点理解中间平面的意义及中间平面蜗杆与蜗轮的形状 1、熟悉蜗杆传动的正确啮合条件； 2、了解各参数下标的含义 （2）齿形角α——轴向齿形角αx1 杆直径系数q（3）齿形角α——端面齿形角αt2 本次课小结：
通过各组的小结，一组提出授课的内定，另一组给予回答。以增加学生的学习兴趣。
作业：
预习蜗杆传动的尺寸计算、失效及维护。
教学反思：
蜗杆传动的特点及应用；蜗杆传动的正确啮合条件；蜗杆的分度圆直径、蜗杆传动的受力分析；蜗杆传动的失效形式、材料选用及强度计算特点；蜗杆传动变位的特点。蜗杆传动简介。
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章授课班节课时 级 齿轮转动概述 讲授 1 名形称 式 教学了解齿轮转动的分类，掌握齿轮传动的特点 目的 教学了解齿轮转动的分类，掌握齿轮传动的特点，瞬时传动比恒定 重点 教学瞬时传动比恒定 难点 辅助课外齿轮模型 作业册 手作业 段 教学进程及说明
电气、机电
★ 教具演示并导入新课：（讲解相关理论知识）
一、 概念
齿轮机构是由齿轮副组成的传递运动和动力的装置。
齿轮传动的特点
1、 传递功率的范围大，速度广
2、 能保证瞬时传动比恒定，平稳性较高，传递运动准确可靠。 3、 传动效率高，使用寿命长，工作可靠。 4、 可以实现平行或不平行轴之间的传动。 5、 齿轮的制造、安装精度、成本较高。 6、 不宜用于远距离的传动
提问：比较齿轮和以前所学过的几种传动装置的不同点？
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二、 齿轮机构的类型
外啮合 直齿圆柱齿轮 内啮合 齿轮齿条 平行轴传动 斜齿圆柱齿轮
人字齿轮
按两轴的相对位置和齿向 直齿圆锥齿轮
相交轴传动 曲齿圆锥齿轮
交错轴斜齿轮
交错轴传动 蜗杆机构 七、 本次课小结
本次课重点掌握齿轮传动的类型及应用场合，掌握齿轮传动的特点
八、布置作业
练习册对应内容
九、 [教学反思]
在提问环节上，请同学们比较齿轮和以前所学过的几种传动装置的不同点很生动。强调齿轮机构类型虽然很多，但直齿圆柱齿轮机构是最基本、最常用的。
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章授课班节课时 级 渐开线齿廓 讲授 1 电气、机电 名形称 式 教学①掌握渐开线的形成及性质，②了解齿轮啮合基本定律，掌握渐开线齿廓的啮合的特点 目的 教学渐开线的形成，齿轮啮合的基本定律 重点 教学渐开线的形成 难点 辅助课外齿轮，渐开线的形成的模型 习题册 手作业 段 教学进程及说明
★ 教具演示并导入新课：（讲解相关理论知识）
一、渐开线的形成、性质 1、渐开线的形成
当一条动直线（发生线），沿着一个固定的圆（基圆）作纯滚动时，动直线上任意一点K的轨迹称为该圆的渐开线。
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2、渐开线的性质
由渐开线的形成可知：
（1） 发生线在基圆上滚过的线段KB，等于基圆上被滚过的圆弧长AB。 （2） 渐开线上的任意一点K的法线必与基圆相切。 （3） 渐开线上的各点的曲率半径不相等。
点离基圆越远，其曲率半径越大，渐开线越平直。反之亦然。
（4） 渐开线的形状决定与基圆的大小。
基圆相同，渐开线的形状完全相同。
基圆半径无穷大时，渐开线将变成直线，齿轮就变成齿条。
（5） 基圆内无渐开线。
二、渐开线齿廓啮合基本定律
齿轮传动要满足瞬时传动比保持不变，则两轮的齿廓不论在何处接触，过接触点的公法线必须与两轮的连心线交于固定的一点。
三、 渐开线齿廓的啮合特点
1、传动比恒定
两齿轮的传动比为： i＝ω1／ω2＝O2P／O1P＝rb2／rb1＝r2′／r1′＝常数 2、传动的可分性
当两轮的中心距稍有变化时，其瞬时传动比仍将保持不变，这个特点称为渐开线齿轮传动的可分性。
由于齿轮制造和安装误差等原因，常使渐开线齿轮的实际中心距与设计中心距之间产生一定误差，但因有可分性的特点，其传动比仍能保持不变。 3、啮合角为定值
cosα′＝rb1／r1′＝rb2／r2′＝常数 说明渐开线齿廓在啮合时啮合角α′为定值。
由于啮合角不变，则齿廓间的压力方向不会改变，这对齿轮传动的平稳性很有利。
四、 本次课小结
本次课重点掌握①渐开线的形成及性质，②了解齿轮啮合基本定律，掌握渐开线齿廓的啮合的特点。
五、布置作业
练习册对应内容
六、 [教学反思]
本节的名词、概念多，图多，而且有些图的线条相当多。让学生先对先修课的相关知识进行复习，恰当地运用各种教学手段，利用模型或多媒体，紧密联系齿轮传动在机械工程中的应用实例，使教学内容
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充实生动。把众多的教学内容条理清晰、主次分明、由浅入深地叙述清楚。通过画图讲述渐开线的形成，分析其特性，介绍渐开线齿轮的基本概念。用渐开线标准直齿圆柱外齿轮的图或一个模型，介绍各部分的名称，对介绍齿轮各部分的几何尺寸计算奠定基础。 章授课班节课时 级 渐开线直齿圆柱齿轮 讲授 2 名形称 式 教学①掌握齿轮各部分的名称及主要参数、几何尺寸②掌握齿轮传动的正确啮合条件。 目的 教学①主要参数、几何尺寸的计算，②正确啮合条件 重点 教学理解正确啮合条件 难点 辅助课外齿轮模型 习题册 手作业 段 教学进程及说明
★ 教具演示并导入新课：（讲解相关理论知识）
一．齿轮各部分的名称
１．齿槽：齿轮上相邻两轮齿之间的空间。
２．齿顶圆：轮齿顶部所在的圆称为齿顶圆，其直径用da表示。 ３．齿根圆：齿槽底部所在的圆称为齿根圆，其直径用df表示。 ４．齿厚：一个齿的两侧端面齿廓之间的弧长称为齿厚，用s表示。 ５．齿槽宽：一个齿槽的两侧齿廓之间的弧长称为齿槽宽，用e表示。
６．分度圆：齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆称为分度圆，其直径用d表示。 ７．齿距：两个相邻而同侧的端面齿廓之间的弧长称为齿距，用p表示。即p＝s＋e ８．齿高：齿顶圆与齿根圆之间的径向距离称为齿高，用h表示。
９．齿顶高：齿顶圆与分度圆之间的径向距离称为齿顶高，用ha表示。 10．齿根高：齿根圆与分度圆之间的径向距离称为齿根高，用hf表示。 11．齿宽：沿齿轮轴线方向量得的齿轮宽度，用b表示。
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二、主要参数：
１．齿数Z
一个齿轮的牙齿数目即齿数。 ２．模数m
因为分度圆周长πd＝Zp，则分度圆直径为 d＝Zp／π
由于π为一无理数，为了计算和制造上的方便，人为地把p?／π规定为有理数，即齿距P除以圆周率π所得的商称为模数，用m表示。即 m＝p／π (mm)
３．压力角α
通常说的压力角指分度圆上的压力角，用α表示。? 我国规定标准压力角α＝20°。 齿廓形状是由模数、参数、压力角三个因素决定的。
三．标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 正常齿制 ha?＝1, C?＝0.25 短齿制 ha?＝0.8, C?＝0.3
顶隙 一对齿轮啮合时，一个齿轮的齿顶到另一个齿轮的齿根之间的径向距离，用c表示。顶隙可以避免一对齿轮传动时轮齿相互碰撞，?并可贮存一些润滑油。
标准中心距 a＝r1＋r2＝m (Z1＋Z2)／2
例题：已知一对标准直齿圆柱齿轮传动，其传动比i12＝3, 主动轮转速n1＝600r／min, 中心距a＝168mm, 模数m＝4mm, 试求从动轮的转速n2. ?齿轮齿数z1和z2各是多少？
解：传动比i12＝n1／n2＝Z2／Z1
n2＝n1／i12＝600／3＝200r／min i12＝Z2／Z1＝3
a＝m (Z1＋Z2) ／2＝168 Z2＝3Z1 Z1＝21 Z1＋Z2＝84 Z2＝63
四．直齿圆柱齿轮传动 １．正确啮合条件
直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的模数和压力角分别相等。 ２．中心距
一对标准安装的标准直齿圆柱齿轮传动，由于分度圆上的齿厚与齿槽宽相等，所以两齿轮的分度圆相切，且作纯滚动，此时两分度圆与其相应的节圆重合，则标准中心距为：
a＝r1＋r2＝r1′＋r2′＝m (Z1＋Z2) ／2 3．啮合角
注意：单个齿轮有固定的分度圆和分度圆压力角，而无节圆和啮合角，只有一对齿轮啮合时，才有节圆和啮合角。
此外，为了保证一对直齿圆柱齿轮能连续传动，其重合度必须大于1(ε>1)。
四、 本次课小结
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本次课重点掌握齿轮各部分的名称及主要参数、几何尺寸；掌握齿轮传动的正确啮合条件。
五、布置作业
练习册对应内容
六、 [教学反思]
通过生动的动画演示，加深学生对正确啮合条件的理解与掌握。通过例题让学生深入掌握定直齿圆柱齿轮正确啮合的条件。必须注意齿轮传动的受力分析。如果把力的大小或方向搞错了，就会带来一系列的错误，甚至造成严重的后果。所以对轮齿受力的分析应当着重学习，并多作几次练习。 1）强调齿轮机构类型虽然很多，但直齿圆柱齿轮机构是最基本、最常用的。
2）通过一对齿轮的运动分析，让学生认识：互相啮合传动的一对齿轮，在任一位置时的传动比，都与其连心线被两啮合齿廓在接触点处的公法线所分成的两段成反比。这就是齿廓啮合的基本定律。
3）指出齿轮的传动是依靠主动齿轮轮齿的齿廓推动从动轮轮齿的齿廓来实现的。渐开线齿廓能满足角速比传动的条件。
4）注意理解渐开线的性质；特别注意 “分度圆”的概念，分度圆上的参数。
5）提醒学生齿轮各部分几何尺寸的计算公式只要能记住几个基本公式(如分度圆、齿顶高、齿根高等的计算公式)，其它部分的尺寸根据齿轮的图形是很容易推导出来的．不必死记硬背。
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章授课班节课时 级 渐开线齿轮的加工原理 讲授 1 电气、机电 名形称 式 教学①了解齿轮的加工原理，掌握根切现象和最少齿数。②知道分度圆弦齿厚和分度圆公法线长度目的测量方法。 的 教学①了解齿轮的加工原理、最少齿数②分度圆公法线长度的测量方法。 重点 教学①了解齿轮的加工原理 难点 辅助课外齿轮加工模型 习题册 手作业 段 教学进程及说明
★ 教具演示并导入新课：（讲解相关理论知识）
一．齿轮加工原理
齿轮的加工方法很多，如铸造、热轧、冲压、模锻及切削加工等。现介绍常用的两种切削加工原理。 方法 比较项目 仿形法 范成法 原理 成形铣刀加工 齿轮的啮合原理 所用机器 普通铣床 专用插齿、滚齿和磨齿机床 加工特点 卑微如蝼蚁、坚强似大象
逐齿切削的，且不连续，所加工是连续的，精度和效率较高， 以精度差，效率低 共享知识 分享快乐
应用场合 仅适用于单件生产和精度要求不高的齿轮加工 批量和精度要求较高的场合 二．根切现象
1、根切现象
成法加工渐开线标准齿轮时，如被切齿轮的齿数过少，刀具顶线就会超过啮合线与被切齿轮基圆的切点N1，刀刃将轮齿根部的渐开线齿廓切去，这种现象称为根切现象。 根切后轮齿弯曲强度降低，重合度减小，对传动很不利，因此应当避免根切。
2、最少齿数
成法加工渐开线齿轮时，是否产生根切取决于被切齿轮的齿数多少。我们把不产生根切现象的极限齿数称为最少齿数。
用标准齿条刀具切制标准渐开线齿轮而不发生根切，被切齿轮的最少齿数为： Zmin＝2ha?／sin2α
当α＝20°, ha?＝1时, Zmin＝17； 当α＝20°, ha?＝0.8时, Zmin＝14。
四．公法线长度和分度圆弦齿厚
齿轮在加工和检验中，常用测量公法线长度和分度圆弦齿厚的方法来保证齿轮的精度。 １．公法线长度
如图11－15所示，当检验直齿轮时，公法线千分尺的两卡脚跨过Ｋ个齿，两卡脚与齿廓相切于a、b两点，两切点间的距离ab称为公法线（即基圆切线）长度，用Ｗ表示。当α＝20 °时，标准直齿圆柱齿轮的公法线长度为：
W＝m[2.9521(K－0.5)＋0.014 Z]
式中，m为模数；Z为齿数；K为跨齿数，按下式计算K＝Z/9＋0.5，当计算所得K不是整数时，可四舍五入圆整为整数。此外，W、K?也可从机械设计手册中直接查表得出。 ２．分度圆弦齿厚
如图11－16所示，用齿轮游标卡尺测量时，以分度圆齿高ha为基准来测量分度圆弦齿厚S。标准直齿轮的S、ha计算公式为：
S＝mZsin(π／2Z)
ha＝mha?＋mZ[1－cos(π／2Z)]／2 此外S、ha也可由机械设计手册的表中直接查得。
由于测量分度圆弦齿厚是以齿顶圆为基准的，测量结果必然受到齿顶圆公差的影响。而公法线长度测量与齿顶圆无关。公法线测量在实际应用中较广泛。?在齿轮检验中，对较大模数(m>10mm)的齿轮，一般检验分度圆弦齿厚；对成批生产的中、小模数齿轮，一般检验公法线长度Ｗ。
五、本次课小结
本次课重点掌握各类键连接的类型及应用场合；学会平键选用步骤及校核强度知识。 六、布置作业
练习册对应内容 七、 [教学反思]
提出怎样的一对渐开线齿轮才能正确地啮合传动?一对齿轮安装时，其中心距是根据什么确定的?一对齿轮连续传动的条件是什么?从而引出齿轮的正确啮合条件；零侧隙啮合，两轮的节圆与各自的分度圆相
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重合；齿轮的连续传动条件等。从切齿原理引伸到变位齿轮，变位齿轮的优点介绍等。
在讲述上述教学内容时应注意搞清以下几个比较容易混淆的概念。
1)分度圆与节圆；啮合角与压力角；关于齿侧间隙问题。
2)讲清直齿圆柱齿轮的正确啮合条件。
3)讲清有关实际啮合线、理论啮合线和啮合极限点等概念。重合度与齿轮的连续传动条件。
4)讲授注意比较直齿与斜齿、圆锥齿轮的基本参数和几何尺寸计算的异同点，以便理解和记忆；注意当量齿轮与当量齿数的概念。
5强调变位齿轮的加工方法及优点。 章授课班节课时 级 渐开线变位直齿圆柱齿轮 讲授 1 电气、机电 名形称 式 教学知道变位齿轮传动的类型及特点,能根据具体情选用不同类型的变位齿轮。 目的 教学能根据具体情选用不同类型的变位齿轮 重点 教学能根据具体情选用不同类型的变位齿轮 难点 辅助课外挂图 习题册 手作业 段 教学进程及说明
★ 教具演示并导入新课：（讲解相关理论知识）
一、变位齿轮及基本特点
由齿轮加工原理可知，当齿条插刀的中线与被切齿轮的分度圆相切时，加工出标准齿轮。若齿条刀具的中线与被切齿轮的分度圆不相切时，则加工出变位齿轮。
刀具中线相对于加工标准齿轮时移动的距离称为变位置，用Xm表示。其中m为齿轮的模数，Ｘ称为变位系数。当刀具离移被切齿轮中心时，Ｘ取正值，称正变位，当刀具移近被切齿轮中心时，Ｘ为负值，称为负变位。
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两个特点：
1．不论是正变位还是负变位，刀具变位后的节线与齿轮的分度圆相切作纯滚动。因为刀具上任一条节线的齿距P，模数m以及齿形角都相等，故被加工出的变位齿轮的齿距、模数、压力角并不改变，与标准直齿轮相同。
２．正变位齿轮的齿顶圆、齿根圆、齿顶高和齿根厚度均增大，而齿根高、齿顶厚度则减小，齿轮强度提高，还可以避免根切。负变位齿轮的齿顶圆、齿根圆、齿顶高和齿根厚度均减小，而齿根高和齿顶厚度则增加，齿轮抗弯强度降低。
二、变位加工后应用
在一对大小齿轮传动中，通常小齿轮采用正变位，齿顶高增大，齿根高减小，齿根变厚，强度和
寿命提高，还可避免根切；大齿轮采用负变位，齿顶高减小，齿根高增大，齿根强度有所减弱。由于大齿轮强度较高，选择适当的变位系数后，可以使一对大小齿轮的强度和使用寿命相近。
三、本次课小结
本次课重点掌握变位齿轮传动的类型及特点,能根据具体情选用不同类型的变位齿轮。
四、布置作业
练习册对应内容
五、 [教学反思]
恰当地运用各种教学手段，利用模型或多媒体，紧密联系齿轮传动在机械工程中的应用实例，使教学内容充实生动。把众多的教学内容条理清晰、主次分明、由浅入深地叙述清楚。 让学生必须清楚两个特点：
1．不论是正变位还是负变位，刀具变位后的节线与齿轮的分度圆相切作纯滚动。因为刀具上任一条节线的齿距P，模数m以及齿形角都相等，故被加工出的变位齿轮的齿距、模数、压力角并不改变，与标准直齿轮相同。
2、正变位齿轮的齿顶圆、齿根圆、齿顶高和齿根厚度均增大，而齿根高、齿顶厚度则减小，齿轮强度提高，还可以避免根切。负变位齿轮的齿顶圆、齿根圆、齿顶高和齿根厚度均减小，而齿根高和齿顶厚度则增加，齿轮抗弯强度降低。
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章节名称 教学目的 教学重点 教学难点 辅助手段 教学进程及说明
齿轮传动的失效形式和材料 授课形式 讲授 课时 1 班级 电气、机电 １．知道齿轮失效形式和预防措施 ２．了解齿轮的常用材料及热处理方法 １． 知道齿轮失效形式 ２． 了解齿轮的常用材料及热处理方法 齿轮的常用材料及热处理方法 模型 课外 作业
★ 教具演示并导入新课：（讲解相关理论知识） 一、齿轮传动的失效形式
齿轮传动过程中，在载荷的作用下，如果轮齿发生折断，齿面损坏等现象，则轮齿就失去了正常的工作能力，称为失效。
由于齿轮传动的工作条件和应用范围各不相同，影响失效的原因很多，主要都发生在轮齿上，常见
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的轮齿失效形式有：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形等。 失效形 式 轮齿折齿面点蚀 齿面胶合 齿面磨损 齿面塑性变形 断 比较项目 1、短时意很小的面接高速重载、啮触表面间有低速重载、齿面压力过大 外的严触、循环变化、合区温度升较大的相对引起原因 重过载 齿面表层就会高引起润滑滑对，产生滑2、超过弯产生细微的疲失效，齿面金动摩擦 曲疲劳劳裂纹、微粒属直接接触极限 剥落下来而形并相互粘连，成麻点 较软的齿面被撕下而形成沟纹 部位 齿根部分 靠近节线的齿轮齿接触表轮齿接触表轮齿 根表面 面 面 选择适当提高齿面硬度 提高齿面硬提高齿面硬减小载荷，减少启动频率 避免措施 的模数和度，降低表面度，降低表面齿宽，采用粗糙度，采用粗糙度，改善合适的材粘度大和抗润滑条件，加料及热处胶合性能好大模数，尽可理方法，降的润滑油 能用闭式齿低表面粗轮传动结构糙度，降低代替开式齿齿根弯曲轮传动结构 应力。
二、齿轮的常用材料及热处理 １．齿轮常用材料
常用的齿轮材料是各种牌号的优质碳素钢、合金结构钢、铸钢和铸铁等，一般多采用锻件或轧制钢材，当齿轮较大(d＞400～600mm)而轮坯不易制造时，?可采用铸钢，开式低速传动可采用灰铸铁，球墨铸铁有时可代替铸钢。
一对相啮合的齿轮，为使大小两轮的工作寿命相近，小齿轮应比大齿轮选用好一点的材料、高一些的硬度。
２．常用热处理方法
齿轮常用的热处理方法有：正火、调质、表面淬火、渗碳淬火和渗氮等。
（1）经正火、调质处理的齿轮为软齿面齿轮，工艺过程简单，运用于对强度要求不高，中低速的一般机械传动的齿轮。
（2）经表面淬火，渗碳淬火和渗氮处理后的齿轮为硬齿面齿轮，可较大地提高齿轮的承载能力和耐磨性，适用于生产批量大和要求结构紧凑的齿轮。
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章节 齿轮结构和工作图 名称 教学了解齿轮结构形式及选择方法 目 的 教学了解齿轮结构形式及选择方法 重 点 教学如何选择齿轮结构形式 难点 辅助多媒体 手段 教学进程及说明 授课形式 讲授 课时 1 班级 电气、机电 课外 作业
★ 教具演示并导入新课：（讲解相关理论知识）
一、齿轮结构
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根据强度条件和传动比要求可以确定齿轮的模数、齿数等基本参数，并计算出齿轮传动的主要尺寸。在确定齿轮尺寸的基础上，考虑材料制造工艺等因素，确定齿轮的结构形状。齿轮结构可分为齿轮轴、实心式、腹板式、轮辐式等。 １．齿轮轴
直径较小的钢质齿轮，当齿根圆直径与轴径接近时，可将齿轮和轴做成整体的，称为齿轮轴。 齿轮轴刚度较好，但齿轴磨损后，轴也同时报废，对直径较大的齿轮应分开制造。 ２．实心式齿轮
齿顶圆直径da≤160mm时，可采用锻造毛坯的实心式结构，?当齿顶圆直径da＜100mm时，单件或小批量生产的齿轮，?可直接用轧制圆钢作齿轮毛坯。 ３．腹板式
齿顶圆直径da≤500mm时，一般用锻造方法做成腹板结构齿轮，?不重要的用铸造的方法做成腹板结构齿轮。为了减轻重量，节省材料，常在腹板上制出圆孔。有关结构尺寸参照图中经验公式确定。 ４．轮辐式
齿顶圆直径da＞500时，齿轮毛坯常用铸造方法做成轮辐结构。根据不同要求，可用铸钢或铸铁。
注意事项： 齿轮结构设计强调按毛坯材料、几何尺寸、结构工艺、生产批量、经济等因素确定，齿轮结构分别有齿轮轴、实心式、轮辐式、辐板式。各部分尺寸由经验公式确定。 章授课班节课时 级 斜齿圆柱齿轮传动 讲授 2 电气、机电 名形称 式 教学１． 掌握斜齿轮传动的主要参数、几何尺寸和正确啮合条件。 目２． 掌握斜齿轮传动的受力分析，会判断各力的方向。 的 教学斜齿轮传动的主要参数、正确啮合条件、受力分析，会判断各力的方向 重点 教学受力分析，会判断各力的方向 难点 辅助课外齿轮模型 手作业 段 教学进程及说明
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★ 教具演示并导入新课：（讲解相关理论知识） 一、斜齿圆柱齿轮齿廓形成及啮合特点 １．斜齿圆柱齿轮齿廓形成
? 渐开线斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成与渐开线直齿圆柱齿轮相似。就齿轮端面而言，都是发生线绕基圆作纯滚动时，发生线上任一点K在平面上的轨迹。
实质上齿廓表面是一渐开线曲面。
所不同的是直齿圆柱齿轮的齿面是发生面上一条平行于基圆柱母线的直线在空间的轨迹面；而斜齿圆柱齿轮的齿面是发生面上一条与基圆柱母线夹角为βb的斜直线在空间的轨迹面。由于斜直线绕到基圆柱面上之后是一条螺旋线，?由该斜直线在空间的轨迹面所形成的齿廓曲面称为渐开螺旋面，其中βb?称为基圆螺旋角。 ２．啮合特点：
（1） 直齿圆柱齿轮
由齿廓曲面形成原理可知，直齿圆柱齿轮在啮合过程中，接触线平行于轴线，因而一对直齿齿廓是同时沿整个齿宽进入啮合脱离啮合，即其上的载荷也是突然加上和突然卸下，易引起冲击。传动平稳性较差。 （2） 斜齿圆柱齿轮
而一对斜齿圆柱齿轮接触线为斜直线，接触线长度先由短到长，再由长到短，?直至脱离啮合，故传动平稳性好，承载能力强，适用于高速重载传动。在传动时会产生轴向力。 二、斜齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸 由斜齿圆柱齿轮齿廓形成可知，它的齿面是一渐开线螺旋面，其端面（垂直于齿轮轴线的平面）和法面平面（垂直于齿的平面）的齿形不同，当用成型铣刀加工时，刀具沿螺旋线方向进刀，故轮齿的法面齿形与刀具的齿形一致，因此以轮齿的法面参数为标准来选择刀具。但在计算斜齿轮的几何尺寸时，又要按端面参数进行
图11 计算，故必须建立法面参数与端面参数之间的换算关系。 １．螺旋角
斜齿轮的螺旋线为斜直线，螺旋线与分度圆柱母线的夹角称螺旋角，用β表示。斜齿轮轮齿的旋向分为左、右旋两种。 ２．模数
Pn表示法向齿距，Pt表示端面齿距，β为螺旋角，它们之间的关系为： Pn＝Pt·cosβ ∵ P＝π·m ， ∴ mn＝mt·cosβ
mt——端面模数 mn——法面模数 一般取mn为标准模数 ３．压力角
斜齿轮在分度圆上的压力角也有法向压力角αn和端面压力角αt之分，两者之间的关系为： tgαn
＝tgαt·cosβ
一般规定法向压力角取标准值，即αn＝20° ４．齿顶高系数和顶隙系数
斜齿轮在端面和法面上的齿顶高和顶隙是相等的，即
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ha＝hat*·mt＝han*·mn C＝Ct*·mt＝Cn*·mn
由此得 hat*＝han*·cosβ Ct*＝Cn*·cosβ
式中hat*和Ct*为端面齿顶高系数和顶隙系数，han*和Cn*为法面齿顶高系数和顶隙系数，均应取标准值。 ５．分度圆直径与中心距
斜齿轮直径是从端面上度量的，故得 d＝mt·Z＝ mnz／cosβ。 斜齿轮传动的标准中心距为：
a＝ (d1＋d2) ／2＝(Z1＋Z2)mt／2＝(Z1＋Z2)mn／2cosβ 斜齿轮的几何尺寸计算公式见表11－11。 三、斜齿圆柱齿轮传动 1.正确啮合条件
一对斜齿轮的正确啮合条件是：两轮的法面模数和法面压力角相等，分度圆上的螺旋角相等，方向相反，
即： mn1＝mn2 αn1 ＝αn2 β1＝-β2
２．当量齿轮和当量齿数
过斜齿轮分度圆螺旋线上的一点P，作垂直于轮齿的法向截面，该截面为椭圆，椭圆在p点的曲率半径为ρ。?若以ρ为分度圆半径，以斜齿轮的mn、αn作一假想直齿圆柱齿轮，?其齿形近似于斜齿轮的法向齿形。该假想直齿圆柱齿轮称为该斜齿轮的当量齿轮，其齿数称为当量齿数，用Zv表示。Zv＝Z／cos3β。?式中Z为斜齿轮的齿数，β为螺旋角。
选择铣刀及轮齿弯曲强度计算都用到当量齿数Zv。此外确定斜齿轮不产生根切的最少齿数也以它为依据。因为当量直齿轮轮齿的最少齿数Zvmin＝17， 则标准斜齿轮不产生根工的最少齿数为
Zmin＝Zvmin·cos3β
可见，斜齿轮的最少齿数比直齿轮少。
例如：αn＝20°，当β＝15°时，斜齿轮的最少齿数：Zmin＝Zvmin·cos3β
＝17·cos315° ＝15
四、斜齿圆柱齿轮传动的受力分析 １．受力分析
一对斜齿轮受力情况，不计摩擦力，作用于主动轮齿上的法向力Fn必沿接触点的法线方向指向工作齿面。法向力又可分为： 圆周力
径向力 轴向力
从动轮上的圆周力、径向力和轴向力与主动轮上的大小相等，方向相反。
圆周力的方向在主动轮上与啮合点的圆周速度方向相反，在从动轮上则与啮合点的圆周速度方向相同。
径向力的方向分别指向各自的轮心。
轴向力方向可用主动轮左右手法则来判定。即主动轮是右旋时，握紧右手，四指表示主动轮的回转方向，拇指伸直的指向即为主动轮上的轴向力
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《机械基础》教案 - 图文
