1、機械設(shè)計基礎(chǔ)課程單元教學(xué)設(shè)計單元標(biāo)題軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計單元教學(xué)學(xué)時2在整體設(shè)計中的位置第40次授課班級上課地點教學(xué)目標(biāo)能力目標(biāo)知識目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)1.能夠分析軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案是否合理；2.能夠設(shè)計簡單軸的結(jié)構(gòu)。1.了解軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求；2.掌握軸的組成及軸上零件的定位方法；3.掌握確定軸的直徑和長度的方法；4.了解軸的結(jié)構(gòu)工藝性；5.掌握提高軸的強度和剛度的措施。1.培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用理論知識分析和解決實際問題的能力；2.培養(yǎng)學(xué)生遵守職業(yè)崗位操作規(guī)范的習(xí)慣；3.培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作意識。能力訓(xùn)練任務(wù)及案例任務(wù)1.分析減速器輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案是否合理；任務(wù)2.對課程設(shè)計中的減速器軸進行結(jié)構(gòu)設(shè)計教學(xué)材料多媒

2、體課件、演示視頻、減速器模型等。單元教學(xué)進度步驟教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法學(xué)生活動工具手段時間分配1復(fù)習(xí)、導(dǎo)入復(fù)習(xí)：軸的分類、軸的材料等導(dǎo)入：通過視頻和圖片展示一些軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，闡述各方案的優(yōu)缺點和軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計就是確定軸的形狀和尺寸，軸的結(jié)構(gòu)沒有統(tǒng)一的形狀，進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計首先要分析軸上零件的定位和固定以及軸的結(jié)構(gòu)工藝性。提問講授演示教學(xué)回答思考討論黑板課件5分鐘2設(shè)置情景提出問題某工廠設(shè)計員設(shè)計的減速器輸出軸的結(jié)構(gòu)是否合理？情景教學(xué)問題探究問題引領(lǐng)聽講思考課件5分鐘3講授新知提供咨詢一、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求 （1）軸的受力合理，有利于提高軸的強度與剛度，有利

3、于節(jié)約材料減輕重量。  （2）保證軸上零件定位準(zhǔn)確，固定可靠。 （3）軸上零件便于裝拆和調(diào)整。 （4）具有良好的制造工藝性。二、軸的主要組成部分 軸頸 與軸承配合的軸段。軸頸的直徑應(yīng)符合軸承的內(nèi)徑系列。軸頭 支撐傳動零件的軸段。軸頭的直徑必須與相配合零件的輪轂內(nèi)徑一致，并符合軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列。 軸身 連接軸頸和軸頭的軸段。軸肩和軸環(huán) 階梯軸上截面變化之處。 三、軸上零件的定位和固定1.軸上零件的軸向固定 （1）軸向固定的目的 這種固定的作用和目的是為了：保證零件在軸上有確定的

4、軸向位置。防止零件作軸向移動，并能承受軸向力。2.軸上零件軸向固定的方法及特點一般采用的方法是，利用軸肩、軸環(huán)、軸套、圓螺母和軸端擋圈（稱為壓板）等零件，作為軸上零件的軸向固定用。軸肩或軸環(huán)固定 這是一種常用的軸向固定方法，它具有結(jié)構(gòu)簡單，定位可靠和能夠承受較大軸向力等優(yōu)點。 用軸端擋圈、軸套和圓螺母等固定軸端擋圈只適用于軸端零件的固定，而且是受軸向力不大的部位。但它可以承受振動和沖擊載荷為了防止軸端擋圈和螺釘?shù)乃蓜?，?yīng)采用帶有鎖緊裝置的固定形式，對于無軸肩的，可采用錐形軸端和軸端擋圈聯(lián)合使用來固定零件。圓螺母固定零件：一般在無法采用軸套，或嫌軸套太長而選用的，這種方法通常

5、用在軸的中部或端部。用圓螺母的優(yōu)點是裝拆方便，固定可靠，能承受較大的軸向力。缺點是要在軸上切制螺紋，而且螺紋的大徑要比套裝零件的孔徑小，所以一般都切制細牙螺紋。為了防止圓螺母的松脫，常采用雙螺母或加止退墊圈來防松。 軸套(也稱套筒)用來作為軸向固定零件，一般用在兩個零件的間距較小的場合，主要是依靠位置己定的零件來固定。利用軸套定位，可以減少軸的直徑的變化，在軸上也不需要開槽、鉆孔或切制螺紋等，所以可使軸的結(jié)構(gòu)簡化，避免削弱軸的強度。其它一些軸向固定形式對受軸向力不大的或是為了防止零件偶然沿軸向竄動的場合，可用圓錐銷固定、緊定螺釘固定和彈性擋圈固定等形式。2.軸上零件的周向固定（1）周

6、向固定的目的這種固定的作用和目的，是為了:保證零件傳遞扭矩防止零件與軸產(chǎn)生相對的轉(zhuǎn)動。（2）軸上零件軸向固定的方法及特點軸上零件的周向固定主要是用過盈配合和鍵連接。用鍵作周向固定采用鍵聯(lián)接作為軸上零件的周向固定應(yīng)用最廣，平鍵、半圓鍵、楔鍵和花鍵等都有應(yīng)用。 用平鍵作周向固定，制造簡單、裝拆方便和對中性好，可用于較高精度、較高轉(zhuǎn)速及受沖擊或變載荷作用下的固定聯(lián)接。應(yīng)用平鍵聯(lián)接時，為了加工方便，對于在同一軸上軸徑相差不大軸段的鍵槽，應(yīng)盡可能采用同一規(guī)格的鍵槽尺寸，并且要安排在同一加工直線上。用過盈配合作周向固定用過盈配合作周向固定常用于軸與輪轂之間的聯(lián)接，與孔之間產(chǎn)生壓力，工作時依此壓力

7、所產(chǎn)生的摩擦力來傳遞扭矩這種聯(lián)接，結(jié)構(gòu)簡單，對軸的削弱少，對中性好，但配合面的加工精度要求也較高。過盈配合的裝配，如過盈量不大，一般可用壓入法；當(dāng)過盈量較大時，常用溫差法裝配。為了裝配方便，軸與孔的接口處的倒角尺寸，均有一定的要求。四、軸的結(jié)構(gòu)工藝性軸的結(jié)構(gòu)工藝性是指所設(shè)計的軸是否便于加工和裝配，軸的結(jié)構(gòu)在設(shè)計中應(yīng)注意以下幾個問題。l.軸的形狀力求簡單，以便于加工和檢驗，軸上的臺階數(shù)不宜過多。2.軸肩處的過渡圓角半徑r應(yīng)小于零件孔的圓角半徑或倒角C。3.需經(jīng)磨削加工的表面，在軸肩處應(yīng)設(shè)置砂輪越程槽。4.軸上若要車螺紋，在螺紋尾部留有退刀槽。5.軸端應(yīng)有倒角，必要時為了便于加工定位，軸的兩端應(yīng)設(shè)

8、中心孔。五、提高軸的強度和剛度的措施1.改進軸的結(jié)構(gòu)，降低應(yīng)力集中，由于軸上的應(yīng)力集中源，往往是軸產(chǎn)生疲勞破壞的部位，改善軸的抗疲勞強度的常用方法有： (1)增大圓角半徑，如因軸肩定位要求的限制，軸上不允許采用較大圓角時，可以改用凹切圓角或過渡肩環(huán)的辦法。(2)采用增大配合直徑、軸上開減載槽和轂端開減載槽等方法，以降低零件過盈配合邊緣處的應(yīng)力集中。2.提高軸的表面質(zhì)量采用的方法：減小軸表面的粗糙度數(shù)值，降低刀痕造成的應(yīng)力集中，即使是自由表面也不容忽視；對軸表面進行滾壓、噴丸等冷加工；采用高頻淬火、滲碳淬火和氮化等熱處理強化軸的表層。 六、確定軸的直徑和長度1.階梯軸的各段長度主要由軸上零件及相

9、互間的距離所決定；2.軸的各段直徑是在初估最小直徑的基礎(chǔ)上，根據(jù)軸上零件的固定方式及其受力情況等， 逐段增大估算確定。講授法啟發(fā)式問題探究討論法聽講討論回答課件20分鐘4任務(wù)實施1.小組討論減速器輸出軸的結(jié)構(gòu)是否合理；2.繪制正確的結(jié)構(gòu)圖。啟發(fā)誘導(dǎo)個別指導(dǎo)討論操作黑板紙本15分鐘5檢查點評總結(jié)1.匯報結(jié)果：學(xué)生分組匯報訓(xùn)練結(jié)果，教師檢查指導(dǎo)；2.教師點評訓(xùn)練情況，總結(jié)知識要點。引導(dǎo)分?jǐn)?shù)激勵歸納總結(jié)展示匯報黑板5分鐘6布置任務(wù)確定課程設(shè)計中的減速器軸的直徑和長度。情景教學(xué)問題探究問題引領(lǐng)聽講思考課件3分鐘7任務(wù)實施小組討論確定減速器軸的直徑和長度，并利用課余時間完成軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計。啟發(fā)誘導(dǎo)個別指導(dǎo)討論操作黑板紙本20分鐘8檢查點評總結(jié)1.匯報結(jié)果：學(xué)生分組匯報訓(xùn)練結(jié)果，教師檢查指導(dǎo)；2.教師點評訓(xùn)練情況，總結(jié)知識要點。引導(dǎo)分?jǐn)?shù)激勵歸納總結(jié)展示匯報黑