課題連接與軸系零部件(一)——連接

課時2課時(90min)

知識技能目標(biāo)：

(1)掌握螺紋連接、鍵連接和銷連接的類型、特點和應(yīng)用

(2)了解焊接、期接、膠接和過盈配合連接的特點和應(yīng)用

教學(xué)目標(biāo)(3)能夠正確選用螺紋連接和普通平鍵連接

思政育人目標(biāo)：

(1)培養(yǎng)嚴(yán)謹細致、精益求精的工匠精神

(2)提升民族自豪感和自信心，激發(fā)科技報國的家國情懷

教學(xué)重點：連接的類型、特點和應(yīng)用

教學(xué)重難點

教學(xué)難點：正確選用螺紋連受和普通平鍵連接

教學(xué)方法案例分析法、問答法、討論法、講授法

教學(xué)用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材

第1節(jié)課：課前任務(wù)一考勤(2min)一問題導(dǎo)入(5min)一傳授新知(38min)

教學(xué)設(shè)計

第2節(jié)課：傳授新知(25min)一任務(wù)實施(15min)一課堂小結(jié)(3min)一作業(yè)布置(2min)

教學(xué)過程主要教學(xué)內(nèi)容及步驟設(shè)計意圖

第一節(jié)課

■【教師】布置課前任務(wù)，和學(xué)生負責(zé)人取得聯(lián)系，組織學(xué)生下載“任務(wù)工單5.1”，

并根據(jù)任務(wù)工單進行組內(nèi)分工。同時，提醒同學(xué)通過APP或其他學(xué)習(xí)軟件預(yù)習(xí)本

節(jié)課知識，了解螺紋連接、鍵連接和銷連接的類型、特點和應(yīng)用，焊接、聊接、膠通過課前任務(wù)，使

接和過盈配合連接的特點和應(yīng)用，井思考以下問題：學(xué)生了解所學(xué)課程的

課前任務(wù)

重要性,增加學(xué)生的

(1)螺紋連接、鍵連接和銷連接的類型有哪些？請舉例說明，并簡述其特點和應(yīng)用。

學(xué)習(xí)興趣

(2)簡述焊接、鉀接、膠接和過盈配合連接的特點和應(yīng)用.

■【學(xué)生】完成課前任務(wù)

培養(yǎng)學(xué)生的組織紀(jì)

考勤■【教師】使用APP進行簽到

律性，掌握學(xué)生的出

(2min)■【學(xué)生】按照老師要求簽到

勤情況

■【教師】提出以下問題：

請同學(xué)們分析下列實例使用的是什么連接方式？這幾種連接有什么區(qū)別？能不能互

換？通過問題導(dǎo)入的方

問題導(dǎo)入(1)洗衣機葉輪和電機法，引導(dǎo)學(xué)生主動用

(5min)(2)電風(fēng)扇的扇葉考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)

(3)教師里的椅子興趣

(4)飲料的瓶蓋

■【學(xué)生】思考、討論、回答

■【教師】通過學(xué)生的回答引入要講的知識

一、螺紋連接

■【教師】新知講解

喋紋連接由螺紋連接件和坡連接件組成，具有結(jié)構(gòu)簡單、連接可靠、裝卸方便和成本低

廉等特點，是機械中廣泛應(yīng)用的可拆連接。

【多媒體教學(xué)】

十【教師】要求學(xué)生通過APP掃描二維碼”螺紋的形成“，觀看微課視頻,學(xué)習(xí)

螺紋的形成知識

小【學(xué)生】觀看、思考

【課堂互動】

+【教師】帶領(lǐng)學(xué)生制作螺紋形成原理

教U標(biāo)范將將一張斜邊涂黑、銳角為30。的直角三角形繞到鉛筆上,其斜邊在鉛筆表面

就形成了一條螺旋線，請學(xué)生互相比較自制的螺紋，并找出區(qū)分的方法.

＞【學(xué)生】觀察、思考、動手、回答通過教師講解、課

+【教師】總結(jié)堂互動、舉例分析等

通過觀察、思考，形成判別方法：螺紋線向右傾斜的為右旋；螺紋線向左傾斜的為左旋.教學(xué)方式，幫助學(xué)生

掌握螺紋連接的形成

I.螺紋的形成與分類

和分類，噱紋的參數(shù)，

傳授新知將一傾斜角為0的直線旋繞在圓柱體上可形成一條螺旋線（如圖所示），沿著螺旋

螺紋連接的應(yīng)用等相

（35min）線加工出具有相同平面圖形的至續(xù)凸起或溝槽便可形成螺紋.

關(guān)知識

螺紋在其軸線平面的輪廓擲為螺紋的牙型，形成螺紋的平面圖形形狀不同，摞紋的牙型

不同.據(jù)此，腺紋可分為矩形螺紋、三角形螺紋、悌形螺紋和鋸齒形螺紋等，如圖所示。

（a）矩形螺紋（b）三角形螺紋（c）梯形螺紋（d）裾齒形螺紋

如下圖所示，根據(jù)螺旋線旋向的不同，螺紋可分為右旋螺紋和左旋螺紋，其中右旋螺紋

在機械中的應(yīng)用較為廣泛;根據(jù)螺旋線數(shù)目的不同，螺紋又可以分為單線螺紋和多線螺紋（具

有兩條及兩條以上螺紋線的螺紋），其中，單線螺紋既可以用于連接，也可用于傳動,而多

線螺紋常用于傳動.

（a）單線右旋螺紋（b）雙線左旋螺紋

2.螺紋的參數(shù)

在各種牙型的螺紋中，三角形螺紋牙體根部的強度高，具有良好的自鎖性能,在工程中

應(yīng)用最為廣泛。

I）直徑

2）螺距匕導(dǎo)程4和線數(shù)〃

螺距:在螺紋兩相鄰牙體上，相對應(yīng)牙側(cè)與中徑線兩交點之間的距離，用P表示。

導(dǎo)程：同一條螺旋線上相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點之間的距海，用6表示.

線數(shù)：形成螺紋的螺旋線的條數(shù)，用n表示。

如圖所示,單線螺紋的導(dǎo)程R等于螺距P,而對于多線螺紋，其導(dǎo)程K等于螺距P

與線數(shù)〃的乘積，即（5-1）

?卜尸產(chǎn)尸l%.

?爆距、哥呈和線數(shù)之a(chǎn)間的關(guān)系s

3）螺紋升角§

螺紋升角是指在中徑畫柱上螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面之間的夾角，用。表

示，如圖5-2所示。螺紋升角W與導(dǎo)程仆、中徑4的關(guān)系為

tan（p=3-（5-2）

iulz

3.連接用螺紋

機械中用于連接的螺紋大多為單線、右旋的三角形螺紋，它通常分為普通螺紋和管螺紋

兩種.

1）普通螺紋

普通螺紋多用于緊固連接，其基本參數(shù)由《普通螺紋基本尺寸》（GB/T196-2003）

進行規(guī)定。設(shè)外螺紋的公稱直徑為d，貝叼'徑4="-1.0825P、中徑d2=d-0.6495P.

同一種公稱直徑的普通螺紋可以有多種螺距，其中遮距最大的為粗牙普通螺紋，其余為細牙

普通螺紋.

例如，M12規(guī)格的普通螺紋,螺距可以選1mm、1.25mm、1.5mm和1.75mm,其中

1.75mm對應(yīng)的螺紋為粗牙普通螺紋。

粗牙普通螺紋：對于某一公稱直徑，螺距取規(guī)定最大值時的普通螺紋，廣泛應(yīng)用于各種

雌

細牙普通螺紋：螺距比同規(guī)格的粗牙螺紋小、螺紋升角小、自鎖性好，常用于薄壁零件

和需要自鎖或承受振動沖擊的場合.

【課堂互動】

4【教師】提出以下問題：

在圖樣上代號M24x|.5-LH有何含義？

小【學(xué)生】觀察、思考、回答

*【教師】總結(jié)

公稱直徑為24mm、螺距為1.5mm、旋向為左旋的細牙普通螺紋.

2）管螺紋

管螺紋主要用于管件的連接，常用的管螺紋有公制管螺紋、55〃管螺紋（又稱英制管螺

紋）和60管螺紋（又稱美制管螺紋）等。其中，55。和60。是指牙型角（螺紋牙型上兩相鄰

牙側(cè)間的夾角）的值.

根據(jù)應(yīng)用范圍的不同，管螺紋可分為密封管螺紋、干密封管螺紋和非密封管螺紋三種.

密封管螺紋和干密封管摞紋具有連接和密封兩種功能，而非密封管螺紋只有連接功能.

【多媒體教學(xué)】

f【教師】要求學(xué)生通過APP掃描二維碼”螺紋連接的基本類型“，觀看微課視

頻，學(xué)習(xí)螺紋連接的基本類型知識

小【學(xué)生】觀看、思考

4.螺紋連接的應(yīng)用

1）螺紋連接的基本類型

蜘紋連接有螺栓連接、雙頭蜘柱連接、螺釘i車接和緊定螺釘連接等四種基本類型，它們

的結(jié)構(gòu)、特點及應(yīng)用（詳見教材表5-1）。

2）螺紋連接件

螺紋連接件的類型很多，見械中常用的有螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊圈等，如圖

5-8所示。螺紋連接件大多已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，可根據(jù)有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)選用。

（b）雙頭螺柱

（c）十字槽沉頭螺釘（f）開槽誰端緊定螺訂

（g）六角螺母（h）六角開槽端母（i）平墊圈（j）彈簧墊圈

3）螺紋連接的預(yù)緊

在工程中，大部分螺紋連堂在裝配過程中需要擰緊，使螺紋連接在承受載荷前預(yù)先受到

力的作用，這個過程稱為預(yù)緊，獴紋連接預(yù)先受到的力稱為預(yù)緊力.

預(yù)緊的目的在于保證螺紋連接件的正常工作，提高螺紋連接的可靠性、緊密性和防松能

力。

在工程中，預(yù)緊力的大小一般根據(jù)載荷性質(zhì)、連接剛度等具體工作條件確定；對于某

些重要的螺紋連接，其預(yù)緊力的大小則需要通過測力矩扳手或定力矩扳手（見圖5-9）進行

嚴(yán)格控制。

（a）測力矩扳手（b）定力矩扳手

4）螺紋連接的防松

在沖擊、振動或變化載荷的作用下，以及溫度變化較大的場合中，螺紋連接的預(yù)緊力可

能瞬間減小或消失，從而引起噱紋松脫并導(dǎo)致連接失效，甚至造成嚴(yán)重事故。因此，使用螺

紋連接時必須采取必要的防松措施.

【點撥】螺紋連接失效可能引起嚴(yán)重的事故，必須引起足夠的重視。例如，2007年8月

20日，一架波音737-800型客機在日本沖繩那箱機場著陸井駛往停機坪后發(fā)生強烈爆炸，機

身燒焦并斷裂，所幸機上人員全部及時逃生。事后調(diào)查發(fā)現(xiàn)，事故的“元兇"竟是一顆螺母。

這顆位于客機輔助機翼的螺母脫落后剌穿了油箱，導(dǎo)致大信燃油外泄，最終引起了爆炸。而

螺母脫落是由其本身設(shè)計不當(dāng)、防松失效所致.

根據(jù)工作原理的不同可分為摩擦防松、機械防松和永久防松三大類。

(I)摩擦防松

摩擦防松常用的方法有采用彈簧墊圈防松、采用自鎖螺母防松和采用對頂螺母防松等，

如圖所示.

(a)采用彈簧墊圈防松(b)采用自鎖螺母防松(c)采用對頂螺母防松

采用彈簧墊圈防松：這種方法具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的特點，但防松效果較差，一般

用于不重要的連接。

采用自鎖螺母防松：這種方法具有結(jié)構(gòu)簡單、防松可靠的特點,可多次裝拆而不解氐防

儺能。

采用對頂螺母防松：這種方法具有結(jié)構(gòu)簡單、效果好的特點，適用于平穩(wěn)、低速和重載

的場合。

(2)機械防松

機械防松常用的方法有采用開槽螺母與開口銷防松、采用止動墊片防松和采用串聯(lián)鋼絲

防松等，如圖所示。

(a)采用開槽螺母與開口銷防松(b)采用止動墊片防松(c)采用串聯(lián)鋼絲防松

采用開槽螺母與開口銷防松：這種方5去適用于沖擊和振動較大的高速機械。

采用止動墊片防松：這種方法具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、防松可靠的特點。

采用串聯(lián)鋼絲防松：這種方法適用于螺栓組連接，防松可靠，但裝拆不便，使用時要注

意串孔方向為旋緊方向。

(3)永久防松

(a)沖點(b)點煌(c)膠接

【課堂互動】

【教帥】提出問題讓學(xué)生思考、討論,并隨機抽取學(xué)生回答

螺紋連接的四種類型，各有什么特點？應(yīng)用在哪些場合？

*【學(xué)生】聆聽、思考、討論、回答

第二節(jié)課

二、犍連接

【課堂互動】

十【教師】提出問題讓學(xué)生思考、討論，并隨機抽取學(xué)生回答

在機械設(shè)備中，我們常見抽上的帶輪、齒輪等零件能與軸一起轉(zhuǎn)動，下面一起來思考一

下：有明陛方法可以將軸和軸上零件連接在一起，使其T轉(zhuǎn)動?

?【學(xué)生】聆聽、思考、回答

小【教師】對學(xué)生的回答進行總結(jié)

無論采用何種連接方式，目的只有一個，就是保證軸與軸上零件牢固而可靠地連接，以

傳遞運動和動力.這節(jié)課我們就學(xué)習(xí)一下鍵及其連接。

■【教師】新知講解

1.鍵連接的特點和類型

鍵連接（如圖所示）主要應(yīng)用在傳動軸上，可實現(xiàn)軸與輪轂（如帶輪、鏈輪和齒輪等）

的周向固定，以傳遞運動和轉(zhuǎn)電。

鍵連接結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方更、工作可靠，有的鍵連接還可實現(xiàn)輪轂的軸向固定或5由向滑

動的導(dǎo)向.

通過教師講解、課

堂互動、舉例分析等

教學(xué)方式，幫助學(xué)生

掌握鍵連接的特點、

傳授新知類型及應(yīng)用，銷連接

（30min）特點、類型及應(yīng)用，

不可拆連接的特點、

類型及應(yīng)用等相關(guān)知

鍵連接的主要類型有平犍連接、花錠連接、半圓鍵連接、楔鍵連接和切向鍵連接等。

識

其中，平健連接根據(jù)應(yīng)用范匿的不同可分為普通平鍵連接、導(dǎo)向平鍵連接和滑鍵連接等三

種.

2.鍵連接的應(yīng)用

I）普通平鍵連接

根據(jù)形狀的不同，普通平健可分為圓頭平梃（A型）、平頭平犍（B型）和單圓頭平鍵

（C型）三類，如圖（b）~（d）所示.

（a）結(jié)構(gòu)形式（b）圓頭平腿口）平頭平鍵（d）單圓頭平鍵

回頭平鍵在犍槽中固定良好，工程上最常用，但軸上鍵槽端部的應(yīng)力集中較大；

平頭平鍵可避免圓頭平鍵的缺點，但當(dāng)其尺寸較大時通常需要螺釘固定；

單圓頭平鍵多用于軸端連展。

【課堂互動】

小【教師】提出問題讓學(xué)生思考、討論，并隨機抽取學(xué)生回答

普通平鍵的選擇方法是什么？

★【學(xué)生】聆聽、思考、討論、回答

【教師】總結(jié)學(xué)生回答

首先要根據(jù)工作要求選擇合適的類型，然后根據(jù)連接處的軸徑d從國家標(biāo)準(zhǔn)中選取對應(yīng)

的鍵寬b和健高h,再根據(jù)輪轂寬度在標(biāo)準(zhǔn)長度系列中選擇合適的腿長L,注意L應(yīng)比輪轂

的寬度略小。

普通平鍵連接對中性好、結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便，適用于高精度、高速，或承受變載、沖

出的場合，應(yīng)用非.常廣泛。但由于不能承受軸向力，因此普通平犍連接不能實現(xiàn)輪轂的軸向

固定.

2）導(dǎo)向平鍵連接與滑鍵連接

對于需要沿軸向移動的輪轂（如變速箱中的滑移齒輪），可采用導(dǎo)向平鍵連接，如圖所

示。采用導(dǎo)向平鍵連接時，為防止導(dǎo)向平鍵因尺寸較長而在鍵槽中松動，通常用螺釘將導(dǎo)向

平鍵固定在軸的鍵槽中，工作時輪轂可沿導(dǎo)向平鍵做軸向移動。

當(dāng)輪轂需要沿軸向的移動量較大時，由于所需導(dǎo)向平鍵尺寸太長，不易制造，因此宜選

擇滑鍵連接，如圖所示。采用滑犍連接時，滑鍵固定在輪轂上，輪轂帶動滑鍵在軸上的健槽

內(nèi)做軸向滑動。

3）花鍵連接

由，拼口輪轂孑L±的多個鍵為組成的連接稱為花椎連接（如圖所示）,它可看作多個平鍵

連接的組合.花鍵連接的承載能力高、定心性和導(dǎo)向性好，對軸和輪轂的強度削弱較少，但

需要專用設(shè)備才能加工，制造成本較高。

4）半圓鍵連接

如圖所示為半圓鍵連接，其工作面為兩個側(cè)面。裝配時，半圓鍵可在鍵槽內(nèi)繞自身軸線

轉(zhuǎn)動，以適應(yīng)輪轂的傾斜。但是，半圓健連接的弧形鍵槽對軸的強度削弱較大，因此多用于

軸端及輕載場合。

5）楔鍵連接

如圖所示為楔鍵連接，楔犍的上下表面為工作面.

根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，楔腱連接可分為普通楔鍵連接和鉤頭楔鍵連接，如圖5/9（b）和圖

5-19（c）所示。其中，鉤義楔鍵用于不能從的義另一端打出的場合，其鉤義供曜的拆卸用。

鉤頭楔鍵安裝在軸端時應(yīng)注意加裝保護罩。

（a）結(jié)構(gòu)形式（b）普通楔鍵連接（c）鉤頭楔鍵連接

由于楔鍵在裝配時會產(chǎn)生漏心，降低了定心精度，因此楔鍵連接適用于《氐速、輕載及旋

轉(zhuǎn)精度要求不高的場合。

6）切向鍵連接

如圖（a）所示，切向腱由一對斜度為I:100的楔鍵沿斜面拼合而成，這對楔腱共同楔

緊在輪轂和軸之間，依靠工作面的擠壓、軸與輪轂之間的摩擦來傳遞轉(zhuǎn)矩，其工作面為拼合

后相互平行的兩個窄面。由于單個切向鍵只能傳遞單向轉(zhuǎn)矩，因此傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時，必須使

用一又仿向相反、在周向呈120°布置的切向鍵，如圖（b）所示.

切向鍵連接適用于載荷很大、對中精度要求不高的場合.由于切向鍵連接的鍵槽對軸的

強度影響較大，因此切向鍵連受多用于直徑大于100min的軸上。

■【學(xué)生】聆聽、思考、理解

三、銷連接

■【教師】新知講解

銷連接在工程中的應(yīng)用較為廣泛：

它可以用來確定零件間的相互位置,所用的銷稱為定位銷，如圖（a）所示；

也可以用來傳遞運動或較＜1啞轉(zhuǎn)矩,所用的銷稱為連接銷，如圖1b）所示；

還可用在過載保護裝置中，所用的銷稱為安全銷，如圖（c）所示.

傳套安全箱

&

（a）定位銷（b）連接銷（c）安全銷

定位銷通常不能承受載荷或只能承受很小的載荷，其直徑一般根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要確定，其

數(shù)目一股不少于兩個；

連接銷可承受較小的載荷,常用于輕載或^動力傳輸結(jié)構(gòu)中,其尺寸可根據(jù)連接件的結(jié)

構(gòu)特點按經(jīng)驗或規(guī)范確定；

安全銷在機器動力過載時會被剪斷，其尺寸應(yīng)根據(jù)剪切強度條件計算。

■【學(xué)生】聆聽、思考、理解

【課堂互動】

十【教師】提出問題讓學(xué)生思考、討論，并隨機抽取學(xué)生回答

需要經(jīng)常裝拆的場合，為什么不易采用圓柱銷，而應(yīng)該采用圓錐銷？

小【學(xué)生】聆聽、思考、討論、回答

十【教師】總結(jié)學(xué)生的回答

圓柱銷利用較小的過盈量固定在銷孔中，多次裝拆會降低定位精度和可靠性；圓錐銷的

定位精度和可靠性較高，且多次裝拆不會影響定位精度。因此，需要經(jīng)常裝拆的場合不宜采

用圓柱銷，而應(yīng)選用圓錐銷。

四、不可拆連接

【課堂互動】

+【教師】提出問題讓學(xué)生思考、討論，并隨機抽取學(xué)生回答

前面課程學(xué)習(xí)了螺紋連接、犍連接、銷連接，我們可以看出這些連接都是可拆的.那么

仕日常生活中有哪些連接是不可拆的？

★【學(xué)生】聆聽、思考、討論、回答

■【教師】新知講解

不可拆連接是指當(dāng)連接拆開時,至少要破壞或損傷其中一個零件的連接。常見的不可拆

連接有焊接、期接、膠接和過黃配合連接等。

1.焊接

焊接是指利用局部加熱（有時還要加壓）的方法，使兩個或兩個以上的金屬零件在連接

處形成原子間結(jié)合的不可拆連受。

煌接具有結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕.施工方便、生產(chǎn)效率高和成本低等優(yōu)點，因而在機械加工及設(shè)備

制造等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用.

2.釧1接

釧1接是指利用都釘把兩個或兩個以上的零件連接在一起的不可拆連接。

期接可使構(gòu)件增加質(zhì)量、降低強度、發(fā)生變形，并影響疲勞強度，但由于其工藝過程簡

單，連接的過程容易實現(xiàn)自動化，適用的材料廣，因此在航空、汽車、家電、建筑、五金等

行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，如圖所示.

I

、1

哪

(a)飛機蒙皮娜接(b)汽車車門再接

【課堂互動】

*＞【教師】提出問題讓學(xué)生思考、討論，并隨機抽取學(xué)生回答

大部分飛機蒙皮的連接采用的是什么方式？

*【學(xué)生】聆聽、思考.討論、回答

計【教師】總結(jié)學(xué)生的回答

飛機蒙皮是指包圍在飛機骨架結(jié)構(gòu)外、維持飛機外形的部件.它可以看作是飛機的"皮

膚"，是飛機氣動結(jié)構(gòu)的重要部分，一般采用鋁合金制造。雖然飛機制造技術(shù)經(jīng)過了幾十年

的發(fā)展，但目前大部分飛機蒙支的連接仍采用聊接.

3.膠接

膠接是指將膠粘劑直接涂在被連接件的表面上，膠黏劑固化后將被連接件黏合為一體的

連接方式.

膠接具有良好的密封、降喚和防腐性能，原多用于木材、橡膠、塑料等材料的連接.近幾

十年來，隨著膠黏劑和膠接技術(shù)的發(fā)展，膠接已廣泛應(yīng)用于鋼鐵及其他金屬材?米斗的連接。

4.過盈配合連接

過盈配合連接是指借助軸和輪轂孑正間的過盈配合將它們組合在一起的連接.

過盈配合連接結(jié)構(gòu)筒單、對中性好、連接強度高，常用于機車車輪的輪維與輪心、蝸輪

和齒輪的齒圈與輪心的連接等；但裝拆時會損傷配合面，并在配合邊緣產(chǎn)生應(yīng)力集中，目裝

拆較為困難。

■【學(xué)生】聆聽、思考、理解

■【教師】組織學(xué)生以，J啕為單位根據(jù)表格中的要求，觀察減速器的結(jié)構(gòu)和組成，分析

減速器中所采用的連接方法，并填寫“任務(wù)工單5.1”

is