通用技术老师培训.ppt

机械设计基础秦宝荣 博士、教授浙江工业大学 2024/5/21 周二1题外话通用技术课程的改革之路2008年列入高考课程，三批招生3+12011年技术合并考试，上机+纸笔考试2013年学业水平考试将与高考合并题外话通用技术课程考试的变化技术的味道越来越浓更加注重实践更加重视课程标准师资是影响教育教学质量的最重要因素。通用技术教师应具备“双师型”素养。通用技术教师是一个特殊的老师群体。题外话教师教师教师教师生产地位、作用生产地位、作用生产地位、作用生产地位、作用:主导作用主导作用主导作用主导作用对象对象对象对象:人人人人知识、能力知识、能力知识、能力知识、能力:内化、再现、传授内化、再现、传授内化、再现、传授内化、再现、传授工程师工程师工程师工程师生产地位、作用生产地位、作用生产地位、作用生产地位、作用:决定作用决定作用决定作用决定作用对象：物对象：物对象：物对象：物知识、能力知识、能力知识、能力知识、能力:知晓、操作知晓、操作知晓、操作知晓、操作“双师型”教师具备专业知识，并具备通过一定方式将专业知识传授给学生的能力。掌握专业技术，并能分析再现给学生，指导学生进行技术操作，及对学生操作情况进行恰当的评价和提出改进意见。会使用设备，并教会学生了解设备的性能、特点、使用方法，教会学生独立使用设备。会制造产品，并能进行产品制造教学，指导学生制造产品。有良好的职业道德并能培养学生良好的职业道德。能进行产品创新并能指导学生进行产品创新。通用技术课程教师要提高自身的专业素养。领导重视为通用技术课程提供了重要机遇。通用技术课程的发展决定于全体教师的努力。通用技术课程的出路在哪里？学习本体知识，提高实践能力。指导学生实践的几点心得一、实践是创新的源泉，要大胆地实践，勇于探索，在实践中提升自己的能力。山核桃破壳分拣机的设计山核桃破壳分拣机几点心得一、实践是创新的源泉，要大胆地实践，勇于探索，在实践中提升自己的能力。二、问题是创新的开始，要善于观察，勤于思考，勇于试验，在探索中不断成长。浙江省第六届机械设计竞赛 一等奖全国第四届大学生机械创新设计大赛 一等奖浙江省第十二届挑战杯课外科技作品 一等奖地震逃生床的设计几点心得一、实践是创新的源泉，要大胆地实践，勇于探索，在实践中提升自己的能力。二、问题是创新的开始，要善于观察，勤于思考，勇于试验，在探索中不断成长。三、学生对实践的热情很高，创新的潜力很大，要勇于向学生学习，与学生共同成长。浙江省第四届机械设计竞赛 特等奖全国第三届大学生机械创新设计大赛 一等奖浙江省第十一届挑战杯课外科技作品 一等奖全国第十一届挑战杯课外科技作品 二等奖筷子清洗机浙江省第六届机械设计竞赛 一等奖全国第四届大学生机械创新设计大赛 一等奖浙江省第十二届挑战杯课外科技作品 一等奖全国第十二届挑战杯课外科技作品 一等奖深井救援机器人几点心得一、实践是创新的源泉，要大胆地实践，勇于探索，在实践中提升自己的能力。二、问题是创新的开始，要善于观察，勤于思考，勇于试验，在探索中不断成长。三、学生对实践的热情很高，创新的潜力很大，要勇于向学生学习，与学生共同成长。四、知识是创新的基础，知识和能力相互作用，要不断学习，不断充实和提高自己。一、常用机械工程材料及钢的热处理二、常用机械传动机构三、机械传动中的支承四、机械的联接五、结构的受力变形与稳定性提 纲五万吨水压机五万吨水压机材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为变形。外力去除后能够恢复的变形称为弹性变形。外力去除后不能恢复的变形称为塑性变形。材料的变形材料的力学性能弹性：材料承受最大弹性变形时的应力。刚度：材料受力时抵抗弹性变形的能力。强度：材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。塑性：断裂前材料产生永久变形的能力。硬度：材料抵抗其他硬物压入的能力，即受压时抵抗局部塑性变形的能力。布氏硬度原理洛氏硬度原理维氏硬度原理2024/5/21 周二23常用工程材料黑色金属铸铁:含碳量大于含碳量大于2.06的铁碳合金；的铁碳合金；制作底座、支架、工作台制作底座、支架、工作台 合金钢合金钢:为改善钢的性能，在钢中加入一种或数种为改善钢的性能，在钢中加入一种或数种合金元素的钢合金元素的钢铬、锰、镍、硅、铝、钨铬、锰、镍、硅、铝、钨碳素钢碳素钢:（含碳量（含碳量0.04%-1.7的铁碳合的铁碳合金称为钢）金称为钢）普通碳素结构钢Q255、Q275、Q235A制造强度要求高的零件连杆、轴优质碳素结构钢钢号10、15、20、85 一般零部件应用（0.01）碳素工具钢T8、T12A（高级优质碳素工具刚）一般零部件应用（0.1）高硬度和耐磨性铸铁分类白口铸铁：碳以Fe3O存在，断口呈白亮色硬度高、脆性大灰口铸铁：碳以片状石墨存在，断口呈暗灰色良好的工艺性能和机械性能HT100可锻铸铁:石墨呈团絮状存在，白口铸铁经退火后获得塑性和韧性好球墨铸铁:石墨呈球状存在强度高、铸造性好QT400-17铸铁特点：含碳量为2.54的铁碳合金，杂质（硅、锰、琉、磷）含量比钢多，具有良好的铸造性、耐磨性和切削加工性，生产简单、价格便宜；蠕墨铸铁:石墨呈蠕虫状存在；碳素钢分类按含碳量分:低碳钢低碳钢（含碳（含碳0.6）普通碳素钢普通碳素钢优质碳素钢优质碳素钢高级优质碳素钢高级优质碳素钢按钢的质量分按钢的质量分:（有害杂质（有害杂质S、P含量）含量）按用途分:碳素结构钢碳素结构钢:（用于工程构件和零件（用于工程构件和零件齿轮、轴、杆齿轮、轴、杆是低碳钢和中碳钢）是低碳钢和中碳钢）碳素工具钢碳素工具钢:（用于制造（用于制造刀具、模刀具、模具、量具具、量具是高碳钢）是高碳钢）合金钢分类合金结构钢：刃具钢刃具钢量具钢量具钢模具钢模具钢合金工具钢特殊功能钢:低合金机构钢低合金机构钢机械制造用钢机械制造用钢不锈钢不锈钢耐热钢耐热钢耐磨钢耐磨钢铸钢:合金钢优点：加入合金元素可使钢获得一般碳素钢达不到的性能(如硬度、强度、塑性和韧性等)；提高耐磨、防腐、防酸性能；获得高弹性、高抗磁或导磁性等；有色金属形状记忆形状记忆合金合金在宇航、电子、医疗等方面应用在宇航、电子、医疗等方面应用铜及铜及铜合金铜合金不宜制造结构零件，常制作电不宜制造结构零件，常制作电元件和耐磨件，价格贵元件和耐磨件，价格贵;T1,T2纯铜纯铜铜与铜与锌锌合金，合金，H80、H59(铜含量铜含量)、HPb59-1、HMn58-2（特殊）（特殊）黄铜黄铜铜与铜与锡铅锡铅等元素的合金等元素的合金锡青铜（铜锡合金）锡青铜（铜锡合金）无锡青铜（含铝铍锰等元素）无锡青铜（含铝铍锰等元素）青铜青铜铝及铝及铝合金铝合金铸铝合金铸铝合金变形铝合金变形铝合金超硬铝合金超硬铝合金工业纯铝：工业纯铝：L1（纯度最高）、（纯度最高）、L2、L7非金属材料工程塑料陶瓷材料密度小，质量轻，耐腐蚀性好，易加工；硬度高、耐高温、抗氧化、耐腐蚀人工合成矿物宝石石英橡 胶耐腐蚀性好，耐磨损和耐放射性；钢铁的金相组织l组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。强度低、塑性好，钢材热加工都在奥氏体区进行.l碳钢室温组织中无奥氏体。奥氏体奥氏体(1)奥氏体铁素体铁素体l铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。(2)铁素体l其硬度高、强度低(b35MPa),脆性大，塑性几乎为零。l是一个亚稳相，在一定条件下可发生分解：Fe3C3Fe+C(石墨)。l常温下碳在铁碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在。铸铁中的石墨铸铁中的石墨钢中的渗碳体钢中的渗碳体(3)渗碳体珠光体珠光体l珠光体的组织特点是两相呈片层相间分布,在光镜下呈指纹状。l性能介于液相和固相之间。(4)珠光体 钢组织变化的临界点：平衡临界点：加热临界点：冷却临界点：A1、A3、AcmAc1、Ac3、AccmAr1、Ar3、Arcm2024/5/21 周二34钢的热处理时间温度临界温度 热加保温冷 却热处理整 体热处理表 面热处理退火;正火;淬火;回火;表面淬火 化 学 热处理感应淬火火焰淬火渗碳;渗氮;碳氮共渗;2024/5/21 周二36退火将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后在炉中缓慢地冷却的热处理工艺。根据钢的成分和处理目的的不同，可分为完全退火、球化退火和去应力退火。将钢加热Ac3以上3050C,完全奥氏体后，保温一定时间随之缓慢冷却到500C以下，出炉空冷。目的：细化晶粒，消除内应力，降低硬度，以利于切削加工。完全退火球化退火将钢加热到Ac1以上2030 C,保温后随炉缓冷至600 C，出炉空冷。目的：降低硬度、提高塑性、改善切削加工性能。去应力退火将钢加热到500600 C,保温后随炉缓冷至200300 C出炉空冷。又称低温退火。目的：消除铸件、锻件和焊接件的内应力。（没有发生组织变化）钢的正火将钢件加热到Ac3或Accm线以上3050 C，保温适当的时间后，在空气中冷却的热处理工艺。目的：（）对低碳钢，可细化晶粒，提高硬度，改善加 工性能；（）对中碳钢，可提高硬度和强度，作为最终热处理；（）对高碳钢，可为球化退火作准备。钢的淬火将钢件加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保持一定时间后，快速冷却的热处理工艺。目的：提高钢的硬度、强度和耐磨性并保持足够的韧性。淬火剂：水、矿物油、盐水和碱水等。钢的回火将淬火后钢件再加热到Ac1以下的某一温度，保 温一定时间后，然后冷却到室温的热处理工艺。目的：降低淬火钢的脆性，提高韧性，调整硬度，消除内应力，稳定工件的尺寸，获得所需要的力学性能。低温回火：150 C 250 C 中温回火：350 C 500 C 高温回火：500 C 650 C 钢的表面淬火为了兼顾零件表面和心部两种不同性能要求，生产中广泛采用表面热处理的方法，即表面淬火和化学热处理。表面淬火：指仅改变钢的表层组织的局部热处理工艺。感应加热表面淬火火焰加热表面淬火激光加热表面淬火钢的化学热处理将钢置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入其表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。分类：渗碳、渗氮、碳氮共渗渗碳处理渗氮处理一、常用机械工程材料及钢的热处理二、常用机械传动机构三、机械传动中的支承四、机械的联接五、结构的受力变形与稳定性提 纲曲柄摇杆机构（一）平面连杆机构双曲柄机构2024/5/21 周二57双摇杆机构2024/5/21 周二58曲柄滑块机构2024/5/21 周二59导杆机构2024/5/21 周二60（二）凸轮机构2024/5/21 周二622024/5/21 周二63外啮合直齿圆柱齿轮内啮合直齿圆柱齿轮齿轮齿条机构（三）齿轮机构正确啮合条件m1=m2m1=2=m=4 z=16m=2 z=16m=1 z=16国家标准=20d=mzm、z、为渐开线齿轮的三个基本参数。齿顶高：ha=ha*m齿根高：hf=(ha*+c*)m标准齿：ha*1，c*0.25标准齿轮的特征：分度圆上模数和压力角为标准值；齿距p所包含的齿厚s与齿槽宽e相等；具有标准的齿顶高与齿根高。标准齿轮2024/5/21 周二65外啮合斜齿圆柱齿轮人字齿轮mn1=mn2=m，n1=n1=12mt1=mt2，t1t212或内啮合斜齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮2024/5/21 周二66直齿圆锥齿轮斜齿圆锥齿轮正确啮合条件:m1=m2 m(大端)1=2(大端)2024/5/21 周二67定轴轮系差动轮系周转轮系2024/5/21 周二68常见的齿轮结构形式齿轮轴齿轮轴实心结构实心结构腹板式腹板式孔板式孔板式轮辐式轮辐式筋板式筋板式2024/5/21 周二69钢：许多钢材经适当的热处理或表面处理，可以成为常用的齿轮材料；铸铁：常作为低速、轻载、不太重要的场合的齿轮材料；非金属材料：适用于高速、轻载、且要求降低噪声的场合。钢制软齿面齿轮，其配对两轮齿面的硬度差应保持在3050HBS或更多。常用的齿轮材料 2024/5/21 周二70齿轮传动的润滑开式及半开式齿轮传动或速度较低的闭式齿轮传动，通常采用人工周期性加油润滑。通用的闭式齿轮传动，当v 12 m/s时，采用浸油润滑。当v 12 m/s时，采用油泵喷油润滑。浸油润滑浸油润滑采用惰轮的浸油润滑采用惰轮的浸油润滑喷油润滑喷油润滑（四）蜗杆蜗轮机构圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动正确啮合条件：蜗杆的轴面模数、压力角应与蜗轮的端面模数、压力角相等，即 ma1=mt2=m a1=t2=且蜗杆的导程角1蜗轮的螺旋角2常用材料蜗轮：有色金属（铸锡青铜、铸铝铁青铜、灰铸铁等）高速重载：15Cr、20Cr渗碳淬火，或45钢、40Cr淬火。低速中轻载：45钢调质。ZCuSn10P1 ZCuAl10Fe3 HT200 ZCuSn5Pb5Zn5vs 3 重要传动 vs 4 m/s vs 2 m/s耐磨性好、抗胶合 价格便宜 经济、低速材料的基本要求：足够的强度、减摩、耐磨和抗胶合性蜗杆：钢材 蜗轮材料较弱，失效经常发生在蜗轮的轮齿上圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计1蜗杆的结构 无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。有退刀槽，螺旋部分可用车制，也可用铣制加工，但该结构的刚度较前一种差。圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计2蜗轮的结构为了减摩的需要，蜗轮通常要用青铜制作。为了节省铜材，当蜗轮直径较大时，采用组合式蜗轮结构，齿圈用青铜，轮芯用铸铁或碳素钢。整体式蜗轮配合式蜗轮拼铸式蜗轮螺栓联接式蜗轮 当v1510 m/s时，采用油池浸油润滑。润滑油量的选择既要考虑充分的润滑，又不致产生过大的搅油损耗。当v1 5 m/s时，蜗杆置于上方（上置式）。浸油深度约为蜗轮外径的1/3当v14 5 m/s时，蜗杆置于下方（下置式）。浸油深度应为蜗杆的一个齿高油池润滑蜗杆传动的润滑2024/5/21 周二76当vs 1015 m/s时，采用压力喷油润滑。喷油嘴要对准蜗杆啮入端，而且要控制一定的油压。压力喷油润滑2024/5/21 周二77（五）带传动机构平带V带多楔带同步带2024/5/21 周二79带传动概述7 普通V带的结构普通V带的截型分YZABCDE七种YZABCDE截面逐渐增大帘布芯结构绳芯结构包布顶胶抗拉体底胶腹板式带轮的结构 实心式轮辐式孔板式带轮的材料铸铁摩擦系数：橡胶铸铁 f=0.8 橡胶钢 f=0.42024/5/21 周二81滑道式张紧装置摆架式张紧装置采用张紧轮张紧装置自动张紧装置带传动的张紧装置2024/5/21 周二82特点及应用1（六）链传动滚子链齿形链链轮的结构组合式孔板式实心式材料与热处理：碳素钢、铸铁、重要链轮可用合金钢。齿面需经热处理以提高接触强度和耐磨性。2024/5/21 周二84弹簧力弹簧力 重力重力 调整位置调整位置 调整位置调整位置 链传动的张紧张紧轮一般压紧在松边外侧靠近小链轮处。2024/5/21 周二85润滑方式1.人工给油；2.油杯滴油；3.油浴润滑、飞溅给油；4.用油泵强制润滑和冷却。甩油环甩油环链传动的润滑2024/5/21 周二86螺旋机构棘轮机构槽轮机构（七）其他常用机构一、常用机械工程材料及钢的热处理二、常用机械传动机构三、机械传动中的支承四、机械的联接五、结构的受力变形与稳定性提 纲（一）滑动轴承（二）滚动轴承外圈：与轴承座相配；保持架：防止滚动体直接接触。内圈：与轴颈相配；滚动体：将滑动摩擦转化为滚动摩擦；2024/5/21 周二91轴承的装拆错误的施力装内圈于轴上装内圈于轴上内外圈同时施力内外圈同时施力结构不合理！（三）轴光轴阶梯轴曲轴碳素钢：35、45、50、Q235合金钢:20Cr、20CrMnTi、40CrNi、38CrMoAlA等轴的材料：铸钢或球墨铸铁2024/5/21 周二94轴上零件的定位1.零件的轴向定位1）定位轴肩定位dh定位轴肩高度:h=(0.070.1)d 滚动轴承的定位轴肩高度必须低于轴承内圈端面的高度；2024/5/21 周二95非定位轴肩：因齿轮、轴承与轴有配合要求，为装拆方便，并减少配合表面的擦伤，在III及IV处应分别设置非定位轴肩。IIIIV非定位轴肩高度:h=12mm2024/5/21 周二962）套筒定位III3）轴端挡圈定位一般用于两零件间距离不大时，不宜用于高速轴 可承受较大轴向力，定位可靠，装拆方便。用于固定轴端零件，如联轴器、带轮等留有间隙留有间隙留有间隙留有间隙2024/5/21 周二974）轴承端盖 固定轴承外圈。整个轴的轴向固定也利用轴承端盖实现。透盖孔与轴之间应留有间隙。且有密封圈密封。安装调整垫片，为轴的热胀冷缩预留空间。减少加工面积：2024/5/21 周二985）圆螺母定位 可承受较大轴向力，定位可靠。但应力集中较大，降低轴的疲劳强度。无法采用套筒或套筒太长时，可采用双圆螺母加以固定。双圆螺母圆螺母与止动垫片2024/5/21 周二996）弹性挡圈定位 结构简单紧凑，只能承受较小轴向力，常用于固定滚动轴承。7）紧定螺钉和锁紧挡圈定位 结构简单紧凑，只能承受较小轴向力，常用光轴上零件的定位。8）圆锥面定位 能承受冲击载荷，用于同心度较高的轴端零件。2024/5/21 周二1002.零件的周向定位普通平键联接 其它：导向平键、半圆键、花键、销、紧定螺钉及过盈配合等。销销2024/5/21 周二101一、常用机械工程材料及钢的热处理二、常用机械传动机构三、机械传动中的支承四、机械的联接五、结构的受力变形与稳定性提 纲普通螺栓联接铰制孔用螺栓联接孔与螺杆之间留有间隙螺杆与孔壁接触（一）螺纹连接双头螺柱联接 螺钉联接可经常装拆不可经常装拆2024/5/21 周二104紧定螺钉联接平端紧定螺钉锥端紧定螺钉圆柱端紧定螺钉2024/5/21 周二105 摩擦防松对顶螺母对顶螺母螺纹联接的防松弹簧垫圈弹簧垫圈尼龙圈锁尼龙圈锁紧螺母紧螺母自锁螺母防松自锁螺母防松2024/5/21 周二106机械防松串联钢丝串联钢丝开口销与开槽六角螺母开口销与开槽六角螺母止动垫片止动垫片2024/5/21 周二107不可拆防松（铆冲；粘接；焊接）11.5P用冲头冲用冲头冲23点点冲点防松法冲点防松法粘合法防松粘合法防松涂粘合剂涂粘合剂2024/5/21 周二108普通平键圆头(A型)方头(B型)单圆头(C型)用于轴端（二）键 联 接半圆键d1楔键1:100斜度斜度1 1：100100窄面窄面工作面工作面d切向键2024/5/21 周二110花键联接1花键联接 2024/5/21 周二111（三）型面联接胀紧联接 胀紧联接是在毂孔与轴之间装入胀紧联接套（简称胀套），在轴向力作用下，同时胀紧轴与毂而构成的一种静联接。键联接4（四）胀紧联接 销联接槽 销开尾圆锥销圆柱销圆锥销（五）销联接销轴和开口销内螺纹圆锥销AA2024/5/21 周二115（六）铆 接焊接的齿轮结构焊接的齿轮结构（七）焊 接（八）胶接一、常用机械工程材料及钢的热处理二、常用机械传动机构三、机械传动中的支承四、机械的联接五、结构的受力变形与稳定性提 纲铰制孔螺栓铰制孔螺栓 普通螺栓普通螺栓 螺栓受拉螺栓受剪切机械结构中的受力分析工作面工作面楔键联接楔键联接工作面工作面轴轴平键联接平键联接平键受剪切楔键受压带受拉链条受拉火车轮轴车厢重力车厢重力 固定心轴固定心轴前轮轮毂前轮轮毂前叉前叉自行车自行车前轮轴前轮轴支撑反力支撑反力转动心轴转动心轴心轴受弯曲（弯矩）传动轴受扭转（扭矩）转轴既受扭转又受弯曲结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。结构的稳定性问题结构形状的稳定性压杆的稳定性谢谢大家！2024/5/21 周二129