《机械基础》教案---第15课-轴承

('课题连接与轴系零部件（二）——轴承课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）掌握滚动轴承的结构、类型、代号和应用（2）掌握滑动轴承的类型和特点，了解滑动轴承的应用思政育人目标：（1）培养严谨细致、精益求精的工匠精神（2）提升民族自豪感和自信心，激发科技报国的家国情怀教学重难点教学重点：滚动轴承的机构、类型及应用，滑动轴承的类型及特点教学难点：正确选用滚动轴承教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计第1节课：课前任务→考勤（2min）→问题导入（5min）→传授新知（15min）→例题讲解（10min）→传授新知（10min）→课堂小结（3min）第2节课：传授新知（25min）→任务实施（15min）→课堂小结（3min）→作业布置（2min）教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课课前任务\uf06e【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，组织学生下载“任务工单5.2”，并根据任务工单进行组内分工。同时，提醒同学通过APP或其他学习软件预习本节课知识，了解滚动轴承的结构、类型、代号和应用，滑动轴承的类型、特点和应用等，并思考以下问题：（1）滚动轴承的分类有哪些？请举例说明，并简述滚动轴承的代号含义及应用。（2）滑动轴承的分类有哪些？请举例说明，并简述其特点及应用。（3）滑动轴承常用轴承材料有哪些？请举例说明，并简述其特性及应用场合。（4）润滑剂的选择有哪些？并简述其一般原则。\uf06e【学生】完成课前任务通过课前任务，使学生了解所学课程的重要性，增加学生的学习兴趣考勤（2min）\uf06e【教师】使用APP进行签到\uf06e【学生】按照老师要求签到培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况问题导入（5min）\uf06e【教师】提出以下问题：轴承在生产、生活应用非常广泛，遍及日用家电、交通运输等产品中。那么轴承有什么功能呢？\uf06e【学生】思考、讨论、回答\uf06e【教师】通过学生的回答引入要讲的知识通过问题导入的方法，引导学生主动思考，激发学生的学习兴趣传授新知（15min）一、滚动轴承\uf06e【教师】新知讲解1．滚动轴承的结构和特点【多媒体教学】✈【教师】要求学生通过“”APP扫描二维码“滚动轴承的结构”，观看微课视频，学习滚动轴承的结构知识✈【学生】观看、思考定义：滚动轴承是指在承受载荷和彼此相对运动的零件间有滚动体做滚动运动的轴承。组成：它一般由外圈、滚动体、内圈和保持架等组成，如图所示。常见的滚动体形状有球形、圆柱形、圆锥形、鼓形和滚针形等，如图所示。（a）球形（b）圆柱形（c）圆锥形（d）鼓形（e）滚针形特点：滚动轴承摩擦阻力小、机械效率高、运转精度高、结构紧凑、润滑方便，并且因尺寸标准化而具有较好的互换性，应用非常广泛。其缺点是抗冲击能力较差，高速重载工况下使用寿命较短，变速时或磨损后运转噪声和振动较大。【多媒体教学】✈【教师】要求学生通过“”APP扫描二维码“滚动轴承的类型”，观看微课视频，学习滚动轴承的类型知识✈【学生】观看、思考2．滚动轴承的分类1）根据承受载荷的方向分类轴承径向平面（垂直于轴承轴心线的平面）与滚动体、外圈滚道接触点处法线之间的夹角称为公称接触角，简称接触角，用表示，如图所示。由于滚动轴承接触角的大小直接影响其承受不同方向载荷的能力，因此滚动轴承根据通过教师讲解、课堂互动、举例分析等教学方式，帮助学生掌握滚动轴承的结构、特点、分类、代号等相关知识承受载荷方向的分类也可看作根据接触角大小的分类。根据接触角大小的不同，滚动轴承可分为向心轴承和推力轴承。向心轴承：接触角为。当时，称为径向接触轴承；当时，称为角接触向心轴承（如角接触球轴承、圆锥滚子轴承等）。推力轴承：接触角为。当时，称为轴向接触轴承（如推力球轴承等）；当时，称为角接触推力轴承（如角接触推力滚子轴承等）。2）根据滚动体的种类分类根据滚动体种类的不同，滚动轴承可分为球轴承和滚子轴承两大类。球轴承：球轴承的极限转速高，但容易磨损，承载能力小。滚子轴承：滚子轴承的极限转速不高，但承载能力较强。根据滚子形状的不同，滚子轴承可分为圆柱滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、调心滚子轴承和长弧面滚子轴承等。根据能否调心，滚动轴承可分为调心轴承和非调心轴承；根据滚动体列数的不同，滚动轴承可分为单列轴承、双列轴承和多列轴承；根据主要用途的不同，滚动轴承可分为通用轴承和专用轴承。滚动轴承的主要类型（详见教材表5-2）。3．滚动轴承的代号滚动轴承的代号由基本代号、前置代号和后置代号三部分组成，用字母和数字表示。其中，基本代号由类型代号、尺寸系列代号和内径代号组成，如表所示；基本代号轴承系列内径代号类型代号尺寸系列代号宽度（或高度）系列代号直径系列代号前置代号和后置代号都是基本代号的补充，只有在对滚动轴承的结构、形状、材料、公差等级、技术要求等有特殊要求时才使用。下面主要详细介绍滚动轴承的基本代号。1）类型代号类型代号代表滚动轴承的类型，用数字或字母表示。常见滚动轴承的类型代号（详见教材表5-4）。2）尺寸系列代号尺寸系列代号由两位数字组成，后一位数字为直径系列代号，前一位数字为宽度系列（向心轴承）或高度系列（推力轴承）代号。其中，直径系列代号表示结构和内径相同而外径和宽度不同的轴承系列，宽（高）度系列代号表示结构、内径和外径相同而宽（高）度不同的轴承系列。滚动轴承尺寸系列代号的含义（详见教材表5-5）。【点拨】在滚动轴承尺寸系列代号中，直径和宽（高）度代号并不代表具体的直径和宽（高）度数值。其中，直径系列代号不能省略；对于宽度系列代号，大多数窄系列代号0可以省略，但圆锥滚子轴承和调心滚子轴承的窄系列代号0不可省略。3）内径代号内径代号表示滚动轴承的内径尺寸，用数字表示，其含义（详见教材表5-6）。\uf06e【学生】聆听、思考、理解课堂练习（10min）\uf06e【教师】提出以下问题：【例5-1】解释滚动轴承代号7320和23218的含义。\uf06e【学生】思考、讨论、回答\uf06e【教师】板书讲解上述例题【解】（1）滚动轴承代号7320：“7”为类型代号，表示轴承类型为角接触球轴承；“3”为尺寸系列代号，表示宽度系列代号为0（省略）、直径系列代号为3；“20”为内径代号，表示滚动轴承的公称内径为。（2）滚动轴承代号23218：“2”为类型代号，表示轴承类型为调心滚子轴承；“32”为尺寸系列代号，其中宽度系列代号为3、直径系列代号为2；“18”为内径代号，表示滚动轴承的公称内径为。\uf06e【学生】对照板书、思考、理解通过课堂练习，加深学生对知识的理解，帮助学生强化知识点的记忆传授新知（10min）4.滚动轴承的应用【多媒体教学】✈【教师】要求学生通过“”APP扫描二维码“滚动轴承的装配结构”，观看微课视频，学习滚动轴承的装配结构知识✈【学生】观看、思考\uf06e【教师】新知讲解1）滚动轴承类型的选择根据承受的载荷情况选择：当载荷较大时，一般选用滚子轴承；当载荷较小时，一般选用球轴承。承受纯轴向载荷时，选用轴向接触轴承；承受纯径向载荷时，选用径向接触轴承；既有轴向（相对较小）又有径向载荷时，选用角接触向心轴承和深沟球轴承；当轴向载荷很大时，选用向心球轴承和推力轴承组合在一起的支承结构。根据转速选择：转速很高时，选用球轴承；转速极高时，选用高速滚动轴承。根据调心性能选择：当轴的中心线与轴承座中心线不重合而存在角度误差时，或轴因受力而弯曲或倾斜时，滚动轴承的内、外圈轴线会发生偏斜。这时，应采用具有一定调心性能的滚动轴承。2）滚动轴承的固定方法滚动轴承的正常工作需要其在周向及轴向都具有可靠的固定。其中，滚动轴承的周向通过教师讲解、课堂互动、举例分析等教学方式，帮助学生掌握滚动轴承应用等相关知识固定主要依靠其内圈与轴之间、外圈与机座孔之间的配合来保证；滚动轴承的轴向固定有多种方法，需要根据不同的情况来选择，（详见教材表5-7）。3）滚动轴承的润滑为了减少摩擦和磨损、延长使用寿命，滚动轴承在工作时需要进行充分合理润滑。此外，润滑还具有冷却降温、吸收振动、防锈和降低噪声等作用。润滑剂和润滑方式的选择通常用轴承内径d和转速n的乘积dn作为参考指标。常用的润滑剂有润滑脂和润滑油等。滚动轴承润滑脂和润滑油的适用范围（详见教材表5-8）。4）滚动轴承的密封为防止外部灰尘、水分和油污等杂质进入滚动轴承内部，并防止润滑剂的流失，需要对滚动轴承进行合理密封。滚动轴承的密封可分为接触式密封、非接触式密封和组合式密封等类型，通常根据滚动轴承的润滑类型、工作温度，以及密封表面的圆周速度等来选择。滚动轴承常用的密封（详见教材表5-9）。\uf06e【学生】聆听、思考、理解第二节课传授新知（25min）二、滑动轴承【多媒体教学】✈【教师】要求学生通过“”APP扫描二维码“滑动轴承”，观看微课视频，学习滑动轴承知识✈【学生】观看、思考\uf06e【教师】新知讲解滑动轴承在工作时与轴之间发生滑动摩擦，它具有结构简单、安装方便、噪声小、抗振性能好、承载能力强和使用寿命长等优点，因而广泛应用于汽轮机、精密机床和重型机械等设备中。根据承受载荷方向的不同，滑动轴承可分为径向滑动轴承和推力滑动轴承。1．径向滑动轴承径向滑动轴承工作时主要承受径向载荷，其结构形式有整体式和剖分式两种。整体式径向滑动轴承主要由轴承座和轴瓦组成（如图），其结构简单、制造成本低。径向滑动轴承适用于轻载、低速且不需要经常装拆的场合。（a）实物图（b）结构图剖分式径向滑动轴承主要由轴承座、上轴瓦、下轴瓦、轴承盖和连接螺栓等组成，如通过教师讲解、课堂互动、举例分析等教学方式，帮助学生掌握径向滑动轴承，推力滑动轴承，轴瓦的结构和轴承材料，润滑剂的选择等相关知识图所示。可在不移动轴的情况下更换轴瓦，还可用于支承挠度较大或多支点的长轴。2．推力滑动轴承推力滑动轴承可承受轴向载荷，它主要由轴承座、套筒、径向轴瓦和止推轴瓦等组成。推力滑动轴承可用轴的端面或轴环的轴肩作为止推面，常见的止推面有实心端面轴颈、空心端面轴颈、单环形端面轴颈和多环形端面轴颈四种，如图所示。其中，以多环形端面轴颈为止推面的推力滑动轴承，能承受较大的双向轴向载荷。（a）实心端面轴颈（b）空心端面轴颈（c）单环形端面轴颈（d）多环形端面轴颈3．轴瓦的结构和轴承材料滑动轴承中轴瓦与轴直接接触并发生滑动摩擦，因此轴瓦的结构设计及选材对滑动轴承的工作效率、承载能力和使用寿命有着重要影响。1）轴瓦的结构常用的轴瓦有整体式和剖分式等结构形式，如图所示，它们分别应用于整体式径向滑动轴承和剖分式径向滑动轴承。（a）整体式（b）剖分式为了使润滑剂顺利地进入并布满整个轴瓦工作表面，轴瓦工作表面上通常开设油孔和油槽，它们的常见形式如图所示。（a）轴向（b）周向（c）斜向（d）开在剖分面上【课堂互动】✈【教师】提出问题让学生思考、讨论，并随机抽取学生回答轴瓦开设油孔和油槽的注意事项有哪些？✈【学生】聆听、思考、讨论、回答✈【教师】总结学生的回答油孔和油槽一般应开在轴瓦的非承载区，否则会破坏承载区油膜的连续性，降低油膜的承载能力。同时，油槽不能贯通轴瓦，其轴向长度一般为轴瓦宽度的80%，以免润滑油从油槽端部大量流失。2）轴承材料通常将轴瓦和轴承衬的材料称为滑动轴承的轴承材料。轴承材料应具有以下特性：良好的减摩性和耐磨性、足够的强度和塑性、良好的导热性和抗腐蚀性、优异的抗胶合性。滑动轴承常用轴承材料的特性及应用场合（详见教材表5-10）。4．润滑剂的选择为了保证滑动轴承的正常工作，延长使用寿命，必须合理选择润滑剂。根据物理状态的不同，滑动轴承常用的润滑剂分为液体润滑剂（主要为润滑油）、半液体润滑剂（润滑脂）、固体润滑剂和气体润滑剂等。其中，最常用的是润滑油和润滑脂。1）润滑油的选择在为滑动轴承选择润滑油时，主要依据的是润滑油的黏度。润滑油黏度的大小不仅直接影响摩擦副的运动阻力，而且对流体润滑油膜的形成及承载能力有决定性作用。润滑油可按轴承压强、滑动速度和工作温度选择（具体可参考有关手册），其一般原则是：滑动轴承在低速、重载、工作温度高的场合时，应选黏度较高的润滑油，反之应选黏度较低的润滑油。2）润滑脂的选择润滑脂主要用于工作要求不高、难以经常供油的滑动轴承的润滑。在为滑动轴承选择润滑脂时，主要考虑其针入度和滴点。滑动轴承润滑脂选择的一般原则是：①轻载高速时选择针入度较大的润滑脂，反之选择针入度较小的润滑脂；②所选润滑脂的滴点应比滑动轴承的工作温度一般高出25℃；③在有水淋或潮湿的环境下，应选择抗水性好的钙基脂或锂基脂；④工作温度较高时应选择耐热性好的钠基润滑脂或锂基润滑脂。任务实施（15min）\uf06e【教师】组织学生以小组为单位根据表格中的要求，通过测量滚动轴承的尺寸，并查阅机械手册来确定滚动轴承的基本代号，并填写“任务工单5.2”第二次世界大战中，美英两国经过多方研究后，将轴承工厂作为最优先目标对德国进行战略轰炸。这很快给德国的轴承生产和供应造成了严重困难，并有效制约了德国军事装备的生产。轴承这个看似平常的部件在机器中起着非常关键的作用。轴承是有使用寿命的，工程中通常会依据轴承的使用寿命对其进行定期更换。对于滚动轴承，在更换前需要确定其代号并据此进行采购。\uf06e【学生】观察、思考、分组讨论、填写任务工单\uf06e【教师】根据各组学生的表现进行评价，并填写任务工单中的考核评价表\uf06e【学生】结合自身表现和教师的评价，对本次任务进行总结通过任务实施，加深对所学知识的理解，并将理论应用到实践中，做到学以致用课堂小结（3min）\uf06e【教师】简要总结本节课的要点本节课主要学习了滚动轴承的结构、类型、代号和应用，滑动轴承的类型、特点和应总结知识点，巩固学生对所学知识的理解用等内容。希望同学们能够通过本节课的学习，掌握如何正确选用滚动轴承，为学习后续知识和工程实践建立必要的基础。\uf06e【学生】总结回顾知识点作业布置（2min）\uf06e【教师】布置课后作业完成教材项目五“思考与练习”中与本课相关的题目\uf06e【学生】完成课后任务通过课后作业复习巩固学到的知识，提高实际操作能力教学反思教师通过多媒体使教学更加直观、清晰了解螺旋传动，授课过程中及时地与学生沟通、探讨，最后师生共同总结出相关知识。这样更有利于发挥学生的主观能动性，更好的挖掘学生的灵感，培养学生的创新精神',)