Разработка урока по технологии "Виды разъемных соединений: резьбовые, шпоночные, шлицевые, штифтовые, их назначение и изображение на чертежах"

Цели и задачи:

Изучить понятие о видах разъемных соединений: резьбовые, шпоночные, шлицевые, штифтовые, их назначение и изображение на чертежах;

Развивать пространственное мышление, пространственное представление; познавательный интерес;

Воспитывать ответственное отношение к предмету.

Структура и ход урока.

1. Организационный этап:

Взаимное приветствие учителя и учащихся. Определение отсутствующих проверка подготовленности учащихся к уроку, организация внимания учащихся.

2. Проверка домашнего задания:

Выявление уровня знаний учащихся заданного на дом материала, определение типичных недостатков в знаниях и причин их появления, ликвидация обнаруженных недочетов.

3. Подготовка учащихся к усвоению нового материала:

Приветствие «Солнечный круг». Учащиеся и учитель встают в круг, берутся за руки и говорят друг другу комплименты либо пожелания, затем все садятся по своим местам. Сообщение учащимся темы, целей и задач изучаемого материала.

4. Сообщение нового материала:

Определение разъёмных соединений.

В каждой машине существуют звенья, образованные путём соединения деталей.

Разъёмными соединениями называют соединения, разборка которых происходит без нарушения целостности составных частей изделия. Разъёмные соединения могут быть как подвижными, так и неподвижными. Наиболее распространенными в машиностроении видами разъёмных соединений являются: резьбовые, шпоночные, шлицевые, клиновые, штифтовые и профильные.

Более 60% разъёмных соединений в машиностроении приходится на резьбовые соединения. 

Резьбовые соединения.

Резьбовым называют разъёмное соединение составных частей изделия с применением детали, имеющей резьбу.

Резьба представляет собой чередующиеся выступы и впадины на поверхности тела вращения, расположенные по винтовой линии. Телом вращения может быть цилиндр или круглое отверстие - цилиндрические резьбы.

Иногда используется коническая резьба. Профиль резьбы соответствует определённому стандарту. Подробно классификацию резьб и изображение резьб на чертежах можно посмотреть здесь, а основные параметры различных резьб посмотреть здесь.

Виды резьбовых соединений.

Болтовое соединение.

Используется для скрепления деталей небольшой толщины. При обрыве резьбы легко заменяется.

Винтовое соединение.

Винт может иметь любую головку. Резьба нарезается непосредственно в корпусе детали. Недостаток - резьба в корпусе может быть повреждена, что приводит к замене всего корпуса.

Соединение шпилькой.

Затяжка осуществляется гайкой. Шпилька закручена в корпус. При обрыве резьбы в корпусе, нарезается новая резьба большего диаметра или, если это невозможно, то заменяется весь корпус.

Основные конструктивные формы головок болтов и винтов.

а) Шестигранная головка для затяжки гаечным ключом; б) Круглая головка со шлицом для затяжки отвёрткой; в) Потайная головка со шлицом для затяжки отвёрткой.

Крепежно-уплотняющие резьбы.

Их используют в резьбовых изделиях, предназначенных как для скрепления деталей, так и для создания герметичности. К ним относятся резьбы: трубная цилиндрическая, трубная коническая, коническая дюймовая, круглая дюймовая.

Весь материал - в документе.

Тема урока: Виды разъемных соединений: резьбовые, шпоночные, шлицевые, штифтовые, их назначение и изображение на чертежах.

Цели и задачи:

Изучить понятие о видах разъемных соединений: резьбовые, шпоночные, шлицевые, штифтовые, их назначение и изображение на чертежах;

Развивать пространственное мышление, пространственное представление; познавательный интерес;

Воспитывать ответственное отношение к предмету.

Тип урока:

Урок изучения нового материала с элементами:

• Практической работы;

Методы проведения:

• Сравнение изображений;

• Беседа по проблемным вопросам;

• Устные упражнения программированного характера

• Графические изображения

Оборудование:

• Опорный конспект урока;

• Тесты;

• Учебник.

Организационный этап:

Взаимное приветствие учителя и учащихся. Определение отсутствующих проверка подготовленности учащихся к уроку, организация внимания учащихся.

Проверка домашнего задания:

Выявление уровня знаний учащихся заданного на дом материала, определение типичных недостатков в знаниях и причин их появления, ликвидация обнаруженных недочетов.

Подготовка учащихся к усвоению нового материала:

Приветствие «Солнечный круг». Учащиеся и учитель встают в круг, берутся за руки и говорят друг другу комплименты либо пожелания, затем все садятся по своим местам. Сообщение учащимся темы, целей и задач изучаемого материала.

Сообщение нового материала:

Определение разъёмных соединений

В каждой машине существуют звенья, образованные путём соединения деталей.
Разъёмными соединениями называют соединения, разборка которых происходит без нарушения целостности составных частей изделия. Разъёмные соединения могут быть как подвижными, так и неподвижными. Наиболее распространенными в машиностроении видами разъёмных соединений являются: резьбовые, шпоночные, шлицевые, клиновые, штифтовые и профильные.
Более 60% разъёмных соединений в машиностроении приходится на резьбовые соединения.


[К содержанию] 

Резьбовые соединения

Резьбовым называют разъёмное соединение составных частей изделия с применением детали, имеющей резьбу.
Резьба представляет собой чередующиеся выступы и впадины на поверхности тела вращения, расположенные по винтовой линии. Телом вращения может быть цилиндр или круглое отверстие - цилиндрические резьбы. Иногда используется коническая резьба. Профиль резьбы соответствует определённому стандарту. Подробно классификацию резьб и изображение резьб на чертежах можно посмотреть здесь, а основные параметры различных резьб посмотреть здесь . 

Виды резьбовых соединений

Основные конструктивные формы головок болтов и винтов

а) Шестигранная головка для затяжки гаечным ключом; б) Круглая головка со шлицом для затяжки отвёрткой; в) Потайная головка со шлицом для затяжки отвёрткой.

Крепежно-уплотняющие резьбы. Их используют в резьбовых изделиях, предназначенных как для скрепления деталей, так и для создания герметичности. К ним относятся резьбы: трубная цилиндрическая, трубная коническая, коническая дюймовая, круглая дюймовая.

Обычно, такие резьбовые соединения используются для герметичного соединения металлических труб.

Две трубы соединяются при помощи цилиндрической муфты (фитинга). Муфта, в отверстии, имеет сквозную резьбу соответствующую резьбе на трубах. На одну трубу накручивается контргайка, а затем муфта. Затем в муфту вкручивается вторая труба, и наконец, муфта поджимается контргайкой. Для надёжного герметичного соединения труб, перед сборкой, следует витки резьбы обмотать паклей или специальной синтетической нитью. Можно для герметизации воспользоваться жидким герметиком, который застывает в резьбе, но такое соединение, в случае ремонта, разобрать будет очень сложно.
Трубы большого диаметра соединяются при помощи фланцев. 

Фланцы труб стягиваются между собой с помощью болтовых соединений.

Установочные винты и соединения.
Установочные винты применяют для фиксации положения деталей и предотвращения их сдвига.

а) С плоским торцом, используется для фиксации при малой толщине детали. б) Конический хвостовик. в) Ступенчатый хвостовик.

Ступенчатый и конический хвостовики используются для крепления деталей имеющих предварительное засверливание.

Пример использования установочного винта с коническим хвостовиком.

Болты и соединения специального назначения.

Гайки

В разъёмных резьбовых соединениях болты и шпильки снабжены гайками. Гайки, в отверстиях имеют ту же резьбу, что и болты (тип, диаметр, шаг). Резьбовое отверстие в гайках определяется из таблиц. Для метрических резьб диаметр отверстия вычисляется по формуле D = d - p, где d - диаметр наружной резьбы (болта); p - шаг резьбы. Например, для гайки М14 с шагом 2 диаметр отверстия будет D = 14 - 2 = 12 мм. Наиболее распространены шестигранные гайки, которые затягиваютсягаечными ключами. 

а) Гайка с фаской;
б) Проточная гайка;
в) Гайки для нагруженных соединений;
г) Прорезные гайки;
д) Гайки для закручивания с небольшой силой затяжки без ключа. 

Шайбы

Шайбы предназначены для увеличения опорной поверхности и предохранение деталей от задиров. Шайбы обычно имеют форму диска с отверстием в середине. Диаметр отверстия должен соответствовать диаметру болта.

Шайба подкладывается под головку болта, в случае затяжки болтом или под гайку, в случае затяжки гайкой. В вибронагруженных механизмах, для предотвращения самоотворачивания резьбовых соединений используются пружинистые разрезные шайбы (граверные шайбы). 

Для расчёта нагрузок и выбора резьбы для нагруженных болтов удобно воспользоваться онлайн калькулятором на сайте "Метизы". 

[К содержанию] 

Шпоночные соединения

Шпоночные соединения служат для закрепления на валу (или оси) вращающихся деталей (зубчатых колес, шкивов, муфт и т. п.), а также для передачи вращающего момента от вала к ступице детали или, наоборот, от ступицы к валу.
Конструктивно, на валу делается паз, в который закладывается шпонка и затем на эту конструкцию надевается колесо, которое так же имеет шпоночный паз. 

В зависимости от назначения шпоночного соединения существуют шпонки разной формы: 

а) Призматическая шпонка с плоским торцом;
б) Призматическая шпонка с плоским торцом и отверстиями для крепежных винтов;
в) Шпонка со скруглённым торцом;
г) Шпонка со скруглённым торцом и отверстиями для крепежных винтов;
д) Сегментная шпонка;
е) Клиновая шпонка;
ж) Клиновая шпонка с упором.

Пример установки сегментной шпонки

Сегментные шпонки, так же как и призматические работают боковыми гранями, то есть предотвращают проворачивание колеса на валу, но из за конструктивных особенностей их используют при небольших вращающих моментах и часто применяют для конических концов валов.

Пример использования клиновой шпонки с головкой

Клиновые шпонки имеют форму односкосных самотормозящих клиньев с уклоном 1:100. Такой же уклон имеют и пазы в ступицах. Головка служит для выбивания шпонки из паза. 

Для расчёта нагрузок и материалов шпоночных соединений удобно воспользоваться онлайн калькулятором на сайте "Метизы".



[К содержанию] 

Шлицевые соединения

Шлицевые соединения используют для соединения валов и колёс за счёт выступов на валу и в падинах в отверстии колеса. 

По принципу действия шлицевые соединения напоминают шпоночные соединения, но имеют ряд преимуществ:

лучшее центрирование деталей на валу;

передают больший вращающий момент;

высокая надёжность и износостойкость.
В зависимости от профиля зубьев различают три основных типа соединений:

а) Прямобочные зубья (число зубьев Z = 6, 8, 10, 12), ГОСТ 1139-80; 
б) Эвольвентные зубья (число зубьев Z = 12, 16 и более), ГОСТ 6033-80; 
в) Треугольные зубья (число зубьев Z = 24, 36 и более).
Широкое распространение шлицевые соединения получили в механизмах, где нужно перемещать колесо вдоль оси вала, например в переключателях скоростей автомобилей. 

Шлицевые соединения надежны, но не технологичны, поэтому их применение ограничено из за высокой стоимости изготовления. 

[К содержанию] 

Клиновые соединения деталей осуществляется клиньями - деталями с двумя рабочими гранями в виде наклонных плоскостей. Клинья вводятся в паз, который разжимаясь, удерживает деталь на основании.
Пример крепления клином при сборке молотка: 

Грани клиньев имеют уклон от 1/20 до 1/100, что обеспечивает самоторможение клина. При больших уклонах требуются устройства (винты и шплинты), предохраняющие клин от самопроизвольного выдвижения. 
Так же, клиновые соединения могут осуществляться не за счёт разжимания паза, а за счёт удержания клина в пазу, например соединения стержень - втулка: 

При соединениях стержень - втулка толщина клина, как правило, составляет от 0,25 до 0,5 диаметра стержня, а высота от 1,1 до 1,2 диаметра втулки. 

[К содержанию] 

Штифтовые соединения служат для соединения осей и валов с установленными на них деталями при передаче небольших вращающихся моментов. Штифты представляют собой цилиндрические или конические валики.

Для штифтов и отверстий в деталях выбираются посадки с натягом.

Наиболее распространены штифты:
А) Цилиндрический - незакаленные диаметром от 0,6 до 50 мм по ГОСТ 3128-70 или закалённые диаметром от 0,6 до 20 мм по ГОСТ 24269-80;
Б) Конический (Конические штифты изготовляют с конусностью 1 : 50, обеспечивающей самоторможение) ГОСТ 3129-70;
В) С насечками. Штифты с насечками устанавливаются в отверстия изготовленные грубой обработкой - сверлением. 


[К содержанию] 

Профильные соединения, в отличие от шпоночных, клиновых и штифтовых, такие соединения, в которых детали скрепляются между собой посредством взаимного контакта по некруглой поверхности.
Часто такие соединения используются для крепления рычагов на валах.

Профильные соединения могут иметь самую разную форму - скоса, прямоугольника, эллипса и тому подобные.
По сравнению со шпоночными и шлицевыми соединениями профильные обеспечивают лучшее центрирование и более высокую прочность. Недостаток профильных соединений, это сложность в изготовлении профильного отверстия.

Закрепление полученных знаний:

Учащиеся отвечают на вопросы на стр. 82.

Подведение итогов:

Выставление оценок:

5 –

4 –

3-

2 -

Рефлексия:

С какими геометрическими телами вы сегодня познакомились?

Где можно применять данные знания?

Что на уроке понравилось?

Домашнее задание. Параграф 35.