基于項目教學法的減速器中鍵聯接的選擇

莊園園李源昊于曉文.沈陽工學院機械與運載學院 .沈陽鼓風機集團股份有限公司

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基于項目教學法的減速器中鍵聯接的選擇

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1.沈陽工學院機械與運載學院 2.沈陽鼓風機集團股份有限公司

鍵聯接的選擇是機械設計基礎課程中較重要的內容。傳統教學針對鍵聯接的內容更偏重于理論教學，應用性不強。因此，在后期進行機械設計基礎課程設計時，學生們不知道如何確定鍵聯接的類型、尺寸和強度校核，部分學生是隨手畫的。針對這種現象，通過項目教學方式改變傳統教學模式，讓學生們有目的的帶著任務去學習。項目教學過程中，在進行鍵聯接的選擇子項目時，按實際選擇過程設計步驟框圖，將每個步驟中涉及的知識點進行重組。針對鍵聯接的選擇設置了5個模塊，各個模塊之間銜接緊密，幫助學生們清楚地了解鍵聯接的選擇過程。在邊學邊的過程中，將理論與實際結合，使教學效果有了一個質的飛躍。關鍵字：鍵聯接的選擇 項目教學 教學改革 重組 模塊

在一批普通本科院校轉型的大潮中，如何進行教學改革成了頭等大事。教學改革的核心是課程改革。基于項目教學法對《機械設計基礎》課程進行教學改革與實踐的研究獲批為2015年校級教學改革研究項目。在進行課程改革過程中，按照項目工作過程編制了八個子項目：減速器總體設計、V帶傳動設計、齒輪傳動設計、減速器箱體及螺紋聯接設計、減速器中鍵聯接的選擇、減速器中聯軸器的選擇、減速器中滾動軸承設計和減速器中軸的設計。鍵聯接是應用最廣泛的一種軸轂聯接，屬于可拆聯接，用于實現軸與軸上零件（如帶輪、齒輪等）輪轂之間的周向固定，以傳遞轉矩，有的鍵聯接還可以實現軸向固定并傳遞軸向力。

下面具體敘述一下基于項目教學法的鍵聯接的選擇。

1　用框圖形式編制鍵聯接的選擇步驟

2　設置相關知識點模塊

2.1模塊1 選擇鍵的類型

鍵聯接按裝配時是否受力可以分為松鍵聯接（平鍵、半圓鍵）和緊鍵聯接（楔鍵、切向鍵）。

平鍵：鍵的兩個側面為工作面，靠鍵槽與鍵的側面擠壓來傳遞轉矩。平鍵聯接具有對中性較好、結構簡單、裝拆方便等優點。

分類：（1）普通平鍵：按照端部形狀分為圓頭（A型）、平頭（B型）和單圓頭（C型）。（2）導向平鍵：用于動聯接。（3）滑鍵：用于動聯接。

半圓鍵：用于靜聯接。鍵的兩個側面為工作面。

楔鍵：鍵的上下兩個面為工作面。主要用于定心精度要求不高、低速的場合。

切向鍵：由一對斜度為1：100的楔鍵組成。鍵的上下兩個面為工作面。

2.2模塊2 分析失效形式

（1）普通平鍵聯接（靜聯接）→主要失效形式→平鍵、軸和輪轂這三者中較弱者（通常為輪轂）的工作面被壓潰。

（2）導向平鍵和滑鍵（動聯接）→主要失效形式→工作面過度磨損。

2.3模塊3 選擇鍵的材料

（1）鍵聯接→主要失效形式→壓潰和磨損→鍵的材料要求：要有足夠的硬度→規定：鍵用抗拉強度≥600MPa的鋼制造（45鋼、Q275）。

（2）大批量生產→采用精拔中碳鋼。

（3）輪轂為非鐵金屬或非金屬材料→20、Q235等牌號的鋼。2.4 模塊4 確定鍵的尺寸鍵的主要尺寸包括截面尺寸（鍵寬b×鍵高h）和長度L。（1）橫截面尺寸（鍵寬b×鍵高h）：根據鍵聯接所在軸段直徑d從國家標準中選取鍵的橫截面尺寸。

（2）長度L：根據輪轂寬度B確定鍵的長度L，靜聯接取L=B-（5~10）mm，動聯接需要計算移動距離。鍵的長度L應符合標準中規定的長度系列。

2.5模塊5 鍵聯接的強度校核

假定壓力沿鍵長和鍵高方向均勻分布，可按工作面平均擠壓應力或平均壓強進行擠壓強度或耐磨性的校核。

應注意：k——鍵與鍵槽的工作高度mm，一般取k≈h/2。

L——鍵的工作長度mm（圓頭平鍵l=L ?b ；平頭平鍵l=L ；單圓

頭平鍵L b 2

l=?/）。

［］Pσ、［］

p可通過查表確定。

判斷鍵聯接是否滿足強度條件。

3　總結

采用項目教學法對鍵聯接進行選擇，區別于原有的傳統知識體系。采用框圖形式編寫鍵聯接的選擇過程，條理清楚，邏輯性較強，學生們可以清晰、全面地掌握鍵聯接選擇的過程，在項目實踐過程中學會如何將所學的知識應用到實際中。

［1］于興芝，尚長沛.機械設計基礎［M］.中國人民大學出版社，2008： 212-216.

［2］李建功.機械設計［M］.機械工業出版社，2015： 97-102.作者簡介

莊園園（通訊作者），1988年07月出生，女，漢族，沈陽工學院，教師，研究方向：機械設計及理論。