《轴设计N》PPT课件

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1、第六章轴设计内容轴的功用及分类轴的结构设计轴的强度计算1.轴的功用及分类功用支撑回转零件传递运动和转矩分类心轴：只承受弯矩、不承受转矩，又可分为传动轴：主要承受转矩、不承受或承受很小弯矩转轴：既承受弯矩、又承受转矩转动心轴固定心轴按载荷分类一、轴设计概述受弯轴段2.轴的材料碳素钢优质碳素钢：35、45、50等45钢使用最广泛普通碳素钢：Q235A等特点强度、刚度、塑性和韧性等综合机械性能好应力集中敏感性小热处理后提高耐磨性、疲劳强度2.轴的材料（续）合金钢用于高速、重载、较重要的轴常用40Cr、40MnB、20CrMnT

2、i等特点强度和淬火性比碳素钢好热处理后提高耐磨性、疲劳强度对应力集中敏感性较大价格比碳素钢贵注意刚度与碳素钢相同(两者弹性模量E相近)我国Cr、Ni资源少，尽量用代用钢种(如40MnB机械性能接近40Cr)2.轴的材料（续）球墨铸铁以铁代钢特点:吸振性、耐磨性好对应力集中敏感性较小可以做成复杂形状价廉冲击韧性低、质量不易控制毛坯圆钢棒料尺寸小的轴锻造毛坯尺寸较大或为提高强度的轴焊接毛坯大件锻造困难铸造毛坯形状复杂的轴、空心轴等二、轴的结构设计1、轴的结构设计原则满足强度、刚度、防振的要求，并通过结构设计提高这些方面的性能

3、保证轴上零件定位且固定可靠便于轴上零件装拆和调整轴的加工工艺性好阶梯轴光轴等强度轴rhDdC1轴肩r轴的过渡圆角半径<零件毂孔倒角C1hDdbrR轴环或圆角R轴肩高度h＝(0.07～0.1)d>零件毂孔倒角C1或圆角R轴肩与轴环2.轴上零件的轴向定位和固定轴肩与轴环螺纹应力集中严重、不宜在轴的中间部位用于轴向力较小的场合弹性档圈翅片圆螺母(2)圆螺母和弹性档圈不宜用于较高转速的轴不能有“过定位”套筒123(3)套筒(4)轴端档圈用螺钉将档圈固定在轴的端面与轴肩或锥面配合、固定轴端零件兼作周向固定受力较小、不宜于高速轴紧定

4、螺钉(5)紧定螺钉(1)键平键使用最为广泛花键承载能力较大3.轴上零件的周向固定(2)过盈连接4.轴的加工和装配工艺性阶梯轴从装配观点两头小中间粗从承载观点中间受弯矩大不同轴段的各键槽方向应一致砂轮越程槽螺纹退刀槽直径相近的轴段，其过渡圆角、倒角、键槽、退刀槽等结构尺寸尽量统一轴的配合直径应圆整为标准值倒角与零件过盈配合的轴端应有导向锥面同一轴段采用不同的尺寸公差(1)减小轴的应力集中避免轴的剖面尺寸剧变，过渡圆角半径不宜过小减小过盈处应力集中—开减载槽凹切圆角过渡肩环5.提高轴强度与刚度的结构措施轮毂上开卸载槽轴上开卸

5、载槽增大配合处直径应力集中系数减小15%-25%应力集中系数减小40%应力集中系数减小30%-40%d1=(1.06~1.08)dr>(0.1~0.2)d合理布置零件位置改变零件结构改善轴的受力(2)改善轴的受力状况压轴力的传递过程：作用在V带轮上的压轴力经过滚动轴承后，传递到轴承座上，再经过连接螺栓传递给箱体转矩的传递过程：转矩由连接螺栓传递到法兰盘上，再经过花键传递到花键轴上改善结构选材轴的结构设计初定轴的最小直径轴上零件的定位和固定加工和装配的工艺性提高轴强度的结构措施轴的强度计算轴的刚度计算轴的稳定性计算有特殊要

6、求时轴设计时所要解决的问题：结构问题—确定轴的形状和尺寸强度问题—防止轴发生疲劳断裂刚度问题—防止轴发生过大的弹性变形振动稳定性问题—防止轴发生共振6.轴的设计步骤确定各零件位置初估最小轴径dmin=28mm零件的轴向定位与固定确定各段直径零件的周向固定键槽、过定位、密封举例7.轴的结构设计举例28354042404750三、轴的强度计算脉动循环应力对称循环应力（）to（）（）ttoo转轴弯矩：对称循环应力扭矩：脉动循环应力(常见)t静应力1.轴的应力分为三类FT对于转轴由轴的结构而定解决办法：转矩弯矩仅考虑

7、的强度条件用降低来考虑的影响适于初估直径(跨距？力作用点？)2.按扭转强度计算(初算轴径)FT对于实心圆轴的设计式对于一定的材料为常数取值d也可以按经验公式估算（高速轴C取大值）轴的材料A3,201Cr18Ni9Ti354540Cr,35SiMn,2Cr13,20CrMnTi12~2012~2520~3030~4040~52C160～135148~125135～118118～107107～98材料力学第三强度理论同时承受和的某一截面强度条件为：对于直径d的实心轴齿轮在上部啮合3.按弯扭合成强度计算(一般轴)当量弯矩和在转

8、轴上产生的应力性质可能不同产生的弯曲应力对称循环变应力为：产生的扭剪应力大小和方向不变大小经常变化大小和方向经常变化静应力脉动循环变应力对称循环变应力将转化为对称循环变化来考虑折算系数材料力学中：转轴的强度计算校核式：危险截面最大处较大且较小处设计式：截面若有键槽，算出直径加大5％提高轴的强度的常用措施增大轴径改变材