《机械设计14轴》PPT课件

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1、第十四章　轴14.1轴的功用和类型功用轴用来支持旋转的机械零件，它既传递转矩又承受弯矩。轴按其轴线的形状分为：直轴、曲轴、挠性轴.本章只研究直轴．类型直轴直轴曲轴挠性轴14.1.1直轴的分类按照承受载荷的情况，直轴分：1、转轴：工作时既承受弯矩又传递转矩的轴称为转轴。2、心轴：用来支撑转动零件且只承受弯矩而不传递转矩的轴称为心轴。又分：1)转动心轴、2)固定心轴。3、传动轴：只传递转矩而不承受弯矩或承受弯矩很小的轴称为传动轴。转轴齿轮减速器中的轴心轴转动心轴铁路车辆的轴固定心轴自行车前轴传动轴汽车传动轴14.

2、2轴的材料主要采用1、碳素钢:特点：价格便宜；弹性模量E碳=E合金；对应力集中不太敏感。例：35#；45#（最常用）；50#。不重要的或受力较小的轴及一般传动轴可使用Q235~Q275或普通碳素钢A3；A5。热处理方法：调质或正火处理。2、合金钢:特点：机械性能高；淬火性能高；对应力集中敏感。例：常用的合金钢有12CrNi2、12CrNi3、20Cr、40Cr和38SiMnMo等。热处理方法：调质和淬火用途：要求减轻重量或提高耐磨性或高温或低温下工作的轴。无特殊要求时一般采用碳钢。3、铸铁：特点：高强度铸铁和

3、球墨铸铁有良好的工艺性，并具有价廉、吸振性和耐磨性好以及对应力集中敏感性小等优点。用途：适用于制造结构形状复杂的轴（如曲轴、凸轮轴等）。轴的常用材料及其主要力学性能见表14-1.4、轴的毛坯选择当轴的直径较小而又不太重要时，可采用轧制圆钢；重要的轴应当采用锻造坯件；对于大型的低速轴，也可采用铸件。14.3轴的结构设计传动零件必须被支承起来才能工作。轴就是用来支承传动零件的。轴本身也必须被支承起来，轴上被支承的部分称为轴颈，支承轴颈的支座称为轴承。轮毂与轴之间的联接称为轴毂联接，常用的有键联接和花键联接，还有销

4、联接、过盈配合联接等，这些联接均属于可拆联接。轴的结构和形状取决于下面几个因素：（1）轴的毛坯种类：（2）轴上作用力的大小及其分布情况；（3）轴上零件的位置、配合性质及其联接、固定的方法；（4）轴承的类型、尺寸和位置；（5）轴的加工方法、装配方法以及其他特殊要求。可见，影响轴的结构与尺寸的因素很多，设计轴时要全面综合地考虑各种因素。轴的结构设计是指使轴的各部分具有合理的结构、形状和尺寸的设计。一般在进行轴的结构设计时的已知条件有：机器的装配简图，轴的转速，轴传递的功率，轴上零件的主要参数和尺寸等。轴的结构设计

5、的主要要求是：1、满足使用要求：ａ、准确定位；轴和轴上零件要有准确的工作位置；ｂ、固定要求：各零件要牢固、可靠地相对固定(周向固定，轴向固定)；c、尺寸合理性要求：轴各部分的直径和长度尺寸要合理。2、良好的结构工艺性：ａ、加工工艺性：所设计的轴便于加工；ｂ、装配工艺性：轴上零件便于装拆；3、提高轴的疲劳强度：ａ、改善受力状况，减少应力集中；ｂ、改善轴的表面状态。以减速器的高速轴为例说明减速器高速轴结构图14.3.1满足使用要求为实现轴的功能，必须保证轴上零件有准确的工作位置，要求轴上零件沿圆周方向和轴向固定。

6、1、周向固定键联接花键联接成形联接弹性环联接销联接过盈配合联接２、轴向固定方法对于标准件的定位尺寸要查有关标准件的标准。（如滚动轴承、联轴器等）（１）轴肩(2)套筒固定(3)圆螺母固定(4)轴端挡圈(5)弹性挡圈(6)紧定螺钉（7）锥面装拆方便，可兼作周向固定。宜用于高速、冲击及对中性要求高的场合。只用于轴端。常与轴端挡圈联合使用，实现零件的双向固定。14.3.2良好的结构工艺性退刀槽越程槽1、加工工艺性：设计轴的过程中要考虑轴的加工过程和工作要求；1)砂轮越程槽：便于安装轴承处的磨削加工，以改善粗糙度；2)

7、螺纹退刀槽：用于加工螺纹时有足够的退刀空间；3)轴两端要有中心孔；4)为便于轴的加工，同一轴上有多个键槽时，各键槽应设计在同一圆柱母线上，且尽量选用同一截面尺寸的键。2、装配工艺性：ａ、常将轴设计成阶梯形——阶梯轴。将轴设计成怎样的阶梯形，要看轴上零件的装、拆顺序。ｂ、轴端倒角；为便于轴上零件装、拆，在设计轴时要考虑加工倒角：450；360；600或采用过盈配合甚至导锥面。14.3.3提高轴的疲劳强度1、减小应力集中零件截面发生突变的地方都会产生应力集中现象。防止措施有:a轴径变化处有过渡圆角；b相邻两轴径相

8、差不能太大，一般相差5～10mm；c采用轴肩过渡和内凹圆角结构；d避免在轴上开横孔，切口或凹槽；e采用卸载槽。过渡肩环轴肩过渡和内凹圆角结构内凹圆角配合轴段上的卸载槽轮毂上的卸载槽2、改善轴的受力状况合理布置轴上的零件可以改善轴的受力状况。起重机卷筒中，大齿轮和卷筒应联成一体；当动力从两轮输出时，应将输入轮布置在中间。合理布置轴上的零件可以改善轴的受力状况。例如，下图所示为起重机卷筒的两种布置方案，