CH7-1轴.ppt

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1、第7章轴基本要求及重点、难点7.1轴的功用、类型及设计要求7.2轴的材料7.3轴的结构设计7.4轴的强度、刚度计算计划学时：6h制作人：向敬忠基本要求:1）掌握轴的功用及类型。2）了解轴常用的材料。3）掌握轴结构设计主要问题。4）了解提高轴强度、刚度的措施。重点、难点：1）轴的分类。2）轴的结构问题。3）轴的强度计算作业:教材2：7-1；大作业：7-27.1轴的功用和类型及设计要求7.1.1轴的分类及功用1.根据轴线形状分轴一般要由滑动轴承或滚动轴承支承，使其上零件具有确定的工作位置，并传递运动和动力。轴是机械传动中必不可少的

2、重要零件之一。直轴、曲轴和挠性钢丝软轴。曲轴主要用于作往复运动的机械中。挠性钢丝软轴是由几层紧贴在一起的钢丝层构成，可以把转矩和旋转运动灵活传到任何位置，直轴应用最为广泛。长直轴光轴形状简单、加工方便、应力集中源少，但轴上零件不易定位及装配；阶梯轴与光轴正好相反。通常直轴都制成实心的，但有时由于结构的要求而需要在轴中装设其它零件，或者在提高轴的刚度、减小轴的质量具有特别重大作用的场合，则将其制成空心轴。空心轴内径与外径的比值通常为0.5～0.6，以保证轴的刚度及扭转稳定性。2.根据轴的外形分直径无变化的光轴和直径有变化的阶梯轴

3、。光轴阶梯轴空心轴3.根据承载情况不同分转轴、心轴和传动轴三类。1）转轴既传递转矩又承受弯矩，这类轴在各类机器中最为常见；2）传动轴只传递转矩而不承受弯矩或承受弯矩很小，3）心轴只承受弯矩而不传递转矩，如火车车辆的轴、自行车的前轴，心轴又可细分为固定心轴和转动心轴转动心轴7.1.2轴的设计要求和设计步骤1.对轴的设计要求轴的设计包括结构设计和工作能力计算。合理的结构和足够的强度是轴的设计必须满足的基本要求。轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理的确定轴的结构形式和尺寸。如果轴的结构设计不合理，

4、则会影响轴的加工和装配工艺，增加制造成本，甚至影响轴的强度和刚度。因此，轴的结构设计是轴设计中的重要内容。轴的工作能力计算包括轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。足够的强度是轴的承载能力的基本保证。否则会发生塑性变形或断裂失效，使其不能正常工作。对某些旋转精度要求较高的轴或受力较大的细长轴，需保证足够的刚度，以防止工作时产生过大的弹性变形；对一些高速旋转的轴，还要考虑振动稳定性问题，以防止共振的发生。2.轴的设计步骤①按工作要求选择轴的材料；②估算轴的基本直径；③轴的结构设计；④轴的强度校核计算；⑤必要时作刚度或振动稳定性

5、等的校核计算；⑥绘制轴的零件工作图。注意：在轴的设计计算过程中，应注意轴的设计计算与其他有关零件的设计计算往往相互联系、影响，因此必须结合进行。7.2轴的材料2.合金钢优质中碳钢具有较高的综合机械性能，用于较重要或承载较大的轴，并可通过调质或正火等热处理方法改善和提高其机械性能。普通碳素钢用于不重要或承载较小的轴。1.碳素钢合金钢具有较高的综合力学性能和较好的热处理性能，常用于重要性很强、承载很大而重量尺寸受限或有较高耐磨性、防腐性要求的轴。但合金钢对应力集中敏感性较高，且价格较高。3.球墨铸铁球墨铸铁具有价廉、强度较高、良好

6、的耐磨性、吸振性和易切性以及对应力集中的敏感性较低等优点。适于制造成形轴。但铸铁件品质不易控制，可靠性差。注意：钢材的种类和热处理对其弹性模量影响甚小，如欲采用合金钢代替碳素钢或通过热处理来提高轴的刚度，收效甚微。7.3轴的结构设计设计实质：确定轴的合理外形和包括各轴段长度、直径及其他细小尺寸在内的全部结构尺寸。决定因素：轴的毛坯种类，轴上作用力的大小和分布情况，轴上零件的布置及固定方式，轴承类型及位置，轴的加工和装配工艺性以及其他一些要求。注意：轴的结构受多方面因素的影响，且其结构形式又要随着具体情况的不同而异，所以轴没有标

7、准的结构形式。应满足的要求：1)轴和轴上零件要有准确的工作位置；2)轴上零件应便于装拆和调整；3)轴应具有良好的制造工艺性；4)轴的受力合理，有利于提高强度和刚度；5)节省材料，减轻重量；6)形状及尺寸有利于减小应力集中。7.3.1轴的主要组成轴颈——轴上被支承的部分。轴头——安装轮毂部分。轴身——联接轴颈和轴头的部分。轴伸——外伸的轴头。轴肩或轴环——阶梯轴上截面尺寸变化的部位为了便于安装和拆卸，一般的转轴均为中间大、两头小的阶梯轴。轴肩和轴环便于轴上零件的安装，常做为轴向定位、固定的手段，其高度取决于它的用途。7.3.2轴

8、的各段直径和长度的确定1.轴的各段直径遵循原则：1)配合性质不同的表面(包括配合表面与非配合表面)直径应有所不同；2)加工精度、表面粗糙度不同的表面直径应有所不同；3)应便于轴上零件的装拆。注意问题：1)与轴承配合的轴颈，其直径必须符合滚动轴承内径的标准系列；2)轴上的螺纹部