机械设计基础 教学课件 作者 唐昌松 学习情境十三 轴的结构与承载能力设计.ppt

《机械设计基础 教学课件 作者 唐昌松 学习情境十三 轴的结构与承载能力设计.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、学习情境十三轴的结构与承载能力设计能够正确识别轴的类型及选择合适的材料；能够根据实际情况选择合理的轴向与周向定位方法；能够对轴的结构及承载能力进行正确设计。能力目标◆13.1轴的结构与承载能力设计◆13.2轴的结构设计◆13.3轴的承载能力设计◆13.4轴的设计实例学习内容案例导入轴在减速器上的应用实例13.1轴的类型及材料一、轴的类型齿轮轴轴可分为转轴、传动轴和心轴三类转轴：既传递转矩又承受弯矩按承载情况分类汽车的传动轴传动轴：只受转矩，不受弯矩M=0，T≠0如：汽车中联接变速箱与后桥之间的轴。心轴：只承受弯矩（M），不传递转矩（T=0）固定

2、心轴：轴固定问：火车轮轴属于什么类型？转动心轴转动心轴：轴转动自行车前轮轴问：自行车的前轮轴属于什么类型？固定心轴一、轴的类型还可分为直轴、曲轴和挠性钢丝轴。曲轴挠性钢丝轴直轴光轴阶梯轴按几何形状分类二、轴的材料（1）强度、刚度、耐磨性等方面的要求；（2）轴的热处理方法要求（3）机加工工艺性的要求（4）轴的材料来源和经济性等材料要求1）碳素钢：30、35、45、50(正火或调质)，45应用最广。价廉，对应力集中不敏感，良好的加工性。2）合金钢：40Cr、20CrMnTi等，强度高、寿命长，对应力集中敏感，价格较贵。用于重载、小尺寸的轴。3）球墨

3、铸铁：价廉、对应力集中敏感性低，适于复杂外形的轴常用材料设计内容1、合理的结构设计—根据工作条件，考虑轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面要求，确定轴的合理外形，各段轴径和长度以及全部结构尺寸。2、承载能力设计有足够的强度—疲劳强度、静强度有足够的刚度—防止产生大的变形有足够的稳定性—防止共振—稳定性计算13.2轴的结构设计一、轴的设计内容及步骤轴的设计步骤轴设计的结构具有多样性。注意（1）根据工作要求选择轴的材料和热处理方式。（2）按扭转确定约束条件或同类机器类比，初步确定轴的最小直径。（3）考虑轴上零件的定位和装配及轴的加工等条件，进

4、行轴的结构设计，画出草图，确定轴的几何尺寸，得到轴的跨距和力的作用点。（4）根据结构尺寸和工作要求，进行强度承载能力计算。如不满足要求，则修改初定的最小轴径，重复（3）（4）步骤，直到满足设计要求。滚动轴承齿轮滚动轴承键槽联轴器轴颈轴身轴头轴颈轴身轴头轴承盖轴承盖二、轴的结构减速器的输出轴思考1：1、2、3、4、5分别指什么零件？思考2：轴上零件的拆装顺序？三、轴的结构设计要求和尺寸确定方法轴的结构设计要求：（1）轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置，定位准确、定位可靠。（2）轴上的零件应便于装拆和调整。（3）轴的加工、热处理、装配、检验、维修

5、等都应具有良好的制造工艺性。（4）尽量减少应力集中现象等。（5）对轴与其它零件（如滑动轴承、移动齿轮）间有相对滑动的表面应有耐磨性要求。（6）对重型轴还须考虑毛坯制造、探伤、起重等问题。各轴段直径和长度的确定方法：（1）各轴段所需的直径与轴上载荷的大小有关。（2）初步设计时，可按轴所受的转矩初步估算轴所需的最小直径。（3）按轴上零件的装配方案和定位要求，从最小直径处起逐一确定各段轴的直径。（4）有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径及所选配合的公差。（5）为了使齿轮、轴承等有配合要求的零件装拆方便，并减少配合表面的擦伤，在配合轴段前应采用较小的直

6、径。（6）为了使与轴作过盈配合的零件易于装配，相配轴段的压入端应制出锥度或在同一轴段的两个部位上采用不同的尺寸公差。（7）为了保证轴向定位可靠，与齿轮和联轴器等零件相配合部分的轴段长度一般应比轮毂长度短2~3mm。（8）如果轴端开键槽或车螺纹，则计算所得直径应适当加大，开一个键槽，轴径加大3%～5%；开两个键槽，轴径加大7%左右，然后将轴端直径圆整成标准值，成为标准轴径。四、轴上零件的轴向定位目的：防止零件沿轴向窜动，确保零件轴向准确位置。1．轴肩或轴环定位2．套筒定位3．轴端挡圈定位4．圆锥面定位5．圆螺母定位6．弹性挡圈定位7．弹性挡圈定位

7、平键联接花键联接销联接成型联接过盈配合五、轴上零件的周向定位目的：使零件能同轴一起转动，传递转矩。六、轴的结构工艺性便于加工、测量、维修及轴上零件的拆装从加工考虑，最好是直径不变的光轴，但光轴不利于零件的装拆和定位，所以实际上多采用阶梯轴。为了能选用合适的圆钢和减少切削加工量，阶梯轴各轴段的直径不宜相差太大，一般取5mm~10mm。不同轴段的键槽，应布置轴的同一母线上，以减少键槽加工时的装卡次数；a.正确结构b.不正确结构需磨制轴段时，应留砂轮越程槽；需车制螺纹的轴段，应留螺纹退刀槽。为了便于加工和检验，轴的直径应取为圆整值；与滚动轴承相配合的

8、轴颈直径应符合滚动轴承内径标准；有螺纹的轴段直径应符合螺纹标准直径。为了便于装配，轴端应加工出倒角（一般为45º），如图a所示，以免装配时把轴上零件的