机械设计基础 06轴与轴毂联接课件.ppt

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1、第6章轴与轴毂联接●6.1轴的分类与轴的材料●6.1.1稳定循环变应力●6.1.2轴的分类●6.1.3轴的材料●6.2轴的结构设计●6.2.1轴的各部分名称●6.2.2轴上零件的轴向固定●6.2.3各轴段直径和长度的确定●6.2.4影响轴结构的一些因素●6.3轴的强度计算●6.3.1传动轴的强度计算●6.3.2心轴的强度计算●6.3.3转轴的强度计算与设计过程第6章轴与轴毂联接●6.4轴毂联结●6.4.1键联接的类型●6.4.2普通平键联接的设计过程●6.4.3花键联接●6.4.4轴上零件周向固定的其他方法●本章小结●本章实训●6.1轴的分类与轴的材料

2、轴是组成机器的重要零件之一。用于支承作回转运动或摆动的零件，使其有确定的工作位置。它的结构和尺寸是由被它支承的零件和支承它的轴承的结构和尺寸决定的，轴是重要的非标准零件。●6.1.1稳定循环变应力稳定循环变应力是指应力变化周期、应力幅和平均应力都不随时间发生变化的应力；若应力变化周期、应力幅和平均应力中至少有一个是随时间发生变化的即为非稳定循环变应力。1.稳定循环变应力如图6.1所示，稳定循环变应力的主要参数有：应力幅、平均应力、变应力循环特征、最大应力和最小应力。图6.1稳定循环变应力(6.1)(6.2)(6.3)从图中可知2.几种特殊的稳定循环变应

3、力1)对称循环变应力(如图6.2所示)图6.2对称循环变应力2.几种特殊的稳定循环变应力2)脉动循环变应力(如图6.3所示)图6.3脉动循环变应力2.几种特殊的稳定循环变应力3)静应力图6.4静应力静应力可看作变应力的特例●6.1.2轴的分类轴的分类方法很多。按照轴线形状轴可分为直轴(如图6.5所示)、曲轴(如图6.6所示)和软轴(如图6.7所示)图6.5直轴图6.6曲轴图6.7软轴●6.1.2轴的分类按照外形，轴可分为光轴(如图6.5所示)和阶梯轴(如图6.8所示)图6.5直轴图6.8阶梯轴●6.1.2轴的分类按照承受载荷的不同对轴进行分类传动轴只承

4、受转矩、不承受弯矩或受很小弯矩的轴。如图6.9所示为汽车的传动轴。图6.9传动轴●6.1.2轴的分类按照承受载荷的不同对轴进行分类2.心轴通常指只承受弯矩而不承受转矩的轴。心轴按其是否转动可分为转动心轴和固定心轴。如图6.10(a)所示为车辆的转动心轴；如图6.10(b)所示为自行车前轮的固定心轴。在静载荷作用下，固定心轴产生静应力，转动心轴产生对称循环变应力(a)转动心轴(b)固定心轴图6.10心轴●6.1.2轴的分类按照承受载荷的不同对轴进行分类3.转轴既承受弯矩又承受转矩的轴。转轴在各种机器中最为常见。如齿轮轴。图6.11所示齿轮减速器中的轴都是

5、转轴。图6.11转轴●6.1.3轴的材料由于轴工作时产生的应力多为变应力，所以轴的失效多为疲劳损坏，因此轴的材料应具有足够的抗疲劳强度、较小的应力集中敏感性和良好的加工性。轴与滑动轴承发生相对运动的表面应具有足够的耐磨性。轴的常用材料是碳素钢、合金钢、球墨铸铁和高强度铸铁。●6.1.3轴的材料1.碳素钢有足够高的强度，对应力集中敏感性较低，便于进行各种热处理及机械加工，价格低、供应充足，故应用最广。优质中碳钢30、40、45、50钢常用于比较重要和承载较大的轴，尤以45号钢应用最广。对于这类钢可通过调质或正火等热处理方法改善和提高其力学性能。普通碳素钢

6、Q235、Q275可用于不重要或承载较小的轴。●6.1.3轴的材料2.合金钢合金钢具有良好的综合力学性能和热处理性能。所以对承载很大而重量、尺寸受限制或有较高强度、耐磨性、较强耐腐蚀性要求的轴，多用合金钢制造，并进行必要的热处理。常用的合金钢有：12CrNi2、12CrNi3、20Cr、40Cr、38SiMnMo等。必须注意的是：①合金钢对应力集中的敏感性高，且价格高，所以合金钢轴的结构形状必须合理，否则就失去用合金钢的意义。②在一般工作温度下，合金钢和碳素钢的弹性模量十分接近，故用合金钢代替碳素钢不能达到提高刚度的目的，此时应通过增大轴径、改变结构或

7、减小跨距等方式来解决。③各种热处理、化学处理及表面强化处理(如喷丸、滚压等)，可以显著提高碳素钢或合金钢制造的轴的疲劳强度及耐磨性，但对其刚度影响很小。合金钢只有进行热处理后才能充分显示其优越的力学性能。●6.1.3轴的材料3.球墨铸铁和高强度铸铁球墨铸铁和高强度铸铁的机械强度比碳素钢低，但因铸造工艺性好，适合于制造外形复杂的轴(如曲轴、凸轮轴等)，其价格低廉、强度较高、具有良好的吸振性、耐磨性和易切削性好，对应力集中敏感性低，故应用日趋增多。但铸件质量不易控制，可靠性差。表6-1列出了轴的常用材料及其力学性能，供设计时参考选用。●6.2轴的结构设计轴

8、的结构设计就是根据轴的受载情况和工作条件确定轴的形状和全部结构尺寸。轴结构设计的总原则是：在满