第12章 轴和联轴器课件

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1、第十二章轴和联轴器第一节轴第二节联轴器、离合器和制动器第一节轴一、轴的用途及分类二、轴设计的主要内容三、轴的材料和热处理四、转轴的初算直径五、轴的结构设计六、轴的强度计算一、轴的用途及分类1.用途2.分类②按轴线形状可分为曲轴、直轴和钢细软轴。③按传递载荷分为心轴、传动轴和转轴。心轴：只承受弯矩；不受转矩。传动轴：只承受转矩；只承受弯矩。转轴：既受弯矩又受转矩。①按轴的外形分为光轴、阶梯轴、空心轴和实心轴。①支撑回转零件（如如卷筒、齿轮、皮带轮、联轴器等）。②传递转矩。心轴、光轴固定心轴转轴轴图钢细软轴曲轴二、轴

2、设计的主要内容1.设计内容：结构设计和工作能力计算。2.设计步骤材料选择估算最小直径结构设计（合理地确定轴的结构形式和尺寸，保证轴上零件顺利拆、装和调整、精确定位、使轴受力合理及具有良好的加工工艺性等是轴结构设计的重要内容）强度校核、刚度（重要轴）校核，高速下稳定性校核绘制零件图。不合格不合格不合格三、轴的材料和热处理1.对轴材料的性能要求①具有足够的强度；②对应力集中敏感性小；③良好的加工工艺性和经济性。2.轴的常用材料轴的常用材料为碳素钢、合金钢。①碳索钢价格便宜，对应力集中敏感性小，应用最广。如45调制。②

3、合金钢机械强度高，热处理性能好，淬火性好。如40Cr40CrNi，42CrMo等调制处理；20CrMnTi渗碳淬火。常用于高速、重载，要求结构紧凑，耐磨性好的工况下。③铸铁流动性好,吸振性耐磨性强,对应力集中敏感性较低，易得到复杂结构。发动机曲轴。四、转轴的初算直径若上有一个键槽，加大3％（双键槽增大7％）。根据强度条件按扭转强度条件初步估算轴的直径，用降低许用应力的办法考虑弯矩的影响。五、轴的结构设计1．拟定轴上零件的装配方案2．轴上零件的定位3．确定各轴段直径和长度4．轴的结构工艺性5.提高轴的强度1。阶梯轴

4、图中低速级小齿轮轴的结构设计简图1-轴端档圈；2-V带轮；3-轴承盖；4-滚动轴承；5-套筒；6-平键；7-齿轮2．轴上零件的定位周向定位（键、花键、过盈配合、销和紧定螺钉等）轴向定位轴肩、轴环用于轴向力比较大的场合。套筒用于零件之间尺寸较小的场合，与轴间隙配合。圆螺母+止动垫片用于较大轴向力的轴端及不宜用定位套筒的场合。轴端挡圈用于轴端。弹性挡圈紧定螺钉用于较小载荷轴上零件的轴向固定图轴上零件的轴向固定轴肩轴环套筒圆螺母轴端挡圈弹性挡圈紧定螺钉3．确定各轴段直径和长度①为提高安装工艺性，设计成中间大、两头小阶梯

5、轴；②与标准件配合的轴段直径应按标准件的内径选取；③与密封装置相接触的轴段直径应按密封装置的要求选取；④滚动轴承的定位轴肩应低于轴承内圈端面厚度的2/3；⑤有配合要求的轴段直径取标准直径；无配合要求的轴段直径取为整数值；⑥轴段长度应略小于与之配合的轮毂长度。4．轴的结构工艺性①加工工艺性越程槽、退刀槽所有轴段的键槽应布置在轴的同一母线上。②装、拆工艺性轴端加工450倒角。轴肩高度导锥。5.提高轴的强度①合理布置轴上零件，以减少轴的载荷；②改进轴上零件的结构，以减少轴的载荷；③改进轴的结构，减少应力集中;

6、④改进轴的表面质量，以提高轴的疲劳强度。345确定各轴段直径和长度图1-轴端档圈；2-V带轮；3-轴承盖；4-滚动轴承；5-套筒；6-平键；7-齿轮轴的结构工艺性和提高轴的强度图越程槽、退刀槽键槽的布置轮的不同布局零件的不同结构1.方法①弯扭合成法（一般用途轴）；②安全系数法（重要轴）。2.步骤①作轴计算简图求支反力。确定支反力的作用点（近似取轴承宽度的1/2处)、确定轴上载荷的大小、方向及作用点，将轴上的力分解为水平面（下标用H表示）和垂直面（下标用V表示），分别求各面支反力。②计算水平面弯矩及垂直面弯矩，分别

7、绘制两平面的弯矩图。计算合成弯矩并绘制合成弯矩图。③计算转矩并绘制转矩图。④计算当量弯矩并绘制当量弯矩图。⑤确定危险截面，按弯扭合成法校核轴的强度。校核公式：为将扭矩折合为当量弯矩的折合系数。轴产生的弯曲应力一般属于对称循环应力；轴产生的扭剪应力理论上为静应力=0.3，考虑到运转不均匀、振动、启动、停车等影响因素，假定为脉动循环应力=0.59，对于经常正、反转的轴，把扭剪应力视为对称循环应力=1。实例六、轴的强度计算实例设计一单级斜齿圆柱齿轮减速器中的低速轴（包括选择两端轴承及外伸端的联轴器）。已知：低速轴传递功

8、率P=3.88kW，转速n2=130r/min，大齿轮分度圆直径=300mm，轮毂宽度b2=90mm，斜齿轮螺旋角β=12°，法面压力角°。解题步骤解题步骤1．选择材料、确定许用应力2．确定轴上零件的装配方案3．估算最小轴径4．进行轴的结构设计5．计算齿轮受力6.按弯扭合成强度计算法校核轴的强度①计算简图②求支座反力③弯矩图④合成弯矩M⑤转矩⑥当量弯矩⑦按弯扭合成法校核轴