机械设计 参赛课件

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1、轴的概述1(一)轴的用途及分类轴的主要功用：支承回转零件、传递运动和动力。转轴﹣传递扭矩又承受弯矩带式运输机减速器电动机转轴发动机后桥传动轴﹣只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。心轴﹣只承受弯矩的轴车厢重力转动心轴视频十字轴式万向联轴器按照轴线形状的不同，轴可分为直轴和曲轴两大类。直轴曲轴视频钢丝软轴可以把回转运动灵活地传到不敞开地位置。轴一般是实心轴，有特殊要求时也可制成空心轴，如航空发动机的主轴。轴的概述2(二)轴设计的主要内容轴设计=结构设计+工作能力验算(1)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，合理地确定轴的结构形式和尺寸。(2)工作能力验算是指轴的强

2、度、刚度和振动稳定性等方面的验算。根据总体结构的要求进行轴的结构设计轴的承载能力验算验算合格?结束yesno轴的概述3(二)轴的材料轴的材料：碳钢、合金钢碳钢特点：价廉、对应力集中的敏感性较低碳钢轴用途：一般条件下用合金钢特点：更高的力学性能和更好的淬火性能合金钢轴用途：传递大动力、减小尺寸与质量、耐磨性要求高、高温或低温下工作选择依据：强度与耐磨性，不是轴的弯曲或扭转刚度外形复杂的轴→高强度铸铁和球墨铸铁→价廉、良好的吸振性和耐磨性、应力集中的敏感性较低球墨铸铁曲轴球墨铸铁凸轮轴球墨铸铁曲轴轴的结构设计115-2轴的结构设计一、拟定轴上零件的装配方案第二种方案需要一个长套

3、筒，不如第一种方案好。阶梯轴的直径必须先单调增再单调减不合理的阶梯轴(二)轴上零件的定位分类：定位轴肩①、②、⑤和非定位轴肩③、④两类优点：最方便可靠、承载轴向力较大缺点：轴的直径加大、应力集中、不利于加工轴肩轴肩处的过渡圆角半径r必须小于与之相配的零件毂孔端部的圆角半径R或倒角尺寸C。r

4、，不影响轴的疲劳强度适用：两个零件之间的定位不适用：间距较大、转速很高轴端挡圈适用于固定轴端零件，可以承受较大的轴向力，轴端挡圈可采用单螺钉固定。轴端挡圈定位圆柱销锁定轴端挡圈双螺钉加止动垫片圆螺母定位优点：可承受大的轴向力缺点：螺纹处有较大的应力集中用途：固定轴端的零件、两零件间距离较大时弹性挡圈(小载荷)锁紧挡圈定位(小载荷)圆锥面定位(承受冲击载荷和同心度要求较高)首先按轴所受的扭矩估算轴径，作为轴的最小轴径dmin。有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径。三、各轴段直径和长度的确定有配合要求的零件要便于装拆轴的装配锥度采用不同的尺寸公差“间隙+过盈”为了保证轴向定位可

5、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。轴系改错1轴系改错2轴系安装(四)提高轴的强度的常用措施1.合理布置轴上零件以减小轴的载荷2.改进轴上零件的结构以减小轴的载荷(a)齿轮和卷筒连在一起，轴只受弯矩→心轴(b)齿轮将转矩通过轴传到卷筒，轴受弯矩和扭矩→转轴3.改进轴的结构以减小应力集中的影响内凹圆角加装隔离环用盘铣刀加工的键槽比用键槽铣刀加工的键槽在过渡处对轴的截面削弱较为平缓，应力集中较小。4.改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度表面越粗糙↑→疲劳强度↓表面强化处理：淬火、渗碳、氰化、氮化、碾压、喷丸轴的结构设计3(五)轴的结构工艺性在

6、满足使用要求的前提下，轴的结构越简单，工艺性越好。轴上应有满足加工和装配所要求的倒角、圆角、螺纹退刀槽和砂轮越程槽等。轴的计算115-3轴的计算一、轴的强度校核计算1.扭转强度条件计算用于只受扭矩或主要受扭矩的不太重要的轴的强度计算。在作轴的结构设计时，通常用这种方法初步估算轴径。τT﹣扭转切应力，MPaT﹣轴所受的扭矩，N·mmWT﹣轴的抗扭截面系数，mm3n﹣轴的转速，r/minP﹣轴传递的功率，kWd﹣计算截面处轴的直径，mm[τT]﹣许用扭转切应力，MPa实心轴：空心轴：为了计及键槽对轴的削弱，可按以下方式修正轴径有一个键槽有两个键槽轴径d＞100mm轴径增大3%轴

7、径增大7%轴径d≤100mm轴径增大5%～7%轴径增大10%～15%2.按弯扭合成进行强度条件验算(1)做出轴的计算简图图d中当B/d≤l时，取e=0.5B；当B/d>1时，取e=0.5d，但不小于(0.25～0.35)B；对于调心轴承，e=0.5B。(2)做出弯矩图(3)做出扭矩图(4)校核轴的强度按第三强度理论，计算应力弯曲应力→对称循环变应力扭转切应力→常常不是对称循环变应力引入折合系数α扭转切应力静应力脉动循环变应力对称循环变应力弯曲应力为对称循环变应力a≈0.3a≈0.６a=1对于直径为d的圆轴弯曲应力为