机械设计基础 参赛课件

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1、轴§14-1轴的功用和类型§14-2轴的材料§14-3轴的结构设计§14-4轴的强度计算参赛选手：******§14-1轴的功用和类型一.轴的功用:┌支承旋转零件└使所有零件有固定的工作位置(轴向、周向)二.轴的分类:2.按载荷性质分类三.轴的设计过程:1.按形状分类直轴(光轴,阶梯轴)曲轴图(14-5)挠性轴图(14-6)－只承受弯矩不传递受转矩(固定、转动)－只传递转矩不承受弯矩(或弯矩很小)－既承受弯矩又传递转矩2.按载荷性质分类固定心轴转动心轴三.轴的设计过程:轴的结构设计→轴的强度计算→其它计算(刚度计算;振动稳定性计算(临界转

2、速))心轴传动轴转轴§14-2轴的材料p.226表14-11.钢┌碳素钢┌优质碳素钢:35、45、50│└普通碳素钢Q235、Q255、Q275└合金钢20Cr、20CrMnTi、40Cr、40CrNi、35SiMn、35CrMo2.球墨铸铁:QT500-5、QT600-2→曲轴、凸轮轴※§14-3轴的结构设计(非标准件)p.227(一)轴结构设计的内容：┌外型│各段直径和长度└结构要素2.轴结构设计的内容轴颈轴头轴身轴头轴环轴颈1.轴的组成(二)轴结构设计的要求(三)轴结构设计步骤一.轴与轴上零件要有准确的工作位置轴向定位固定→不能有周

3、向摆动→不能有轴向窜动轴与轴上零件要有准确的工作位置零件在轴上的位置牢固可靠周向定位固定一.轴与轴上零件要有准确的工作位置(定位、固定)二.轴上零件要易于装拆、调整三.轴应有良好的制造工艺四.尽量减少应力集中,改善轴的受力状态→定位＋固定定位－固定－※(二)轴结构设计的要求:P.227第2（变动）①零件在轴上的轴向定位及固定轴肩套筒圆锥形轴头套筒圆螺母＋止退垫圈双圆螺母压板＋螺钉紧定螺钉弹性挡圈定位固定被固定的零件②零件在轴上的周向定位及固定:键联接、花键联接、过盈配合、销联接、成形联接※二.轴上零件要便于装拆、调整①实例分析：62096

4、2096209Ø43H7/k6Ø85H7/k6Ø85H7Ø45k6Ø43H7/k6Ø85H7/k6轴┌肩└2)设计轴肩时应注意:定位轴肩→零件定位→h＝(0.07~0.1)d=(3～5)mm非定位轴肩→紧配合轴段不宜过长→h=(0.5～1)mm(1)轴承定位轴肩(套筒)(2)轴长轮毂宽度(3)安装标准件轴段直径，(a)滚动轴承(b)联轴器(c)密封件(4)轴肩圆角ｒ轮毂孔圆角Ｒ(倒角Ｃ)不能过高(以便拆卸)应略短于(保证零件固定)＜(为保证轴上零件与轴肩贴合)(1)减少加工面(2)轴承间隙调整(3)润滑与密封3)周向定位及固定:4)其它:

5、1)为便于装拆→阶梯轴→轴肩→h/dmin在最外端必有初定位轴环应符合其内径标准※②轴的结构设计注意事项：rRrR(1)有无?(2)可靠否？(3)能否装拆？三.轴应有良好的制造工艺→轴的设计要便于加工及热处理,因而要注意:1.轴肩处要有过渡圆角2.键槽应位于同一母线上3.螺纹退刀槽4.砂轮越程槽1)尽量减少应力集中2)改善零件位置及结构,以改善轴的受力状态改善结构→改善轴的受力状态心轴转轴轴肩,键槽、紧配合两端…四.尽量减少应力集中,改善轴的受力状态改善零件结构→改善轴的受力状态改变零件位置→以改善轴的受力状态堂上练习:T4T3T2T1

6、Tmax=T2+T3+T41234输入轮T4T3T2T1Tmax=T2+T3输入轮3412LMmax=1/2·F·LlMmax=1/2·F·l作业：补充题（结构改错）(三)轴结构设计步骤：2.估算轴的最小直径3.确定轴的各段直径及长度4.确定轴上零件周向固定及结构要素1.拟定轴上零件装配方案（按结构设计的要求）说明:①轴上有单键,直径增大4%;有双键,直径增大7%②P－传递的功率(kw);n－轴的转速(r/min);d－轴的直径(mm)；C－系数→表(14-2)P.230[τ]－材料的许用扭剪应力(Mpa)(1)按扭转强度→（假设其只受转

7、矩不受弯矩)(14-1)(14-2)(2)经验公式高速轴:按电机轴径D估算:d=(0.8～1.2)D低速轴:按同级齿轮中心距a估算:d=(0.3～0.4)a2.估算轴的最小直径3.确定轴的各段直径及长度①由外向内确定各段直径②由内向外确定各段长度4.确定轴上零件周向固定及结构要素定定定dmin=60mmØ60Ø68Ø70Ø72Ø70Ø80Ø82Ø70k6Ø72H7/r6Ø60H7/k6选轴承30214,寛B=26mm21齿寛B=125mm12296.520696.5键20×110键18×100例14－1p.2311.拟定轴上零件装配方案图

8、14-18p.232(有错)L=193mm,k=206mm2.估算dmin:考虑键dmin=56.6×1.04=58.9mmT=Ft·d2/2=17400×146/2=1.27×106Nmm取