北理机设第十三章轴ppt培训课件

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1、机械设计第十三章轴第一节概述第二节轴的材料第三节初估轴的直径第四节轴的结构设计第五节轴的强度计算第六节轴的刚度计算第七节轴的振动简介返回章目录第一节概述1.支承做回转运动的零件（如凸轮、齿轮、带轮及联轴器等），并保证其具有确定的工作位置。2.传递运动和动力。一、用途1.根据轴线形状分（1）直轴二、分类光轴阶梯轴特殊用途轴齿轮轴空心轴（2）曲轴（3）挠性轴2.根据轴所受载荷性质分类（1）心轴转动心轴固定心轴转动心轴固定心轴只承受弯矩的轴（2）传动轴只承受转矩的轴（3）转轴既承受弯矩也承受转矩的轴三、设计

2、内容及步骤1.轴的设计内容主要包括结构设计和工作能力计算。2.轴的设计步骤第二节轴的材料失效型式：疲劳断裂（主要）、塑性变形、脆性断裂、磨损和振动等。性能要求：强度（主要）、韧性、耐磨性、加工工艺性以及经济性等。一、失效形式及对材料的性能要求二、常用材料及热处理碳素钢：45、30、40、Q235和Q275等。调质、正火2.合金钢：40Cr、20CrMnTi、38CrMoAlA等。调质、表面淬火以及渗碳淬火等3.铸铁：高强度铸铁和球墨铸铁第三节初估轴的直径参考同类型已有机器的轴的结构和尺寸，并进行分析对

3、比，从而最终确定所设计的轴的直径。一、类比法对于一般减速器，高速输入轴与电动机轴通过联轴器相连，其直径d可按照公式d=（0.8～1.2）D来估算（其中D为电动机外伸轴的轴端直径）。而各级低速轴的直径d′可根据公式：d′=（0.3～0.4）a来进行估算，式中a为同级齿轮传动的中心距。二、经验公式法三、扭转强度法1.扭转强度条件2.直径设计公式注意：当轴上有一个键槽时，将轴径增大4～5％，有两个键槽时，将轴径增大7～10％。增大轴径后，应将其圆整为标准直径。第四节轴的结构设计主要任务——是根据工作条件和要

4、求，合理确定出轴的具体结构形状和全部尺寸。组成轴的结构主要应满足的要求（1）轴上零件应便于装拆和调整。（2）轴上零件应定位准确，固定可靠。（3）轴应具有良好的加工和装配工艺性。（4）轴应受力合理，尽量减小应力集中，并有利于提高轴的强度和刚度。一、轴上零件的装配方案确定方案一方案二二、轴上零件的定位与固定1.轴上零件的轴向定位与固定（1）轴肩与轴环h＝（0.07～0.1）d，b≥1.4hr

5、固定过盈连接键连接花键连接销连接弹性环连接型面连接三、各轴段直径和长度的确定1.确定各轴段的直径（1）与标准零件（如滚动轴承、联轴器、密封圈等）有配合要求的轴段，应按照标准直径来确定该轴段直径的大小。例如，安装滚动轴承处轴段的直径必须等于所选滚动轴承的内孔直径。（2）与非标准零件（如齿轮、带轮等）有配合要求的轴段，由于该零件的结构已经确定，因此，应按照非标准零件毂孔的直径来确定该轴段直径的大小。例如，安装齿轮处轴段的直径必须等于齿轮毂孔的直径。（3）为便于滚动轴承的拆卸，安装滚动轴承处的定位轴肩高度不

6、应高于轴承内圈厚度的2/3，具体尺寸可查阅相关滚动轴承标准。2.确定各轴段的长度各轴段的长度尺寸，主要由轴上零件与轴配合部分的轴向尺寸、相邻零件之间的距离、轴向定位以及轴上零件的装配和调整空间等因素决定。l1＝l2＋（2～3）mm四、轴的结构工艺性（1）在满足要求的情况下，轴的结构应尽量简单，阶梯数尽可能少，以减少加工时间和减小应力集中。（2）同一轴有多个轴段上设有键槽时，键槽应开在轴的同一条母线上，以保证工件一次装夹即可完成多个键槽的加工，减少了辅助加工时间。（3）当轴段上需要进行磨削加工或螺纹加工

7、时，应留有砂轮越程槽或退刀槽。(a)砂轮越程槽；(b)螺纹退刀槽（4）同一轴上所有的过渡圆角、倒角、退刀槽、砂轮越程槽以及中心孔等尺寸应尽可能统一，以减少所需刀具数目和换刀时间，并便于检验。（5）轴端及部分轴段端部应制成倒角，以防止锐棱或毛刺划伤轴上零件的配合表面，也便于装配。（6）在满足要求的情况下，轴的加工精度应尽可能低，以降低加工成本。（7）当轴与轴上零件采用过盈配合时，若配合轴段的装入端过长，则可采用非定位轴肩结构、同一轴段不同部位选用不同的尺寸公差或在装入端加工出导向圆锥面。五、提高轴强度的

8、常用措施1．合理布置轴上传动零件的位置(a）中间轮为输入轮；(b)右边轮为输入轮2．合理设计轴上零件的结构(a)大齿轮安装在卷筒上(b)大齿轮安装在卷筒轴上(a）配合面长；(b)配合面短3．合理设计轴的结构(a）凹切圆角；(b)中间环；(c)减载槽(a）过盈配合处的应力集中；(b)轮毂上开减载槽；(c)轴上开减载槽4．合理改善轴的表面质量轴的表面质量对轴的疲劳强度也有较大的影响。因此，应合理减小轴的表面粗糙度值，以降低应力集中的影响。而且，也可以通过轴表