第十六章轴设计

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1、第十六章轴基本要求及重点、难点轴的分类。转轴的受力、应力与失效分析。轴的材料。轴径的初算。轴的结构设计。轴的强度计算和刚度计算。基本要求：1）了解轴的功用与分类，掌握各类轴的受力与应力分析。2）掌握轴的结构设计基本要求和方法。3）掌握轴的三种强度计算方法，了解刚度计算的方法。重点：1）各类轴的受力与应力分析。2）轴的结构设计。3）转轴的设计步骤。4）转轴的强度计算。难点:1）各类轴的受力打应力分析。2）轴的结构设计（轴上零件的定位固定方法、与轴上零件的配合、结构工艺性、确定各段轴的肓径d和长度/等）。3）转轴的强度计算。§16-1概述轴是用來

2、支撑做旋转运动的零件（齿轮、蜗轮等），以实现旋转运动并传递扭矩，是纽成机器的重要零件。一、分类1.按受载情况分：1）转轴：同时受弯矩、扭矩的轴，常见，例如减速器的轴2）传动轴：只受或主要受扭矩的轴，如汽车传动轴。3）心轴：只受弯矩、不受转矩的轴轴传动：诙路车辆轴，受变应力轴不转动：支撑滑动轴：受静应力2.按形状分：1）直轴：直轴又可分为两种,即：光轴：纺织农业机械用阶梯轴：一般机械用。便于零件安装固定;阶梯的作用:各轴段强度相近儿个名词:轴颈轴头轴身轴伸被支撐的部分，装轴承处;安装轮毂部分。联接轴颈和轴头的部分轴伸出端。2）曲轴：往复机械上用

3、，专用机械。I——I3）挠性钢丝轴：山儿层紧贴在一起的钢丝层构成，灵活，可将扭矩（扭转及旋转）灵活地传到任意位置。用于振捣器。二、轴的设计3.选材：工艺要求及制造工艺，常选40、45、50、40Cr调质或正火。1.初步计算：:类比法估d:因为du転，如已知：％、人、J按扭矩初算〃（传递T处的〃）2.结构设计：形状、尺寸计算及画图交叉进行3.精算：重耍的轴进行刚度及振动稳定性计算。§16-2轴的结构设计结构设计包括：定出轴的合理外形和全部结构尺寸结构设计应己知：「轴的装置简图（轴上零件及位置）传动件的主要参数及尺寸;轴传递功率、转速。结构设计应

4、满足：J轴和装在轴上的零件有准确的工作位置;V轴上零件便于装拆和调整；轴应有良好的制造工艺性。一、零件在轴上的轴向固定：1.轴肩和轴环（台）：组成：定位血及过渡圆角印启或轴环Y心件毂几或倒角C靠紧血/»°・5-2加加滚动轴承：与Z相配合处轴肩或轴台高查手册,-般轴肩高不超过内圈厚的2/3〜4/5轴环宽：b^Aa以便拆卸轴承。a=（2〜3）倒角2•弹性挡圈、螺母、套筒见教材图16.3P311页J轮京參打蔗Z柱筍•只恥询r）U統£林抵1D域巾gWI6.3紬上零件的摘向糾定方迭套筒：非标准件，用于两零件间距离人的地方3.轴端扌当圈于圆锥面:圆锥面

5、用于零件与轴同心度要求高或冲击载荷的轴。4.紧定螺钉丁•琐紧挡圈：二、零件在轴上的周向固定：键、花键、过盈配合、销、成形、弹性环，统称轴毂联接。需注意的问题：1.键槽开在同一加工直线上2.月牙键开在同一侧，否则对轴削弱更厉害3.用钩头楔形键时，键上表面于毂槽底Ifli各冇1：100的斜度三、制造安装要求1.便于零件装拆做成阶梯轴2.与零件配合直径应取标准直径系列；与滚动轴承相配合部分应符合滚动轴承内孔尺寸。3.螺纹轴段应留退刀槽。4.磨削轴端应有砂轮越程槽或砂轮修缘。四、减少应力集中，改善受力情况：1.避免形状突变，使各级阶梯轴比较均匀；4.

6、截面变化处采用圆用，并不宜过小（具体尺寸杳手册）:3.避免轴上开横孔，凹杷i等。结构设计实例：扌HillF列轴系错误，并将正确的结构画出来。解：错误处（略）。改正后的结构如下图所示:§16-3轴的强度计算工程上常用的儿种计算轴的强度方法介绍如下：一、按许用切应力计算（即按扭矩计算）适用于传动轴及转轴初估轴径，因转轴支点跨距没定，开始按弯扭合成法计算有困难。轴只受T,扭转强度条件：w式中：T—扭距：9.55X10°u/兀dWf=—d-—W—抗扭截面模量,实心闘轴165［订一许用扭转切应力。戸314表16.2设计式：5(16.2)3F、」5(9-

7、55xl°6-)_

8、5x9.55xl06[4"V—[4—飞—式中C取决于许用扭切应、力的系数P314表16.2二、按当量弯矩（许用弯曲应力）计算：此法只对不重要轴认为精算，但对重要轴仍为初算，重不重耍根据用途决定。此法初佔轴径后，进而设计出轴的结构外形，按此法设计。基本设计步骤为：1.根据轴的受力及支撐情况，画岀轴空间受力简图，分解为水平而及垂直而受力图。P1372.计算水平面及支反力及垂直支反力。3.作水平血弯矩图，垂直血弯矩图。4.作合成弯矩图5.作扭矩图T6.绘出当量弯矩图当董弯矩・+（*厂）导出受弯、扭合力的轴按复合应力一笫三强度理论

9、求合成应力MMM（J.===W0.1J3实心圆轴327ldy16OR/2WTT-—比•••”合成—•般，巧为对称循环变应力，明应力万的性质随转矩T的性质而定。因此采