机械设计基础 教学课件 作者 李建功 第11章 轴.ppt

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1、本章教学内容小结§11-1概述§11-2轴的结构设计§11-3轴的强度计算第11章轴第一节概述作用：支承作回转运动的零件（如齿轮、带轮、链轮、凸轮、车轮、蜗轮等）；传递运动和动力。一、轴的分类1.按轴线的形状，分为：如用于发动机中，起运动转换作用容易弯曲，把转矩和回转运动灵活地传到任何位置，但传递运动不准确。光轴:形状简单，加工容易，应力集中源少，但轴上的零件不易装配及定位；阶梯轴:一般中间粗，两头细，多用。实心轴空心轴直轴曲轴钢丝软轴（通用件）（专用件）（很少用）2.按所受载荷的不同，分为：◆转　轴─同时承受弯矩和转矩的轴，如减速器的轴。◆心

2、　轴─只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。◆传动轴─主要承受转矩，不受弯矩或弯矩很小的轴，如汽车的传动轴。转动心轴固定心轴思考：自行车的三根轴各属于什么轴？第一节概述选材料验算合格?结束YesNo轴的承载能力计算估算最小直径轴的结构设计二、轴的设计过程为了防止轴的断裂和塑性变形，必须进行轴的强度计算；为防止轴产生过大弹性变形，还要进行刚度计算。此外，对于高速运转的轴，还应进行振动稳定性计算，以防止产生共振现象。第一节概述主要进行轴的强度计算；碳钢合金钢钢球墨铸铁、铸钢：用于外形复杂的轴。三、轴的常用材料表11-1第一节概述：45，正火、调质，最常用优

3、质碳素钢：Q235、Q275,受力小不重要的轴普通碳素钢：40Cr、40MnB，淬火，价格较贵，受力大且要求结构紧凑时用合金钢只能提高轴的强度和耐磨性，但不能提高轴的刚度，刚度可通过增大轴径，减小跨度来提高；第二节轴的结构设计轴的结构设计即确定轴的合理形状和全部结构尺寸。轴的结构没有固定模式，设计较灵活轴颈轴头轴身安装部分工作部分连接部分第二节轴的结构设计轴的结构设计应主要满足以下要求：◆满足制造、安装要求◆满足零件定位固定要求◆满足强度要求，受力合理尽量减少应力集中等轴应便于加工，轴上零件要方便装拆轴和轴上零件有准确的工作位置，各零件要牢固而

4、可靠地相对固定。一、便于制造和装配第二节轴的结构设计1、在满足使用要求前提下，轴的结构应尽量简单，段数尽可能少，且相邻轴段的直径差不宜过大，以减小应力集中。2、为了便于轴上零件的装拆和固定，阶梯轴应设计成中间粗两端细的形状。3、不同轴段上的键槽应布置在同一纵向线上。这样铣床加工键槽时，可减少装夹次数。4、同一轴上的退刀槽、砂轮越程槽最好采用相同宽度，以减少车削时的换刀次数。5、为了便于装配，轴端以及轴头和轴颈的端部应设计倒角。二、轴上零件的定位和固定第二节轴的结构设计定位：装配时保证轴上零件有准确的轴向位置。固定：零件有了准确位置后，防止零件和

5、轴之间的相对运动，以保证零件正常工作。轴肩和套筒为了定位准确，应使零件端面和轴肩紧密接触。各尺寸应满足如下关系。轴向固定周向固定二、轴上零件的定位和固定（一）轴向固定1、轴肩:既定位又固定，简单可靠，有应力集中第二节轴的结构设计2、套筒:简单，无应力集中，但不宜用于高速轴，长度不能过大（即两零件不能相隔过大）3、圆螺母:可靠，有应力集中，需用双螺母或止退垫圈防松4、弹性挡圈:结构紧凑，可靠性差，加工精度高，对轴的强度削弱较大二、轴上零件的定位和固定（一）轴向固定5、锁紧挡圈:不可靠，由挡圈和紧定螺钉组成第二节轴的结构设计6、轴端挡圈:又称压板，

6、可靠，用于轴端零件的固定7、圆锥面:要求被定位零件的对中性好，或承受冲击载荷时采用，拆卸容易，但加工困难8、销联接:结构简单，可靠性差，应力集中较大，可同时作周向固定二、轴上零件的定位和固定（二）周向固定1、键联接:结构简单，对中性好，平键应用最广泛第二节轴的结构设计2、花键联接:承载能力强，加工困难3、过盈联接:结构简单，对轴的削弱小，可同时作轴向固定，但加工精度高，装拆不方便，常与平键联接联合使用，以承受振动、冲击、较大循环变载荷4、形面联接：对中性好，承载能力大，无应力集中，加工困难5、销联接3）为便于零件的装拆而设计的非定位轴肩高度（半

7、径差）h≈0.5～1.5mm。1）轴径应圆整，以便于加工检验，与标准件（轴承、圆螺母、密封毡圈）配合的轴径应根据标准件的尺寸设计。三、各轴段直径和长度的确定滚动轴承的定位轴肩，应小于轴承内圈的厚度，以方便轴承的拆卸。1.直径的确定2）定位轴肩的高度（半径差）h≈（0.07～0.1）dr＜R（或倒角C）＜h估算的轴径作为轴上最细处的直径，为了零件的定位和固定，考虑轴肩高度，确定其它段直径。第二节轴的结构设计1）轴头的长度应比轮毂的宽度小2～3mm，以保证套筒、圆螺母、轴端挡圈能靠紧轮毂端面，固定可靠。2）轴颈的长度一般等于轴承的宽度。2.长度的确

8、定原则3）回转零件与机体等固定零件之间要留有适当的间隙，以免相碰◆改进轴的结构（增大圆角半径）以减小应力集中◆改善轴的表面质量以提高轴的疲劳强度◆改进