机械基础 教学课件 作者 柴鹏飞 11、12章.ppt

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1、机械基础第11章轴与联轴器学习目的与要求主要内容：本章主要介绍轴的分类及应用、轴的材料与选择；介绍联轴器、离合器、制动器的类型、结构和应用场合。学习目的与要求：了解不同类型的轴的应用场合，了解轴的材料选择与轴的结构设计；了解联轴器、离合器、制动器的类型、结构和应用场合。学习重点：重点是基本掌握轴的结构设计。11.1轴的分类及应用轴是直接支承传动零件(如齿轮、带轮、链轮等)以传递运动和动力的重要零件。11.1.1按所受载荷分类按所受载荷不同，轴可分为心轴、传动轴和转轴三类。(1)心轴主要承受弯矩的轴称为心轴。根据心轴工作时是否转动，可分为转动心轴(例如机

2、车轮轴，图11-1a)和固定心轴(例如自行车前轮轴，图11-1b)两种。(2)传动轴主要承受扭矩的轴称为传动轴。图11-2所示为汽车从变速箱到后桥的传动轴。(3)转轴既承受弯矩又承受转矩的轴称为转轴。图11-3所示为一级圆柱齿轮减速器中的转轴。图11-2传动轴图11-3转轴11.1.2按轴线的几何形状分类按轴线的几何形状不同，轴可分为直轴、曲轴和挠性轴三类。曲轴(图11-4)常用于往复式机械(如曲柄压力机、内燃机)中，以实现运动的转换和动力的传递。挠性轴是由几层紧贴在一起的钢丝层构成的(图11-5)，它能把旋转运动和转矩灵活地传到任何位置，但它不能承受

3、弯矩，多用于转矩不大、以传递运动为主的简单传动装置中。机械中最常用的是直轴，它是本章研究的对象。图11-4　曲轴图11-5　挠性轴a)结构图b)实物图直轴按形状又可分为光轴、阶梯轴和空心轴三类。(1)光轴光轴的各截面直径相同。它加工方便，但零件不易定位(图11-6a)。(2)阶梯轴轴上零件容易定位，便于装拆，一般机械中常用(图11-6b)。(3)空心轴图11-7所示为空心轴。它可以减轻质量、增加刚度，还可以利用轴的空心来输送润滑油、切削液或便于放置待加工的棒料。车床主轴就是典型的空心轴。图11-7　空心轴11.2轴的材料及其选择轴的材料是决定其承载能力

4、的重要因素。轴的材料除应具有足够的强度外，还应具备足够的塑性、冲击韧度、耐磨损性和耐腐蚀性；对应力集中的敏感性较小；具有良好的工艺性和经济性；能通过不同的热处理方式提高轴的疲劳强度。轴的材料主要采用碳素钢和合金钢。碳素钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性小，并可通过热处理提高疲劳强度和耐磨性，故应用较广泛。常用的碳钢为优质碳素钢，为保证轴的力学性能，一般应对其进行调质或正火处理。不重要的轴或受载荷较小的轴，也可用Q235等普通碳素钢。合金钢比碳素钢的强度高，热处理性能好，但对应力集中的敏感性强，价格也较贵，主要用于对强度或耐磨性要求较高以及处于高温或腐蚀

5、等条件下工作的轴。高强度铸铁和球墨铸铁有良好的工艺性，并具有价廉、吸振性和耐磨性好以及对应力集中敏感性小等优点，适用于制造结构形状复杂的轴(如曲轴、凸轮轴等)。轴的毛坯选择：当轴的直径较小而又不太重要时，可采用轧制圆钢；重要的轴应当采用锻造坯件；对于大型的低速轴，也可采用铸件。轴的常用材料及其主要力学性能见表11-1。11.3轴的结构设计轴的结构设计主要是确定轴的结构形状和尺寸。由于影响轴结构的因素很多，故其结构设计具有较大的灵活性和多样性，但一般来说需满足如下要求：1)为节省材料、减轻质量，应尽量采用等强度外形和高刚度的剖面形状；2)要便于轴上零件的

6、定位、固定、装配、拆卸和位置调整；3)轴上安装有标准零件(如轴承、联轴器、密封圈等)时，轴的直径要符合相应的标准或规范；4)轴上结构要有利于减小应力集中以提高疲劳强度；5)应具有良好的加工工艺性。多数情况采用阶梯轴，因为它既接近于等强度，加工也不复杂，且有利于轴上零件的装拆、定位和固定。图11-8所示为阶梯轴的典型结构。轴上安装轮毂部分的轴段称为轴头(图11-8的①、④段)，安装轴承的轴段称为轴颈(图11-8的③、⑦段)，连接轴头和轴颈部分的轴段称为轴身(图11-8的②、⑥段)。11.3.1轴上零件的定位和固定设计轴的结构时，主要考虑下述几个方面1.轴

7、上零件的周向固定轴上零件必须可靠地周向固定，才能传递运动与动力。周向固定可采用键、花键、销、成形联接等联接或过盈配合。其结构可参考第10章。采用何种周向固定方式，要根据载荷的大小和性质、轮毂与轴的对中性要求和重要性等因素来决定。如对齿轮与轴，一般可采用平键联接；对过载、冲击或振动大的情况，可用过盈配合加键联接；在传递较大转矩、轴上零件需作轴向移动或对中要求较高的情况下，可采用花键联接；对轻载或不重要的场合，可采用销或紧定螺钉联接。2.轴上零件的轴向固定轴上零件的轴向位置必须固定，以承受轴向力或不产生轴向移动。轴向定位和固定主要有两类方法：一是利用轴本身

8、部分结构，如轴肩、轴环、锥面、过盈配合等；二是采用附件，如套筒、圆螺母、弹性挡圈、轴端挡圈、紧