机械设计基础 教学课件 作者 高英敏第14章轴的设计第14章轴的设计.ppt

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1、第十四章轴的设计学习目标：1)能对不同类型的轴进行强度计算；2)重点掌握轴的结构设计方法。1支承回转零件及传递运动和动力一、轴的功能2二、轴的类型1.按载荷方向分心轴传动轴WTW+T转轴3二、轴的类型2.按轴线形状直轴曲轴挠性钢丝轴4二、轴的类型3.按外形分光轴阶梯轴5主要是碳素钢（35、45、50、Q235）和合金钢（20Cr、20CrMnTi、40CrNi、38CrMoAlA）；三、轴的材料1.常用材料6（1）碳素结构钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性比较低，应用较多，尤其是45钢应用最广；（2）合金钢比碳钢有更高的力学性能和更好的淬火性能，但价格较贵，多用于有特殊要求的轴

2、。2.不同材料的比较三、轴的材料73.常用材料的性能和使用场合三、轴的材料8四、轴的设计工作内容（1）选材；（2）轴的结构设计：根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸；（3）工作能力计算：轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的验算。9五轴的初步估算（扭转）（1）这种方法用于只受扭矩或主要受扭矩的、不太重要的轴的强度计算，在作轴的结构设计时，通常用这种方法初步估算轴径；1.适用的情况（2）计算结果常作为最小轴径；102.计算公式校核公式设计公式五轴的初步估算（扭转）113.公式的参数（1）--WTWT—轴的抗扭截面模量；五轴的初步估算（扭转

3、）123.公式的参数（2）--计算常数A五轴的初步估算（扭转）133.公式的参数（3）--许用应力[τT]五轴的初步估算（扭转）14六、轴的初步估算（经验）对于一般减速装置中的轴，可用经验公式来估算轴最小轴径。对于高速级输入轴最小轴径可按与其相连电动机轴径D估算，d=(0.8~1.2)D；相应各级低速轴最小轴径可按同级齿轮中心距a估算，d=(0.3~0.4)a。15七、轴的结构设计1.决定因素（1）轴的毛坯种类；（2）轴上作用力的大小及分布情况；（3）轴上零件的位置、配合性质以及联结固定的方法；（4）轴承的类型、尺寸和位置；（5）轴加工方法、装配方法以及其他特殊要求。162.设

4、计原则1/2（1）轴应便于制造，轴上零件要易于装拆；（2）轴和轴上零件要有准确的工作位置；七、轴的结构设计172.设计原则2/2（3）各零件要牢固而可靠地相对固定；（4）改善应力状况，减小应力集中。七、轴的结构设计183.结构设计（1）--等强度七、轴的结构设计193.结构设计（2）--避免应力集中七、轴的结构设计203.结构设计（3）--合理布置载荷七、轴的结构设计213.结构设计（4）--改进轴上零件结构七、轴的结构设计223.结构设计（5）--零件周向固定1/3为传递运动和转矩，轴上零件周向固定必须可靠。常用的有键、花键、销和过盈配合等。七、轴的结构设计233.结构设计（

5、6）--（定位面和内圆角）轴向固定1/2轴上零件轴向定位要准确可靠，以使安装位置确定，能承受轴向力而不轴向位移；七、轴的结构设计243.结构设计（6）--（定位面和内圆角）轴向固定2/2七、轴的结构设计253.结构设计（7）--（轴肩和轴环）轴向固定用轴肩或轴环固定零件时，常需采用其他附件来防止零件向另一方向移动；七、轴的结构设计263.结构设计（8）--（弹性挡圈）轴向固定当轴向力不大而轴上零件间的距离较大时，可采用弹性挡圈固定；七、轴的结构设计273.结构设计（9）--（紧定螺钉）轴向固定当轴向力很小，转速很低或仅为防止零件偶然沿轴向滑动时，可采用紧定螺钉固定；七、轴的结构

6、设计283.结构设计（10）--（套筒）轴向固定七、轴的结构设计293.结构设计（10）--（套筒）轴向固定八、轴的结构工艺性301.轴的形状要力求简单，阶梯轴的级数应尽可能少，轴上各段的键槽、圆角半径、倒角、中心孔等尺寸应尽可能统一，以利于加工和检验；八、轴的结构和工艺性312.轴上需磨削的轴段应设计出砂轮越程槽，需车制螺纹的轴段应有退刀槽；八、轴的结构和工艺性323.当轴上有多处键槽时，各键槽应位于轴的同一母线上。八、轴的结构和工艺性334.为使轴便于装配，轴端应有倒角八、轴的结构和工艺性345.对于阶梯轴常设计成两端小中间大的形状，以便于零件从两端装拆八、轴的结构和工艺性

7、356.应使各零件在装配时尽量不接触其他零件的配合表面，轴肩高度不能妨碍零件的拆卸八、轴的结构和工艺性36方案二需要一个长套筒，多了一个零件，加工工艺复杂，且质量较大，故不如方案一合理。八、轴的结构和工艺性37九、提高轴的强度和刚度1.减小应力集中减缓截面尺寸的变化，直径变化处应平滑过渡，或制成半径尽可能大的圆角；轴上尽可能不开槽、孔及切制螺纹，减小过盈配合处的应力集中。38九、提高轴的强度和刚度2.改善轴的表面质量表面粗糙度对轴的疲劳强度有显著影响。实践表明，疲劳裂纹常发生在轴表面质量差的