轴和联轴器的结构与工作原理.ppt

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1、第9章轴9.1概述9.2轴的材料9.3轴的结构设计9.4轴的工作能力计算9.5轴的使用与维护1.主要内容轴的类型、应用、结构设计以及工作能力的校核2.重点、难点提示轴的结构设计以及工作能力的校核。轴是机器中的重要零件之一，应用很广。因为它是一个非标准零件，所以轴的设计工作非常重要。本章知识导读9.1概述做回转运动的传动零件，如图所示减速器示意图中的齿轮、联轴器等，都是安装在轴上，并通过轴实现传动。因此，轴的主要功用就是支承零件并传递运动和动力。9.1.1轴的作用9.1.2轴的分类轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。一、按照承受载荷的不同，轴可分为：转　轴─同时承受弯矩和扭矩的轴，

2、如减速器的轴。心　轴─只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。传动轴─只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。传动轴1端接变速器，2端接后桥齿轮系传动轴发动机后桥传动轴分析火车轮轴属于什么类型？分析自行车轴属于什么类型？心轴火车轮轴车厢重力支撑反力转动心轴转动轴2.按结构形状分轴有实心轴、空心轴（车床的主轴）、曲轴、挠性钢丝轴和直轴。直轴又可分为截面相等的光轴和截面分段变化的阶梯轴工程中最常见的是同时承受弯矩和转矩作用的阶梯轴曲轴阶梯轴光轴挠性钢丝轴曲轴1.轴的设计要求（1）结构设计要求轴应具有合理的结构形状和尺寸。（2）工作能力要求轴应具有足够的疲劳强度，对于某些特殊用途的轴，还应有刚度、振动稳定性等方

3、面的要求9.1.3轴设计的要求和步骤对轴的结构基本要求：1.轴和轴上的零件有准确定位和固定。2.轴上零件便于调整和装拆；3.有良好的制造工艺性；4.形状上应尽量减小应力集中；5.为了便于轴上零件的装拆，将轴制成阶梯轴。2.轴的设计步骤为转轴设计程序框图，其他类型轴的设计步骤与此类似，其中结构设计与验算工作能力往往是交叉进行的，也是最重要的两步。转轴设计程序框图长期承受交变应力作用下的疲劳破坏是轴的主要失效形式因此，轴的材料要求具有较好的强度、韧性，与轴上零件有相对滑动的部位还应具有较好的耐磨性（1）碳素钢工程中广泛采用35、45、50等优质碳素钢对于轻载和不重要的轴也可采用Q235、Q2

4、55等普通碳素钢（2）合金钢常用于高温、高速、重载以及结构要求紧凑的轴，有较高的力学性能，但价格较贵，对应力集中敏感，所以在结构设计时必须尽量减少应力集中.40Cr35SiMn（3）球墨铸铁耐磨、价格低，但可靠性较差，一般用于形状复杂的轴9.2轴的材料轴的结构设计主要取决于轴在机器中的安装位置及形式，轴上零件的定位、固定以及联接方法，轴所承受的载荷，轴的加工工艺以及装配工艺要求等如果轴的结构设计不合理，可能会影响轴的工作能力，增加轴的制造成本或轴上零件装配的困难。因此轴的结构设计是轴设计中的重要内容9.3轴的结构设计卷筒的轮毂结构MmaxMmax9.3.1轴的结构及各部分名称⑵轴颈与轴承

5、配合的轴段轴肩支承传动零件、联轴器等，并与这些零件保持一定的配合的轴段⑶轴身联接轴头与轴颈的轴段⑴轴头轴环1.轴上零件的轴向定位、固定和周向固定轴肩和轴环(1)轴向固定轴上零件的轴向定位主要靠轴肩和轴环或套筒来完成。为了保证轴上零件靠紧定位面，轴肩处的圆角半径R必须小于零件内孔的圆角R1或倒角C1轴肩高度一般取h=（0.07～0.1）d，轴环宽度b≈1.4h9.3.2轴的结构设计中重点解决的问题hhhh轴上零件的轴向固定就是不允许轴上零件沿轴向窜动。常用的轴向固定措施还有:轴的一端可采用轴端压板，如图（a）、套筒过长可采用圆螺母，如图（b）、受载较小时可采用弹性挡圈，如图（c）、紧定螺钉

6、如图（d）所示和销钉等固定。特点：定位可靠，结构简单，加工方便，可承受较大的轴向力。应用：齿轮、带轮、联轴器、轴承等的轴向定位。轴上间距不大的两零件的轴向定位。与滚动轴承组合时，套筒的厚度不应超过轴承内圈的厚度，以便轴承拆卸。套筒圆螺母特点：定位可靠，装拆方便，可承受较大的轴向力由于切制螺纹使轴的疲劳强度下降应用：常用于轴的中部和端部正确错误错误弹性挡圈特点：结构简单紧凑，只能承受很小的轴向力。应用：常用于固定滚动轴承等的轴向定位轴端压板应用：用于轴端零件的固定，特点：可承受剧烈振动和冲击。紧定螺钉应用：适用于轴向力很小，转速低的场合特点：可承受很小的轴向力。（2）周向固定为了传递运动和

7、转矩，防止轴上零件与轴作相对转动，轴上零件的周向固定必须可靠。常用的周向固定方法有键、花键、销和过盈配合等联接。a)普通平键、导向平键、滑键b)半圆键返回c)楔键e)花键2.制造工艺和装配工艺要求要求是指轴的结构应尽可能便于加工，节约加工成本。轴的形状要力求简单，阶梯轴的级数应尽可能少，轴上各段的圆角半径、倒角等尺寸应尽可能统一，以利于加工和检验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当轴上有多处键槽时，应使各