汽车机械基础电子教案 教学课件 ppt 作者 蔡广新 单元五课题一.ppt

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1、单元五轴系零部件授课人：梅彦利课题一、轴5.1轴的类型及其材料5.2动载荷与交变应力5.3轴的结构设计5.4轴的强度设计5.5轴毂连接5.1轴的类型及其材料一、轴的功用及其类型1.功用1）支承回转运动零件；2）传递运动和动力2.类型①按其结构形状分为光轴和阶梯轴。阶梯轴光轴②按轴的轴线形状可分为:直轴、曲轴、挠性轴曲轴挠性钢丝轴直轴③按轴功用和承载情况，可分为三种类型：转轴—既传递扭矩又承受弯矩心轴—只承受弯矩传动轴—只传递扭矩自行车前轴--心轴汽车的传动轴减速器轴—转轴此外，轴还可以分为实心轴和空心轴。二、轴的材料1.选择轴的材料时应主要考

2、虑的因素：（1）轴的强度、刚度及耐磨性要求；（2）轴的热处理方法及机加工工艺性的要求；（3）轴的材料来源和经济性等。2.轴的常用材料（2）35、40等优质碳素钢，其中价廉物美的45应用最普遍。（1）碳素结构钢，如Q235、Q275等。附：轴常用材料及机械性能表（4）球墨铸铁，代替合金结构钢做形状复杂的轴，吸振性好，对应力敏感性低。3.轴的毛坯形式一般采用轧制的圆钢或锻件。（3）合金钢，如35CrMo、40Cr等，比碳钢更好的机械性能和淬透性，价格更高。轴的常用材料及其机械性能表一、动载荷与交变应力1.动载荷静载荷：大小和方向不随时间而变化的载荷

3、。动载荷（或变载荷）：载荷明显要随时间变化，或者是短时间内有突变的载荷。2.交变应力（1）定义：动载荷作用下产生的随时间变化的应力。工程实际中，大多数零件工作时所受到的载荷都是动载荷，如内燃机、颚式破碎机中的构件。5.2动载荷与交变应力圆轴表面上任意一点A在任一瞬时的弯曲正应力为：应力循环（或周期）：交变应力从最大变到最小、再从最小变到最大的变化过程。（2）实例：(3)交变应力的参数①最大应力σmax②最小应力σmin③循环特征系数④平均应力⑤应力幅脉动循环应力r=0O(4)交变应力的类型对称循环应力r=-1非对称循环应力-1

4、应力r=1一、概述1.典型转轴结构实例5.2轴的结构设计3.一般轴结构设计的基本要求(4)形状、尺寸要求有利于减少应力集中。2.轴的结构设计的概念确定轴的外形及全部结构尺寸。(1)定位要求要求轴和轴上零件要有准确的工作位置。(2)固定要求要求轴上各零件的位置要可靠地固定。(3)工艺要求轴的结构应便于轴的加工和轴上零件装拆。二、轴上零件的定位和固定（1）轴肩和轴环1.轴上零件的轴向定位和固定轴肩和轴环是轴段因直径变化而形成的结构，都对轴上零件起单向定位和固定作用。注意：参数R、R1、C1、h和b要查阅设计手册确定。正确结构错误结构（2）套筒和圆螺

5、母注意：轴上两零件相距较近时，一般采用套筒；当两零件相距较远时，可采用圆螺母。应力集中，削弱强度（3）轴端挡圈和圆锥面轴端挡圈和圆锥面两者常结合起来使用，轴上零件装拆方便。轴端挡圈和圆柱面注意：主要用于轴上零件与轴的同心度要求较高或轴受振动的场合，且多用于轴端。（4）弹性挡圈和紧定螺钉结构简单，但只能承受较小的轴向力。2.轴上零件的周向定位和固定平键连接花键连接过盈配合销连接成形连接三、轴的结构工艺性轴的结构应便于轴上零件的装拆和固定通常做成阶梯轴。2.轴的结构应便于加工制造（1）轴上需切制螺纹时应留出退刀槽；（2）轴段需磨削时应留有砂轮越程槽

6、；（3）轴端和各轴段端部应有45º倒角，轴上的倒角和圆角半径尽量一致；（4）不同轴段有几个键槽时应位于同一母线上。3.轴的结构应便于减少应力集中（1）尽量减少阶梯数；（2）相邻轴段尺寸变化尽量小，且要有过渡圆角；（4）提高轴的表面质量，降低表面粗糙度。（3）尽量避免在轴上开横孔、凹槽和加工螺纹；凹切圆角过渡肩环卸荷槽（4）与零件相配合的轴头直径，应采用国家标准规定的标准尺寸。四、轴的尺寸确定轴的直径除应考虑满足强度与刚度要求外，还要考虑下面因素的影响：（1）与滚动轴承配合的轴颈直径，必须符合滚动轴承内径的标准；（2）轴上车制螺纹部分的直径，必须

7、符合螺纹标准；（3）安装联轴器的轴头直径应与联轴器的孔径范围相适应；5.3轴的强度设计一、按扭转强度估算轴的最小直径其中：功率P—KW；转速n—r/min；直径d—mm；C—由轴的材料和受载情况决定的常数常用材料的[τ]值和C值注意：轴上有键槽时，应将上式轴径d的计算结果提高，一个键槽提高3～5%，二个键槽提高7～10%二、按弯扭合成强度条件校核其中：бr--当量应力；Mr--当量弯矩；M--合成弯矩；d--轴的直径；W--横截面的弯曲截面系数；α--折算系数轴的结构设计后，用根据第三强度理论推得的公式校核，即：其中：——对称循环状态下的许用弯

8、曲应力——脉动循环状态下的许用弯曲应力——静应力状态下的许用弯曲应力——对称循环扭转剪应力时——脉动循环扭转剪应力时——不变的扭转剪应力时常用材料各种