机械设计基础之机械设计-第3章：轴.ppt

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1、第三章轴的功用与分类轴的设计步骤轴的材料及其选择轴的结构设计轴的计算重点及难点轴的结构设计轴的强度计算校核基本要求了解转轴、心轴和传动轴的载荷特点掌握轴的结构设计方法及相关注意事项掌握轴的三种强度计算方法了解轴的刚度计算方法本章要求及重点难点1、轴的功用与分类支承旋转零件并传递运动和动力轴向/周向定位轴上零件轴,持轮也。—《说文》服重任,行远道,正直而固者,轴也。—《列女传·母仪》功用轴1、轴的功用与分类心轴：主要承受弯矩传动轴：主要承受转矩转轴：既承受弯矩，又承受转矩分类（1）载荷性质直轴（光轴、阶梯轴）曲轴软轴（挠性轴）1、轴的功用与分类分类（2）轴线形状空心轴实心

2、轴1、轴的功用与分类分类（3）截面形状4、结构问题—确定轴的形状和尺寸2、轴的设计步骤主要问题轴的工作能力设计1、强度问题—防止轴发生疲劳断裂2、刚度问题—防止轴发生过大的弹性变形3、振动稳定性问题—防止轴发生共振轴的结构设计1.拟定轴上零件装配方案2.估算轴的最小直径ｄmin3.确定各段直径及长度4.确定轴的结构要素轴的结构设计轴的强度计算其它计算8.刚度计算9.振动稳定性计算(临界转速)5.许用切应力法(扭转强度)6.许用弯曲应力法(弯扭合成强度)7.安全系数计算法：疲劳强度计算、静强度计算2、轴的设计步骤基本步骤材料选择三边：边计算、边画图、边修改2、轴的设计步骤

3、基本特点三与：估算与精算、计算与画图、轴的设计与轴上零件的设计3、轴的材料及其选择2.球墨铸铁QT500-5、QT600-21.钢碳素钢：优质碳素钢:35、50、45轴钢普通碳素钢Q235、Q255、Q275合金钢：20Cr、20CrMnTi、40Cr、35SiMn、35CrMo廉价、应力集中敏度小强度高、耐磨性好成形性好、吸振性高参照教材p184-185表26-2轴颈轴头轴身轴头轴身轴颈4、轴的结构设计轴身：连接轴颈与轴头部分轴肩：轴的直径变化所形成的阶梯处轴头：轴和回转零件的配合部轴颈：轴和轴承的配合部结构组成4、轴的结构设计结构例4、轴的结构设计在初步估算轴径的基

4、础上，根据轴的具体使用状况，确定轴的合理外形和全部结构尺寸（长度、直径）内容与要求满足强度、刚度的要求满足工艺性要求：（1）易加工；（2）应力集中少；（3）轴上零件准确定位；（4）易装拆和调整；（5）轴的受力状态好。内容要求4、轴的结构设计步骤11.拟定轴上零件装配方案2.估算最小轴径3.确定各段尺寸4.确定轴的结构要素轴的结构设计轴的强度计算其它计算材料选择易装拆易调整4、轴的结构设计步骤1改善轴的受力状态4、轴的结构设计步骤21.拟定轴上零件装配方案2.估算最小轴径3.确定各段尺寸4.确定轴的结构要素轴的结构设计轴的强度计算其它计算材料选择根据已知轴上近似载荷（取决

5、于功率和转速），初步估算基本轴径或根据经验确定轴的某个径向尺寸4、轴的结构设计步骤2估算轴径时，因轴承等位置尚未确定，弯矩未知，故只能考虑扭矩。T①WT－抗扭截面模量（系数），参照教材p425附录A表A-7；P－传递的功率(kw)；n－轴的转速(r/min)；d－最小轴径(mm)；C－材料相关系数→教材p189表(26-3)②轴上有单键，直径增大3-4%；有双键,直径增大7-10%扭剪应力设计公式4、轴的结构设计步骤31.拟定轴上零件装配方案2.估算最小轴径3.确定各段尺寸4.确定轴的结构要素轴的结构设计轴的强度计算其它计算材料选择4、轴的结构设计步骤3①根据轴上零件受

6、力情况及安装固定对轴表面的要求，由外向内确定各段直径②根据轴上零件的位置、配合长度、支承结构和形式，由内向外确定各段长度定定定Ø60Ø68Ø70Ø72Ø70Ø80Ø82Ø70k6Ø72H7/r6Ø60H7/k62112296.520696.5键20×110键18×1004、轴的结构设计步骤41.拟定轴上零件装配方案2.估算最小轴径3.确定各段尺寸4.确定轴的结构要素轴的结构设计轴的强度计算其它计算材料选择满足强度、刚度的要求满足工艺性要求：（1）易加工；（2）应力集中少；（3）轴上零件准确定位；（4）易装拆和调整；（5）轴的受力状态好综合考虑！（1）制造工艺性要求轴应有

7、良好的制造工艺，便于加工加工方法不同，轴的结构也可能不同键槽应位于同一母线上；螺纹退刀槽；砂轮越程槽阶梯轴光轴等强度轴车削倒角磨削砂轮越程槽（2）装拆要求阶梯轴轴端应设计45°倒角键槽应置于轴与轮毂先接触的直径变化处过盈配合采用锥面直径过渡合理设计非定位轴肩，减少不必要的配合面轴承定位轴肩(或套筒)不能过高(以便拆卸)轴肩圆角ｒ＜轮毂孔圆角Ｒ(倒角Ｃ)轴上零件要易于装拆、调整不同的装拆方案，得到不同结构轴的直径应圆整成标准值hrRrR（3）定位和固定要求轴与轴上零件要有准确的工作位置定位：零件有准确的工作位置固定：零件在轴上的位置牢固可靠