【讲义】11圆轴设计及轴毂联接.pdf

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1、第十一章圆轴设计及轴毂联接轴的功用——轴是用来支承做回转运动或摆动的机械零件，同时传递运动和动力。轴是组成机器的重要零件。§11.1轴的概述轴的分类根据轴的受力和变形分：心轴——只承受弯矩而不承受扭矩的轴。传动轴——只承受扭矩而不承受弯矩的轴。转轴——既承受扭矩又承受弯矩的轴。根据轴线的形状分：直轴——有光轴和阶梯轴之分；又有实心轴和空心轴之分。曲轴——指其轴线为折线的轴。挠性轴——挠性构件制成的轴。§11.1轴的概述轴的材料主要是碳素钢和合金钢。碳素钢和合金钢的比较：碳素钢价格低廉，对应力集中不敏感，热处理后可提高其耐磨

2、性和抗疲劳强度，应用最广；例45钢调质或正火。合金钢具有更高的机械性能和优越的热处理性能，多用于重载、重要和有特殊要求的传动轴。但对应力集中敏感，价格相对较高。35CrMoA：很高的静力强度、冲击韧性及较高的疲劳极限抗拉强度σb(MPa)：≥985(100)屈服强度σs(MPa)：≥835(85)伸长率δ5(%)：≥12硬度：≤229HB应用：用作在高负荷下工作的重要结构件，如车辆和发动机的传动件；汽轮发电机的转子、主轴、重载荷的传动轴，大断面零件。§11.1轴的概述轴设计的主要问题是轴的选材、结构、强度、刚度和稳定性。一般情况，

3、轴的工作能力取决于它的强度，任何轴都必须满足强度基本要求。§11.2圆轴的扭转及其内力计算扭转的基本概念受力特点变形特点：横截面绕轴线相对转动。圆轴扭转的内力PM9549外力偶矩nP____功率，单位kW；扭矩扭矩图n____转速，单位转/分。§11.3横截面剪应力及扭转强度计算圆轴扭转时横截面上的应力扭转变形后，轴的横截面仍保持平面，其形状和大小不变，半径仍为直线——圆轴扭转的平截面假设。结论：横截面上只有切应力，没有正应力；横截面上任一点切应力与半径垂直。§11.3横截面剪应力及扭转强度计算圆轴横截面上的应力Mn

4、I而最大切应力发生在轴的表面：MMnmaxnmaxRmaxIWn式中：W为轴的抗扭截面系数。n§11.3横截面剪应力及扭转强度计算常用圆轴横截面I、W公式pp实心圆截面44空心圆截面Ipd0.1d3233Wd0.2dpd164444ID(1)0.1D(1)pd323434WD(1)0.2D(1)p16D§11.3横截面剪应力及扭转强度计算圆轴扭转的变形转角φTnlGI单位扭转角θpTTln(rad/m)nGIpGIpT180n(˚/m)GIp§11.3横截面剪应

5、力及扭转强度计算圆轴扭转的强度和刚度计算扭转强度条件Mnmax[]扭转刚度条件maxWnMnmax[](式中：[]单位为rad/m)GIM180或：nmax[](式中：[]单位为º/m)GI§11.4弯扭组合变形的强度计算MFlZ弯曲正应力：WWZZMT扭转剪应力：Wn§11.4弯扭组合变形的强度计算按第三、四强度理论的弯扭组合强度条件2222MMM0.75MzTzT[][]eq3eq4WWZZ式中：M＿＿危险截面上的弯矩；ZM＿＿该截面上扭矩；TW＿＿抗弯截面系数。Z§11

6、.5转轴的设计与校核轴的最小直径按抗扭强度来进行轴径的初步计算轴上有键槽应放大(一个键槽放大5%)轴径应为标准值MnmaxP[]或：dC3maxWnn轴环轴肩轴身轴的结构设计轴的结构名称教材图11.5.2(b)更正§11.5转轴的设计与校核轴上零件的轴向定位和固定轴向定位方法：平键21轴肩和轴环2套筒和圆螺母3弹性挡圈4紧定螺钉5轴端挡圈6圆锥面§11.5转轴的设计与校核轴上零件的轴向定位和固定轴向定位方法：1轴肩和轴环2套筒和圆螺母3弹性挡圈轴肩和轴环要求：4紧定螺钉轴肩的圆角半径r要小于轴上零件的R及C；15轴端挡圈轴肩

7、、环高h=(0.07~0.1)dmm，环宽b=1.4h；6圆锥面注意：与滚动轴承配合处的h、r应根据轴承要求确定。§11.5转轴的设计与校核轴上零件的轴向定位和固定轴向定位方法：1轴肩和轴环2套筒和圆螺母3弹性挡圈4紧定螺钉5轴端挡圈6圆锥面§11.5转轴的设计与校核轴上零件的轴向定位和固定轴向定位方法：1轴肩和轴环2套筒和圆螺母3弹性挡圈4紧定螺钉5轴端挡圈6圆锥面其他见表11.5.2§11.5转轴的设计与校核轴上零件的周向定位和固定轴毂常用的联接方式：各种键和销，主要是平键联接过盈配合和成型联接§11.5转轴的设计与校核轴结构的工艺性

8、毂孔R、C1过小，导致轴肩过渡同轴上所有键槽方向应一致圆角过小时，可采用内凹圆角或过渡肩环以减少应力集中；