机械设计基础(第五版)讲义课件.ppt

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1、§14-1轴的功用和类型§14-2轴的材料§14-3轴的结构设计§14-4轴的强度计算§14-5轴的刚度计算§14-6轴的临界转速的概念第14章轴14-1轴的功用和类型一、轴的功用用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、链轮、凸轮类型转轴---传递扭矩又承受弯矩按承受载荷分二、轴的分类按轴的形状分传动轴---只传递扭矩心轴---只承受弯矩直轴曲轴挠性钢丝轴1.转轴组成：轴颈、轴头、轴身；特点：传递扭矩又承受弯矩。带式运输机减速器电动机转轴14-1轴的功用和类型14-1轴的功用和类型2.传动轴组成：轴颈、轴头、轴身；特点：只传递扭矩，不承受弯矩或弯矩很小。发

2、动机后桥传动轴14-1轴的功用和类型3.心轴分类：固定心轴、转动心轴；特点：只承受弯矩，不传递扭矩。14-1轴的功用和类型1.直轴分类：阶梯轴、光轴；2.曲轴14-1轴的功用和类型3.挠性钢丝轴由几层紧贴在一起的钢丝层构成，可以把转矩和旋转运动灵活地传到任何位置，常用于振捣器等设备中。14-1轴的功用和类型三、轴设计中的主要问题1)合理选择材料2)轴的结构设计3)轴的工作能力设计（强度和刚度设计）必须先进行结构设计，然后才能进行工作能力的核算。4)轴的结构形状和尺寸确定14-1轴的功用和类型一、轴的失效：多为疲劳损坏二、轴的材料要求：足够的疲劳强度、对应

3、力集中的敏感性小、以及良好的加工性能等。碳素钢：35、45、50钢（优质碳素钢：一般正火）；Q235、Q275（普通碳素钢：不重要或者受力较小）合金钢：40CrNi、38CrMoAlA；20Cr、20CrMnTi；（重载、要求减轻重量时、要求提高耐磨性；淬火、调质）球墨铸铁：铸铁QT、合金铸铁、形状复杂轴14-2轴的材料钢种和热处理对弹性模量影响很小，对增大轴刚度无效（增大轴径、减小跨距）合金钢强度高，但对应力集中敏感，如果结构上和表面上不注意，轴强度得不到改善14-3轴的结构设计设计任务：使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。设计要求：1.轴应便于制造，轴

4、上零件要易于装拆；(制造安装)2.轴和轴上零件要有准确的工作位置；(定位)3.各零件要牢固而可靠地相对固定；(固定)4.改善应力状况，减小应力集中。轴端挡圈带轮轴承盖套筒齿轮滚动轴承典型轴系结构④为便于轴上零件的装拆，一般轴都做成从轴端逐渐向中间增大的阶梯状。零件的安装次序一、制造安装要求装零件的轴端应有倒角，需要磨削的轴端有砂轮越程槽，车螺纹的轴端应有退刀槽。②③⑥⑦①⑤①倒角14-3轴的结构设计零件的轴向定位由轴肩或套筒来实现。二、轴上零件的定位轴肩----阶梯轴上截面变化之处。起轴向定位作用。轴肩套筒14-3轴的结构设计轴向固定由轴肩、套筒、螺母或

5、轴端挡圈来实现。三、轴上零件的固定齿轮受轴向力时，向右是通过4、5间的轴肩，并由6、7间的轴肩顶在滚动轴承的内圈上；向左则通过套筒顶在滚动轴承的内圈上。带轮的轴向固定是靠1、2间的轴肩和轴端当圈。双向固定14-3轴的结构设计无法采用套筒或套筒太长时，可采用双圆螺母加以固定。轴肩的尺寸要求:r

6、钉来实现。周向固定大多采用键、花键、或过盈配合等联接形式来实现键槽应设计成同一加工直线14-3轴的结构设计四、改善轴的受力状况，减小应力集中图示为起重机卷筒两种布置方案。A图中大齿轮和卷筒联成一体，转距经大齿轮直接传递给卷筒，故卷筒轴只受弯矩而不传递扭矩。图b中轴同时受弯矩和扭矩作用。故载荷相同时，图a结构轴的直径要小。Q方案aQ方案b输出输出输入输出输出输入Tmax=T1+T2Tmax=T11.改善受力状况当轴上有两处动力输出时，为了减小轴上的载荷，应将输入轮布置在中间。T2T1T1+T2T1T1+T2T2合理不合理T14-3轴的结构设计Rdd/430

7、˚2.减小应力集中合金钢对应力集中比较敏感，应加以注意。应力集中出现在截面突然发生变化的。措施：1.用圆角过渡；2.尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽;3.重要结构可增加卸载槽B、过渡肩环、凹切圆角、增大圆角半径。也可以减小过盈配合处的局部应力。过渡肩环r凹切圆角B卸载槽也可以在轮毂上增加卸载槽B位置d/414-3轴的结构设计一、按扭转强度计算轴的强度设计应根据轴的承载情况，采用相应的计算方法，常用方法有两种。对于只传递扭转的圆截面轴，强度条件为：设计公式为：对于既传递扭转又传递弯矩的轴，可按上式初步估算轴的直径。计算结果为：最小直径！解释各符号的意义及单

8、位轴的材料A3，20354540Cr,35SiMn[τ](N/mm)12~202