机械设计课件 第16章 轴.ppt

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1、作回转运动的零件都要装在轴上来实现其回转运动，大多数轴还起着传递转矩的作用。轴要用滑动轴承和滚动轴承来支承。常见的轴有直轴和曲轴，曲轴主要用于作往复运动的机械中。第16章轴重点、难点主要内容基本要求16.1.1轴的分类功用：16.1概述按形状分：直轴、曲轴和钢丝软轴。分类应用16.1.2轴的材料Q235～Q275钢：碳素钢——常用45#，调质或正火调质，价廉，对应力集中的敏感性较小合金钢——对应力集中较敏感具有较高的机械强度，可淬性较好，可以在传递大功率并要求减少质量和提高轴颈耐磨性时采用。不重要或受力较小

2、的轴及一般传动轴可以使用。合金铸铁或球墨铸铁，因其对应力集中敏感性低、可铸性好、吸振性较高。注意：①采用合金钢并不能提高轴的刚度。②轴的热处理和表面强化可提高轴的疲劳强度。合理选材料－结构设计－强度计算－轴的刚度计算及振动稳定性计算。16.1.3轴设计的主要问题轴头－装轮毂部分，尺寸需圆整轴颈－被支承部分轴段,轴颈直径＝轴承内孔径轴身－联接轴头和轴颈的部分16.2轴的结构设计结构设计－合理确定轴的外形和各段尺寸。16.2.1轴的组成轴的结构主要取决于以下因素：1）轴在机器中的安装位置及形式；2）轴上安装零件

3、的类型、尺寸、数量及和轴联接的方法；3）载荷的性质、大小、方向及分布情况；4）轴的加工工艺等。轴无标准的结构形式，须针对不同情况具体分析，但不论何具体情况，轴的结构应满足：16.2.2结构设计应考虑的问题轴的工作位置由轴承、轴承盖等零件通过组合设计来保证，零件的工作位置由轴肩、套筒等来定位。1、轴及轴上的零件应有准确的工作位置；2、轴上零件要能牢靠的相对固定（轴向、周向）；3、轴上零件要便于装拆、调整；4、轴的结构要便于加工，尽量减少应力集中。设计实例：例：设计皮带运输机减速器的输出轴.已知传递功率=10k

4、W,转速n=200r/min,齿轮齿宽b=100mm,齿数z=80,模数m=5mm,螺旋角β=9022’，轴端装有联轴器。轴的结构越简单、装配越方便越合理。一、拟定轴上零件的装配方案二、轴上零件的定位和固定1）轴肩和轴环优点：定位可靠，可承受较大的轴向力。定位轴肩h=2~10mm,h=(0.07d+3)~（0.1d＋5）与滚动轴承相配处，h、b见轴承标准.为定位可靠，须ra

5、于两零件间距较小的场合(l<50mm）,套筒与轴的配合较松，不宜用于高速旋转处。优点：轴的尺寸不需变化，使结构简单,无应力集中，避免削弱轴的强度。3）轴用圆螺母一般用于轴端零件的固定优点：固定可靠，可承受较大的轴向力；缺点：需在轴上切制螺纹，造成较大的应力集中。4）轴端挡圈错误正确正确当用套筒、圆螺母、轴端挡圈固定零件时，配合轴段长度应比轮毂短2～mm使零件紧靠定位面，固定可靠。5）弹性挡圈适用于轴向力较小零件的轴向固定。轴用弹性挡圈－常固定轴承内圈孔用弹性挡圈－常固定轴承外圈6）锁紧挡圈7）楔键、销、紧定

6、螺钉8）圆锥形轴头－常用于轴端零件的固定9）轴承端盖轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置（2）零件的周向定位1）键2）花键3）紧定螺钉、销5）成形联接4）过盈联接三、轴的尺寸1、各轴段直径确定各轴段的直径和长度的确定a)按扭矩估算轴段直径dminb)按轴上零件安装、定位要求确定各段轴径，经验值。注意：①与标准零件相配合轴径应取标准值需开键槽，故将最小轴径增加5%，变为42.525mm。与联轴器内孔径一致。－－选联轴器2、各轴段长度①各轴段与其上相配合零件宽度相对应。②转动零件与静止零件之间必须有一定的间隙

7、。要磨削轴段应有砂轮越程槽，以磨完全程；切制螺纹轴段应留有螺纹退刀槽四、轴的结构工艺性要求（1）砂轮越程槽和螺纹退刀槽（2）同一轴上的键槽，应安排在同一条加工母线上，并尽可能规格相同，以便用同一把刀具铣出。（4）轴头、轴端、轴颈端部应有倒角，当轴上开横孔时，孔端应有倒角。结构尺寸应符合标准，配合表面处的圆角半径及倒角尺寸见手册。（3）同一轴上各键槽、砂轮越程槽、螺纹退刀槽、过渡圆角半径、倒角、中心孔相应的尽量取相同尺寸，以便于加工，减少刀具的换刀次数。轴系结构改错四处错误正确答案三处错误正确答案两处错误1.

8、左侧键太长，套筒无法装入2.多个键应位于同一母线上方法：1)按许用切应力计算；2）按许用弯曲应力计算；3）安全系数校核计算16.3轴的强度计算16.3.1按许用切应力计算用于1）只受扭矩或主要承受扭矩的传动轴的强度计算2）结构设计前按扭矩初估轴的直径dmin3)不重要的轴。强度条件：设计公式：轴上有键槽时，将轴径加大：一个键槽：3~5%；二个键槽：7~10%。取标准植或圆整值适用：1）心轴；2）转轴。一般在轴的尺