轴和轴毂连接.ppt

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1、§14.1轴的分类和设计要求§14.2轴的材料及其选择§14.3轴的结构设计§14.4轴的强度计算§14.5轴毂连接第14章轴和轴毂联接14.1轴的分类和设计要求轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。按照承受载荷的不同，轴可分为：除了刚性轴外，还有钢丝软轴，可以把回转运动灵活地传到不开敞地空间位置。转　轴─同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。心　轴─只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。传动轴─只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴。按照轴线形状的不同，轴可分为曲轴和直轴两大类。轴一般是实心轴，有特殊要求时也可制成空心轴，如航空发动机的主轴

2、。轴上各段的名称轴端轴头轴颈轴头轴通常由轴头、轴颈、轴肩、轴环、轴端及不装任何零件的轴段等部分组成。轴的结构和形状取决于：轴的毛坯种类轴上作用力的大小及分布情况轴上零件的位置、配合性质以及联结固定的方法轴承的类型、尺寸和位置轴的加工方法、装配方法以及其他特殊要求轴身14.2轴的材料及选择碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性比较低，适用于一般要求的轴。合金钢比碳钢有更高的力学性能和更好的淬火性能，在传递大功率并要求减小尺寸和质量、要求高的耐磨性，以及处于高温、低温和腐蚀条件下的轴常采用合金钢。在一般工作温度下（低于200℃），各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不多，因此相同尺

3、寸的碳钢和合金钢轴的刚度相差不多。轴的材料主要是碳钢和合金钢，钢轴的毛坯多数用圆钢或锻件，各种热处理和表面强化处理可以显著提高轴的抗疲劳强度。轴的常用材料及其部分机械性能（见下页）高强度铸铁和球墨铸铁可用于制造外形复杂的轴，且具有价廉、良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，但是质较脆。14.2轴的材料及选择14.3轴的结构设计轴的结构应满足下列要求：1）轴和装配在轴上的零件应有正确的工作位置和可靠的相对固定。2）轴应有良好的工艺性，便于制造和进行轴上零件的装配及调整。3）轴的结构要有利于减少应力集中。4）受力合理，有利于减轻轴的重量和节省材料。14.3轴

4、的结构设计14.3轴的结构设计类比法设计计算法根据轴的工作条件，选择与其相似的轴进行类比及结构设计，画出轴的零件图。根据轴的工作条件选择材料，确定许用应力。按扭转强度估算出轴的最小直径。设计轴的结构，绘制出轴的结构草图。包括根据工作要求确定轴上零件的位置和固定方式；确定各轴段的直径；确定各轴段的长度根据有关设计手册确定轴的结构细节，如圆角、倒角等尺寸按弯扭合成进行轴的强度校核。修改轴的结构后再进行校核计算。绘制轴的零件图1、确定轴的各段直径估算轴的最小直径其中A值可以查表确定其余各段轴的直径确定应注意以下几点：1）应考虑键槽对轴的强度的影响，若该处有一个键槽，直径增加3%

5、-5%，若有两个键槽，直径增加7%-10%2）装配标准件处，其轴段直径必须符合标准件的标准直径系列值3）有定位要求的轴段，轴的直径应满足定位要求。4）非配合轴段直径，可不取标准值，但是一般应取整数。14.3轴的结构设计2、确定轴的各段长度确定轴的各段长度，应注意以下几点：1）当零件需要轴向定位时，则该处轴段的长度应比所装零件的宽度小（2-3mm），以保证零件沿轴向可靠定位，如装齿轮段2）装轴承处的轴段长度一般与轴承宽度相同。3）轴段长度的确定应考虑轴系中各零件之间的相互关系和装拆工艺要求。14.3轴的结构设计14.3轴的结构设计14.3.3零件在轴上的固定周向固定为了传递

6、运动和转矩，防止轴上零件与轴作相对转动，轴上零件的周向固定必须可靠。常用的周向固定方法有键、花键、销和过盈配合等联接。轴向固定零件在轴上的轴向定位要准确而可靠，以使其安装位置确定，能承受轴向力而不产生轴向位移轴肩由定位面和内圆角组成用轴肩或轴环固定零件时，常需采用其他附件来防止零件向另一方向移动。当轴向力不大而轴上零件间的距离较大时，可采用弹性挡圈固定。当轴向力很小，转速很低或仅为防止零件偶然沿轴向滑动时，可采用紧定螺钉固定。14.3轴的结构设计14.3.4轴的制造和装配工艺性轴的形状要力求简单，阶梯轴的级数应尽可能少，轴上各段的键槽、圆角半径、倒角、中心孔等尺寸应尽可能

7、统一，以利于加工和检验轴上需磨削的轴段应设计出砂轮越程槽，需车制螺纹的轴段应有退刀槽当轴上有多处键槽时，应使各键槽位于轴的同一母线上为使轴便于装配，轴端应有倒角对于阶梯轴常设计成两端小中间大的形状，以便于零件从两端装拆轴的结构设计应使各零件在装配时尽量不接触其他零件的配合表面，轴肩高度不能妨碍零件的拆卸改变轴上零件的布置，有时可以减小轴上的载荷。14.3.5提高轴的强度与刚度措施1、改善轴的受力情况改进轴上零件的结构也可以减小轴上的载荷。14.3轴的结构设计阶梯轴段直径不宜相差太大轴肩处的过度圆角尽量大些结构上应尽量减少应力集