轴的设计ppt课件.ppt

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1、第十七章轴的设计§17-1概述§17-4轴的强度和刚度计算§17-3轴的结构设计§17-2轴径的初步估算§17-1概述一、轴的主要功用1、支承轴上回转零件（如齿轮）2、传递运动和动力3、受弯矩，抵抗变形，保证轴上零件正常工作。二、轴的分类1、按承载情况分转轴：既传递转矩（T）、又承受弯矩（M）如：减速器中的轴。传动轴：只受转矩，不受弯矩M=0，T≠0如：汽车中联接变速箱与后桥之间的轴。心轴：只承受弯矩（M），不传递转矩（T=0）固定心轴：轴固定问：火车轮轴属于什么类型？转动心轴转动心轴：轴转动转动心轴滑轮轴问：自行车的前轮轴属于什么类型？固定心轴自行车的中轴是转

2、轴问：根据承载情况下列各轴分别为哪种类型？0轴：Ⅰ轴：Ⅴ轴：Ⅱ轴：Ⅲ轴：Ⅳ轴：传动轴转轴转动心轴转轴转轴转动心轴如何判断轴是否传递转矩：从原动机向工作机画传动路线，若传动路线沿该轴轴线走过一段距离，则该轴传递转矩。如何判断轴是否承受弯矩：该轴上除联轴器外是否还有其它传动零件，若有则该轴承受弯矩，否则不承受弯矩。2、按轴线形状分直轴又可分为实心、空心（加工困难）光轴阶梯轴曲轴：发动机专用零件钢丝软轴：轴线可任意弯曲，传动灵活。钢丝软轴的绕制动力源驱动装置接头钢丝软轴（外层为护套）接头三、轴的材料对轴材料要求：轴的强度和刚度足够；材料的热处理性能和加工工艺性好；材料

3、来源广，价格适中。1、碳素钢：30、35、45、50(正火或调质)，45应用最广。价廉，对应力集中不敏感，良好的加工性。2、合金钢：40Cr、40MnB、20CrMnTi等，强度高、寿命长，对应力集中敏感，价格较贵。用于重载、小尺寸的轴。3、合金铸铁、QT：铸造成形，吸振，可靠性低，品质难控制，常用于凸轮轴、曲轴。问：当轴的刚度不足时，如何提高轴的刚度？注意：钢材种类热处理对钢材弹性模量E影响很小，∴用热处理合金钢不能提高轴的刚度。轴的毛坯：圆钢棒料尺寸小的轴锻造毛坯尺寸较大或为提高强度的轴焊接毛坯大件锻造困难铸造毛坯形状复杂的轴、空心轴等四、轴设计的主要问题与

4、设计特点失效形式：1、疲劳破坏—疲劳强度校核。2、变形过大—刚度验算（如机床主轴）。3、振动折断—高速轴，自振频率与轴转速接近。4、塑性变形—短期尖峰载荷—验算屈服强度。设计的主要问题：1、合理的结构设计—保证轴上零件有可靠的工作位置，装配、拆卸方便，周向、轴向固定可靠，便于轴上零件的调整；a、有足够的强度—疲劳强度、静强度；b、有足够的刚度—防止产生大的变形；c、有足够的稳定性—防止共振—稳定性计算。2、工作能力计算轴的设计步骤轴的结构形状和尺寸选用合适的材料结构设计强度和刚度计算转轴的设计特点：不能首先通过精确计算确定轴的截面尺寸。§17-2轴径的初步估算一

5、、按扭转强度估算轴径扭转强度条件：τT、[τT]——轴的扭剪应力和许用扭剪应力，MPa；T——转矩，N·mm；P——轴所传递的功率，kW；WT——轴的抗扭截面系数，mm3，对于实心圆轴，WT=πd3/16≈0.2d3；d——轴的直径，mm；n——轴的转速，r/min。对实心圆轴，设计计算式：C——与轴的材料和承载情况有关的系数。计算说明：1）求得的d为受扭部分的最小直径，通常为轴端；2）该轴段有键槽适当加大直径，单键槽增大5%，双键槽增大10%，将所计算的直径圆整为标准值，即：单键槽双键槽3）轴的最小直径dmin应根据4）对于传动轴，精确计算；5）对转轴，初估轴

6、径dmin——结构设计，逐步阶梯化di（∵支点、力作用点未知）；6）对于转轴：算出dmin→结构设计→弯矩图→弯扭合成强度计算；二、按经验公式估算轴径对高速轴：d＝(0.8－1.2)D其中，D为电机轴径对低速轴：d＝(0.3－0.4)a其中，a为同级齿轮中心距设计任务：使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。§17-3轴的结构设计设计要求：1.轴和轴上零件应有确定的位置和可靠固定；2.轴上零件应便于安装、拆卸和调整；3.轴应具有良好的加工工艺性；4.应有利于提高轴的强度和刚度。F等强度阶梯轴组成轴颈：装轴承处尺寸=轴承内径；轴头：装轮毂处直径与轮毂内径相当；轴身：联接

7、轴颈和轴头部分。一、轴上零件的布置滚动轴承齿轮滚动轴承键槽联轴器轴颈轴身轴头轴颈轴身轴头轴承盖轴承盖典型轴系结构装配方案的比较：二、各轴段直径和长度的确定1、d：由载荷→dmin→由结构设计要求确定各段的d。2、L：由轴上零件相对位置及零件宽度决定，同时考虑：1）轴段长比轮毂宽小2~3mm——可靠定位。2）传动件、箱体、轴承、联轴器等零件间距离(查手册)。一）零件轴向固定的目的三、轴上零件的轴向固定防止零件沿轴向窜动，确保零件轴向准确位置。二）常用轴向固定轴肩轴环1.轴肩（或轴环）过渡圆角r定位高度h由组成rhdDhrDd特点：定位可靠，能承受较大的轴向载荷，用

8、于各类零件的轴向定位和固