机械设计 第4篇 轴、轴承、联轴器ppt课件.ppt

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1、第16章轴§16.1概述§16.2轴的结构设计§16.3轴的强度计算§16.4轴的刚度计算§16.5轴的临界转速§16.6提高轴的强度、刚度和减轻重量的措施第4篇轴、轴承、联轴器§16.1概述按轴线形状分直轴曲轴光轴阶梯轴16.1.1轴的分类轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。根据轴的承载能力分为：转轴、心轴、传动轴表16.1转轴：同时承受弯矩和扭矩的轴。如减速器的轴。心轴：只受弯矩，不受转矩。如火车车轮轴。传动轴：主要受转矩，不受弯矩或弯矩很小。如汽车的传动轴。16.1.2轴的材料主要采用：

2、碳素钢和合金钢碳素钢：最常用45钢。进行调质或正火处理，不重要的或受力较小的轴可以使用Q235～Q275。碳素钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性比较低，适用于一般要求的轴。合金钢：可传递大功率并要求减小质量和提高轴径耐磨性时采用。合金铸铁或球墨铸铁：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。16.1.3轴设计的主要问题轴的承载能力验算：指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的验算。在结构设计上应满足的要求：1）轴向定位；2）周向定位；（轴和

3、轴上零件要有准确、牢固的工作位置）3）耐磨性；4）轴应具有良好的制造工艺性等；5）对重型轴还须考虑毛坯制造、探伤、起重等问题；6）尽量避免应力集中；7）轴上零件装拆、调整方便。轴的结构工艺性在满足使用要求的前提下，轴的结构越简单，工艺性越好。轴的加工工艺要求：1）为了便于装配零件并去掉毛刺，轴端应制出45°的倒角；需要磨削的轴端，应留有砂轮越程槽；需要切制螺纹的轴段，应留有螺纹退刀槽等。2）同一根轴上的多个键槽应安排在同一条加工母线上；为了减少加工刀具，倒角、过渡圆弧半径、键槽相应尺寸应尽量一致（减少

4、换刀次数）。16.2.1轴的毛坯尺寸较小的轴：圆钢车制尺寸较大的轴：锻造毛坯轴一般是实心轴，有特殊要求时也可制成空心轴，如航空发动机的主轴。16.2.2轴径、轴头、轴身轴主要由：轴径、轴头、轴身三部分组成。轴径：轴上被支承部分。轴头：安装轮毂部分。轴身：联接轴径和轴头的部分。§16.2轴的结构设计16.2.3轴上零件的定位1.轴上零件的轴向固定轴肩、挡圈、圆螺母、套筒、圆锥形轴头等。注意：轴段长度应比相配合的轮毂长度短（2～4）mm。为了使轴上零件与轴肩端面紧密贴合，应保证轴的圆角半径ra、轮毂孔的倒

5、角高度C（或圆角半径r）、轴肩高度a之间有下列关系：ra

6、便，但精度低。应用情况：1）传递以转矩为主的传动轴；2）初步估算轴径以便进行结构设计；3）不重要的轴。许用弯曲应力计算：先知道作用力的大小和作用点的位置、轴承跨距、各段轴径等参数。先按转矩估算轴径，并进行轴的结构设计，画出轴的弯扭合成图；然后计算危险截面的最大弯曲应力。安全系数校核计算：计算精度高，但计算较复杂。C-查表16.2当轴上有键槽时，应适当增大轴径：单键增大3﹪，双键增大7﹪。16.3.1按许用切应力计算16.3.2按许用弯曲应力计算强度条件计算计算顺序：1）画出轴的空间受力简图。2）分别作

7、出水平面上的弯矩图和垂直面上的弯矩图。3）作出合成弯矩图。4）作出转矩图。5）绘出当量弯矩图。计算应满足下列条件：16.3.3安全系数校核计算（略）例2例1'：有一传动轴，由电动机带动，已知传递的功率P=10KW，转速n=120r/min，试估算轴的直径。例2'：两级标准圆柱齿轮减速器输出轴的结构。已知齿轮分度圆直径d=332mm，作用在齿轮上圆周力Ft=7780N，径向力Fr=2860N，轴向力Fa=1100N，单向工作。支点与齿轮中点的距离L1=140mm，L2=80mm。受力简图如图所示。求：（

8、1）计算支承反力；（2）画出轴的弯矩图、合成弯矩图及转矩图；（3）指出危险剖面的位置。作业：一直齿圆柱齿轮减速器，小齿轮Z1=18，大齿轮Z2=82，模数m=4mm，传动功率P=4KW，电动机转速n=1470r/min，大小齿轮啮合效率η=0.95，大齿轮与轴用单键周向固定，试确定大齿轮所在轴各段的最小直径。§16.5轴的临界转速轴的振动：轴的转速达到一定值时，运转便不稳定而发生显著的反复变形，这现象称为轴的振动。轴是一弹性体，旋转时，会产生弯曲振动、扭