15 机械设计详解.ppt

第十五章 轴 轴的概述2 第十五章 轴 轴的结构设计2 轴的结构设计2 轴的结构设计2 1）弹性挡圈为多余零件； 2）装轴承段应无键槽； 3）轴肩太高，不便拆卸； 4）应无轴环，齿轮无法从右装入，改为套筒固定，或齿轮用过盈配合实现轴向固定； 5）应有键槽，周向固定； 6）此处应加工成阶梯轴； 7）端盖不应与轴接触； 8）端盖密封槽形状应为梯形； 9）平键顶部与轮毂槽间应有间隙； 10）联轴器无轴向固定，且与端盖间隙太小，易接触； 11）轴端部与端盖间应有一定间隙； 12）应该有调整垫片。 轴的结构设计1 轴的结构设计1 轴的结构设计1 轴的结构设计3 §15-2 轴的结构设计 §15-2 轴的结构设计 第十五章 轴 轴的计算1 轴的计算2 轴的计算3 轴的计算4 轴的计算5 轴的计算4 轴的计算5 §15-2 轴的结构设计 四、提高轴的强度的常用措施 ◆ 合理布置轴上零件以减小轴的载荷 T4 T3 T2 T1 输出轮 输入轮 不合理的布置 输出轮 输出轮 输入轮 T4 T3 T1 T4 合理的布置 不同的支承方案将影响轴的支承跨距和刚度，方案a)、d)的支承跨距大，b)、c)的跨距小，但a)的悬臂短，b)的悬臂长。 L3 L4 a) L1 L2 b) L1 c) L1 d) §15-2 轴的结构设计 ◆ 改进轴上零件的结构以减小轴的载荷 ◆ 改进轴的结构以减小应力集中的影响 I a) I b) I a) I b) a)方案中轴I既受弯矩又受扭矩 b)方案中轴I只受弯矩 r 内凹圆角 r 加装隔离环 键槽铣刀加工键槽 盘形铣刀加工键槽 ◆ 改进轴的结构以减小应力集中的影响 §15-2 轴的结构设计 §15-2 轴的结构设计 ◆ 改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度 轴的表面粗糙度和表面强化处理方法也会对轴的疲劳强度产生影响。当采用对应力集中甚为敏感的高强度材料制作轴时，表面质量尤应予以注意。 轴的表面愈粗糙 疲劳强度 表面强化处理的方法有： 表面高频淬火等热处理； 表面渗碳、氰化、氮化等化学热处理； 碾压、喷丸等强化处理。 ★ 在满足使用要求的前提下，轴的结构越简单，工艺性越好。 §15-2 轴的结构设计 五、轴的结构工艺性 1.6 a)砂轮越程槽 1.6 b)螺纹退刀槽 c)不同轴段键槽布置在同一母线上 d)轴端处加工45°倒角 §15-2 轴的结构设计 六、轴上零件的装配过程 例2： ★轴系结构改错1 ★轴系结构改错2 例1：装配顺序演示 合理 §15-2 轴的结构设计 七、轴的工作图 未注倒角1×45? 1. 锥齿轮与轴单独加工 八、小锥齿轮轴的轴系结构设计 阶梯轴结构：中间粗，两端细。轴上零件分别从两端安装。 双支点各单向固定，正装 2. 锥齿轮轴 阶梯轴结构：锥齿轮一端粗，另一端细。轴上零件从没有齿轮的一侧安装。 双支点各单向固定，正装 双支点各单向固定，反装 §15-1 轴的概述 §15-2 ★轴的结构设计 §15-3 轴的计算 一、轴的强度校核计算 1．扭转强度条件计算 实心轴的直径为： 轴的扭转强度条件为 为了计及键槽对轴的削弱，可按以下方式修正轴径： 轴径增大7% 轴径增大3% 轴径d＞100mm 轴径增大10%～15% 轴径增大5%～7% 轴径d≤100mm 有两个键槽 有一个键槽 §15-3 轴的计算 　　 对于只传递扭矩的圆截面传动轴，强度条件为： 对于既传递扭矩又传递弯矩的转轴，可按上式初步估算轴的直径。(最小直径dmin) 112~97 126~103 135~112 149~126 A0 35~55 25~45 20~35 15~25 [τT]/MPa 40Cr、35SiMn 38SiMnMo、3Cr13 45 Q275、35 (1Cr18Ni9Ti) Q235-A、20 轴的材料 轴常用几种材料的[τT]及A0值 带式运输机 减速器 电动机 转轴 ⊙ × ⊙ × 扭矩传递路线 2．按弯扭合成进行强度条件验算 一般的转轴强度用这种方法验算。 §15-3 轴的计算 ① 建立力学模型（即作出计算简图) 首先求出轴上受力零件的载荷→ 将其分解为水平分力和垂直分力→ 求出各支承处的水平反力和垂直反力 L1 L2 L3 T A FNV1 FNH1 FNV1 Fa Ft Fr FNV2 FNH2 D B C ω ② 作出弯矩图和扭矩图 §15-3 轴的计算 ◆ 水平面受力及弯矩图 ◆ 铅垂面受力及弯矩图 ◆ 水平铅垂弯矩合成图 ◆ 扭矩图 L1 L2 L3 T A FNV1 FNH1 FNV1 Fa Ft Fr FNV2 FNH2 D B C ω T T FNH1 FNH2 Ft MH MH FNV1 FNV2