第11章轴概述.ppt

第 11 章 轴 §11.1 概述 §11.2 轴的材料 §11.3 轴的结构设计 §11.4 轴的工作能力计算 §11.5 轴的使用与维护 第11章 轴 基本要求 1、了解轴的类型、各类轴所受载荷和应力特点以 及轴的材料； 2、掌握轴结构设计的基本要求，能熟练地进行结 构设计，绘制轴的结构图； 3、能正确地设汁轴的零件T作图； 4、掌握轴的弯扭合成强度计算方法； 重点 轴的结构设计和轴的强度校核 难点 轴的结构设计和轴的强度校核 第11章 轴 思考题 1、轴的作用是什么?心轴、传动轴、转轴的区 别是什么?试说明自行车的前轴、中轴和后 轴各属哪类轴? 2、轴的常用材料有哪些?为提高轴的刚度，把轴的 材料由碳钢改为合金钢是否有效，为什么? 3、轴上零件的周向和轴向定位各有哪些方法，各 有何特点? 4、轴的强度计算方法有哪几种?各在什么情况下使用? 5、在齿轮减速器中，高速轴的直径与低速轴的直径哪 个大，为什么? 第11章 轴 6、按第三强度理论对轴进行弯扭合成强度计算时，为 什么要引入折合系数α?它是如何取值的? 7、利用公式估算轴的直径时，应如何选取A值? 估算出的最小直径应放在轴的哪一部分? 8、如何提高轴的疲劳强度?如何提高轴的刚度? 9、什么是轴的共振?什么是轴的临界转速? 10、设计高速运转的轴时，应如何考虑轴的工作转速 范围? 第11章 轴 11.1 概述 11.1 轴的作用。 1.按照受载荷的不同，轴可分为： 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。 轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。 11.2 轴的类型 11.1 概述 2.按结构形状，轴可分为： 曲轴和直轴两大类。 直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴。 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。 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。 11.1 概述 11.1.3 轴设计的要求和步骤 1.轴的结构设计 (1)结构设计要求─具有合理的结构形状和尺寸 （2)工作能力要求─具有足够的疲劳强度,对于特殊的用途的轴,还应有 刚度、振动稳定性等方面的要求。 2.轴的设计步骤 选择 材料 估算 轴径 结构 设计 验算工 作能力 绘制 零件图 工作能力不足修改 11.2 轴的材料 　　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，因此相同尺寸的碳钢和合金钢轴的刚度相差不多。 轴的概述3 轴的主要失效形式是在交变应力作用下的疲劳破坏。 轴的材料要求有较好的强度、韧性，与轴上零件有相对滑动的部位具有较好的耐磨性，还应考虑应力集中的影响。 　　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，但是质地较脆。 11.2 轴的材料 轴的常用材料及其部分机械性能 11.3 轴的结构设计 11.3.1 轴的结构及各部分名称 轴颈 轴头 轴肩 轴头 轴通常由轴头、轴颈、轴身、轴肩、轴环、轴端的倒角及键槽、过渡圆角等结构组成。 轴的结构和形状取决于： 轴在机器中的安装位置及形式 轴上零件的定位、固定及联接方法 轴所承受的载荷 轴的加工工艺以及装配工艺 轴身 轴环 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，为了保证轴上零件定位可靠，轴肩处的圆角半径r必须小于零件内孔的圆角半径R或倒角C，轴肩高度一般取h=（0.07～0.1)d,轴环宽度b≈1.4h。 11.3 轴的结构设计 1.轴上零件的轴向定位、固定和周向固定 b D h r R d D h C r d 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。如套筒、轴承端盖、轴端挡圈、圆螺母、弹性挡圈、紧定螺钉。 11.3 轴的结构设计 为了传递运动和转矩，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。 11.3 轴的结构设计 11.3 轴的结构设计 2.制造工艺和装配工艺要求 轴的形状要力求简单，阶梯轴的级数应尽可能少，轴