第14章+轴b课件.ppt

第14章 轴 14.1 概述 14.2 轴的结构设计 14.3 轴的强度计算 14.4 轴的刚度计算 14.5 轴的临界转速 14.6 提高轴的强度、刚度和 减轻重量的措施 作业：(14-1、14-2)、14-7、14-6 14.1 概述 一 .轴的功用和分类 转动心轴 自行车轴 二、轴的材料 1.钢 ┌碳素钢 ┌优质碳素钢：35、45、50 │ └普通碳素钢：Q235、Q255、Q275 └合金钢：20Cr、40Cr 、 35SiMn、 35CrMo 、 适当的热处理可得到较高的综合机械性能。 注意：1) 钢材种类和热处理对弹性模量的影响甚小，采用 合金钢并不能提高轴的刚度。2) 合金钢轴结构上避免或减小 应力集中(敏感性较强)，并减小表面粗糙度。 2.球墨铸铁 QT500-5、QT600-2 →曲轴、凸轮轴 易铸成复杂形状，吸振性好、应力集中敏感性较低。 表14-2为轴的常用材料及其试件的主要力学性能。 直轴常用轧制或锻毛坯 曲轴常用锻造或铸造毛坯，再经加工制成。 根据使用要求，选择轴的类型和材料 轴的结构设计 轴的强度计算 其它计算(刚度计算 ;振动稳定性计算( 临界转速)) 直轴形状：？ 传动轴→等径直轴 承受径向力对称支承轴，弯矩图如图所示。 强度上逼近等强度抛物线轴 1)按扭矩估算轴段直径dmin 2) 按轴上零件安装、定位要求确定各段轴径 (1)与标准零件相配合轴径取标准值(滚动轴承、联轴器、密封件)， 螺纹部分必须符合螺纹标准； (2)同一轴径轴段上不能安装三个以上零件。 (3)定位轴肩→零件定位→a=(0.07～0.1)d或a=(2～3)C,(约3～5mm) 非定位轴肩→紧配合轴段不宜过长→a=(0.5～2)mm (4)与传动零件配合轴头直径尽可能圆整成标准尺寸或以0,2,5,8结尾 (5)非配合轴身直径可不取标准值，但一般应取成整数。 (1)各轴段与其上相配合零件宽度相对应； 轴颈的长度通常与轴承的宽度相同； 轴头的长度比所装零件轮毂的宽度小2～3mm，轴向固定可靠 ； (2)轴身长度的确定应考虑轴上零件之间的相互位置关系和装配关系要求。 转动零件与静止零件之间必须有一定的间隙； (3)轴环宽度一般取为b=(0.1～0.15)d，或b ?1.4a，并圆整为整数。 轴的外伸长度的确定 14.3.2轴的结构工艺性 1.轴肩圆角 ：减少轴肩直角的应力集中 2.轴端倒角：保证零件易装配，防止伤手 为使轴上零件与轴肩端面紧密贴合，应保证轴的圆角半径，轮毂孔的倒角高度C(或圆角半径r)、轴肩高度a之间的关系： ra＜C＜a 或 ra ＜r＜a 3.螺纹退刀槽： 加工螺纹时容易退刀，螺纹与台阶之间留有一定距离。 4.砂轮越程槽： 加工时保证磨削外圆与端面垂直，确保轴承等零件准确定位。 5.同一轴上键槽位于圆柱同一母线上，且尽量取相同尺寸 6.轴的直径变化尽可能少，尽量限制轴的最大直径与各轴段的直径差，简化结构、节省材料，减少切削量。 7.与传动零件过盈配合的轴段应设置导向锥 8.轴两端常设有中心孔以保证轴上各段同轴度和尺寸精度。 轴结构设计 如图所示，一根轴由一对滚动轴承支承，其上装有一个齿轮及一个V带带轮，试设计该轴的结构，画出轴的上半部结构图。 轴结构设计步骤： 3.确定轴的各段直径及长度 ①由外向内确定各段直径 14.3 轴的强度计算 某单级齿轮减速器输出轴由一对深沟球轴承支承 已知齿轮上各力为：切向力Ft=3000N，径向力Fr=1200N， 轴向力Fa=650N，方向如图所示 齿轮分度圆直径d=40mm。 设齿轮中点至两支点距离l=50mm （1）轴水平面支反力 （2）轴垂直面支点反力 例题14-1 试按许用弯曲应力法校核图示减速器中间轴的强度。 小齿轮1为右旋斜齿轮。大齿轮2为直齿轮。 中间轴的结构图如右下图所示。 按许用弯曲应力计算 已知： 轴的结构、力的大小和作用 点的位置 (弯矩M、扭矩T )， 轴的材料。 步骤： 1) 画出轴的结构简图， 找出力的作用点； 2) 将载荷分解到水平和垂 直平面内，求出支点反力； 3)作水平和垂直面的弯矩图； 4)作合成弯矩图； 5）作扭矩图； (位置) 6）弯扭合成， 作当量弯矩图： 弯曲应力： 剪切应力： 7）校核危险截面： 在M、 T作用下 产生的复合应力 按弯扭组合强度计算轴径的一般步骤： (1)画出轴的结构