第15章轴系结构课件.ppt

第十五章 轴 一、概述 二、轴的结构设计 装配方案对轴结构的影响 2、轴的结构应满足的条件 装在轴上的零件有准确的工作位置； 便于零件的拆装和调整； 具有良好的加工工艺性。 轴上零件的轴向定位 轴肩定位 轴端挡圈定位 圆螺母定位 轴承端盖定位 轴 1、分类 按轴心线形状分 曲轴（crank shaft） 几何轴线不在同一条直线上的轴 轴是用来支撑回转零件、传递运动和动力 所有回转零件都必须支撑在轴上。 直轴 几何轴线在同一条直线上的轴 钢丝软轴（flexible shaft） 由多组钢丝分层卷绕而成，有良好的挠性 心轴（mandrel） 按传递载荷分 只承受弯矩不受扭矩的轴 传动轴(transmission shaft) 主要受扭矩或弯矩很小的轴 转轴 既受弯矩又受扭矩的轴 光轴（plain shaft） 阶梯轴（stepped shaft） 空心轴（hollow shaft） 实心轴（solid shaft） 从加工工艺上考虑，最好做成直轴，但轴上零件不好固定； 从受力角度考虑，最好是等强度的抛物线回转体，但不好加工，零件也不好固定； 所以，轴都做成阶梯轴。 按轴的外形分 形状简单，加工方便，轴上零件装配定位困难 能满足定位和装配方便的需要 2、轴的材料 ① 碳素钢 价格便宜，对应力集中敏感性小，为了保证机械性能，应进行调质或正火处理。 常用30、40、45号钢 ② 合金钢 具有较高的机械强度，更好的淬火性能，所以，在传递大功率、减轻重量、提高轴颈耐磨性时采用。 40Cr、40CrNi、20Cr、20Cr2Ni4A、38SiMnMo ③ 铸铁 QT600—3、QT800—2 选择轴的材料和热处理方式时，主要考虑强度和耐磨性，而不是轴的弯曲和扭转刚度。 易做成复杂的外形，价廉，具有良好的吸振性和耐磨性，对应力集中敏感性较低，但铸造品质难控制，可靠性较差 强度和刚度计算； 振动稳定性计算 ； 结构设计。 3、轴设计的主要内容 轴在机器中的安装位置及形式； 轴上零件的类型、尺寸、数量； 轴上载荷的性质、大小、方向及分布； 轴承的类型、尺寸和布置； 轴的毛坯和加工工艺； 轴上零件的装配方案。 1、影响轴结构的因素 轴与轴承配合的部分 轴颈（neck of shaft） 轴头（axle-neck） 3、轴各段的名称 轴肩（shaft shoulder） 轴身 轴和回转零件的配合部分 轴的直径变化所形成的阶梯处 非定位轴肩 联接轴颈和轴头的部分 定位轴肩 拟定轴上零件的装配方案 选方案时，应尽量减少轴上零件的个数、轴自重，有好的加工工艺性和合理的受力 4、轴的结构设计方法 确定轴的基本直径和各段长度 n—轴的转速（r／min） P—轴传递的功率（kW） [τT]—许用扭转剪应力（MPa） A0—系数，查表15—3 对空心轴： d＞100mm时： 单键槽增大3%，双键槽增大7%； d≤100mm时： 单键槽增大5～7%，双键槽增大10～15% β—空心轴内外径比系数， β＝d1／d，一般β＝0.5～0.6 定位轴肩的高度 h＝(0.07～0.1)d 非定位轴肩高度为1～2mm 套筒定位 用于两个零件之间的定位，不易用于较大距离两零件之间的轴向定位，不易用于高速旋转之处 套筒 轴长比轮毂宽度短2～3mm 可以承受较大的轴向力，适用于轴端零件的定位 可承受大的轴向力，用于固定轴端的零件。 用于整个轴的轴向定位 轴承端盖(透盖) 轴承端盖(闷盖) 弹性档圈定位 紧定螺钉定位 锁紧档圈定位 只能承受不大的轴向力 适用于有冲击载荷和同心度要求较高的场合 键、花键、过盈配合、紧定螺钉 圆锥面定位 轴上零件的周向定位 5、轴的结构工艺性 尽量增大过渡圆角半径，轴上各处的圆角半径应尽可能统一 为便于装配零件，应去毛刺，轴端制出45°倒角 进行磨削加工要有砂轮越程槽 要车制螺纹，需要退刀槽 键槽应置于同一直线上 三、轴的计算 1、轴的强度校核计算 ① 按弯扭合成强度条件计算 画出扭矩图（T） 水平力FNH和MH MH 和MV的合成 计算弯矩 垂直力FNV和MV α—考虑扭矩和弯矩作用性质差异的系数，按扭转切应力性质取： 静应力，α≈0.3 脉动循环应力，α≈0.6 对称循环应力，α＝1 强度校核 W—轴的抗弯截面系数（mm） [σ-1]—对称循环变应力时轴的许用弯曲应力 ② 轴承支点位置的确定 滑动轴承按B／d取值 当B／d≤1时，e＝0.5B； 当B／d＞1时，e＝0.5d，但不少于（0.25～0.35）B； 调心轴承，e＝0.5B ； 滚动轴承：宽度的中点。 轴