第十一章 轴2课件.ppt

机械设计 第十一章 轴 * 第一节 概述 第二节 轴的结构设计 第三节 轴的强度计算 第四节 轴的刚度计算 第五节 轴的振动与临界转速 第十一章 轴 第一节 概述 一、主要功用 二、分类 1. 按承载分 心轴：只承受弯曲（M），不传递转矩（T=0） 1. 支承轴上回转零件 转动心轴：轴转动 固定心轴：轴固定 2. 传递运动和动力 问：火车轮轴属于什么类型？ 问：自行车轴属于什么类型？ 转轴：既传递转矩（T）、又承受弯矩（M） 如：减速器中的轴。 传动轴：只受转矩，不受弯矩M=0，T≠0 如：汽车下的传动轴。 下列各轴分别为哪种类型？ 0 轴： Ⅰ轴： Ⅴ轴： Ⅱ轴： Ⅲ轴： Ⅳ轴： 传动轴 转轴 转动心轴 转轴 转轴 转动心轴 如何判断轴是否传递转矩？ 传动路线沿该轴轴线走过的距离。 如何判断轴是否承受弯矩？ 该轴上除联轴器外是否还有其它传动零件。 曲轴：发动机专用零件 2、按轴线形状分 直轴 又可分为实心、空心（加工困难） 光轴 阶梯轴 钢丝软轴：轴线可任意弯曲，传动灵活。 动力源 被驱动装置 接头 接头 钢丝软轴 三、轴设计的主要内容 失效形式： 1、疲劳破坏— 疲劳强度校核。 2、变形过大— 刚度验算（如机床主轴）。 3、振动折断— 高速轴，自振频率与轴转速接近。 4、塑性变形— 短期尖峰载荷— 验算屈服强度。 设计的主要内容： 1.合理的结构设计—零件定位、固定、装拆及调整 a、有足够的强度— 疲劳强度、静强度； b、有足够的刚度— 防止产生大的变形； c、有足够的稳定性— 防止共振— 稳定性计算。 2.工作能力计算 四、轴的材料 1.材料要求 1)足够的疲劳强度 2)较小的应力集中 3)良好的加工工艺性 2.常用材料 优质中碳钢:45钢 1) 一般情况 调质处理 2) 受力小或不重要 普通碳素钢:Q235,Q275 3) 强度高、尺寸小或特殊要求 低碳合金钢:20Cr，20CrMnTi 中碳合金钢:40Cr，40CrNi 渗碳淬火 表面淬火 4) 结构形状复杂 高强度铸铁或球墨铸铁 注意：钢材 种类 热处理 对钢材弹性模量E影响很小， 问：当轴的刚度不足时，如何提高轴的刚度？ ∴用 热处理 合金钢 不能提高轴的刚度。 第二节 轴的结构设计 目的： 主要尺寸 形状 尺寸 细节尺寸 ＋ 越程槽 键槽 倒角 要求： 1、轴与轴上零件要有准确的相对位置； 2、受力合理——轴结构有利于提高轴的强度和刚度； 3、轴的加工、装配有良好的工艺性、减少应力集中； 阶梯轴的结构： 轴颈：装轴承处 轴头：装轮毂处 轴身：联接轴颈 和轴头部分 一、制造、安装和结构工艺性： 1. 轴上零件的装拆与固定，且接近于等强度梁—阶梯轴 2. 结构力求简单，轴肩尽可能少，相邻轴段直径相差不宜过大， 以选择合适的圆钢，减少切削用量。 定位轴肩：5~10mm；非定位：2~3mm 3.固定不同零件的各键槽应布置在同一母线上，以减少装夹次数。 4.圆角半径、退刀槽宽度、倒角尺寸相同 5. 需磨削的轴段：砂轮越程槽； 需切削螺纹的轴段，应留有退刀槽。 6.为便于加工和检验，轴径应圆整；轴颈应等于轴承内径；螺纹应符合螺纹标准。 7.为便于装配，轴端应倒角；过盈配合零件装入端应加工导向锥面。 倒角 二、轴上零件的固定 1. 轴向固定 1) 目的 保证轴上零件工作位置的可靠。 弹性挡圈 套筒 轴肩与轴环 轴端挡圈 圆锥面 圆螺母 紧定螺钉 分 类 2) 方法 (1) 轴肩与轴环 R C 轴肩 轴环 r r d2 d3 特点 简单可靠；应用广泛 应力集中；不利加工 设计要点 r R 或 C h=(0.07~0.1)d b=1.4h (2) 套筒 特点 简化轴的结构，不削弱强度； 近距离零件间的相对固定； 不宜用于高速转轴。 注意 间隙配合 (3) 轴端挡圈 特点 工作可靠，承受较大轴向载荷。 注意 只用于轴端，应采用止动垫圈。 2. 周向固定 1)目的 保证轴上零件与轴之间可靠传动。 花键联接 平键联接 2)方法 过盈配合联接 销钉联接 三、提高轴的强度和刚度 1. 减小应力集中 1)增大过渡圆角半径 2)避免开设横孔、切口和凹槽 2. 改善轴的表面质量 1)合理选择表面粗糙度 2)采用表面强化处理 3. 合理布置轴上零件以减少轴所受的载荷 心轴 4. 改善轴的受力状况 结构 轴的载荷 轴强度和刚度 轴毂配合→两处 转动→不转动 * *