《联轴器设计基础.ppt

第十章 轴、联轴器、离合器 第一节　概述 第二节　轴 第三节　联轴器 第四节　离合器 第一节　概述 一 轴的分类： 1 载荷、应力： 心轴:只受弯矩不受转矩 键联接：随回转件转动，图10-1a；受变应力 间隙配合：不随回转件转动，图10-1b；受静应力 转轴：受弯矩又受转矩，图10-2 传动轴：只受转矩或主要受转矩 心轴:只受弯矩不受转矩 键联接：随回转件转动，图10-1a；受变应力 间隙配合：不随回转件转动，图10-1b；受静应力 转轴：受弯矩又受转矩，图10-2 2 轴的中心线形状： 直轴：空心轴、实心轴 　 光轴　：加工容易 阶梯轴：强度接近、便于安装、定位 曲轴 钢丝软轴 直轴： 空心轴、实心轴 光轴　：加工容易 阶梯轴：强度接近、便于安装、定位 空心轴 曲轴:专用零件 钢丝软轴 用于受连续振动的场合 具有缓和冲击的作用 二、联轴器、离合器 共同点： 联接两轴、与之回转、传递转矩 区别 ： 分离方式， 联轴器: 停止 离合器: 运动 第二节　轴 轴的设计包括： １　选定轴的材料、确定结构 ２　计算强度、刚度， 　　　对于高速轴要计算其振动稳定性 ３　绘制轴的零件图 一　轴的材料、选择 一）选材依据： 1轴的工作能力、实现其能力的热处理方式 强度、刚度、振动稳定性、耐磨性 2考虑其制造工艺等问题 二）轴的材料：碳素钢、合金钢 碳素钢： 对应力集中敏感性小、价格低廉，应用广泛 优质碳素结构钢：35、45、50钢， 45钢最常用。 热处理：调质或正火处理 不重要的或受力较小的传动轴： Q235、Q275等普通碳素结构钢 合金钢：较高的力学性能、热处理性能 应用： 受力较大并要求尺寸小、重量轻或耐磨性较高的重要轴 常用：20Cr、40Cr 　当温度超过300?c时，用含Mo的合金钢 受力较小而耐磨性高的轴： 为保证其硬度，用T8A、T10A等碳素工具钢 防磁：黄铜、青铜作轴 防腐：2Cr13、4Cr13等不锈钢 二　轴的结构设计 轴的组成： 轴颈 轴头 轴身 轴的组成：轴颈、轴头、轴身 轴颈：轴上被支承的部分 轴头：安装轮毂部分 轴身：联接轴颈和轴头的部分 轴的结构设计要求： 1 轴和装在轴上零件要有准确的轴向工作位置， 　　　并便于装拆、调整； 2 轴应有良好的加工工艺性 一）轴的外形结构 图10-3a　一级圆柱齿轮减速器简图 图10-3b　减速器轴２的外形图 在满足工作要求的前提下，轴的外形结构应尽可能简单 加工方便、热处理时不易变形、并能减少应力集中有利于提高轴的疲劳强度 图10-3a　一级圆柱齿轮减速器简图　　图10-3b　减速器轴２的外形图 二）零件在轴上的固定方法：轴向、周向 轴向固定： 轴肩、轴环、挡环、螺母、套筒 轴肩：定位面、内圆角r， 　　　r轴倒角C or 外圆角R 轴环：a=(0.07~0.1)d , b=1.4a 轴向固定： 轴强度_降低轴过盈配合处的应力集中 轴强度_降低轴过盈配合处的应力集中 周向固定：平键、半圆键 销联接、紧定螺钉联接、压合联接 轴的设计首先进行强度设计 三　轴的强度计算 一）按许用切应力计算轴径 校验公式 设计公式 二）按弯曲和扭转复合强度计算轴径 １　轴的空间受力简图 ２　弯矩M?图 ３　弯矩M＝图 ４　合成弯矩M图 ５　转矩T图 ６　当量弯矩MV图 ７　计算轴径d　　式(10-4) 轴的危险截面， 　　键槽－削弱轴的强度－需增大轴径 　　键槽：１个－轴径增大4%， 　　　　　２个，180。－轴径增大10％ 轴的设计步骤： 1)　形状不复杂的轴： 2)　主要传递转矩(不受弯矩或弯矩很小)的传动轴： 3)　传递转矩、受弯矩的转轴： 1)　形状不复杂的轴：直接设计 从已知条件出发 传动轮的轮体--轴头尺寸 轴承工作条件--轴颈尺寸 直接结构设计 必要的校核计算 轴的布置简图--轴的零件工作图 2)　主要传递转矩(不受弯矩或弯矩很小)的传动轴： 许用切应力-计算轴颈 轴的结构化 轴的最终形状和尺寸 3)传递转矩、受弯矩的转轴： 弯矩与轴的具体结构有关 弯矩大小、分布 与轴上个零件的轴向位置及支承跨距的有关 取决于轴颈尺寸的大小 轴颈尺寸未定时，轴上的弯矩无法确定 转矩：许用切应力估算轴径 传递的转矩 许用切应力-轴的直径 弯矩对轴的影响用降低许用切应力的方法考虑 估算出轴径，轴的结构化设计 根据需要弯扭复合强度计算 轴的最终形状和尺寸-轴的零件图 四　轴的刚度计算 目的：轴的变形 载荷作用下--轴的弯扭变形 轴上零件的正常工作和传动精度 高速轴刚度不足--共振 一)　轴的扭转刚度计算 相对转角 二)　轴的弯曲刚度计算 弯曲变形：挠度、转角 工程：查表法 提高轴的强度的方法 从结构设计上降