第15章轴详解.ppt

第十五章 轴 §15-1 概述 §15-2 轴的结构设计 §15-3 轴的计算 1.钢 轴上零件装配方案比较不同的结构 §15-3 轴的计算 轴的工作能力主要取决于强度和刚度，高速轴还要校核振动稳定性。 轴的强度计算、轴的刚度计算(略) 1.拟定轴上零件装配方案 2.估算轴的最小直径ｄmin 3.确定各段直径及长度 4.确定轴的结构要素 对2点取矩 举例：计算某减速器输出轴危险截面的直径。已知作用在齿轮上的圆周力Ft=17400N, 径向力 Fr=6140N, 轴向力Fa=2860N,齿轮分度圆直径d2=146 mm,作用在轴右端带轮上外力F=4500N（方向未定）, L=193 mm, K=206 mm L/2 L K Ft Fr Fa F FA Fa Fr F1v F2v 解：1) 求垂直面的支反力和轴向力 =Fa d2 轴的设计实例 a a d 1 2 F1H F2H F1F F2F 2) 求水平面的支反力 3) 求F力在支点产生的反力 Ft F L/2 L K Ft Fr Fa F FA Fa Fr F1v F2v =Fa d2 a a d 1 2 Mav M’av F1H F2H MaH F1F F2F 4) 绘制垂直面的弯矩图 5) 绘制水平面的弯矩图 Ft F L/2 L K Ft Fr Fa F FA Fa Fr F1v F2v =Fa d2 a a d 1 2 6) 求F力产生的弯矩图 a-a 截面F力产生的弯矩为： M2F MaF Ma 7) 绘制合成弯矩图 M’a Mav M’av F1H F2H MaH F1F F2F Ft F L/2 L K Ft Fr Fa F FA Fa Fr F1v F2v =Fa d2 a a d 1 2 M2F MaF 8) 求轴传递的转矩 9)求危险截面的当量弯矩 T 扭切应力为脉动循环变应力，取折合系数: α=0.6 Ma M’a Mav M’av F1H F2H MaH F1F F2F Ft F L/2 L K Ft Fr Fa F FA Fa Fr F1v F2v =Fa d2 a a d 1 2 M2F MaF 求考虑到键槽对轴的削弱，将d值增大3%，故得： 10)计算危险截面处轴的直径 选45钢，调质，表14-1查得σB =650 MPa, 表14-3查得[σ-1b] =60 MPa 结构设计→强度计算→其它计算 轴的 结构 设计 ↓ 轴的 强度 计算 ↓ 其它 计算 1.刚度计算 2.振动稳定性计算( 临界转速) 1.许用切应力法(扭转强度) 2.许用弯曲应力法( 弯扭合成强度 ) 轴的设计步骤: 作业 15-4 15-6 * * 本章内容：轴的分类和材料，轴的结构设计和 强度计算。 本章重点：轴的结构设计 ┌支承旋转零件 └传递运动和动力 §15-1 概述 一、 轴的功用: －只承受弯矩不传递承受转矩(固定、转动) 1. 按载荷性质分类 心轴 前轮轮毂 固定心轴 火车轮轴 车厢重力 前叉 自行车 前轮轴 支撑反力 转动心轴 二 .轴的分类: 传动轴 －只传递转矩不承受弯矩(或弯矩很小) 后桥 发动机 传动轴 －既承受弯矩又传递转矩 转轴 带式运输机 减速器 电动机 转轴 2. 按轴线的形状分类 曲轴：发动机专用零件 直轴 又可分为实心、空心（加工困难） 光轴 阶梯轴 钢丝挠性轴：轴线可任意弯曲，传动灵活。 动力源 被驱动装置 接头 接头 钢丝挠性轴 设计任务：选材、结构设计、工作能力计算。 三、轴设计的主要内容 轴的结构设计： 根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。 工作能力计算： 轴的强度、刚度和振动稳定性。 轴的设计过程： N 选择材料 结构设计 轴的承载能力验算 验算合格? 结 束 Y 碳素钢 ┌优质碳素钢:35、45、50，正火或调质处理 └普通碳素钢Q235、Q255、Q275 合金钢 20Cr、20CrMnTi、40Cr、40CrNi、 35SiMn、 35CrMo 价格较贵，多用于有特殊要求的轴。 2.球墨铸铁: QT500-5、QT600-2 →曲轴、凸轮轴 表15-1列出几种轴的常用材料及其主要力学性能。 热处理 合金钢 不能提高轴的刚度。 注意：钢材 种类 热处理 对钢材弹性模量E影响很小 四、轴的材料 ※ §15-2 轴的结构设计 二、 要求 一、目的 使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。确定轴的尺寸、形状：d、l； 3.轴应便于制造，轴上零件要易于装拆；(制造安装要求)