第十一章 轴精要.ppt

第十一章 轴 作回转运动的零件都要装在轴上来实现其回转运动，大多数轴还起着传递转距的作用。轴要用滑动轴承或滚动轴承来支撑。 一、轴的用途及分类 根据几何轴线的形状，轴分直轴和曲轴。曲轴主要用于作往复运动的机械中，这里只讨论直轴。 根据轴的承载情况可分为转轴、心轴和传动轴。 心轴：只承受弯距、不承受转距的轴。心轴又分为转动心轴（受变应力）和固定心轴（受静应力），前者如与滑轮用键相联的轴；后者如与滑轮动配合的轴。 转轴：工作时同时承受弯距和转距的轴。如齿轮减速器的轴。转轴是机器中最常见的轴。 传动轴：工作时主要承受转距作用的轴。如汽车变速箱到后桥的传动装置的传动轴。 轴受不受弯距，要看轴上装没装对轴产生径向力的传动零件（齿轮、带轮）； 轴受不受转距，要看轴上装了多少用轮毂连接的传动件（轴上至少装有两个与轴作轮毂连接的传动零件，才能对轴形成扭距）。 二、 设计轴的基本要求和一般步骤 设计轴的基本要求 使轴的结构合理和具有足够的强度。但不同机械对轴工作的要求各不相同。对于机器中的转轴，主要应满足强度和结构的要求；对于工作时不允许有过大变形的轴（如机床主轴），应主要满足刚度要求；对于高速轴则应满足振动稳定性的要求。 2. 设计轴的一般步骤是 　　① 根据工作要求选择轴的材料和热处理方法； 　　② 初步确定轴的直径； 　　③ 考虑轴上零件的安装和受力等情况，进行轴的结构设计； 　　④ 对轴作强度校核，必要时进行轴的刚度及振动稳定性计算。 三、 轴 的材料 轴的材料主要采用碳素钢和合金钢。碳素钢比合金钢廉价，对应力集中的敏感性较小，应用较广。 碳素钢：常选用30－50钢，最常用45钢。为保证其力学性能，应进行调质或正火处理。不重要的或受力小的轴以及一般传动轴可选用Q235～Q275钢。 合金钢：具有较高的机械强度。常用的有：20Cr、20CrMn、Ti40、Cr35SiMn、35CrMo等。 轴的常用材料及其主要力学性能见表11－1 11.2 轴的结构设计 一、 轴的结构： 决定轴的结构的因素： 轴的毛坯种类； 作用在轴上的载荷的大小及其分布情况； 轴上零件的布局及其沿轴向和径向的固定方法； 轴承的类型、尺寸、布置情况； 轴的加工及装配方法等。 1、轴的毛坯： 尺寸较小的轴可以用圆钢管车制，尺寸较大的轴应用锻造毛坯。 为了减轻重量或为了结构上的需要，某些机器 的轴（如航空发动机主轴）常采用空心的剖面。 因为传递转距主要靠轴的近外表面材料，所以空 心轴比实心轴在材料的利用上较经济。当外直径 d相同时，空心轴的内直径若取为d0=0.625d，则 它的强度比实心轴削弱约18％，而重量却可减少 39％。但空心轴的制造比较费工，必须从经济和 技术指标进行全面分析。 2、轴颈、轴头、轴身 轴主要由轴颈、轴头、轴身三部分组成。 轴颈：轴上被支承部分； 轴头：安装轮毂部分（与被支承零件配合的轴段，齿轮、联轴器安装部位）； 轴身：联结轴颈和轴头的部分。 轴颈和轴头的直径应该按规范取圆整尺寸， 特别是装滚动轴承的轴颈必须按轴的内直径选取。 从节省材料、减小质量的观点看，轴的各横 截面最好是等强度的。但从加工工艺观点看，轴 的形状愈简单愈好，实际的轴多做成阶梯形（阶 梯轴）。 轴的结构（减速器轴） 二、 零件在轴上的固定 轴上零件常以其毂（车轮中心，有窟窿可以插轴的部分）和轴联结在一起。为保证轴上零件具有准确的工作位置，轴上零件通常都要进行轴向固定和周向固定。 轴向固定 零件的轴向固定常用轴肩、轴环、套筒、轴承端盖、轴端挡圈和圆螺母等固定方法。 轴肩和轴环：结构简单，定位可靠，可承受较大的轴向力，但在轴肩和轴环处因截面突变，会引起较大的应力集中。为使定位可靠，一般轴肩和轴环的高度h=（0.07～0.1）d，轴环宽度b≈1.4h。 为便于滚动轴承的拆卸，轴肩和轴环的高度h必须小于轴承内圈的端面高度，其值按轴承手册确定。 为使零件能靠紧定位面，轴肩和轴环的过度圆角半径r必须小于零件孔的倒角C或圆角半径R（rCh）。 b) 套筒：用于轴上两零件间相对位置的轴向固定，套筒固定可使轴的结构简化，但不宜太长，也不宜用在转速较高的轴上，套筒外径应按轴承手册中的安装尺寸确定。 c ) 轴承端盖：用于轴承外圈的轴向固定，可承受较大的轴向载荷，但应有防止螺钉松动的装置。 d ) 圆锥面加轴端挡圈：用于要求被定位零件的对中性好或承受冲击载荷时。 e ) 圆螺母加止动垫圈或使用双螺母：用于轴端零件的轴向固定。当轴上零件间距较大不宜用套筒时，也常用圆螺母固定。 f) 弹性挡圈和紧定螺钉：只适用于零件所受轴向载荷不大的场合。 上述几种轴向固定都是零件相对于轴的轴向