轴的结构设计及计算.pptVIP

3.2课题二：轴 机 械 设 计 基 础 3.2.5 轴的设计 (1)便于轴上零件的装 轴的结构外形主要取决于轴在箱体上的安装位置及形式，轴上零件的布置和固定方式，受力情况和加工工艺等。为了便于轴上零件的装拆，将轴制成阶梯轴，中间直径最大，向两端逐渐直径减小。近似为等强度轴。 (2)保证轴上零件的准确定位和可靠固定 ①轴向定位的固定 (a)轴肩或轴环 为保证轴上零件紧靠定位面，轴肩和轴环的的圆角半径R必须小于相配零件的倒角C1或圆角R1。轴肩高度h必须大于R1，一般h=(0.07d+3)~(0.1d+5)mm或h≈(2~3)C1。轴环的宽度b=1.4h。安装滚动轴承处轴肩的圆角半径和高度查阅轴承安装标准来确定。非定位轴肩可取h≈1.5~2mm。 (2)保证轴上零件的准确定位和可靠固定 ①轴向定位的固定 (b)套筒和圆螺母 当轴上零件距离较近时采用套筒作相对 固定。套筒定位可简化轴的结构，减少轴径的变化，减少轴的应力集中。 当套筒太长时，可采用圆螺母作轴向固定。此时须在轴上加工螺纹，将会引起较大的应力集中，轴段横截面面积减小，影响轴的疲劳寿命。 (2)保证轴上零件的准确定位和可靠固定 ①轴向定位的固定 (b)套筒和圆螺母 (2)保证轴上零件的准确定位和可靠固定 ①轴向定位的固定 (c)弹性挡圈和紧定螺钉 这两种固定方法结构简单，只能承受较小的轴向力，或用于仅仅为了防止零件偶然轴向移动的场合 。 (2)保证轴上零件的准确定位和可靠固定 ①轴向定位的固定 (c)弹性挡圈和紧定螺钉 (2)保证轴上零件的准确定位和可靠固定 ①轴向定位的固定 (d)轴端挡圈、圆锥面 轴端挡圈与轴肩、圆锥面联合使用，常用于轴端起到双向固定，锥面配合能保证较高的同轴度。装拆方便，多用于轴上零件与轴段同轴度要求较高或轴承受剧烈振动和冲击的场合。 用套筒、螺母和轴端挡圈作轴向固定时，轴上零件的轴段长度应比零件的轮毂长度短2～3mm，以保证压紧零件，防止串动。 (2)保证轴上零件的准确定位和可靠固定 ①轴向定位的固定 (d)轴端挡圈圆锥面 (2)保证轴上零件的准确定位和可靠固定 小 结 (1)选材(2)按扭转强度估算轴的最小直径(3)设计轴的结构，绘出轴的结构草图（确定轴上零件的位置和固定方法；确定各轴段直径、长度。）(4)按弯扭合成进行轴的强度校核。一般选2—3个危险截面进行校核。若危险截面强度不够或强度裕度 太大，则必须重新修改轴的结构。(5)按弯、扭组合作用验算轴的强度(6)键槽设计及其公差(7)确定轴的各处倒角、圆角，公差 本章小结 轴是支承传动零件以传递运动和动力的重要零件；按所受的载荷分类轴可分为心轴、传动轴、转轴，按轴线和外部几何形状可分为直轴和曲轴；轴设计的主要是解决两方面的问题，一是轴的结构、二是强度。 练 习 [例3-2] 图示为一电动机通过一级直齿圆柱齿轮减速器带动带传动的简图。已知 电动机功率为30KW,转速 n=970r/min,减速器效率为0.92，传动比i=4,单 向传动，从动齿轮分度圆直径d2=410mm,轮毂长度105mm,采用深沟球轴 承。试设计从动齿轮轴的结构和尺寸。  练 习 解：（1）求输出轴的转速与输出功率。??????? n2=n1/i=970/4=242.5r/min??????? P2=0.92*P1=0.92*30=27.6KW ??? （2）选择轴的材料和热处理方法。????? 轴采用45钢正火处理。查表σb=600MPa ??? （3）估算轴的最小直径。 练 习 (4)轴的结构设计及 绘制结构草图 由式3-2求出的d值，一般作为轴的最小直径。若轴段上 有键槽，应把算的直径增大，单键增大3%，双键增大7%， 然后圆整到标准值 。（见表3-2-5） 各轴段的长度根据安装零件与轴配合部分的轴向尺寸确定， 并应考虑保证轴上零件轴向定位的可靠： 与齿轮、联轴器等相配合部分的轴长，一般应比轮毂的长 度短2-3mm； 轴颈的长度取决于滚动轴承的宽度尺寸； 轴上转动零件之间或转动件与箱壳内壁之间应留有适当 间隙，一般取10～15 mm，以防运转时相碰； 装有紧固件(如螺母、挡圈等)的轴段，其长度应保证装拆 或调整紧固件时，有一定扳手空间，通常取15～20