第9章 轴研究.ppt

9.4 概 述 9.4.1 轴的类型及其特点 1. 按中心线形状不同分类 (1) 直轴： 中心线为一直线的轴称为直轴。 在轴的全长上直径都相等的直轴称为光轴, 如图9-25(a)所示; 各段直径不等的直轴称为阶梯轴, 如图9-25(b)所示。 由于阶梯轴上零件便于拆装和固定, 又利于节省材料和减轻重量, 因此在机械中应用最普遍。 在某些机器中也有采用空心轴(见图9-25(c))的, 以减轻轴的重量或利用空心轴孔输送润滑油、 冷却液等。 (2) 曲轴： 中心线为折线的轴称为曲轴, 如图9-26所示。 它主要用在需要将回转运动与往复直线运动相互转换的机械中。 (3) 挠性软轴： 能把旋转运动灵活地传到任何位置的钢丝软轴称为挠性软轴, 如图9-27 所示。 它由多组钢丝分层卷绕而成(见图9-28), 其特点是具有良好的挠性。 它常用于医疗器械和小型机具等移动设备上。 2. 按承载情况不同分类 (1) 转轴： 工作中同时受弯矩和扭矩的轴称为转轴。 转轴在各种机器中最常见, 如减速箱中的齿轮轴(见图9-29)。 (2) 传动轴: 只受扭矩不受弯矩或所受弯矩很小的轴称为传动轴。 如汽车传动轴(见图9-30)。 (3) 心轴： 只承受弯矩的轴称为心轴。 心轴又分为转动心轴和固定心轴, 前者如机车车轴(见图9-31(a)), 后者如自行车的前轴(见图9-31(b))。 9.5 轴的材料 1. 碳素钢 碳素钢比合金钢价廉, 对应力集中不敏感, 并可用热处理的方法改善其力学性能。 一般机械中常用35、 45、 50钢等优质碳素钢, 并进行正火或调质处理, 其中以45钢用得最为广泛。 ? 不重要的、 受力较小的轴可采用Q235、 Q275等碳素结构钢。 2. 合金钢 合金钢具有较高的力学性能和良好的热处理工艺性, 但对应力集中比较敏感, 且价格较贵, 多用于高速、 重载及有特殊要求的轴材料。 对于耐磨性要求较高的轴, 可选用20Cr、 20CrMnTi等低碳合金钢, 进行渗碳淬火处理。 对于在高温、 高速和重载条件下工作的轴, 可选用38CrMoAlA、 40CrNi等合金结构钢。 由于在一般工作温度下, 碳素钢和合金钢的弹性模量相差无几, 因此, 不能用合金钢代替碳素钢来提高轴的刚度。 轴的毛坯通常用锻件和热轧圆钢。 对于某些结构外形复杂的轴可采用铸钢或球墨铸铁, 后者具有吸震性、 耐磨性好、 价格低廉、 对应力集中敏感性差等优点。 表9-2列出了几种轴的常用材料及其力学性能。 9.6 轴及轴系的结构设计 轴及轴系的结构设计主要要求是: (1) 便于加工, 具有良好加工和装配的工艺性, 轴上零件便于拆装和调整； (2) 轴上零件布置合理, 受力合理, 利于提高轴的强度和刚度； (3) 轴上零件的轴向定位、 周向定位准确, 固定可靠； (4) 尽量减少应力集中, 节约材料。 9.6.1 零件在轴上的轴向固定 零件在轴上的轴向固定方法很多, 如图9 - 32所示, 选择时要综合考虑零件在轴上的位置、 轴向力的大小、 具体的安装条件等。 1. 轴肩和轴环 阶梯轴上常采用轴肩或轴环定位, 如图9-33所示。 轴肩或轴环是阶梯轴上截面变化的部分, 由定位面和过渡圆角组成。 轴肩结构简单, 能承受较大的轴向力, 应用较多。 2. 套筒 在轴的中部, 当两个零件间距离较小时, 常采用套筒作相对固定, 如图9-34所示。使用套筒可简化轴的结构, 避免在轴上制出螺纹、 环形槽等, 能有效地提高轴的疲劳强度, 但增加了一些重量, 故套筒不应太长。 且因套筒与轴的配合较松, 所以也不宜用于高速轴。 3. 圆螺母 圆螺母可承受较大的轴向力, 但