第5章 机械基础.ppt

第5章 机械零件 第五章 机械零件 §5.1 轴 轴是组成机器的重要零件之一，主要功用是支撑回转零件及传递运动和动力。 一、轴的分类 根据承受载荷不同分类： 1）转轴 同时承受扭矩和弯曲载荷的作用， 例如齿轮减速器中的轴。 2）心轴 只需承受弯矩而不传递转距，例如铁路车辆 的轴、自行车的前轴等。按轴旋转与否分为转动心轴和固定心轴两种， 3）传动轴 只承受扭矩而不承受弯矩或承受弯矩较小的轴。例如图所示的汽车传动轴。 2、根据轴线的形状不同分类 二、轴的材料 由于轴工作时产生的应力多为变应力，所以轴的失 效多为疲劳损坏，因此轴的材料应具有足够的疲劳强度、 较小的应力集中敏感性和良好的加工性能等。 轴的主要材料是碳钢和合金钢。 1、碳钢：价格低廉，对应力集中的敏感性较低，可以利用热处理提高其耐磨性和抗疲劳强度。常用的有35、40、45、50钢。 2、合金钢：对于要求强度较高、尺寸较小或有其它特殊要求的轴，可以采用合金钢材料。耐磨性要求较高的可以采用20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢；要求较高的轴可以使用40Cr 3、对于形状复杂的轴，如曲轴、凸轮轴等，也采用球墨铸铁或高强度铸造材料来进行铸造加工，易于得到所需形状，而且具有较好的吸振性能和好的耐磨性，对应力集中的敏感性也较低。 二、保证轴 上零件的准确定位 1、轴向定位 1）轴肩与轴环定位 方便可靠、不需要附加零件， 能承受的轴向力大；。这种方法 广泛用于各种轴上零件的定位。 为了保证零件与定位面靠紧， 轴上过渡圆角半径应小于零件 圆角半径或倒角，一般定位高 度取为（0.07～0.1）d ，轴环 宽度b = 1.4h 。 2）套筒定位 可以简化轴的结构，减小应 力集中结构简单、定位可靠。 多用于轴上零件间距离较小的 场合。但由于套筒与轴之间存在 间隙，所以在高速情况下不宜使用。 3）弹性挡圈定位 结构紧凑、简单、装拆方便， 但受力较小，且轴上切槽会引起 应力集中，常用于轴承的定位。 4）轴端挡圈 工作可靠，能够承受较大的轴向力，应用广泛。 2、周向定位 轴上零件的周向定位方法主要有键（平键、半圆键、 楔键等）、花键、型面、过盈等等 1）平键联接 制造简单、装拆方便。用于传递转矩较大，对中性要求一般的场合，应用最为广泛。 2）花键联接 承载能力高，定心好、导向性好，但制造较困难，成本较高。 适用于传递转矩较大，对中性要求较高或零件在轴上移动时要求导向性良好的场合。 3）过盈配合 结构简单、定心好、承载能力高和在振动下能可靠的工作。但装配困难，且对配合尺寸的精度要求较高 4）销联接 用于固定不太重要、受力不大，但同时需要周向或轴向固定的零件。 三、轴的结构工艺性 轴的形状应简单、便于加工。一根轴上的圆角应尽可能取相同的半径，退刀槽取相同的宽度，倒角尺寸相同；一根轴上各键槽应开在同一母线上，以减少换刀次数和调整次数。 需要磨削的轴段，应该留有砂轮越程槽，需要切制螺纹的轴段，应留有退刀槽 ，为了便于装配，轴端应加工出倒角。 四、减小应力集中 轴上的应力集中会严重削弱轴的疲劳强度，所以应该在轴剖面发生突变的地方制成适当的过渡圆角 ；相邻两轴段直径差不宜过大等措施。此外改善轴的表面质量降低表面粗糙度可以提高轴的疲劳强度 5.2 键联接 一、键联接的类型 两大类型： 1类：松键联接——1）平键；2）半圆键；3）花键 平键——普通平键；导向键与滑键。 普通平键：A型、B型、C型 2类：紧键联接 1）楔键联接；2）切向键联接 1．平键联接 其特点是：键的两侧面是工作面，靠键与键槽的侧面挤压来传递扭矩； 平键联接具有结构简单、装拆方便、对中良好优点。 采用B型平键时，轴上的键槽用盘铣刀铣出，键槽两的应力集中较小。C型平键常用于轴端的联接。 导向平键用于动联接，其特点是键较长，键与轮毂的键槽采用间隙配合，故轮毂可以沿键作轴向滑动 2．半圆键联接 半圆键联接，轴上键槽用尺寸与 半圆键相同的半圆键铣刀铣出，因 而键在槽中能绕其几何中心摆动以 适应毂上键槽的倾斜度。半圆键用 于静联接，其两侧面是工作面。其 优点是工艺性好，缺点是轴上的键 槽较深，对轴的强度影响较大，所 以一般多用于轻载情况的锥形轴端 联接 3．楔键联接 楔键联接的特点是：键的上下两面是工作面，键的上表面和轮毂键槽底部各有1：100的斜度。工作时，主要靠键、轴和毂之间的摩擦力传递转矩，其缺点：是楔紧后，轴和轮毂的配合产生偏心和倾斜。因此主要用于定心精度