专升本机械设计基础第11章轴.ppt

轴的设计程序框图： * 第11章 轴 §11-1 概述 §11-2 轴的材料 §11-3 轴的结构设计 §11-4 轴的工作能力计算 带式运输机 减速器 电动机 转轴 §11-1轴的分类和材料 功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 类型 转轴---传递扭矩又承受弯矩。 按承受载荷分有： 分类： 按轴的形状分有： 一、轴的作用与分类 功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 类型 转轴---传递扭矩又承受弯矩。 按承受载荷分有： 分类： 按轴的形状分有： 传动轴---只传递扭矩 发动机 后桥 传动轴 类型 转轴---传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分有： 分类： 按轴的形状分有： 传动轴---只传递扭矩 心轴---只承受弯矩 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 类型 转轴---传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分有： 分类： 传动轴---只传递扭矩 心轴---只承受弯矩 直轴 光轴 阶梯轴 按轴的形状分有： 一般情况下，直轴做成实心轴，需要减重时做成空心轴 类型 转轴---传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分有： 分类： 按轴的形状分有： 传动轴---只传递扭矩 心轴---只承受弯矩 直轴 光轴 阶梯轴 曲轴 二、轴设计步骤 种类 碳素钢：35、45、50、Q235 轴的毛坯:一般用圆钢或锻件，有时也用铸钢或球墨铸铁。 § 11.2 轴的材料 合金钢: 20Cr、20CrMnTi、40CrNi、38CrMoAlA等 用途：碳素结构钢因具有较好的综合力学性能，应用较多，尤其是45钢应用最广。合金钢具有较高的力学性能，但价格较贵，多用于有特殊要求的轴。 如用球墨铸铁制造曲轴和凸轮轴，具有成本低廉、吸振性较好、对应力集中的敏感较低、强度较好等优点。 为了改善力学性能 正火或调质处理。 表11-1 轴的常用材料及其主要力学性能 材料及热处理 毛坯直径 mm 硬度 HBS 强度极限σb 屈服极限σs MPa 弯曲疲劳极限σ-1 应用说明 Q235 440 240 200 用于不重要或载荷不大的轴 35 正火 520 270 250 有较好的塑性和适当的强度，可用于一般曲轴、转轴。 ≤100 149 ~187 …… … … … … … … 表11-1 轴的常用材料及其主要力学性能 设计任务：使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。 §11-3 轴的结构设计 一、轴的结构及各部分名称 轴头 轴身 轴颈 轴头 轴环 典型轴系结构 装配方案：确定轴上零件的装配方向、顺序、和相互 关系。 1、轴上零件的定位 4、5间的轴肩使齿轮在轴上定位，1、2间的轴肩使带轮定位，6、7间的轴肩使右端滚动轴承定位。 轴肩----阶梯轴上截面变化之处。起轴向定位作用。 轴肩 套筒 定位方法：轴肩、套筒、圆螺母、挡圈、轴承端盖。 二、轴的结构设计 无法采用套筒或套筒太长时，可采用双圆螺母加以固定。 轴肩的尺寸要求: r C1 或 r R b≈1.4h(与滚动轴承相配合处的h和b值,见轴承标准) D d r R 轴端挡圈 双圆螺母 D d C1 r h≈(0.07d~0.1d)mm 装在轴端上的零件往往采用轴端挡圈圆锥面定位。 h h C1 D d r D d r R b 轴向力较小时，可采弹性挡圈或紧定螺钉来实现。 2）周向固定大多采用键、花键、过盈配合或型面联接等形式来实现。 为了加工方便，键槽应设计成同一加工直线上，且紧可能采用同一规格的键槽截面尺寸。 键槽应设计成同一加工直线 ④ 为便于轴上零件的装拆，一般轴都做成从轴端逐渐向中间增大的阶梯状。 2、轴的结构工艺性 装零件的轴端应有倒角，需要磨削的轴端有砂轮越程槽，车螺纹的轴端应有退刀槽。 ② ③ ⑥ ⑦ ① ⑤ ① 倒角 退刀槽 §11-4 轴的设计计算 一、 按扭转强度计算 对于只传递扭转的圆截面轴，强度条件为： 设计公式为： 计算结果为：最小直径！ 解释各符号的意义及单位 考虑键槽对轴有削弱，可按以下方式修正轴径： 轴径d≤100mm d 增大5%～7% d 增大10%～15% 轴径d＞100mm d 增大3% d 增大7% 有一个键槽 有两个键槽 L1 L2 L3 A B C D 减速器中齿轮轴的