第十四章(轴).ppt

小结 作业 14-2；14-3；14-9 * §1、概述 §2、轴的结构设计 §3、轴的强度计算 §4、轴的刚度计算 §5、轴的临界转速 §6、提高轴的强度、刚度 和减轻重量的措施 第十四章 轴 §1、概述 一、主要功用 二、分类 1、按承载分 心轴：只承受弯曲（M），不传递转矩（T=0） 1、支承轴上回转零件（如齿轮） 转动心轴：轴转动 固定心轴：轴固定 2、传递运动和动力 问：火车轮轴属于什么类型？ 问：自行车轴属于什么类型？ 转轴：既传递转矩（T）、又承受弯矩（M） 如：减速器中的轴。 传动轴：只受转矩，不受弯矩M=0，T≠0 如：汽车下的传动轴。 问：根据承载情况下列各轴分别为哪种类型？ 0 轴： Ⅰ轴： Ⅴ轴： Ⅱ轴： Ⅲ轴： Ⅳ轴： 传动轴 转轴 转动心轴 转轴 转轴 转动心轴 如何判断轴是否传递转矩： 从原动机向工作机画传动路线，若传动路线沿该轴轴线走过一段距离，则该轴传递转矩。 如何判断轴是否承受弯矩： 该轴上除联轴器外是否还有其它传动零件，若有则该轴承受弯矩，否则不承受弯矩。 曲轴：发动机专用零件 2、按轴线形状分 直轴 又可分为实心、空心（加工困难） 光轴 阶梯轴 钢丝软轴：轴线可任意弯曲，传动灵活。 动力源 被驱动装置 接头 接头 钢丝软轴 三、轴的材料 1、碳素钢：30、35、45、50(正火或调质)，45应用最广。 价廉，对应力集中不敏感，良好的加工性。 2、中、低碳合金钢：强度高、寿命长，对应力集中敏感，用于重载、小尺寸的轴。 钢丝软轴的绕制 注意：钢材 种类 热处理 对钢材弹性模量E影响很小， 3、合金铸铁、QT：铸造成形，吸振，可靠性低，品质难控制，常用于凸轮轴、曲轴。 四、轴设计的主要问题 失效形式：1、疲劳破坏— 疲劳强度校核。 2、变形过大— 刚度验算（如机床主轴）。 问：当轴的刚度不足时，如何提高轴的刚度？ ∴用 热处理 合金钢 不能提高轴的刚度。 3、振动折断— 高速轴，自振频率与轴转速接近； 4、塑性变形— 短期尖峰载荷— 验算屈服强度。 设计的主要问题： a、有足够的强度— 疲劳强度、静强度； 1、合理的结构设计— 保证轴上零件有可靠的工作位置，装配、拆卸方便，周向、轴向固定可靠，便于轴上零件的调整； b、有足够的刚度— 防止产生大的变形； c、有足够的稳定性— 防止共振— 稳定性计算。 2、工作能力计算 二、要求 1、轴与轴上零件要有准确的相对位置； 2、受力合理——轴结构有利于提高轴的强度和刚度； 3、轴的加工、装配有良好的工艺性、减少应力集中； 三、轴的毛坯 d小——圆钢（棒料）：车制； d大——锻造毛坯； 空心轴：充分利用材料，↓质量，但加工困难。 §2、轴的结构设计 一、目的 确定轴的尺寸、形状：d、l； 结构复杂——铸造毛坯，如曲轴； 四、阶梯轴的结构设计 F 等强度 阶梯轴 1、拟定轴上零件装配方案 组成 轴颈：装轴承处 尺寸= 轴承内径； 轴头：装轮毂处 直径与轮毂内径相当； 轴身：联接轴颈和轴头部分； 装配方案的比较： 2、零件在轴上的固定 （1）轴向固定 a）借助轴本身形状定位：轴肩、圆锥形轴头； b）借助挡圈、圆螺母、套筒等定位； 注意：防止过定位 L轴段长度=B轮毂宽-(2~3)mm 保证轴上零件可靠定位： 轴圆角半径r＜轴上零件倒角尺寸c＜轴肩高度h 或 轴圆角半径r ＜轴上零件圆角半径R＜轴肩高度h （2）周向固定 键、花键、成形联接、弹性环联接、过盈、销等 —— 轴毂联接 轴肩 定位轴肩：h= (0.07~0.1)d d：轴颈尺寸； 非定位轴肩：h=(1~2)mm； 五、轴段尺寸 1、d：由载荷→dmin→由结构设计要求确定各段的d。 2、L：由轴上零件相对位置及零件宽度决定，同时考虑： 1）轴段长比轮毂宽小2~3mm——可靠定位。 2）传动件、箱体、轴承、联轴器等零件间距离(查手册)。 注意：各轴段直径d 和长度L的确定。 六、轴的结构工艺性设计 1、需磨削的轴段：砂轮越程槽。 3、轴端应有倒角：c×45°——便于装配。 4、装配段不宜过长。 5、固定不同零件的各键槽应布置在同一母线上，以减少装夹次数。 2、需切制螺纹的轴段：螺纹退刀槽。 §3、轴的强度计算 一、按许用切应力计算（按扭转强度计算） 强度条件： 式中：WT——抗扭截面系数，mm3 [τT]——许用切应力 C——与材料有关的系数（表14.2） 公式应用： a）传动轴精确计算； b）转轴的初估轴径dmin——结构设计，逐步阶梯化di （∵ 支点、力作用点未知）； c）对于转轴：算出dmin→结构设计→弯矩图→弯扭 合成强度计算； d）有键槽处：↑d，单键——↑3%；双键——