机械 第十一章 轴.ppt

* 第十一章 轴 内 容 §11-1 轴的类型和材料 §11-2 轴的结构设计 §11-3 轴的强度计算 §11-4 轴的刚度计算 重 点、难 点 1.轴的类型及其受力特点； 2.轴的机构形状设计及尺寸设计； 3.轴的强度校核。 一．功用 二．分类 按轴线分： 直轴、曲轴、软轴 光轴 阶梯轴 空心轴 §11-1 轴的类型和材料 1. 支撑轴上零件 2. 传递运动、动力 3. 确定并保持轴上零件的轴向位置 按照承受载荷的不同，轴可分为： 转　轴─同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。 心　轴─只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。 传动轴─只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。 ? 传动轴：扭矩T 转轴： T + M 心轴: 弯矩M 1.结构设计： 合理地选材及适当的热处理； 考虑轴上零件的安装、定位、加工工艺因 素，合理地确定轴的结构形式和尺寸。 2.承载能力的计算： ①静强度 ②疲劳强度 ③刚度 ④振动稳定性 三. 轴设计的主要内容 四.轴的失效形式和设计准则： 1.失效形式 因强度不足发生断裂 失稳（刚度不够） 对一般机械：保证足够的强度，合理的结构，良好 的工艺性。 对于刚度为主的轴：设计准则是刚度，即由刚度来确 定主要尺寸，验算强度。 对于高速轴或受周期性变载荷作用的轴：须进行振动 稳定性计算。 2.设计准则 五.轴的材料 对轴材料的要求：强度、刚度、耐磨性及良好的加工工 艺性。 材料： 常用碳素钢、合金钢。经调质或正火处理（加工量大、便于切削）。存在局部磨损情况下，可采用局部硬化方法。 普通碳素钢 如Q235A、Q275等，用于不重要的场合。 优质碳素钢 如35、45、50等。 1.碳素钢： 45钢使用最广泛 强度、刚度、塑性和韧性等综合机械性能好 应力集中敏感性小 热处理后提高耐磨性、疲劳强度 2. 合金钢 对应力集中敏感性较大 强度和淬火性比碳素钢好 价格比碳素钢贵 低碳合金钢 如20Cr、 20CrMnTi等，可渗碳淬火 中碳合金钢 如40Cr、1Cr18Ni9Ti、40MnB等 一般应用于有特殊要求的场合；如要求轴的重量轻，尺寸小而受力大；强度、耐磨性要求高；高温、腐蚀介质下工作等。 1）各种钢材、热处理前后其弹性模量差别不，因此要提高刚度不能用合金钢或通过热处理的方法获得。 2）合金钢对应力集中敏感性高，设计时必须从结构上采取措施，减轻应力集中，并降低表面粗糙度。 3.高强度的铸铁和球铁： 以铁代钢 对应力集中敏感性较小 吸振性、耐磨性好 可以做成复杂形状 价廉 冲击韧性低、质量不易控制 毛坯 圆钢棒料 尺寸小的轴 锻造毛坯 尺寸较大或为提高轴的强度 焊接毛坯 大件锻造困难 铸造毛坯 形状复杂的轴、空心轴等 一.概述： 1.目的 —— 使轴各部分具有合理的形状和尺寸 2.轴的结构设计应考虑的因素： ① 便于装拆（装配工艺性）、调整。 ② 定位准确、固定可靠（工作时轴上零件有位置要求）。 ③ 便于制造（制造工艺性），结构力求简单。 ④ 受力合理，有利于提高强度、刚度（材尽其用）。 （并通过结构设计提高这些方面的性能） 影响轴的结构设计的因素较多，其结构设计具有较大的灵活性、多样性，没有一个统一的标准。 程序： 考虑装拆 —定位固定方法与结构 —兼顾受力与制造 §11-2 轴的结构设计 轴=轴头+轴身+轴颈 3.轴的构成： 一.般设计成中间大、两端小的阶梯形状，目的是： 满足轴上零件的定位和固定 区别不同精度、粗糙度、配合等 便于轴上零件的装拆 从承载观点 中间受弯矩大 轴上零件的装配方向、顺序和相互关系，从而确定各段轴径。不同的装配方案，轴的结构形式就不同。设计时多种方案分析比较，择优。 三. 轴上零件的定位和固定： 定位----使轴上的零件保持准确的工作位置，防止轴上零 件受力时发生轴向或周向的相对运动。 轴向定位 周向定位 二. 拟定轴上零件的装配方案： 1.周向固定 为了传递运动和转矩，防止轴上零件与轴作相对转动。常用的周向固定方法有键、花键、销、过盈配合、弹性环联接、成形联接等。 平键、花键 紧定螺钉 销 过盈配合 成形联接 零件的周向固定 2.轴向固定