机械零件讲义第五部分.doc

机械零件中的轴、轴毂联接 一：概述 轴是机械装置中的一种重要零件。轴的主要功用是支持回转零件及传递转矩。 由轴上的零件传到轴上的载荷，使轴受到弯矩、转矩以及轴向拉力或压力等作用。根据受载情况不同，轴分为： 心轴：只受弯矩不受转矩的轴。 传动轴：只受转矩不受弯矩、或所受弯矩很小的轴。 转轴： 同时受弯矩和转矩的轴。 轴的截面多为圆形。为使轴上零件定位可靠，装拆方便，通常采用由两端向中部逐渐增大的阶梯轴。 在组成轴的各个轴段中，与轴承配合的部分称为轴颈，安装传动件轮毂的部分称为轴头，轴的伸出端称为轴伸。 轴颈和轴头表面均为配合表面，其余则为自由表面。配合表面的轴段直径通常取标准值，并须有相应的加工精度和表面光洁度。自由表面虽不受规定限制，但考虑疲劳强度，光洁度也不能过低。 轴的工作能力决定于它的强度、刚度和振动稳定性。 二： 轴的材料及其选择 用作轴的材料的品种很多，设计时主要是根据对轴的强度、刚度、耐磨性等要求及实现这些要求而采用的热处理方式，同时考虑制造工艺等问题加以选用，力求经济合理。 轴的常用材料是碳素钢和合金钢。 低碳钢和低碳合金钢经渗碳淬火，可提高其耐磨性，常用语韧性要求较高或转速较高的轴。 轴的毛坯一般用轧制的圆钢或锻件，锻件的内部组织比较均匀，强度好。故重要的轴及大尺寸或阶梯尺寸变化较大的轴应采用锻件毛坯。 三：轴的强度、刚度、振动计算 四：轴的结构设计 轴的结构决定于轴的受力情况、轴上零件的布置和固定方式、毛坯类型、加工和装配工艺等 由于影响轴的结构的因素很多，所以轴的设计原则，应使轴受力合理，有利于提高轴的强度和刚度，有利于节约材料和减轻重量；使轴上零件定位准确、可靠，并便于装拆、调整、具有良好的工艺性。 零件在轴上的轴向固定 轴肩和轴环 ： 轴肩和轴环由定位面和过渡圆角组成。 为保证零件紧靠定位面，轴肩和轴环的圆角半径r应小于零件毂孔的圆角半径R或倒角高度C1；同时还须保证最小的实际接触高度 a＞R . 此定位方式，能承受较大的轴向力。 弹性挡圈、螺母和套筒 零件在轴上的周向固定 传动零件与轴的周向固定所形成的联接，称为轴毂联接。轴毂联接的形式有多种： ① 键联接：平键有普通平键和薄型平键 后者适用于空心轴、薄璧轮毂或只传递运动的轴毂联接。 标准薄型平键的高度约为普通平键的60-70%，因而其传递转矩能力较小。 平键工作时，靠其侧面挤压来传递转矩。 键的上表面与轮毂的键槽是非配合面，故不能实现轴上零件的轴向定位，更不能承受轴向力。 结构简单，装拆方便。 当传动零件在工作中必须在轴上作轴向移动时（如变速箱中的滑移齿轮），则须采用导键或滑键。 导键是用螺钉固定在轴上的键槽中，传动零件可在其上滑移。 滑键则相反，是键与轮毂固定，而传动零件带着键在轴上的键槽中滑动，因而轴上应铣出较长的键槽。 因导键的长度过大，制造困难，故当轴向移动距离较大时，宜采用滑键。 还有楔键、半圆键。 ② 花键联接 花键联接由轴和毂上多个键齿组成。具有较高的承载能力，较好的定心性和导向性。适用于载荷较大，定心要求较高的静联接和动联接。 有矩形、渐开线、三角形等种类。 矩形花键应用较广，分外径定心、内径定心、键宽定心。 ③ 过盈联接 利用材料的弹性，用压入、温差或液压等方法装配，使轴和毂孔之间相互压紧，它既能实现周向固定传递转矩，又能实现轴向固定传递轴向力。结构简单、定心性好、承载能力大，受变载荷和冲击载荷的能力好，还可避免轴因铣键槽而削弱。缺点是配合面要求高，装拆不方便。主要用于受冲击载荷的零件与轴的联接，如齿轮、等。 过盈联接的配合表面多为圆柱面。 3. 提高轴的疲劳强度 轴的结构对其强度和刚度有很大的影响。 ① 减少应力集中 轴的结构应尽量避免形状的突然变化，如直径过渡处应尽量用轴肩圆角来代替环形槽，并尽可能采用较大的圆角半径。 当轴上零件与轴为过盈配合时，可采用增大配合处直径。 d1= 1.05 d ② 改善轴的表面品质 轴的表面粗糙度对疲劳强度有显著的影响，应十分注意，采用辗压、喷丸、渗碳淬火、高频淬火等表面强化方法，可以显著提高轴的疲劳强度。 4. 改善轴的结构工艺性 设计时要使轴的结构便于加工和装配，力求减小劳动量，提高劳动生产率。如 一根轴上的圆角应尽可能取同样地半径，所有退刀槽取同样的宽度，所有倒角取同样的尺寸等。 弹簧 弹簧的作用是利用材料的弹性和结构的特点，在工作中产生较大的变形，从而把机械功或动能转变为变形能（位能），或把变形能转变为机械功或动能。它适用于缓冲或减振、控制运动、机构或仪表的储能及测力装置等。弹簧的种类很多，应用最广的是普通圆柱压缩和拉伸螺旋弹簧。 一： 普通压缩和拉伸螺旋弹簧的基本理论 d—材料直径 D—外径 D2—中径 D1—内径