轴系零部件——轴轴承联轴器.DOC

第十一章 轴 （一）教学要求 掌握轴结构设计特点，及轴的强度计算方法，了解轴的疲劳强度计算和振动 （二）教学的重点与难点 轴的弯扭合成法强度计算方法 （三）教学内容 §11—1 概述 一、轴的用途与分类 1、功用：1）支承回转零件；2）传递运动和动力 2、分类 按承基情况分 转轴——T和M的轴——齿轮轴 心轴——而不受扭矩：转动心轴（图11-2a）；固定心轴（图11-2b） 传动轴——主要受扭矩而不受弯矩或弯矩很小的轴 按轴线形状分 直轴——光轴（图11-5a）——作传动轴（应力集中小） 阶梯轴（图11-5b）：优点：1）便于轴上零件定位；2）便于实现等强度 曲轴—— 另外还有空心轴（机床主轴）和钢丝软轴（挠性轴）——它可将运动灵活地传到狭窄的空间位置（图11-8），如牙铝的传动轴。 二、轴的材料及其选择 碳素钢——价廉时应力集中不敏感——常用45#，可通过热处理改善机械性能，一般为正火调质 和合金钢——机械性能（热处理性）更好，适合于大功率，结构要求紧凑的传动中，或有耐磨、高温（低温）等特殊工作条件，但合金钢对应力集中较敏感。 注意：①由于碳素钢与合金钢的弹性模量基本相同，所以采用合金钢并不能提高轴的刚度。②轴的各种热处理（如高频淬火、渗碳、氮化、氰化等）以及表面强化处理（喷丸、滚压）对提高轴的疲劳强度有显著效果。 表11-1，轴的常用材料及其主要机械性能 表三，轴设计的主要内容： 结构设计——按轴上零件安装定位要求定轴的形状和尺寸交替进行 工作能力计算——强度、刚度、振动稳定性计算 §11—2 轴的结构设计 轴的结构外形主要取决于轴在箱体上的安装位置及形式，轴上零件的布置和固定方式，受力情况和加工工艺等。 轴的结构设计要求：①轴和轴上零件要有准确、牢固的工作位置；②轴上零件装拆、调整方便；③轴应具有良好的制造工艺性等。④尽量避免应力集中（书上无） 一、拟定轴上零件的装配方案 根据轴上零件的结构特点，首先要预定出主要零件的装配方向、顺序和相互关系，它是轴进行结构设计的基础，拟定装配方案，应先考虑几个方案，进行分析比较后再选优。 原则：1）轴的结构越简单越合理；2）装配越简单、方便越合理。 如图11-9所示 二、轴上零件的定位 1、零件的轴向定位 1）轴肩和轴环（轴中间高两边低轴向尺寸小的环）——最常用，轴向传力大。 （图11-9，①、②、⑤）定位轴肩（大），要求r轴R孔或r轴C孔 ③、④过渡轴肩（小） 零件孔圆角R与倒角C的推荐值表11-2 另注意： 2）套筒——轴上相邻零件定位，套筒不宜过长，由于套筒与轴配合较松 3）轴用圆螺母——传动力大，简单，但有应力集中（细牙），要防松： 双螺母，图11-10a；加带翅垫圈，图11-10b 要求为轴向定位可靠，l轴l毂（2-3） 4）轴端档圈——轴端零件的定位，应用较广（图11-9） 5）轴承端盖——对轴承外圈轴向定位，从而使轴有确定的轴向工作位置 6）弹性档圈——结构简单，定位方便，但有应力集中，适于轻载，图11-11 7）锁紧档圈、紧定螺钉或销——图11-12、11-13、结构简单、但承载能力低，可同时兼作周向定位（仪器、仪表中较常用） 8）圆锥面（+档圈、螺母）——适于轴端零件定位。兼作周向定位（靠摩擦） 2、零件的周向定位 键——常用； 花键——承载大，定位精度高，适于动联接； 紧定螺钉、销——同时实现轴向定位，传力不大处； 过盈配合 三、各轴段的直径和长度的确定 1、各轴段直径确定 a) 按扭矩估算所需的轴段直径d min； b) 按轴上零件安装、定位要求确定各段轴径。 注意：①与标准零件相配合轴径应取标准植；②同一轴径轴段上不能安装三个以上零件。 2、各轴段长度 ① 与各轴段上相配合零件宽度相对应；②考虑零件间的适当间距——（特别）是转动零件与静止零件之间必须有一定的间隙。 四、轴的结构工艺性 1）轴肩圈角r——避免应力集中，查标准（手册） 2）轴端倒角C×45°——便于装配、去毛刺。 3）砂轮越程槽——磨削（图11-16a） 4）螺纹退刀槽——切制螺纹（图11-16b） 5）同一轴上键槽位于圆柱同一母线上，且取相同尺寸（均有标准）。图11-9。圆角半径r也尽量一致。 6）轴端中心孔。 §11—3 轴的强度计算 一、按扭转强度条件计算 适用：①用于只受扭矩或主要承受扭矩的传动轴的强度计算； ②结构设计前按扭矩初估轴的直径d min 强度条件： Mpa (11-1) 设计公式： （mm）轴上有键槽 放大：3~5%一个键槽；7~10%二个键槽。取标准植 ——许用扭转剪应力（N/mm2），表11-3 ——考虑了弯矩的影响 A0——轴的材料系数，与轴的材料和载荷情况有关。注意表11-3下面的说明 对于空心轴