机械设计第十五章(1).ppt

* §15-1 概 述 第十五章 轴 轴是组成机器的主要零件之一。一切做回转运动的传动零件（例如齿轮、蜗轮等），都必须安装在轴上才能传递运动和动力。 （一）轴的用途及分类 支承回转零件及传递运动和动力。 轴的主要功用 轴的分类 转轴 工作时既承受弯矩又承受扭矩的轴 按承受的载荷不同, 轴可分为： 心轴 工作时仅承受弯矩的轴 转动心轴 工作时轴承受弯矩，且轴转动 固定心轴 工作时轴承受弯矩，且轴固定 A A 传动轴 工作时仅承受扭矩的轴 曲轴 各轴段轴线不在同一直线上，主要用于实现回转运动和直线运动的转换。 按轴线形状的不同, 轴可分为： 直轴 各轴段轴线均在同一直线上。 光轴 阶梯轴 空心轴 钢丝软轴 钢丝软轴的应用 （二）轴设计的主要内容 1.轴的刚度校核计算 2.轴的振动及振动稳定性计算 1.根据轴上零件的安装、制造等要求，合理确定轴的结构型式 2.估算轴的最小直径ｄmin 3.确定轴的各段直径及长度 4.完善轴的结构设计 1.按扭转强度估算轴的最小直径ｄmin 2.按弯扭合成强度理论校核计算 3.按疲劳强度理论进行精确校核计算 轴的结构设计 轴的强度计算 轴的其它计算 （三）轴的材料 轴的材料 合金钢 碳钢 碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造尤为广泛，其中最常用的是45号钢。 合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。因此，在传递大动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温条件下工作的轴，常采用合金钢。 注意1：在一般工作温度下（低于200℃），各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不多，因此在选择钢的种类和决定钢的热处理方法时，所根据的是强度与耐磨性，而不是轴的弯曲或扭转刚度。但也应当注意，在既定条件下，有时也可以选择强度较低的钢材，而用适当增大轴的截面面积的办法来提高轴的刚度。 注意2：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（如喷丸、滚压等），对提高轴的抗疲劳强度都有着显著的效果。 注意3：高强度铸铁和球墨铸铁容易作成复杂的形状，且具有价廉，良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，可用于制造外形复杂的轴。 MPa 用于载荷较大，而无很大冲击的重要轴 70 200 185 355 355 540 490 735 685 241 ～ 286 ≤100 100 ～ 300 调质 40Cr 60 155 275 355 640 217 ～ 255 ≤200 调质 135 245 285 570 162 ～ 217 100 ～ 300 　 应用最广泛 55 140 225 295 590 170 ～ 217 ≤10 正火 回火 45 215 375 ～ 390 100 ～ 250 用于不重要及受载荷不大的轴 40 105 170 225 400 ～ 420 ≤100 热轧或锻后空冷 Q235-A 备注 许用弯曲应力[σ-1] 剪切疲劳极限τ-1  弯曲疲劳极限σ-1 屈服强度极限σs 抗拉强度极限σb  硬度/HBS 毛坯直径/mm 热处理 材料牌号 轴的常用材料及其主要机械性能 §15-2 轴的结构设计 轴的结构主要影响因素 1.轴在机器中的安装位置及形式 2.轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及和轴联接的方法 3.载荷的性质、大小、方向及分布情况 4.轴的加工工艺 1.根据轴上零件的安装制造等要求，合理确定轴的结构形式 2.估算轴的最小直径ｄmin 3.确定轴的各段直径及长度 4.完善轴的结构设计 轴的结构设计内容 （一）拟定轴上零件的装配方案 拟定轴上零件的装配方案是进行轴的结构设计的前提，它决定着轴的基本形式。 装配方案—就是预定出轴上主要零件的装配方向、顺序和相互关系。 （二）轴上零件的定位 为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上零件除了有游动或空转的要求者外，都必须进行必要的轴向和周向定位，以保证其正确的工作位置。 1.零件的轴向定位 轴向定位方式 圆螺母 套筒 轴肩 轴端挡圈 轴承端盖 轴肩定位 一般定位轴肩 h=（0.07～0.1）d，d为与零件相配处的轴径尺寸 轴承定位轴肩 h与da有关 注意:轴肩处的过渡圆角半径r必须小于与之相配的零件毂孔端部的圆角半径R或倒角尺寸C。 3.0 2.5 2.0 1.6 1.2 1.0 0.8 0.6 0.5 C或R 120～180 80～120 50～80 30～50 18～30 10～18 6～10 直径d 零件倒角C与圆角半径R的推荐值 r r 套筒定位 轴端挡圈 圆螺母与止