《轴系零部件》课件.ppt

第一章轴系零部件 研究对象：主要是机器内部传动的各种零部件：轴、轴承、联轴器、离合器及各种联接件； 研究内容： 1.轴的类型、结构和强度计算 2.滚动轴承的类型选择、尺寸选择和组合设计 3.联轴器和离合器制动器的类型及选择.各种联接件的种类、结构特点及应用； 重点：轴、轴承 导入： 1、汽车的传动轴为什么做成同一直径？ 2、变速箱上的轴为什么做成阶梯形？ 第一节 轴 一、轴的功用和分类 二、轴的材料 轴的功用，主要承受弯矩和扭矩。 轴的失效形式是疲劳断裂，应具有足够的强度、韧性和耐磨性。 轴的常用材料是：碳素钢和合金钢等。 在一般工作温度下，各种碳钢和合金钢的弹性模量相差不大，故在选择钢的种类和热处理方法时，所依据的主要是强度和耐磨性，而不是轴的弯曲刚度和扭转刚度等。 1、碳素钢： 碳素钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广； 一般用途的轴，多用含碳量为0.25～0.5%的优质碳素钢，尤其是45号钢。 对于不重要或受力较小的轴也可用Q235、 Q275 等碳素结构钢。 2、合金钢： 具有比碳钢更好的机械性能和淬火性能，但对应力集中比较敏感，且价格较贵； 多用于对强度和耐磨性有特殊要求的轴。如20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢，经渗碳淬火处理后可提高耐磨性； 20CrMoV、38CrMoAl等合金钢，有良好的高温机械性能，常用于在高温、高速和重载条件下工作的轴。 3、球墨铸铁 球墨铸铁吸振性和耐磨性好，对应力集中敏感低，价格低廉，使用铸造制成外形复杂的轴。例如：内燃机中的曲轴。 对于形状复杂的轴，如曲轴、凸轮轴等，也采用球墨铸铁或高强度铸造材料来进行铸造加工，易于得到所需形状，而且具有较好的吸振性能和好的耐磨性，对应力集中的敏感性也较低。　 轴的结构组成； 轴结构决定因素； 结构设计的几个方面。 四、轴的结构组成 1、结构组成 轴的结构应满足的要求 （1）按装在轴上的零件，要能牢固而可靠的相对固定（轴向或周向固定） （2）便于加工和减少应力集中 （3）轴上零件要便于装拆 2、轴结构影响因素 轴的毛坯种类； 轴上作用力的大小及其分布情况； 轴上零件的位置、配合性质及其联接固定的方法； 轴承的类型、尺寸和位置； 轴的加工方法、装配方法以及其他特殊要求。 3.设计考虑的几个方面 一般结构设计的已知条件有： 机器的装配简图； 轴的转速； 传递的功率； 轴上零件的主要参数和尺寸等。 轴的设计区别于其它零件设计过程的显著特点是：必须先进行结构设计，然后才能进行工作能力的核算。 (一)轴上零件的布置 在进行结构设计时，首先应按传动简图上所给出的各主要零件的相互位置关系拟订轴上零件的装配方案； 轴上零件的装配方案不同，轴的结构形状也不同； 在实际设计过程中，往往拟订几种不同的装配方案进行比较，从中选出一种最佳方案。 (二)轴的基本直径的估算及各段直径和长度的确定： 轴不是标准零件,需要自己设计计算。 开始设计轴时，通常还不知道轴上零件的位置及支点情况，无法确定轴的受力情况，只有待轴的结构设计基本完成后，才能对轴进行受力分析及强度计算； 一般在进行轴的结构设计前先按纯扭转受力情况对轴的直径进行估算； 按扭转强度计算：这种计算方法主要应用于传动轴，也可以初步估算轴的最小直径，在此基础上进行轴的结构设计。 轴直径估算 1.轴的基本直径的估算 设轴在转矩T的作用下，产生剪应力τ。对于圆截面的实心轴，其抗扭强度条件为： 上式中,[τ]许用扭转切应力: MPa T--轴传递的转矩，也是轴承受的扭矩：N·mm Wp--轴的抗扭截面系数: Wp =0.2d3mm3 P--轴传递的功率: kw d--轴的直径: mm n--轴的转速: r/min 2.确定各段轴的直径和长度 轴上零件的装配方案和定位方法确定之后，轴的基本形状就确定下来了。 轴的最小直径确定后，可按轴上零件的装配方案和定位要求，逐步确定各轴段的直径； 根据轴上零件的轴向尺寸、各零件的相互位置关系以及零件装配所需的装配和调整空间，确定轴的各段长度。 需要注意的问题： 1）轴上与标准零件相配合的直径应取为标准值，非配合轴段允许为非标准值，但最好取为整数； 2）与滚动轴承相配合的直径，必须符合滚动轴承的内径标准； 3）安装联轴器的轴径应与联轴器的孔径范围相适应； 4）轴上的螺纹直径应符合标准。 5）轴上与零件相配合部分的轴段长度，应比轮毂长度短2—3mm，以保证零件轴向定位可靠。 6）若在轴上装要滑移的零件，应该考虑零件的滑移距离。 7）轴上各零件之间应该留有适当的间隙，以防止运转时相碰。 五、轴上零件的定位和固定 为了传递运动和动力，保证机械的工作精度和使用可靠，零件必须可靠地安装在轴