高职《机械设计基础》 轴.ppt

第14章 轴 目的要求:了解转轴、心轴和传动轴及其他类型的轴的基本功能; 掌握阶梯轴的结构，轴上零件的固定。轴向固定和周向固定的方法，轴的工艺性，提高轴疲劳强度。 教学重点:转轴、阶梯轴；零件在轴上的轴向固定和轴向固定的方法。 教学难点:转轴和传动轴的区分；轴肩高度的选择和确定。 二. 轴的材料 4）紧定螺钉 14）过盈配合 5）销 只能有较小的轴向力，对结构简单也可做轴向固定。 用于受力不大的场合，可作安全销使用。 对中性好，适用于不常拆卸的部件。 轴的形状要力求简单，阶梯轴的级数应尽可能少，轴上各段的键槽、圆角半径、倒角、中心孔等尺寸应尽可能统一，以利于加工和检验 轴上需磨削的轴段应设计出砂轮越程槽，需车制螺纹的轴段应有退刀槽 当轴上有多处键槽时，应使各键槽位于轴的同一母线上 为使轴便于装配，轴端应有倒角 对于阶梯轴常设计成两端小中间大的形状，以便于零件从两端装拆 轴的结构设计应使各零件在装配时尽量不接触其他零件的配合表面，轴肩高度不能妨碍零件的拆卸 14.2.2 轴结构的工艺性 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 *机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 * * * * 14.1轴的类型、功用和常用材料 14.2轴的设计步骤 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： 按承载情况分： 转轴——扭矩和弯矩 心轴——只受弯矩 传动轴——主要受扭矩 §14-1 轴的类型、功用和常用材料 例：齿轮、带轮、链轮、凸轮 按轴线情况分： 直轴 光轴 阶梯轴 曲轴 挠性钢丝轴 外形 转轴：机器中最常见的轴，通常简称为轴。工作时既承受弯矩又承受转矩。 例：减速器中的轴 传动轴：主要用于传递转矩而不承受弯矩，或所承受 的弯矩很小的轴。例：汽车中连接变速箱与后桥之 间的轴。 前轮轮毂 固定心轴 前叉 自行车 前轮轴 心轴：用来支承转动零件， 只承受弯矩而不传递转矩。 直轴 光 轴 阶 梯 轴 中心线为一直线的轴称为直轴 在轴的全长上直径都相等的直轴称为光轴 各段直径不等的直轴称为阶梯轴 曲轴 中心线为折线的轴称为曲轴。 它主要用在需要将回转运动与往复直线运动相互转换的机械中。 软 轴 把旋转运动灵活地传到任何位置的钢丝软轴称为挠性软轴 它由多组钢丝分层卷绕而成, 其特点是具有良好的挠性。 它常用于医疗器械和小型机具等移动设备上。 轴的常用材料是碳钢和合金钢。 轴的材料种类很多，选择时应主要考虑如下因素：　　1.轴的强度、刚度及耐磨性要求；　　2.轴的热处理方法及机加工工艺性的要求；　　3.轴的材料来源和经济性等。 　 碳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，多用中碳钢，尤其是45号钢，对于不重要或受力较小的轴也可用Q235A等普通碳素钢。 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。 　 值得注意的是：由于常温下合金钢与碳素钢的弹性模量相差不多，因此当其他条件相同时，如想通过选用合金钢来提高轴的刚度是难以实现的。　　球墨铸铁和高强度铸铁因其具有良好的工艺性，不需要锻压设备，吸振性好，对应力集中的敏感性低，近年来被广泛应用于制造结构形状复杂的曲轴等。只是铸件质量难于控制。　　轴的毛坯多用轧制的圆钢或锻钢。 14.2 轴的设计步骤 设计轴的一般步骤为： 1）选材; 2）按扭转强度估算轴的最小直径; 3）设计轴的结构，绘出轴的结构草图; 4）按弯扭合成进行轴的强度校核； 确定轴上零件的位置和固定方法； 确定各轴段直径、长度。 一般按一般选2—3个危险截面进行校核。 若危险截面强度不够，则必须重新修改轴的结构。 5）绘制轴的工作图。 轴结构设计的基本要求： ① 轴和轴上零件要有准确的工作位置。 ② 轴上零件应有可靠的相对固定。 ③ 轴应具有良好的制造工艺性和安装工艺性等。 ④ 形状和尺寸应有利于避免应力集中。 ⑤ 轴各部分的直径和长度尺寸要合理。 14.2.1 轴上零件的定位和固定 1. 轴上零件的轴向定位和固定 轴与轴上零件要有准确的工作位置 周向定位固定 →不能有周向摆动 轴向定位固定 →不能有轴向窜动 →定位＋固定 定位－ 轴与轴