机械设计基础第5版杨可桢第14章轴-多内容.pptxVIP

机械设计基础第5版杨可桢第14章轴-多内容汇报人：AA2024-01-18

轴概述与分类轴的材料与强度计算轴的结构设计轴的疲劳强度计算轴的刚度校核与振动稳定性分析轴的设计实例与案例分析目录

01轴概述与分类

轴定义及作用轴的定义轴是组成机械的一个重要零件，它主要用来支承传动零件（如齿轮、蜗轮等）和传递转矩，起着承载、传递运动和动力的作用。轴的作用轴在机械中主要起以下作用支承作用轴通过轴承支承在机座或构架上，使轴上安装的传动件得以保持确定的相对位置并传递运动和动力。传递运动和动力轴通过其上的传动件（如齿轮、蜗轮等）将原动机的运动和动力传递给工作机。

直轴轴线为直线。曲轴轴线为曲线，主要用来将往复运动转变为旋转运动，或将旋转运动转变为往复运动。轴的分类

03传动轴主要承受扭矩而不承受弯矩或弯矩很小的轴，如汽车的传动轴等。01转轴同时承受弯矩和扭矩的轴，如齿轮轴、蜗杆轴等。02心轴只承受弯矩而不承受扭矩的轴，如自行车的前轮轴、后轮轴等。轴的分类

合理的结构轴的结构应合理，以便于轴上零件的装拆和调整，同时尽量减少应力集中等不利因素。足够的强度和刚度轴在传递运动和动力时，要承受弯曲、扭转等交变载荷的作用，因此要求轴具有足够的强度和刚度，以保证其正常工作而不发生断裂或过大的变形。良好的耐磨性轴上装有轴承、齿轮等传动件，相互间存在摩擦，因此要求轴具有良好的耐磨性，以减少磨损和功率损失。良好的工艺性轴的结构应便于加工和装配，尽量减少加工难度和降低成本。轴设计基本要求

02轴的材料与强度计算

碳素钢具有良好的可加工性和机械性能，成本低，常用于一般传动轴。合金钢具有高强度、耐磨、耐腐蚀等特性，适用于高负荷、高速或特殊环境下的轴。球墨铸铁具有优良的铸造性能、机械性能和耐磨性，常用于形状复杂的轴。不锈钢具有优良的耐腐蚀性和美观性，适用于在腐蚀环境下工作的轴。常用轴材料及其特性

根据轴的受力情况，采用弯曲强度理论进行计算，以确定轴的截面尺寸和形状。弯曲强度计算扭转强度计算疲劳强度计算针对承受扭矩的轴，采用扭转强度理论进行计算，以确保轴在扭矩作用下不发生破坏。考虑轴在交变应力作用下的疲劳破坏，采用疲劳强度理论进行计算，以评估轴的疲劳寿命。030201轴的强度计算方法

弯曲刚度校核通过计算轴的挠度和转角，评估轴的弯曲刚度是否满足设计要求，以确保轴在受力时不会发生过度变形。扭转刚度校核针对承受扭矩的轴，通过计算轴的扭转角，评估轴的扭转刚度是否满足设计要求，以确保轴在扭矩作用下不会发生过度扭转。综合刚度校核综合考虑轴的弯曲刚度和扭转刚度，对轴进行综合刚度校核，以确保轴的整体刚度满足设计要求。轴的刚度校核

03轴的结构设计

采用轴肩、轴环、圆锥面、轴端挡圈等结构进行轴向定位，确保零件在轴向上的位置稳定。轴向定位通过键连接、花键连接、销连接等方式实现周向固定，保证零件与轴同步旋转。周向固定采用螺纹连接、紧定螺钉、弹性挡圈等结构实现轴向固定，防止零件在轴向上发生窜动。轴向固定轴上零件定位与固定方法

便于加工轴的结构应尽量减少加工难度，如避免过多的阶梯和退刀槽等结构。便于装配轴的结构应便于零件的装配和拆卸，如采用合理的倒角和过渡结构。便于维修轴的结构应考虑维修方便性，如设置必要的检查孔和维修窗口。轴的结构工艺性要求

齿轮轴系由齿轮、轴承、轴等组成的典型轴系结构，用于传递动力和扭矩。带轮轴系由带轮、轴承、轴等组成的典型轴系结构，用于通过带传动传递动力。链轮轴系由链轮、轴承、轴等组成的典型轴系结构，用于通过链传动传递动力。凸轮轴系由凸轮、轴承、轴等组成的典型轴系结构，用于实现特定的运动规律。典型轴系结构分析

04轴的疲劳强度计算

疲劳载荷与应力循环特性疲劳载荷指轴在交变应力作用下所承受的载荷，其大小和方向随时间周期性变化。疲劳载荷是导致轴疲劳破坏的主要因素。应力循环特性描述交变应力作用下，轴内应力变化的规律和特性。包括应力幅值、平均应力、应力比等参数。这些参数对轴的疲劳寿命和疲劳强度具有重要影响。

指材料在无限多次交变应力作用下而不发生破坏的最大应力值。对于轴类零件，疲劳极限是评价其疲劳性能的重要指标。疲劳极限影响轴疲劳极限的因素包括材料的力学性能、表面质量、尺寸效应、加载方式、环境介质等。这些因素的综合作用导致轴的疲劳极限具有分散性和不确定性。影响因素疲劳极限及其影响因素

无限寿命设计法基于材料的疲劳极限，通过降低交变应力的幅值或提高轴的强度，使轴在无限多次交变应力作用下不发生疲劳破坏。该方法适用于对轴的安全性和可靠性要求极高的场合。有限寿命设计法允许轴在有限次数的交变应力作用下发生疲劳破坏，但要求破坏前能完成预定的功能或达到预定的使用寿命。该方法通过综合考虑轴的疲劳载荷、材料性能、制造工艺等因素，进行轴的疲劳强度设计和校核。损伤容限设计法针对含有初始缺陷或裂纹的轴，通