机械零部件设计 第2版 课件 学习情境四 任务4.3设计轴.pptx

《机械零部件设计》

情境四

设计齿轮泵

;1、了解齿轮泵的类型、结构及工作原理；

2、掌握标准直齿圆柱齿轮的基本尺寸计算和轮齿受力分析；

3、掌握直齿圆柱齿轮传动的设计计算方法；

4、了解轴的类型、功用和常用材料；

5、掌握轴的结构设计的基本要求和强度计算方法；

6、根据已知条件自行设计齿轮泵，能正确绘制出齿轮泵的装配

图和零件图，进一步熟悉设计计算说明书的编写方法。;任务一;任务三;1、了解轴的功用、分类及常用材料；

2、初步掌握轴的结构设计方法及步骤。;1．轴的功用、分类及结构工艺；

2．轴的材料及选择；

3．轴的强度计算；

4．轴的结构设计。;轴是机器中的重要零件之一，是支撑其他回转零件（如带轮、齿轮、联轴器等），并传递运动和动力。

1、按轴的功用和承载情况分类

;1、按轴的功用和承载情况分类

（1）传动轴

工作时只承受扭转作用的轴称为传动轴。如下图所示的汽车变速箱与后桥间的轴就是传动轴。

;（2）心轴

工作时只承受弯曲作用的轴称为心轴。心轴分固定心轴和转动心轴两种。图2(a)所示的滑轮轴为固定心轴，即当滑轮转动时，其轴固定不动。图2(b)所示的火车轮轴为转动心轴，即其轴与轮用过盈配合固定在一起，轴与轮一起转动。

;（3）转轴

工作时同时承受扭转和弯曲作用的轴称为转轴。图3（b）所示的减速器输出轴即为转轴。转轴是机械中最常见的轴。

;2、按轴的形状分类;2、按轴的形状分类;轴的失效主要是疲劳破坏，因此对轴的材料提出的主要要求是具有足够的疲劳强度，对应力集中的敏感性小，与滑动零件接触的表面应有足够的耐磨性，以及易于加工和热处理。轴的常用材料主要是优质碳素钢和合金钢。

优质碳素钢价格低廉，对应力集中的敏感性小，并能通过热处理获得良好的综合机械性能。一般机械上的轴，常用35或45钢，其中又以45钢用的最多。对受力较小或不重要的轴，可用Q235、Q255等普通碳素钢。

合金钢具有较高的机械强度和优越的淬火性，但价格较贵，对应力集中比较敏感。在传递大功率并要求减小尺寸和质量???要求高的耐磨性，以及处于高温、低温和腐蚀条件下的轴常采用合金钢。;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，且热处理对其影响也不大，因此相同尺寸的碳钢和合金钢轴的刚度相差不多。故采取合金钢并不能提高轴的刚度。

轴的毛坯一般采用轧制的圆钢或锻件。锻件的强度较高，对重要的轴、大尺寸或阶梯尺寸变化大的轴，应采用锻造毛坯。

对于形状复杂的轴也可采用铸钢或球墨铸铁制造。球墨铸铁具有吸振性好、对应力集中不敏感、易铸造复杂的形状、价格低等优点。但是质较脆。轴的常用材料及机械性能见表1。;;;2、轴上零件的轴向定位与固定

为了保证零件在轴上有确定的相对位置，防止它轴向移动，并使其能承受轴向力，常采用下列结构形式来实现轴上的零件在轴上的轴向定位和固定：轴肩、轴环、套筒、圆螺母和止退垫圈、弹性挡圈、螺钉锁紧挡圈、轴端挡圈以及圆锥面和轴端挡圈等。;;;;;;;3.轴上零件的周向固定;轴的结构形状和尺寸应尽量

满足加工、装配和维修的要求。

为此，常采用以下措施：

（1）当某一轴段需车制螺纹

或磨削加工时，应留有退刀槽或

砂轮越程槽。;键槽的布置;（4）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。

（5）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。;（6）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。;讨论：试找出图中结构不合理的地方，并予以改正。;1、轴的结构分类；

2、轴的材料及其选择；

3、轴的结构设计；

4、学会分析轴的结构设计中容易出现的错误。