机械设计基础 课件 11轴.pptx

;课程内容;第十一章轴;第一节轴;②心轴工作时只承受弯转的轴称为心轴。按心轴是否与轴上零件一起转动，又可分为转动心轴和固定心轴。火车轮轴与车轮一起转动为转动心轴（图11-2），自行车前轮轴与前叉固定为固定心轴（图11-3）。;③传动轴工作时只承受转矩而不承受弯矩（或承受弯矩很小）的轴称为传动轴。如图11-4所示汽车变速器与后桥间的轴即为传动轴。;（2）按轴的结构形状分类

根据轴的结构形状不同，可分为直轴、曲轴和挠性轴。

①直轴是指轴线为直线的轴，如图11-2、11-3中支撑车轮的轴均为直轴。直轴按外形又可分为光轴和阶梯轴。光轴的各截面直径相等，形状简单，加工方便，但轴上零件不易定位和装配，主要用于动传轴（图11-4）。阶梯轴的各截面直径不等，便于零件的安装和固定，在机器中应用最为广泛，如图11-5所示。;直轴又有实心轴和空心轴两种形式。一般场合多采用实心轴，但当结构或机器有特别要求（如输送润滑油、切削液、安放其他零件等）或为了减轻轴的重量时，则可将轴制成空心轴，如车床的主轴等。

②曲轴的轴线不是直线，常用于做往复运动的机械，如图11-6所示。;③挠性轴又称钢丝软轴，如图11-7所示。它是由若干层紧贴在一起的钢丝所构成，可以沿任意方向弯曲，故可以将转矩或旋转运动灵活地传递到任意位置，但传递运动的准确性较差。;;;;;;40CrNi;第二节轴的结构设计;二、轴上零件的定位和固定

零件在轴上的固定或联接方式随零件的作用而异。为了保证轴上零件的工作位置可靠固定，应对零件进行轴向和周向固定。;11-1轴;二．轴上零件的周向固定

轴上零件周向固定的目的是传递运动和转矩，防止轴上零件与轴之间的相对转动。常用的固定方式有键联接、花键联接和过盈配合等。对于传递转矩不大的场合，也可采用紧定螺钉或圆锥销作为轴向固定和周向固定，详见表11-3。;11-1轴;三、轴结构的工艺要求

（1）一般将轴设计成阶梯轴。目的是提供用于零件定位和固定的轴肩、轴环，区别不同的加工表面的精度及配合要求，同时也便于零件的装拆和固定（见图11-8），轴上零件如齿轮、套筒、轴承等可依次装入和拆卸??轴的两端和各阶梯端面要有倒角。便于零件的转配，且不易划伤手部和配合零件.

（2）轴上有磨削要求的表面，需在轴肩处留出砂轮越程槽，如图11-9所示；轴上需车削螺纹的部分，应有退刀槽，如图11-10所示。轴上有多个键槽时，键槽应布置在同一母线上。

;（3）轴的直径应满足强度和刚度要求，并应尽量取标准值（表11-4）。与滚动轴承配合处，须满足滚动轴承内径标准系列，螺纹处的直径应符合螺纹标准系列，安装联轴器处的轴径应按联轴器孔径设计。;（5）阶梯轴截面尺寸变化处应采用圆角过渡，以减小轴径突变处的应力集中。圆角半径不宜过小。若圆角半径过大影响轴上零件定位，也可采用凹切圆角或中间环来增大圆角半径，如图11-12所示。轴上开槽、切口会产生应力集中，设计时应尽量避免。如为必需的结构，设计时应考虑避免尺寸突然变化而引起应力集中，例如可用渐开线花键代替矩形花键。

此外，轴的表面质量对疲劳强度影响很大，可采取降低轴的表面粗糙度值或用滚压、吗丸等表面强化措施来提高轴的疲劳强度。;11-1轴;图11-10螺纹退刀槽;图11-11轴段长度;a）圆角;11-1轴;11-1轴;11-1轴;11-1轴;11-1轴;11-1轴;例11-1解：

1.选择轴的材料，确定许用应力

2.按扭转强度估算轴径

3.齿轮受力计算;?（3）确定各段轴的直径。

（4）选取轴承型号。

（5）确定轴各段的长度。综合考虑轴上零件的尺寸及其与减速器箱体尺寸的关系，确定轴的各段长度。

（6）画出轴的结构草图。

5.校核轴的强度

（1）画出轴的受力简图、计算支反力和弯矩。由轴的结构简图，可确定轴承支点跨距，由此可画出轴的受力简图，画出各平面弯矩图和扭矩图。

（2）计算当量弯矩Me，画出当量弯矩图

（3）校核轴径。

6.绘制轴的零件工作图

;注意事项

若轴的刚度不够，在工作时会产生较大的弹性变形，从而影响其正常工作。例如，齿轮轴变形后不仅会加大齿轮间磨损，产生噪声，还会加大轴和轴承间的磨损，降低轴和轴承的寿命。因此，在设计重要的轴时，必须对轴的刚度进行校核。

另外，轴在回转时，由于轴和轴上旋转零件结构不对称、材料组织不均匀、加工有误差以及安装对中性差等原因，使得旋转零部件的重心与几何轴线间存在微小的偏心距，因离心力产生周期性干扰，从而引起轴的弯曲振动（或成为横向振动）；当轴由于传递的功率有周期性变化而产生周期性的扭转变形时，会引起扭转振动；而当轴受到周期性的轴向力作用时，则会产生纵向振动。弯曲振动、扭转振动、纵向振动均为强迫振动。如果强迫振动的频率与轴的固有频率相同或接