158-第十一章 轴.pptVIP

第十一章　轴 第一节 概 述 第二节 轴的结构设计 第三节 轴的强度计算 第四节 轴的使用与维护 第一节 概 述 如图所示减速器示意图中的齿轮、联轴器等，都是安装在轴上，并通过轴实现传动。 轴的主要功用就是支承零件并传递运动和动力。 一、轴的分类 1.按受载情况分 同时承受弯矩和转矩作用的轴称为转轴。如图所示的输入轴Ⅰ和输出轴Ⅱ; 只承受转矩作用的轴称为传动轴。如图所示的电动机轴; 2.按结构形状分 轴有直轴、曲轴和挠性钢丝轴。 直轴又可分为光轴和阶梯轴。 另外，直轴又分为实心轴、空心轴（车床的主轴） 二、轴设计的要求和步骤 1.轴设计的主要问题 （1）选择适宜的材料 （2）确定轴的结构 （3）计算轴的工作能力 2.轴的设计要求 （1）结构设计要求 轴应具有合理的结构形状和尺寸。 （2）工作能力要求 轴应具有足够的疲劳强度，对于某些特殊用途的轴，还应有刚度、振动稳定性等方面的要求。 3.轴的设计步骤 轴的设计步骤可归纳为如图所示的转轴设计程序框图,其他类型轴的设计步骤与此类似，其中结构设计与验算工作能力往往需交叉进行。 三、轴的材料 （1）碳素钢 工程中常用35、45、50等优质碳素钢，其中以45钢用得最为广泛。其价格低廉，对应力集中敏感性较小，可以通过调质或正火处理以保证其机械性能，通过表面淬火或低温回火以保证其耐磨性。 对于轻载和不重要的轴也可采用Q235、Q275等普通碳素钢. （2）合金钢 常用于高温、高速、重载以及结构要求紧凑的轴，有较高的力学性能，但价格较贵，对应力集中敏感，所以在结构设计时必须尽量减少应力集中。 （3）球墨铸铁 耐磨、价格低、吸振性好，对应力集中的敏感性较低，但可靠性较差，一般用于形状复杂的轴，如曲轴、凸轮轴等。 书表列出了轴的常用材料及其主要机械性能。 第二节 轴的结构设计 二、轴上零件的固定方法 1.轴上零件的轴向定位 轴上零件的轴向固定就是不允许轴上零件沿轴向窜动。 （1）轴肩轴环定位 为了保证轴上零件靠紧定位面，轴肩处的圆角半径R必须小于零件内孔的圆角R1 或倒角C1; 轴肩高度一般取h=（0.07～0.1）d，轴环宽度b≈1.4h，如图所示。 （2）套筒固定。如前面图所示。 （3）常用的轴向固定措施还有: 轴的一端可采用轴端挡圈，如图（a）所示; 套筒过长可采用圆螺母，如图（b）所示; 受载较小时可采用弹性挡圈，如图（c）所示；紧定螺钉（如图（d）所示）和销钉等固定。 2.轴上零件的周向固定 轴上零件的周向固定是保证轴上的传动零件与轴一起转动. 常用的固定方式有: 键联接、过盈配合、无键联接等。 转矩较大时可采用花键联接，也可同时采用平键联接和过盈配合联接来实现周向固定。 转矩较小时，可采用紧定螺钉、销钉联接等。 三、各段轴径与长度的确定 1.轴径的确定 零件在轴上的定位和装拆方案确定后，轴的形状便大体确定。 各轴段所需的直径与轴上的载荷大小有关。初步确定轴的直径时，通常还不知道支反力的作用点，不能决定弯矩的大小与分布情况，因而还不能按轴所受的具体载荷及其引起的应力来确定轴的直径。但在进行轴的结构前，通常已能求得轴所受的扭矩。因此，可按轴所受的扭矩初步估算轴所需的直径。将初步求出的直径作为承受扭矩的轴段的最小直径dmin，然后再按轴上零件的装配方案和定位要求，从dmin处起逐一确定各段轴的直径。在实际设计中，轴的直径亦可凭设计者的经验取定，或参考同类机械用类比的方法确定。 有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径。 安装标准件（如滚动轴承、联轴器、密封圈等）部位的轴径，应取为相应的标准值及所选配合的公差。 为了使齿轮、轴承等有配合要求的零件装拆方便，并减少配合表面的擦伤，在配合轴段前应采用较小的直径。为了使与轴作过盈配合的零件易于装配，相配轴段的压入端应制出锥度；或在同一轴段的两个部位上采用不同的尺寸公差。 2.各段长度的确定 确定各轴段长度时，应尽可能使结构紧凑，同时还要保证零件所需的装配或调整空间。轴的各段长度主要是根据各零件与轴配合部分的轴向尺寸和相邻零件间必要的空隙来确定的。 为了保证轴向定位可靠，与齿轮和联轴器等零件相配合部分的轴段长度一般应比轮毂长度短2～3mm。 ?1．设计合理的结构，利于加工和装配?? （1）为减少加工时换刀时间及装夹工件时间，同根轴上所有圆角半径、倒角尺寸、退刀槽宽度应尽可能统一；当轴上有两个以上键槽时，应置于轴的同一条母线上，以便一次装夹后就能加工。?? （2）轴上的某轴段需磨削时，应留有砂轮的越程槽；需切制螺纹时，应留有退刀槽。?? （3）为去掉毛刺，利于装配，轴端应倒角。? （4）当采用过盈配合联结时，配合轴段的零件装入端，常加工成导向锥面。若还附加键联结，则键槽的长度