机械设计基础—常用零部件设计李贵三第十二章轴的结构与强度设计课件教学.pptVIP

PPT研究院 POWERPOINT ACADEMY * * 第十二章 轴的结构与强度设计 第一节 轴的类型与应用 第二节 轴的材料及其选择 第三节 轴的强度计算 第四节 轴的刚度计算 第一节 轴的类型与应用 常见轴的类型与应用见表12-1，本章只研究直轴。 按承受载荷的不同 转轴 传动轴 第一节 轴的类型与应用 心轴 直轴 固定心轴 转动心轴 光轴 阶梯轴 第一节 轴的类型与应用 曲轴 挠性轴 第二节 轴的材料及其选择 一、轴的材料与热处理 轴的材料种类很多，常用碳素结构钢和合金结构钢。 优质碳素结构钢对应力集中敏感性小，价格相对便宜，具有较好的强度，主要用于制造不重要的轴或受力较小的轴，应用最为广泛。常用的优质碳素结构钢有35钢、40钢、45钢。 合金钢具有较高的力学性能、较好的热处理性能，但价格较贵，多用于有特殊要求的轴。 二、轴的材料选择 轴在载荷作用下的主要失效类型有疲劳折断、过载断裂以及变形过大等。选材时首先要满足轴的使用性能要求，同时要考虑轴的结构和加工工艺性以及经济性要求。 轴的毛坯一般用圆钢或锻件，有时也可采用铸钢或球墨铸铁。例如，用球墨铸铁制造曲轴、凸轮轴，具有成本低廉、吸振性较好、对应力集中的敏感性较低、强度较好等优点。 三、轴的结构设计 1 阶梯轴的基本结构 主要要求是： ①轴应便于加工，轴上零件要易于装拆(制造安装要求)； ②轴和轴上零件要有准确的工作位置(轴向定位)； ③各零件要牢固而可靠地相对固定(周向固定) ④改善受力状况，减小应力集中和提高疲劳强度。 图12-1所示为阶梯轴的典型结构。 图12-1 阶梯轴的典型结构 1、5—轴头 2—轴肩 3—轴身 4、7—轴颈 6—轴环 8—轴承盖 9—滚动轴承 10—齿轮 11—套筒 12—带轮 13—轴端挡圈 三、轴的结构设计 轴的组成部分如下。 1) 轴头是轴上安装旋转零件的轴段，用于支承传动零件，是传动零件的回转中心。 2) 轴肩是轴两段不同直径之间形成的台阶端面，用于确定轴承、齿轮等轴上零件的轴向位置。 3) 轴颈是轴上安装轴承的轴段，用于支承轴承，并通过轴承将轴和轴上零件固定于机身上。 4) 轴身是连接轴头和轴颈部分的非配合轴段。 5) 轴环是直径大于其左右两直径的轴段，其作用与轴肩相同。 2 制造安装要求 为便于轴上零件的装拆，常将轴做成阶梯形。 需磨削的轴段处，应有砂轮越程槽(如图12-1中7的左端)；车制螺纹的轴段，应有退刀槽。 在满足使用要求的情况下，轴的形状和尺寸应力求简单，以便于加工。 3 轴上零件的周向固定 常用的周向固定的方法有销、键、花键、过盈配合和紧定螺钉连接等，见表12-3。 方式 结构图形 应用说明 过盈配合 轴向、周向同时固定，对中精度高。一般用在传递转矩小、不便开键槽或要求零件与轴线对中性高的场合 3 轴上零件的周向固定 方式 结构图形 应用说明 平键连接 滑键连接 销连接 加工容易，拆卸方便。轴向不能限位，不承受轴向载荷。适用于传递转矩较大、对中性要求一般的场合，使用最为广泛，见GB/T 1097—2003 适用于传递转矩大、对中性要求高或零件在轴上移动时要求导向性良好的场合，见GB/T 1144—2003 轴向、周向都固定，不能承受较大载荷。按极限载荷设计的圆柱销可以作为过载时被剪断以保护其他重要零件的安全装置　 4 轴上零件的轴向定位 安装在轴上的零件，必须有确定的轴向定位。 常用的轴向固定方法见表12-4。 方式 结构图形 应用说明 轴间或轴环 　固定可靠，承受的轴向力大，a=(0.07~0.1)d 4 轴上零件的轴向定位 方式 结构图形 应用说明 套筒 锥面 圆螺母与止动 固定可靠，承受轴向力大，多用于轴上相邻两零件相距不远的场合，套筒两端表面粗糙度要与配合面匹配 对中性好，常用于调整轴端零件位置或需经常拆卸的场合，详见GB/T 1570—2003 常用于零件与轴承之间距离较大，轴上允许车制螺纹的场合，详见GB/T 810—2007、GB/T 812—2007和GB/T 815—2007 4 轴上零件的轴向定位 方式 结构图形 应用说明 双圆螺母 轴用弹性挡圈 可以承受较大的