机械设计中轴的详解.pptVIP

第十五章 轴 §15-1轴的概述1 轴的概述2 轴的概述3 §15-2轴的结构设计1 轴的结构设计2 轴的结构设计3 §15-3轴的强度计算1 轴的强度计算2 轴的强度计算3 轴的强度计算4 轴的强度计算5 §15-4轴的刚度计算1 轴的刚度计算2 §12-5 轴的振动及临界转速 轴的设计实例 §15-1 概述 §15-2 轴的结构设计 §15-3 轴的强度计算 §15-4 轴的刚度计算 §15-5 轴的振动及临界转速 一、轴的用途及分类 §15-1 概 述 轴的功用：1）支承回转件； 2）传递运动和动力。 按所受载荷的不同，分为： 按轴线形状的不同，轴可分： 图例 ◆ 转　轴─同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。 ◆ 心　轴─只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。 ◆ 传动轴─只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。 可以随意弯曲，把回转运动灵活地传到任意空间位置。 曲轴 直轴 钢丝软轴： 光轴 阶梯轴 实心轴 空心轴: 有特殊要求时，如航空发动机的主轴。 转动心轴 固定心轴 　合金钢比碳钢有更高的强度和更好的淬火性能。一般情况下用碳钢，重要的轴用合金钢。 轴的概述 二、轴的材料 毛坯多用圆钢或锻件。 轴的常用材料及其主要力学特性表 合金钢代替碳钢并不能提高轴的刚度。 碳钢 合金钢 钢 球墨铸铁： 用于外形复杂的轴。价廉、吸振性和耐磨性好，对应力集中的敏感性较低，但是质较脆。 正火 调质 淬火等 常用热处理 （见表12－1） 三、轴设计的主要内容 轴的设计过程： 根据轴上零件的安装、固定及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构和尺寸。 校核轴的强度、刚度和振动稳定性等。 结构设计： 承载能力计算： 轴的设计包括： 选材料 验算合格? 结 束 yes no 轴的承载能力计算 估算轴的直径 轴的结构设计 轴的概述 轴的结构设计：即确定轴的合理形状和全部结构尺寸。 §15-2 轴的结构设计 轴的结构设计应该保证： ◆ 轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置； ◆ 便于轴上零件的装拆和调整； ◆ 轴应具有良好的制造工艺性等。 一、轴的各部名称及其功能 轴上安装轮毂的轴段。 轴上安装轴承的轴段。 1）轴头： 2）轴颈： 3）轴肩： 图例 定位轴肩： 非定位轴肩： 用于确定轴上零件位置的轴肩。 为便于安装零件而设计的轴肩。 二、拟定轴上零件的装配方案 轴上零件的装配方案不同，则轴的结构形状也不相同。 5）为便于零件的装拆而设计的非定位轴肩高度（半径差）h ≈ 1～2mm。 2）与标准件配合的轴径应根据标准件的尺寸设计。 1）估算的轴径作为轴上最细处的直径。 三、轴上零件的固定 轴向固定方法： 详细介绍 轴肩 套筒 轴端挡圈 圆螺母 弹性挡圈等 周向固定方法： 键、花键、销、紧定螺钉以及过盈配合等。 四、各轴段直径和长度的确定 4） 滚动轴承的定位轴肩，应小于轴承内圈的厚度。 1. 直径的确定原则 3） 定位轴肩的高度（半径差） h≈（0.07 ～ 0.1）d＋1～2mm 。 轴的结构设计 （见图12－8） 轴的结构设计 五、提高轴的强度的常用措施 ◆合理布置轴上零件以减小轴的载荷 ◆ 改进轴上零件的结构以减小轴的载荷 ◆ 改进轴的结构以减小应力集中 ◆ 改善轴的表面质量以提高轴的疲劳强度 详细说明 六、轴的结构工艺性 在满足使用要求的前提下，轴的结构越简单越好。 轴上应设计加工和装配所需要的倒角、螺纹退刀槽和砂轮越程槽等。 不同轴段的键槽应设计在同一母线上。 详细说明 1） 轴头的长度应比轮毂的宽度小2～3mm ，以保证固定可靠。 2） 轴颈的长度一般等于轴承的宽度。 2. 长度的确定原则 §15-3 轴的强度计算 1．转矩法 　　这种方法用于只受转矩或主要受转矩作用轴的强度计算。通常按这种方法估算转轴的直径。 实心轴的直径为： 扭转强度条件为： 考虑到键槽的影响，应适当加大轴径： 结构设计结束之后，对轴进行适当简化，并进行受力分析，计算出轴所受的载荷，即可对轴进行校核计算。 式中：C－计算常数，见表12－2。 －许用扭应力，见表12－2。 有1个键槽，轴径加大3％； 有2个键槽，轴径加大7％； 轴强度的计算 2．当量弯矩法 这种方法适用于转轴的计算。计算步骤如下： 1） 轴的弯矩与扭矩分析 用应力校正系数 a 考虑扭切应力与弯曲应力循环特性不同的影响。 2） 校核轴的强度 式中：[σ-1b]－对称循环应力下轴的许用弯曲应力（可查表12－3选取）； 详细内容 根据弯矩图和转矩图（或当量弯矩图）确定可能的危险截面。可按第三强度理论计算危险截面的弯扭合成强度。 强度条件： 当量应力： ≤ W－轴的抗弯截面系数（mm3）。 （ α 的值见 P240）