华中科技大学机械设计6-轴设计.pptVIP

* * * * * ok * ** * * * * * * * * * * * * * * * 机械设计 第六章 轴设计 §6-1 概 述 一、轴的功用 ● 支撑回转零件 ● 传递运动和转矩 二、轴的类型 ● 心轴 — 只承受弯矩 ● 传动轴 — 只承受转矩 ● 转轴 — 既受弯矩、又受转矩 按受载 ● 直 轴 ● 曲 轴 按轴心线 其 他 挠性钢丝轴 转动心轴 固定心轴 M M T T T T M M 2、强度问题 — 防止轴发生疲劳断裂 3、刚度问题 — 防止轴发生过大的弹性变形 4、振动稳定性问题 — 防止轴发生共振 三、轴设计时所要解决的主要问题 1、结构问题 — 确定轴的形状和尺寸 §6-2 轴的结构设计 几个术语： 轴头—与轮毂相配的部分 轴身—连接轴颈与轴头部分 轴颈 轴头 轴身 第六章 轴设计－轴的结构设计 轴颈—与轴承相配的部分 轴的结构应满足的基本要求： 加工工艺性要好,材料省、重量轻 便于轴上零件装拆 轴上零件要有准确的定位 轴上零件要有可靠的固定 尽量减少应力集中 一、加工工艺要求 光轴 等强度轴 阶梯轴 第六章 轴设计－轴的结构设计 d 车削 倒角 加工方法不同，轴的结构也可能不同 二、装拆要求 ● 装拆应方便： ● 不同的装拆方案，得到不同结构； ● 轴的直径应圆整成标准值。 查《机械设计课程设计》“一般标准”。 第六章 轴设计－轴的结构设计 加工螺纹应有退刀槽 键槽靠近零件装入端 轴上键槽应处于同一加工方向，且宽度尽可能相等。 r 倒角、导向锥面； 磨削 砂轮越程槽 定位 － 使轴上零件处于准确的工作位置； 轴肩或轴环 三、轴上零件的轴向定位和固定 固定 － 使轴上零件牢固地保持这一位置， 防止轴上零件工作时发生轴向蹿动。 常用的轴向定位和固定方法： 定位轴肩：h≈(2~3)C 或 (2~3)R 非定位轴肩：h≈1～2 mm，作用是便于轴上零件的装拆 为保证定位准确， C 或 R ＞ r 轴环宽度一般取：b ≈1.4 h — 圆整成整数 滚动轴承的定位轴肩高度 h 应小于轴承内圈厚度，以便拆卸轴承，具体尺寸查滚动轴承标准 第六章 轴设计－轴的结构设计 C — 孔边倒角宽度 R — 孔边圆角半径 — 轴过渡圆角半径 套 筒 轴端挡圈 弹性挡圈 圆 螺 母 锥 面 对轴上零件起固定作用。 常用于近距离的两个零件间的固定。 用于轴上两零件距离较远时，或轴端。 需切制螺纹，削弱了轴的强度。 需切环槽，削弱了轴的强度。 承受不大的轴向力。 用于固定轴端零件，能承受较大的轴向力。 常与轴端挡圈配合使用。 注意： 采用这些方法固定轴上零件时，为保证固定可靠， 应使：轴头长度比轮毂宽度短2~3mm 即：l＝B - (2~3) 第六章 轴设计－轴的结构设计 平 键 问题： 四、轴上零件的周向固定 目的 － 防止轴上零件与轴发生相对转动，以传递转矩。 常用的周向固定方法： 花 键 紧定螺钉 滚动轴承是否需要用键作周向固定？ 五、提高轴的强度 ● 减小应力集中 截面变化不要过大；适当加大过渡圆角半径。 或采用： 凹切圆角 过渡肩环 减载槽 第六章 轴设计－轴的结构设计 过盈配合 ● 改善轴的受力状况 改变轴上零件的结构或布置，使轴的受载减小。 六、结构设计示例 第六章 轴设计－轴的结构设计 §6-3 轴的强度计算 应力分析： 弯曲应力σb 扭剪应力τT 第六章 轴设计－轴的强度计算 － 对称循环变应力； － 循环特征根据实际 T P ● a n σmax σmin 对称循环变应力（转轴或转动心轴） σ t O ● ● ● ● a 轴单向、平稳转动： 振动、频繁启动或情况不明： 轴经常双向运转： τT 为静应力 τT 为脉动循环变应力 τT 为对称循环变应力 τT σb 情况而定 计算方法： ● 按扭转强度计算 ● 按弯扭合成强度计算 ● 安全系数法计算 一般的轴 一、按扭转强度计算 扭剪应力： 第六章 轴设计－轴的强度计算 只考虑转矩 T 对轴强度的影响 ——重要的轴 根据强度条件确定轴危险截面的直径 d 强度计算的主要目的 — 防止疲劳断裂 常见失效形式： 疲劳断裂、塑性变形、过大的弹性变形。 —— 用于传动轴或初算转轴直径 轴的抗扭剖面系数 对于转轴，扭转强度公式一般用来初算轴的直径， 扭转强度设计式: 令其为系数 C 系数 C 与轴的材料和承载情况有关，查表6-3。 弯矩相对转矩较小或只受转矩时，C 取小值。 若该轴段同一剖面上有一个键槽，d 值增大5% , 弯矩较大时，C 取大值。 计算出的 d 作为受扭段的最小直径 dmin 。 注意： 有两个键槽，增大10% 。