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第十章 轴 §10-1 概述 §10-2 轴的结构设计 §10-3 轴的强度计算 §10-4 轴的振动计算和临界转速 §10-1 概述 §10-1 概述 §10-1 概述 §10-1 概述 §10-1 概述 §10-2 轴的结构设计 §10-2 轴的结构设计 §10-2 轴的结构设计 §10-2 轴的结构设计 §10-2 轴的结构设计 §10-2 轴的结构设计 §10-3 轴的强度计算 §10-3 轴的强度计算 §10-3 轴的强度计算 §10-3 轴的强度计算 §10-3 轴的强度计算 §10-3 轴的强度计算 §10-3 轴的强度计算 §10-4 轴的振动计算和临界转速 §10-4 轴的振动计算和临界转速 §10-4 轴的振动计算和临界转速 §10-4 轴的振动计算和临界转速 §10-4 轴的振动计算和临界转速 轴设计实例 轴设计实例 轴设计实例 轴设计实例 轴设计实例 轴设计实例 轴设计实例 轴设计实例 转动心轴 固定心轴 传动轴 转轴 光轴 阶梯轴 空心轴 曲轴 钢丝软轴 轴肩（轴环）定位 套筒定位 圆螺母定位 挡圈定位 圆锥形轴头定位 轴系示例 键联接 花键联接 成型联接 弹性环联接 销联接 过盈联接 开减载槽 增大过渡圆角半径 横孔孔端倒角 铣键槽 使轴只受弯矩而不受转矩 受力简图： 危险剖面： 思 考 题 思 考 题 思 考 题 思 考 题 思 考 题 思 考 题 思 考 题 思 考 题 思 考 题 思 考 题 * * 机械设计 第十章 轴 二、分类 一、功用 —— 支承传动件并传递运动和动力 轴 按承载不同 按轴线形状 直 轴 曲 轴 钢丝软轴 光轴 阶梯轴 空心轴 心 轴 传动轴 转 轴 转动心轴 固定心轴 练习： 试分析图示传动装置中各轴所受的载荷，并注明各轴类别。 三、轴的设计 1.主要内容： 结构设计和工作能力验算 2.设计方法 初定最小直径 结 构 设 计 验算合格? 结 束 是 否 3.主要问题 (1)选材 (2)结构设计（外形、尺寸） (3)强度计算（防断裂、塑性变形） (4)刚度计算（防过大弹性变形） (5)振动稳定性计算（高速轴防共振） 四、轴的材料 2.合金钢：20Cr，40Cr等 重载或者要求提高耐磨性或者对体积、重量有严格要求 3.铸铁、球墨铸铁(QT)、合金铸铁： 形状复杂轴 1.碳素钢： ①普通碳素钢（Q235~Q275）： ②优质碳素钢（35、45、50） 不重要或受力较小的轴 五、刚度计算 弯矩 挠度 转角 转矩 扭角 轴的变形 ， ， 已知：①轴传递的功率、转速；②传动件尺寸；③装配简图。 求： ①轴的合理外形；②轴全部尺寸。 一、初算轴径 法2. 利用类比法或借助经验公式确定 法1. 按扭转强度计算 支点未知 先结构设计，后强度校核 二、结构工艺性 光轴→阶梯轴 （倒角、退刀槽 、越程槽 、键槽 ） 三、轴上零件定位 1.轴向定位 轴肩（轴环）定位 套筒定位 圆螺母定位 挡圈定位 圆锥形轴头定位 弹性挡圈 锁紧挡圈 轴端挡圈 2.周向定位 键联接 过盈联接 销联接 弹性环联接 成型联接 花键联接 四、确定轴的各段直径及长度 1.各轴段直径： 考虑因素—标准件；螺纹；配合；定位等 2.各轴段长度： 根据与轴配合零件轴向尺寸，并考虑安装及调整需求。 五、减小应力集中 1.在轴上或轮毂上开减载槽 2.增大圆角半径，采用内圆角、凹切圆角、肩环或柔性轮毂等 3.尽量避免在轴上开横孔（孔端倒角 ）、切口或凹槽等 4.避免在轴上打印、键槽圆角过小等 5.盘铣刀开键槽 六、改善受力状况 1.使轴只受弯矩而不受转矩 2.轴上零件的合理布置 3.轴上零件结构的合理设计 4.轴支点位置的合理选择 5.力平衡或局部相互抵消 一、按扭转强度计算 强度条件： 设计公式： 二、按弯扭合成强度计算 强度条件（第三强度理论 ）： 设计公式： 应力校正系数 二、按弯扭合成强度计算 一般步骤： (1)作计算简图； (2)求水平面和垂直面上的弯矩，并作出相应的水平面 弯矩图和垂直面弯矩图，然后作合成弯矩图； (3)作扭矩图； (4)弯扭合成，作当量弯矩图； (5)校核强度是否满足要求或计算危险截面轴径 。 示例： 三、安全系数校核计算 强度条件： 1.疲劳强度校核 确定危险剖面时应注意： ①应力大小（弯矩大小、转矩有无、轴径大小）； ②有无应力集中（过盈配合、键槽、过渡圆角等）。 计算说明： (1)寿命系数 (2) 弯矩→弯曲应力