[工学]机械设计第八版第15章 轴 PPT.ppt

(1)概述； (2)轴的结构设计； (3)轴的计算。 主要内容： 基本要求： (1)掌握轴的结构尺寸初步确定及结构工艺性； (2)掌握轴上零件的装配方案及其定位方式； (3)掌握不同类型轴的计算方法； (4)掌握影响轴的结构和形状的因素，提高轴的疲劳强度措施。 重点和难点： 重点：轴的强度设计及结构设计。 难点：轴的结构设计。 第十五章 轴 第十五章 轴 一、概述 按轴心线形状分 曲轴（crank shaft） 直轴 1、分类 钢丝软轴（flexible shaft） 几何轴线不在同一条直线上的轴 轴是用来支撑回转零件、传递运动和动力 的,所有回转零件都必须支撑在轴上。 几何轴线在同一条直线上的轴 由多组钢丝分层卷绕而成，有良好的挠性 心轴（mandrel） 按传递载荷分 只承受弯矩不受扭矩的轴 传动轴(transmission shaft) 主要受扭矩或弯矩很小的轴 转轴 既受弯矩又受扭矩的轴 问：根据承载情况下列各轴分别为哪种类型？ 0 轴： Ⅰ轴： Ⅴ轴： Ⅱ轴： Ⅲ轴： Ⅳ轴： 传动轴 转轴 心轴 转轴 转轴 心轴 如何判断轴是否传递转矩： 从原动机向工作机画传动路线，若传动路线沿该轴轴线走过一段距离，则该轴传递转矩。 如何判断轴是否承受弯矩： 该轴上除联轴器外是否还有其它传动零件，若有则该轴承受弯矩，否则不承受弯矩。 ? 传动轴：扭矩T 转轴： T + M 心轴: 弯矩M 光轴（plain shaft） 阶梯轴（stepped shaft） 空心轴（hollow shaft） 实心轴（solid shaft） 从加工工艺上考虑，最好做成直轴，但轴上零件不好固定； 从受力角度考虑，最好是等强度的抛物线回转体，但不好加工，零件也不好固定； 所以，轴都做成阶梯轴。 按轴的外形分 形状简单，加工方便，轴上零件装配定位困难 能满足定位和装配方便的需要 2、轴的材料 ① 碳素钢 价格便宜，对应力集中敏感性小，为了保证机械性能，应进行调质或正火处理。 常用30、40、45号钢 ② 合金钢 具有较高的机械强度，更好的淬火性能，所以，在传递大功率、减轻重量、提高轴颈耐磨性时采用。 40Cr、40CrNi、20Cr、38SiMnMo ③ 铸铁 QT600—3、QT800—2 选择轴的材料和热处理方式时，主要考虑强度和耐磨性，而不是轴的弯曲和扭转刚度。 易做成复杂的外形，价廉，具有良好的吸振性和耐磨性，对应力集中敏感性较低，但铸造品质难控制，可靠性较差 注意：1）各种钢材、热处理前后其弹性模量差别不大， 因此要提高刚度不能用合金钢或通过热处理 的方法获得。 2）合金钢对应力集中敏感性高，设计时必须从结构上采取措施，减轻应力集中，并降低表面粗糙度。 强度和刚度计算； 振动稳定性计算 ； 结构设计。 3、轴设计的主要内容 二、轴的结构设计 轴在机器中的安装位置及形式； 轴上零件的类型、尺寸、数量； 轴上载荷的性质、大小、方向及分布； 轴承的类型、尺寸和布置； 轴的毛坯和加工工艺； 轴上零件的装配方案。 1、影响轴的结构的因素 2、轴的结构应满足的条件 装在轴上的零件有准确的工作位置； 便于零件的拆装和调整； 具有良好的加工工艺性。 轴与轴承配合的部分 轴颈（neck of shaft） 轴头（axle-neck） 3、轴各段的名称 轴肩（shaft shoulder） 轴身 轴和回转零件的配合部分 轴的直径变化所形成的阶梯处 非定位轴肩 联接轴颈和轴头的部分 定位轴肩 设计任务：使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。 15-2轴的结构设计 设计要求： 1.轴应便于制造，轴上零件要易于装拆；(制造安装) 2.轴和轴上零件要有准确的工作位置；(定位) 3.各零件要牢固而可靠地相对固定；(固定) 4.改善应力状况，减小应力集中。 轴端挡圈 带轮 轴承盖 套筒 齿轮 滚动轴承 典型轴系结构 设计：潘存云 装零件的轴端应有倒角，需要磨削的轴端有砂轮越程槽，车螺纹的轴端应有退刀槽。 ④ 设计：潘存云 为便于轴上零件的装拆，一般轴都做成从轴端逐渐向中间增大的阶梯状。零件的安装次序 一、制造安装要求 ② ③ ⑥ ⑦ ① ⑤ ① 倒角 二、轴上零件的定位 轴肩----阶梯轴上截面变化之处。起轴向定位作用。 轴肩 套筒 1~2 1~2 设计：潘存云 三、轴向固定 由轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈来实现。 齿轮受轴向力时，向右是通过4、5间的轴肩，并由6、7间的轴肩顶在滚动轴承的内圈上；向左则通过套筒顶在滚动轴承的内圈上。带轮的轴向固定是靠1、2间的轴肩和轴端挡圈。 ④ ⑤ 设计：潘存云 设计：潘存云 设计：潘存云 设计：潘存云 无法采用套筒或套筒太长时，可采用双圆螺