机械设计基础第十一章 轴.pptVIP

11-2 轴的结构设计 2.合理设计轴上零件的结构 三、 轴的振动稳定性概念 轴的振动:轴的转速达到一定值时，运转不稳定而发生显著的变形，这种现象称为轴的振动。 临界转速:当转速达到某一较高的定值时，振动重复出现，发生显著变形的转速称为临界转速。 轴的工作转速不能与其临界转速重合或接近，否则将发生共振现象而使轴遭到破坏。 1.平键连接 普通平键的两侧是工作面，上表面与轮毂键槽底面间有间隙（如图），工作时靠轴槽、键及毂槽的侧面受挤压来传递转矩。 常用的平键有普通平键和导向平键。 轴毂连接主要是实现轴和轴上零件的周向固定,有时还可同时实现轴向固定。 11-4 轴毂连接 一、键连接 普通平键　用于静联接 设计时,普通平键的宽度b及高度h按轴径d从标准中查得,长度L按轮毂长度从标准中查得,但应比轮毂长略短些。 普通平键其主要失效形式是轴槽、键及毂槽三者中强度最弱的工作面被压溃。 轴上键槽的加工 导向平键联接 用于动联接 导向平键联接主要失效形式是工作面的磨损。 强度条件为: k—键与轮毂的接触高度。 2. 半圆键连接 键的侧面为工作面，键的上表面与毂槽底面间有间隙。 优点：对中性好、工艺性好； 缺点：轴槽较深，对轴的削弱较大。 主要用于轻载或位于轴端的连接。 楔键的上下面分别与毂和轴上的键槽的底面贴合，为工作面。 楔键仅适用于对中要求不高、载荷平稳和低速的连接。 3. 楔键连接 4. 平键连接的尺寸选择和强度校核 键的材料及尺寸选择 普通平键用于静联接,设计时,普通平键的宽度b及高度h按轴径d从标准中查得,长度L按轮毂长度从标准中查得,但应比轮毂长略短些。 键的材料一般用碳素钢，常用45号钢。当轮毂材料为有色金属或非金属时，键的材料可用20号钢和Q235钢。 主要失效形式是：键、轴槽和毂槽三者中强度最弱的工作面被压溃。 挤压强度条件为： 普通平键连接的失效形式和强度计算 计算后如果强度不够，可以适当增加键长。如果强度还不够，可用双键，按　　　　　　　布置。 k－键与轮毂的接触高度。 花键联接由具有多个沿周向均布的凸齿的外花键和有对应凹槽的内花键组成。齿的侧面是工作面,齿面的压溃和磨损是其主要失效形式。 花键按其齿型分为矩形花键和渐开线花键两种。 二、花键连接 矩形花键联接 渐开线花键 花键连接的主要优点： 齿数较多而且受力均匀，故承载能力高； 齿槽较浅，应力集中较小，对轴和轮毂的强度削弱 小； 轴上零件与轴的对中性、导向性好。 花键连接的主要缺点： 加工需要专用设备，成本高。 三、销连接 销连接可以固定零件之间的相互位置，传递较小的转矩，也可作为装配时的辅助零件和安全装置。 销的基本类型有圆柱销和圆锥销。 圆柱销经过多次拆装，其定位精度会降低； 圆锥销多次拆装对定位精度影响小。 * 第十一章 轴 11-1 概述 轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。 按承受载荷的不同，轴可分为： 心 轴 传动轴 用来传递转矩而不承受弯矩的轴称为传动轴。 用来支承转动零件且只承受弯矩而不传递转矩的轴称为心轴。 转动心轴 固定心轴 转 轴 工作时既承受弯矩又承受转矩的轴称为转轴。 一、轴的用途及分类 转动心轴 工作时与滑轮一起回转； 固定心轴 工作时轴不转动，只有滑轮在转动。 轴按照轴线形状不同，分为曲轴和直轴两大类。 曲轴通过连杆可以将旋转运动变为往复运动。 直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴两种。 还有一种钢丝软轴，又称钢丝挠性轴，它是由多组钢丝分层卷绕而成，具有良好的挠性，可以把回转运动灵活地传到不同位置。 二、轴的设计步骤 轴的设计步骤为： 按工作要求选择轴的材料； 估算轴的最小直径； 轴的结构设计； 轴的强度校核计算； 必要时进行刚度或振动稳定性等校核计算。 设计计算 结构设计 轴的设计主要解决两个方面的问题 轴径的初步估算： 类比法 经验公式计算 按扭转强度计算 轴受转矩作用时，其强度条件为： 低速轴，d=(0.3—0.4)a 高速轴，d=(0.8—1.2)D 常用的优质碳素钢有 30、40、45和50钢， 其中45钢应用最多 常用的合金钢有20Cr、40Cr、35SiMn和35CrMo等 轴的常用材料 碳素钢 合金钢 三、轴的材料 最常用的是45号钢，也有30、40、50号钢，为保证其机械性能，应调质或正火处理。不重要的轴可使用Q235。 合金钢比碳素钢具有更高的机械性能和更好的淬火性能，在传递大动力、减小尺寸与重量，处于高温或低温下常采用合金钢。如20Cr、40Cr、35SiMn等。 高频淬火、渗碳、氮化、氰化以及表面强化处理（如喷丸、滚压）对提高轴的抗疲劳强度都有显著效果。 高强度铸铁和球墨铸铁可用于制造外形复杂的轴。 轴的结构设计就是