长春工业大学机电工程学院机械设计课件 第十五章.pptVIP

Machine Design 机械设计 长春工业大学机械设计基础教研室 陈延伟 结构改错题 结构改错题 *长春工业大学 CCUT CCUT 轴的功用和类型 轴的材料 轴的结构设计 轴的强度计算 轴的刚度计算 轴 第15章 轴 用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、链轮、凸轮等 1.轴的功用 2.分类 按承受载荷分 传递扭矩又承受弯矩 转 轴 §15-1.轴的功用和类型 传动轴 只传递扭矩 只承受弯矩 心 轴 §15-1.轴的功用和类型 按轴的形状分 直 轴 曲 轴 挠性钢丝轴 轴的设计步骤 轴的结构形状和尺寸 选用合适的材料 结构设计 强度和刚度计算 §15-1.轴的功用和类型 轴的材料 碳素钢 合金钢 不重要或承受载荷较小的轴 合金钢具有较高的力学性能，但价格较贵，多用于有特殊要求的轴 注：合金钢对应力集中的敏感性较高，设计合金钢轴时，应从结构上避免或减小应力集中，并减小其表面粗糙度 圆钢或锻件，有时也用铸钢或球墨铸铁 轴的毛坯 §15-1.轴的功用和类型 设计任务 使轴的各部分具有合理的形状和尺寸 设计要求 轴应便于制造，轴上零件要易于装拆 轴和轴上零件要有准确的工作位置 各零件要牢固而可靠的相对固定 改善应力状况，减小应力集中 §15-2.轴的结构设计 为便于轴上零件的装拆，一般轴都做成阶梯状 ④ 一.制造安装要求 ② ③ ⑥ ⑦ ① ⑤ ① 倒角 §15-2.轴的结构设计 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。 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 零件的轴向定位也可由套筒来实现 §15-2.轴的结构设计 1.轴向固定由轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈来实现 三.轴上零件的固定 双向固定 §15-2.轴的结构设计 无法采用套筒或套筒太长时，可采用双圆螺母加以固定 双圆螺母 装在轴端上的零件往往采用轴端挡圈固定 轴端挡圈 §15-2.轴的结构设计 轴肩的尺寸要求 r轴 R孔 或 r轴 C孔 §15-2.轴的结构设计 要求轴肩高度滚动轴承内圈高度 错 误 正 确 §15-2.轴的结构设计 轴向力较小时，可采弹性挡圈或紧定螺钉来实现 §15-2.轴的结构设计 2.周向固定大多采用键、花键、或过盈配合等联接形式来实现 键槽应设计成同一加工直线 §15-2.轴的结构设计 四.改善轴的受力状况，减小应力集中 1.减小应力集中 合金钢对应力集中比较敏感，应加以注意 应力集中出现在截面突然发生变化的 1)用圆角过渡 措施： 2)尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽 §15-2.轴的结构设计 3)重要结构可增加卸载槽B、过渡肩环、凹切圆角、增大圆角半径。也可以减小过盈配合处的局部应力 卸载槽 d d/4 B B 过渡肩环 凹切圆角 r 30? §15-2.轴的结构设计 2、改善受力状况 Q 方案 a Ft Q 方案b T T T 输出 输出 输入 Tmax = T1 T1 T1+T2 T2 合理 T2 Tmax= T1+T2 T1 T1+T2 不合理 输出 输出 输入 T T T §15-2.轴的结构设计 轴的强度计算应根据轴的承载情况，采用相应的计算方法。常见的轴的强度计算有以下两种： 一.按扭转强度计算 对于只传递扭转的圆截面轴，强度条件为 设计公式为 计算结果为 最小直径 应圆整为标准直径 对于既传递扭转又传递弯矩的轴，可按上式初步估算轴的直径 §15-3.轴的强度设计 二.按弯扭合成强度计算 强度条件为 弯曲应力 扭切应力 代入得 因σb和τ的循环特性不同，折合后得 l1 l §15-3.轴的强度设计 折合系数取值 α= 0.3 ——转矩不变； 0.6 ——脉动变化； 1 ——频繁正反转。 设计公式 §15-3.轴的强度设计 举例：计算某减速器输出轴危险截面的直径。已知作用在齿轮上的圆周力Ft=17400N, 径向力，Fr=6140N, 轴向力Fa=2860N,齿轮分度圆直径d2=146 mm,作用在轴右端带轮上外力F=4500N, L=193 mm, K=206 mm L/2 L K Ft Fr Fa F FA Fa Fr F1v F2v 1 2 解：1) 求垂直面的支反力和轴向力 =Fa d2 a a d §15-3.轴的强度设计 Mav M’av Ft F1H F2H MaH F1F F2F 2) 求水平面的支反力 L/2 L K Ft Fr Fa F FA Fa Fr F1v F2v 1 2 =Fa d2 a a d F 3) 求F力在支点产生的反力 4) 绘制垂直面的弯矩图 5) 绘制水平面的弯矩图 §15-3.轴的强度设计 Ma Mav M’av Ft F1