西安石油大学机械工程学院机械设计基础课件第14章 轴.pptVIP

第14章 轴 §14-1 轴的功用和类型 一、轴的功用 1、支承零件（齿轮、带轮等）； 2、传递运动和动力。 二、轴的类型 按所受载荷的不同，分为： §14-1 轴的功用和类型 §14-1 轴的功用和类型 按轴线形状的不同，轴可分： §14-1 轴的功用和类型 §14-1 轴的功用和类型 光轴具有形状简单、加工方便、制造成本低、轴上应力集中源少等优点，其缺点是轴上零件不易装配定位。阶梯轴的特点则正好与光轴相反。因此，光轴常用作心轴和传动轴，阶梯轴常用作转轴。 轴一般做成阶梯轴，原因是： ⑴为了便于轴上零件轴向定位和固定； ⑵为了便于轴上零件的拆装； ⑶使各轴段达到或接近等强度； ⑷为了实现尺寸分段，以满足不同配合特性、精度和光洁度的要求。 §14-1 轴的功用和类型 三、轴的失效形式 因疲劳强度不足而产生疲劳断裂； 因静强度不足而生产塑性变形或脆性断裂 ； 因刚度不足而产生过大弯曲及扭转变形； 高速时发生共振破坏等。 §14-1 轴的功用和类型 四、轴的设计准则 具有合理的结构和良好的工艺性并保证其疲劳强度足够； 对有过载情况的轴，还应保证其静强度足够； 而对刚度要求较高的轴及受力较大的细长轴，还应进行刚度计算； 对高速旋转的轴，则应进行振动稳定性计算。 §14-2 轴的材料 轴的结构设计1 影响轴的结构形状的因素有：轴上零件的类型、数量和尺寸及其安装位置、定位方法；载荷的大小、方向和性质及分布情况；轴的制造工艺性等。 在进行结构设计时，必须满足如下要求： 轴应便于加工，轴上零件要易于装拆（制造安装要求）； 轴和轴上零件要有准确的工作位置（定位）； 各零件要牢固而可靠地相对固定（固定）； 改善受力状况，减小应力集中。 轴的结构设计1 同一个设计任务，不同装配方案得出的轴结构不同。在拟定装配方案时，一般应考虑几个方案，进行分析比较与选择。 原则：1）轴的结构越简单越合理；2）装配越简单、方便越合理 §14-3 轴的结构设计（重点） 三、轴上零件的定位与固定 §14-3 轴的结构设计（重点） 四、各轴段直径和长度的确定 1）与标准件配合的轴径应根据标准件的尺寸设计。 2）定位轴肩的高度。 3） 滚动轴承的定位轴肩，应小于轴承内圈的厚度。 4）非定位轴肩高度h ≈ 1～2mm。 5）装零件的轴的长度应比轮毂的宽度小2～3mm ，以保证固定可靠。 §14-3 轴的结构设计（重点） 五、提高轴的强度的常用措施 合理布置轴上零件以减小轴的载荷 改进轴上零件的结构以减小轴的载荷 改进轴的结构以减小应力集中 改善轴的表面质量以提高轴的疲劳强度 六、轴的结构工艺性 在满足使用要求的前提下，轴的结构越简单越好。轴的直径变化应尽可能少。 轴上应设计加工和装配所需要的倒角、螺纹退刀槽和砂轮越程槽等。 §14-3 轴的结构设计（重点） 各轴段的键槽应设计在同一加工直线上，并应尽可能采用同一规格的键槽截面尺寸。 在可能情况下，应使过度圆角、倒角、键槽、越程槽、退刀槽、中心孔等尺寸分别相等，并符合标准。 配合段直径取标准值。 阶梯轴直径常为中间大两端小。 固定滚动轴承的轴肩高度应小于轴承内圈厚度。 §14-4 轴的强度计算（重点） 轴强度计算的目的： 验算经结构设计初步得出的轴能否满足强度要求。 工程上常用的轴强度计算方法有两种 ━━按扭转强度计算和按弯、扭合成强度计算。 一、按扭转强度计算 这种方法适用于只承受转矩的传动轴的精确计算，也可用于既受弯矩又受扭矩的轴的近似计算。 对于只传递转矩的圆截面轴，其强度条件为 §14-4 轴的强度计算（重点） 对于既受扭矩又受弯矩作用的转轴，也可用此法来估算轴的强度，但必须把轴的许用扭转剪应力[τ]适当降低(见表14-2)，以考虑弯矩对轴的影响。这种方法更多用在轴的结构设计时，估算轴的最小直径。 将降低后的许用应力代入上式，并改写为设计公式 §14-4 轴的强度计算（重点） 式中C是由轴的材料和承载情况确定的常数，见表14-2。应用上式求出的d值，一般作为轴最细处的直径。 若受扭段有键槽，应适当增大轴径以考虑键槽对轴强度的削弱。通常，有一个键槽，增大3~4％，若同一截面有两个键槽，应增大7％。 §14-4 轴的强度计算（重点） 二、按弯扭合成强度计算 这种方法适用于转轴的计算。 通过结构设计，轴的主要结构尺寸、轴上零件的位置、外载荷及支反力的作用位置等均已确定(参见图14-17) ，这时可按下述步骤进行弯扭合成强度校核计算。 1. 作轴的计算简图 作计算简图时，可用集中力代替分布力。传动零件上的载荷可以认为集中作用在轮毂(或相应轴段宽度的中点)，支反力的作用点一般可认为集中作用在轴承宽度(或轴颈)的中点，但由角接触轴承支承的跨