轴西科大学习.pptx

轴的功用和类型轴的功用和类型轴的功用：支承回转零件，传递运动和动力。第1页/共52页轴的类型：轴的类型：（1）按承载情况分）按承载情况分铁路车辆轴（转动心轴）心轴心轴只承受弯距作用的轴转动的心轴不转动的心轴第2页/共52页不转动心轴前叉前轮轴前轮轮毂第3页/共52页 传动轴传动轴只承受扭距作用的轴TT变速箱后桥传动轴第4页/共52页 转轴既承受扭距又承受弯矩作用的轴TTMM6第5页/共52页（2）按轴线的形状分：）按轴线的形状分：曲轴直轴光轴阶梯轴（保证装配质量）空心轴/实心轴(等径轴）第6页/共52页钢丝软轴钢丝软轴动力机软轴工作机第7页/共52页轴的材料轴的材料轴的材料主要采用碳素钢和合金钢。碳素钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性小，故应用广泛。常用的优质碳素钢有35、40、45和50钢等，其中最常用的是45钢（轴钢）。为保证其机械性能，应进行调质或正火处理。对于不重要或受力不大的场合可以用普通碳素钢。第8页/共52页轴的结构设计轴的结构设计轴的各部分名称：轴的各部分名称：轴头轴头（直径应按规范取圆整尺寸）轴颈（必须按轴承内径选取）轴身（由空间尺寸决定）轴肩轴环第9页/共52页轴系的各部分名称：轴系的各部分名称：带轮轴端挡圈轴承轴承盖套筒键齿轮机座第10页/共52页光轴虽结构简单，加工方便，应力集中小，但等强条件差，轴上零件定位不可靠。故只用于简单的心轴或有特殊要求的转轴；轴的结构设计的主要要求：轴的结构设计的主要要求：（1）制造安装要求轴应便于加工，轴上零件应便于装拆；FM第11页/共52页等强轴虽各截面等强，节省材料，重量轻，但加工困难，无法保证装配质量。阶梯轴既保证了装配质量，又考虑了节省材料、等强、便于加工，故常用。第12页/共52页阶梯轴的系的装配过程：第13页/共52页阶梯轴系的拆卸过程：为了便于安装轴端应有倒角磨削处应有越程槽（切制螺纹处应有退刀槽）第14页/共52页（2）定位和固定要求轴和轴上零件应有准确的工作位置，并固定；23mm23mm第15页/共52页RRrR当RrC1rh(0.07d+3)(0.1d+5)mm（或 h=(23)C1)b1.4h mm第16页/共52页注意：滚动轴承处的轴肩尺寸（h、b)需查轴承标准。对非定位轴肩可取:h=1.52mm非定位轴肩第17页/共52页轴上零件周向固定的方法：键花键成型联接销弹性环过盈联接第18页/共52页轴上零件轴向固定的方法：轴上零件轴向固定的方法：轴肩轴肩弹性挡圈弹性挡圈（轴向力较小时）紧定螺钉紧定螺钉（轴向力较小时）第19页/共52页轴肩双螺母双锁紧环第20页/共52页轴肩套筒轴肩圆螺母带翅垫片第21页/共52页轴肩轴端挡圈制动垫片锥形轴端轴端挡圈第22页/共52页（3）减小应力集中：）减小应力集中：尽量避免形状的突变；易采用较大的过渡圆角。若圆角半径受限制，可用凹切圆角、或用过渡肩环以保证圆角尺寸：r凹切圆角过渡肩环第23页/共52页在过盈配合处，可在轴上或在轮毂上开卸载槽。maxmaxdd4第24页/共52页（4）改善受力情况：）改善受力情况：T(输入）T1(输出）T2(输出）+-T1T2T(输入）T1(输出）T2(输出）T1T2+T2T1+第25页/共52页圆锥滚子轴承：圆锥滚子轴承：LFFLFL2L1MM第26页/共52页卷筒的轮毂结构：卷筒的轮毂结构：MmaxMmax第27页/共52页PP齿轮的合理布置：齿轮的合理布置：P（较大工作载荷）主动FtPFt主动FtPFt第28页/共52页起重机的卷筒：起重机的卷筒：心轴转轴第29页/共52页轴的结构尺寸确定轴的结构尺寸确定（轴的结构草图的设计）：首先将轴上的已知（或初定）轮毂轮廓(齿轮、带轮、轴承、链轮、联轴器等）按比例画出：B1B2bbAHssaa1234567第30页/共52页B1B2bbAHssaa1234567轴向尺寸的确定：L1=B1-23mm23mmL2=A+H其中：A由装拆要求和空间结构确定（A值，见273页）（无要求时：可取A1020mm)12A见273页，图（联轴器的安装）AA空间结构要求：H由轴承盖尺寸确定第31页/共52页B1B2bbAHssaa123456723mmL3=B+s+a 其中：b轴承宽度（查手册）S510 mm(考虑制造安装的误差）a1020 mm(考虑制造安装的误差）第32页/共52页B1B2bbAHssaa123456723mmL4=B2-23 mm23mmL5（轴环宽度）=1.4h 其中：轴肩高度 h(0.07d4+3)(0.1d4+5)mmL6=a+s-L5L7=b第33页/共52页B1B2bbAHssaa123456723mm故 轴全长：L=L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7(调整为整数）注意：轴的跨距也已确定l1l2第34页/共52页1234567径向尺寸的确定：首先估算最小直径：dminCPn3mm其中：P功率，KWn转速，r/minC系数，276页，表13-2。另一种估算方法：高速级轴：dmin=（0.81.2）D (D为电机轴径）低速级轴：dmin=（0.30.4）a (a为齿轮中心距）第35页/共52页1234567d2=d1+2h1(d2应与标准密封件相适应）d3=轴承内径；d4=d3+2h3；d5=d4+2h4d7=d3=轴承内径；d6=d7+2h轴承（h轴承是轴承规定的轴肩高度）除轴承除外，其余轴的过渡圆角可取成一致。d1dmin轴头的直径应按规范取圆整值；轴头上零件为标准值时，则按标准取值。第36页/共52页B1B2bbAHssaa123456723mm此时得到图形成称为轴的结构草图。l1l2下一步任务：轴的结构草图轴的强度校核轴承的校核NoNoyesyes第37页/共52页几点提示：几点提示：第38页/共52页轴端无倒角轴端无倒角带轮轴向未固定带轮轴向未固定轴应比轮毂轴应比轮毂短短23mm缺键缺键缺密封件缺密封件轴承剖线错误轴承剖线错误轴应比轮毂轴应比轮毂短短23mm轴承应在轴承座内轴承应在轴承座内缺键缺键无足够的装拆无足够的装拆空间，且带轮空间，且带轮与螺栓已相碰与螺栓已相碰轴承无法拆卸轴承无法拆卸轴承剖线错误轴承剖线错误轴承应在轴承座内轴承应在轴承座内轴端无倒角轴端无倒角缺垫片缺垫片第39页/共52页改正轴系设计错误第40页/共52页轴的强度设计轴的强度设计常见的轴的强度计算：常见的轴的强度计算：（1）按扭转强度计算按扭转强度计算常用于轴结构设计时粗估最小直径的计算最小直径：dminCPn3mm其中：P功率，KWn转速，r/minC系数，230页，表14-2。第41页/共52页（2）按弯扭合成计算按弯扭合成计算在轴的结构设计之后，同时计入弯扭的影响，利用第三强度理论，针对危险截面计算当量应力。强度条件：e=MeZ-1b其中：Me当量弯矩，Me=M2+(T)2M危险截面上的弯矩T危险截面上的扭弯矩折合系数0.6Z轴的截面系数，Z0.1d3-1b对称循环的许用弯曲应力，表14-3第42页/共52页强度条件的另一种形式：dMe0.1-1b3mm式中：Me当量弯矩，N.mm-1b对称循环状态下的许用弯曲应力,MPa,表14-3。1、当被校核危险截面，有键槽时，应适当增大轴径：单键增大4%，双键增大7%。注意注意2、d计算d 结构设计为安全 。第43页/共52页12a按弯扭合成计算的步骤：（1）作计算简图求支反力xyZQFaFrFtR1zR1xR2zR2x(2)分别作水平面弯矩 图Mxy和垂直面弯MyzMyzM1yzMayzMayz（3）作合成弯矩图MM1=M1xy2+M1yz2Ma=Maxy2+Mayz2Ma=Maxy2+Mayz2M1xyMaxyMxyMM1MaMa第44页/共52页xyZFaFrFtR1zR1xR2zR2xMyzM1yzMayzMayzM1xyMaxyMxyMM1MaMaQ1a2(4)作扭矩图TTMeM1eMaeMae(5)作当量弯矩图Me危险截面a-a上的当量弯矩为：Mae=Ma2+(T)2dMae0.1-1b3(6)计算危险截面轴径若d计算d 结构设计为安全 。第45页/共52页第46页/共52页本章学习内容小结3 重点介绍了轴的结构设计；4 介绍了轴的强度计算方法与步骤。1 介绍了轴的类型与功用；2介绍了轴的常用材料选择；第47页/共52页本章习题类型：轴的结构设计轴的强度校核计算轴的刚度校核计算第48页/共52页解题指导：结构设计时应注意满足：轴应便于制造，轴上零件应便于装拆；轴上零件的准确定位和可靠固定；尽量减小应力集中，改善轴的受力；轴头与轴颈的直径注意取规范圆整值；标准件（如：滚动轴承、联轴器）处的设计注意按标准件要求取值；设计时要养成勤查手册的习惯。第49页/共52页指出图示轴系结构设计的错误（画圈），并纠正。第50页/共52页第235页:14-1第51页/共52页感谢您的观看！第52页/共52页