江苏大学机械设计第15章_轴.ppt

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1、机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系Thursday,December Thursday,December 22,202222,2022机机 械械 原理及设计原理及设计（）第十五章第十五章 轴轴2021/9/231机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系15-115-1概述概述15-215-2轴的结构设计轴的结构设计15-315-3轴的计算轴的计算第十五章第十五章 轴轴2021/9/232机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系一功用：支承回转零件，并传递转矩一功用：支承回转零件，并传递转矩二分类二分类1按载荷分按载荷分心轴：只受弯矩，不受转矩心轴：只受弯矩，不受转矩转动心轴，

2、固定心轴（应力性质不同）转动心轴，固定心轴（应力性质不同）转轴：同时受弯矩和转矩转轴：同时受弯矩和转矩传动轴：只受转矩传动轴：只受转矩FFTT15-115-1概述概述2021/9/233机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系2按形状分按形状分直轴直轴光轴光轴阶梯轴阶梯轴曲轴曲轴特殊轴特殊轴2021/9/234机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系2021/9/235机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系2021/9/236机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系2021/9/237机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系2021/9/238机械工程学院机械设计系机械工

3、程学院机械设计系2021/9/239机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系2021/9/2310机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系2021/9/2311机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系三设计内容三设计内容轴的工作能力计算：强度，刚度，振动稳定性轴的工作能力计算：强度，刚度，振动稳定性轴的结构设计：确定轴段的长度和直径轴的结构设计：确定轴段的长度和直径2021/9/2312机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系四材料选择四材料选择疲劳强度高疲劳强度高对应力集中的敏感性小对应力集中的敏感性小碳钢如：碳钢如：45 40特点：价廉、对应力集中敏感性低、可进行热处理。特

4、点：价廉、对应力集中敏感性低、可进行热处理。合金钢如：合金钢如：40Cr20Cr 特点：机械性能比碳钢高，淬火性能更好，但价高、特点：机械性能比碳钢高，淬火性能更好，但价高、对应力集中敏感性高、可进行热处理。对应力集中敏感性高、可进行热处理。铸铁如：铸铁如：QT6003特点：容易制造复杂形状的零件、价廉、有良好的吸振特点：容易制造复杂形状的零件、价廉、有良好的吸振 性、和耐磨性、性、和耐磨性、对应力集中敏感性低。对应力集中敏感性低。要求要求常用材料常用材料2021/9/2313机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系一结构设计的基本要求一结构设计的基本要求1定位、固定要求定位、固定要求2装

5、拆方便合理装拆方便合理3制造工艺性制造工艺性重点重点15-215-2轴的结构设计轴的结构设计2021/9/2314机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系二结构设计思路二结构设计思路（一）拟定轴上零件的装配方案（一）拟定轴上零件的装配方案（二）轴上零件的定位固定（二）轴上零件的定位固定轴上零件的定位固定：轴肩、套筒、轴承端盖轴上零件的定位固定：轴肩、套筒、轴承端盖圆螺母、圆螺母、轴承挡圈、弹性挡圈、紧定螺钉等轴承挡圈、弹性挡圈、紧定螺钉等1轴上零件的轴向定位固定轴上零件的轴向定位固定2021/9/2315机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系2021/9/2316机械工程学院机械设计

6、系机械工程学院机械设计系轴肩分二类轴肩分二类定位轴肩定位轴肩h=(0.070.1)d rC(或或R)h非定位轴肩非定位轴肩h=12mm 作用：过渡（方便装拆）作用：过渡（方便装拆）轴环轴环b=0.4a2021/9/2317机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系轴轴向向定定位位的的方方法法轴肩定位：多用于轴向力较大的场合轴肩定位：多用于轴向力较大的场合。（表（表15-2）规范）规范套筒定位：多用于两个零件之间的定位。套筒定位：多用于两个零件之间的定位。圆螺母定位：可承受大的轴向力，一般用于轴端零件的圆螺母定位：可承受大的轴向力，一般用于轴端零件的固定。（图固定。（图15-9）轴端挡圈：用于

7、轴端零件的固定。轴端挡圈：用于轴端零件的固定。其它：用于较小轴向力的场合。如：弹性挡圈、紧定螺钉、其它：用于较小轴向力的场合。如：弹性挡圈、紧定螺钉、锁紧挡圈、圆锥面定位等。（图锁紧挡圈、圆锥面定位等。（图15-10-图图15-13）轴承端盖定位：一般也用于整个轴系的轴向定位轴承端盖定位：一般也用于整个轴系的轴向定位2轴上零件的周向固定：轴上零件的周向固定：键，花键，销，过盈配合键，花键，销，过盈配合 紧定螺钉、成型联接紧定螺钉、成型联接2021/9/2318机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系（三）确定轴的各段直径和长度（三）确定轴的各段直径和长度直径：直径：长度：根据结构确定长度：

8、根据结构确定图示：与轮毂相配的图示：与轮毂相配的轴段长度应比轮毂短轴段长度应比轮毂短23mm2021/9/2319机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系（四）结构工艺性（制造、安装、拆卸）（四）结构工艺性（制造、安装、拆卸）1轴端应倒角，且倒角尺寸应尽量相同轴端应倒角，且倒角尺寸应尽量相同2应注意留有砂轮越程槽、螺纹退刀槽等应注意留有砂轮越程槽、螺纹退刀槽等3不同轴段键槽应布置在同一母线上不同轴段键槽应布置在同一母线上4.考虑轴上零件的装拆工艺性的要求考虑轴上零件的装拆工艺性的要求如：轴肩或套筒的高度低于轴承内圈的高度如：轴肩或套筒的高度低于轴承内圈的高度 利用过渡轴肩以方便轴上零件的装

9、拆利用过渡轴肩以方便轴上零件的装拆具体见轴系结构设计具体见轴系结构设计2021/9/2320机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系1按扭转强度计算：传动轴设计或转动轴初估按扭转强度计算：传动轴设计或转动轴初估强度条件强度条件一强度计算一强度计算15-315-3轴的计算轴的计算重点重点2021/9/2321机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系公式只适用于实心圆轴公式只适用于实心圆轴对外伸轴：对外伸轴：A0可取小值可取小值中间轴：中间轴：A0可取大值可取大值当有键槽时：当有键槽时：一个键一个键d 增加增加57%(d100mm)二个键二个键d 增加增加1015%式中说明说明2021/9

10、/2322机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系2按弯扭合成强度计算：转轴校核按弯扭合成强度计算：转轴校核强度条件强度条件 式中式中2021/9/2323机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系为何要引入应力折算系数？为何要引入应力折算系数？当当为脉动循环变应力时，上述公式及为脉动循环变应力时，上述公式及如何？如何？对心轴：以对心轴：以 T=0 代入计算。代入计算。计算时应找计算时应找 23 个危险截面。个危险截面。说明说明问题问题2021/9/2324机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系3安全系数法精确校核计算安全系数法精确校核计算疲劳强度条件疲劳强度条件2021/9/23

11、25机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系静强度条件静强度条件4按静强度条件进行校核（防止过载）按静强度条件进行校核（防止过载）2021/9/2326机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系二刚度计算及振动稳定性计算（略）二刚度计算及振动稳定性计算（略）三轴的强度计算过程三轴的强度计算过程1作计算简图作计算简图（力的分解与合成）（力的分解与合成）2作弯矩图作弯矩图3 作转矩图作转矩图4作当量弯矩图作当量弯矩图5按弯扭合成强度计算（按弯扭合成强度计算（23 个危险截面）个危险截面）6按安全系数法精确校核计算（按安全系数法精确校核计算（23 个危险截面）个危险截面）2021/9/2327机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系四提高轴的强度措施四提高轴的强度措施1减少轴上载荷减少轴上载荷 合理布置轴上零件合理布置轴上零件 改进轴的结构改进轴的结构2减少轴上应力集中的影响减少轴上应力集中的影响3改进轴的表面质量，提高其机械性能改进轴的表面质量，提高其机械性能具体见轴系结构设计具体见轴系结构设计2021/9/2328机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系本章结束本章结束2021/9/2329谢谢 谢谢 大大 家家 ！谢谢谢谢大大家家 ！2021/9/2330