第十三 轴及其支承.ppt

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1、第六章 轴及其支承、接合与制动轴的主要作用是：支承回转零件及传递运动和动力。按照承受载荷的不同，轴可分为：转轴同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。心轴只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。传动轴只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。轴的类型轴的类型转动心轴转动心轴固定心轴固定心轴汽车传动轴汽车传动轴减速器轴减速器轴轴的类型轴的类型挠性钢丝轴（挠性钢丝轴（钢丝软轴钢丝软轴）:可将转矩和回转运动灵活地传到不开敞地空间位置。可将转矩和回转运动灵活地传到不开敞地空间位置。直轴根据外形的不同，可分为直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴光轴和阶梯轴。按照轴线形状的不同，轴可分为按照轴线形状的不同，轴可分为直轴、曲轴

2、和挠性钢丝轴直轴、曲轴和挠性钢丝轴三类。三类。轴一般是实心轴，有特殊要求时也可制成轴一般是实心轴，有特殊要求时也可制成空心轴空心轴，如航空发动机的主轴。，如航空发动机的主轴。轴的类型轴的类型曲轴常用于往复机械（如曲柄压力机、内燃机等）和行星传动中。曲轴常用于往复机械（如曲柄压力机、内燃机等）和行星传动中。轴的类型轴的类型合金钢：力学性能好，淬硬性能好，耐侯性能好，耐腐性能好。适用于：功率大尺寸精质量轻，磨损重，高低温，腐蚀重的场合。要注意：常温（低于200）下碳钢与合金钢的弹性模量相差不多。要切忌：用合金钢来提高轴的刚度。轴的概述3材料：碳钢和合金钢，毛坯：圆钢或锻件。强化：热处理和表面处理可

3、以显著提高轴的抗疲劳强度。高强铸铁：价廉，吸振，耐磨，对应力集中的敏感性低，但质脆。适 用 于：外形复杂的轴。碳 钢：价廉，对应力集中的敏感性低。适用于：一般要求的轴。轴的材料轴的材料轴的常用材料及其部分机械性能（见下页）轴的材料轴的材料轴的结构轴上各段的名称轴上各段的名称轴端轴头轴颈轴头轴轴头头、轴、轴颈颈、轴、轴肩肩、轴、轴环环、轴、轴端端及不装任何零件的轴及不装任何零件的轴段段轴的结构和形状取决于：轴的毛坯种类轴的毛坯种类轴上作用力的大小及分布情况轴上作用力的大小及分布情况轴上零件的轴上零件的位置、配合位置、配合性质以性质以 及联接及联接固定固定的方法的方法轴承的类型、尺寸和位置轴承的类

4、型、尺寸和位置加工装配加工装配方法及其他特殊要求方法及其他特殊要求轴肩周向固定目的：1.传递运动和动力2.防止相对转动零件周向固定可靠周向固定方法：键、销、紧定螺钉和过盈配合轴上零件的定位和固定 轴向固定目的:轴上零件位置准确、可靠，防止受载产生轴向位移。轴肩定位：轴肩由定位面和内圆角组成套筒定位：两定位面和内倒圆、角组成轴上零件的定位和固定 轴向定位是单向：轴肩、轴环、套筒的轴向定位 反向定位需用其他件圆螺母与圆螺母与止动挡圈止动挡圈轴上零件的定位和固定 轴上零件的间距大而轴力小，宜采用弹性挡圈固定。轴上零件的定位和固定 轴 力小，转 速低、零件偶有轴向滑动时，可用紧定螺钉固定。轴上零件的定

5、位和固定 轴的加工和装配工艺性轴的加工和装配工艺性形状简单，轴阶少、键槽、倒圆、倒角、中心孔等尺寸统一越程槽：轴上需磨削的轴段应设计越程槽退刀槽：需车制螺纹的轴段应有退刀槽轴上键槽布置：应使各键槽位于轴的同一母线上 为使轴便于装配，轴端应有倒角 阶梯轴设计成两端小、中间大的形状，便于零件从两端装拆 轴径不同：轴上零件装配时不接触其他零件的配合表面轴肩高度：不能妨碍零件的拆卸 轴加工和装配工艺性轴的强度、刚度 强度：与工作应力的大小和性质有关选择轴的结构和形状时应注意以下几个方面：等强度的外形，充分利用材料的承载能力。轴的强度和刚度尽量避免各轴段剖面突然改变，提高轴的疲劳强度。减小应力集中减小应

6、力集中轴的强度和刚度改变轴上零件的布置，减小轴上的载荷。改进改进轴上零件轴上零件结构结构轴上零件的合理布局轴上零件的合理布局轴的强度和刚度改进轴上零件的结构也可以减小轴上的载荷。有过盈配合的轴段：有过盈配合的轴段：为减小应力集中可在轮毂上或轴上开为减小应力集中可在轮毂上或轴上开减载槽减载槽轴的强度和刚度轴的扭转强度计算初步估算轴径：用于只受扭矩或主要受扭矩不重要轴的强度计算。实心轴的直径为：为了减少键槽对轴的削弱，可按以下方式修正轴径有一个键槽有两个键槽轴径d100mm轴径增大3%轴径增大7%轴径d100mm轴径增大5%7%轴径增大10%15%轴的扭转强度条件轴的扭转强度条件轴的强度计算轴的弯

7、扭合成强度计算危险截面强度校核力学模型的建立具体计算步骤已知条件：轴的结构，载荷大小、方向、作用点、支反力。方 法：按弯、扭合成当量应力进行危险截面的强度校核轴视为两端铰支梁(简支梁）零件的作用力视为集中力，作用点为零件轮毂宽度的中点。支点反力作用于轴承宽度的中点上。图15-23轴的强度计算计算步骤（1）画空间力图，空间力分为水平和铅垂两面，求两面的支点反力。（2）分别作水平和铅垂两面的弯矩图 图15-24（3）计算出合成弯矩 绘出合成弯矩图（4）作出转矩（T）图（6）校核危险截面的强度。（5）计算当量弯矩 绘出当量弯矩图注意：抗扭截面模量 WT=2W 抗弯截面模量刚度计算轴的强度计算按疲劳强

8、度条件进行精确校核按疲劳强度条件进行精确校核目的：确定变应力情况下的安全程度目的：确定变应力情况下的安全程度根据双向应力作用下计算安全系数根据双向应力作用下计算安全系数 Sca=S按静强度条件进行校核按静强度条件进行校核目的：校核轴对塑性变形的抵抗能力轴的强度计算轴的刚度计算轴的计算51.轴的弯曲刚度校核计算 轴的弯曲刚度条件为 挠 度 yy 偏转角 2轴的扭转刚度校核计算 轴的扭转刚度以扭转角 来度量。轴的扭转刚度条件为：y和分别为轴的许用挠度及许用偏转角。轴的弯曲刚度以挠度 y 和偏转角 来度量。光 轴，直接用材力公式计算其挠度或偏转角。阶梯轴，将其转化为当量直径的光轴后，计算其挠度或偏转角。轴的强度计算类比法设计计算法选择工作条件与设计相似的轴进行类比设计，画出轴的零件结构图。选择材料，确定许用应力。（工作条件）按扭转强度估算出轴的最小直径。设计轴的结构，绘制轴的结构草图。确定轴上零件的位置和固定方式（根据工作要求）确定各轴段的直径；确定各轴段的长度 确定轴的结构细节，如圆角、倒角等尺寸（根据有关规定）。按弯扭合成进行轴的强度校核。修改轴的结构后再进行校核计算轴的设计