[机械电子]轴的结构设计轴的强度计算轴的刚度计算.ppt

《[机械电子]轴的结构设计轴的强度计算轴的刚度计算.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[机械电子]轴的结构设计轴的强度计算轴的刚度计算.ppt（35页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、机械电子轴的结构设计，轴的强度计算，轴的刚度计算 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望16.1 概述功用：轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。16.1.1 轴的分类按照承受载荷的不同，轴可分为：1.转轴同时承受弯矩和转矩的轴，如减速器的轴。2.心轴只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。转动心轴固定心轴如：齿轮轴火车轮轴3.传动轴主要承受转矩的轴，不受弯矩或弯矩很小，如汽车的传动轴。除了刚性轴外，还有钢丝软轴，可以把回转运动灵活地传直轴根据外形的不同，可分

2、为光轴和阶梯轴。按照轴线形状的不同，轴可分为曲轴和直轴两大类。轴一般是实心轴，有特殊要求时也可制成空心轴。16.1 概述到不开敞地空间位置。桥式起重机大车行走机构车轮轴16.1.2 轴的材料16.1 概述轴的材料主要是碳钢和合金钢。轴的常用材料及其部分机械性能（见下页）16.1 概述16.1 概述16.1.3 轴设计的主要问题2.结构：轴向、周向定位；工艺要求；安装和维修3.工作能力：强度、刚度、耐磨性和振动的稳定性等；重型轴还要考虑毛坯制造、探伤、起重。1.材料：见前述16.2 轴的结构设计16.2.1 轴的毛坯 尺寸较小的轴可以用圆钢车制，尺寸较大的轴则应用锻造毛坯。铸造毛坯应用较少。16

3、.2.2 轴的组成 轴主要由轴头、轴身、轴颈三部分组成。轴端轴头轴颈轴头轴身轴的结构和形状取决于：轴的毛坯种类轴上作用力的大小及分布情况轴上零件的位置、配合性质以及联结固定的方法轴承的类型、尺寸和位置轴的加工方法、装配方法以及其他特殊要求16.2 轴的结构设计要求：受载合理轴及轴上零、部件定位及固定可靠良好的制造、拆装工艺性减小应力集中1.受载合理(1)减小轴上扭矩。改变轴上零件的布置，有时可以减小轴上的载荷。(2)减小轴上弯矩。(3)改变零件的结构可以改变轴的类型a)T由卷筒传递，轴仅受M(心轴)b)T由轴传递，轴受M、T(转轴)16.2 轴的结构设计 卷筒的轮毂结构MmaxMmax 改进轴

4、上零件的结构也可以减小轴上的最大载荷。16.2 轴的结构设计2.轴在轴上零件定位、固定可靠、装拆方便见16.2.33.良好的工艺性（1）退刀槽需磨削处需车螺纹处(2）倒角易对中安装（紧配合处），安全倒角、圆角一致。(3)键槽：在同一母线上16.2 轴的结构设计(4)非定位轴肩的设置：便于紧配合处的安装4.尽量避免应力集中(1)减小不必要的尺寸变化和减小尺寸变化的幅度；(2)采用大过渡圆角；(3)紧配合处采用卸载槽；(4)减少表面粗糙度；(5)采用輾压、喷丸工艺。16.2.3 零件在轴上的固定轴上零件常以其毂和轴联接在一起。轴和毂的固定可分为轴向固定和周向固定两类。10.数控车床数控机床是一种通

5、过数字信息，控制机床按给定的运动轨迹，进行自动加工的机电一体化的加工装备，经过半个世纪的发展，数控机床已是现代制造业的重要标志之一，在中国制造业中，数控机床的应用也越来越广泛，是一个企业综合实力的体现。数控车床是数字程序控制车床的简称，它集通用性好的万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型车床的特点于一身，是国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床。11.马鞍车床马鞍车床在车头箱处的左端床身为下沉状，能够容纳直径大的零件。车床的外形为两头高，中间低，形似马鞍，所以称为马鞍车床。马鞍车床适合加工径向尺寸大，轴向尺寸小的零件，适于车削工件外圆、内孔、端面、切槽和公制、英制、模数、经节

6、螺纹，还可进行钻孔、镗孔、铰孔等工艺，特别适于单件、成批生产企业使用。马鞍车床在马鞍槽内可加工较大直径工件。机床导轨经淬硬并精磨，操作方便可靠。车床具有功率大、转速高，刚性强、精度高、噪音低等特点。12.仪表车床 仪表车床属于简单的卧式车床，一般来说最大工件加工直径在250mm以下的机床，多属于仪表车床。仪表车床分为普通型、六角型和精整型。这种车床主要由工人手工操作，适用于单件、简单零部件的大批生产。编辑本段车刀车刀是车床加工必不可少的部分。车刀是由刀头和刀杆两部门组成。刀杆一般是碳素结构钢制成。刀头是担任切削工作的，所使用的材料必需具备下列三种基本机能：车刀 1.冷硬性在常温时的硬度，又名耐

7、磨性。2.红硬性在高温下还能保持切削所需的硬度。3.韧性能承受振动和冲击负荷的机能。高速钢(又名风钢、锋钢或白钢)高速钢是一种含钨和铬较多的合金钢。近年来我国试制成功了B202 无铬高速钢、B201 无钴特种高速钢，B212、B214 无钴超硬高速钢及B211、B213 低钴高机能高速钢。节约了价值昂贵的稀有金属。高速钢的机能：硬度较高，HRC62-65。约为45号钢硬度的2.7倍。具有一定的红热硬度，耐温程度可达560600摄氏度。韧性和加工机能较好。高速钢刀具制造简朴，刃磨利便，为精车刀之用，但因红硬性不如硬质合金，故不易用于高速切削。高速钢材料有带黑皮的和表面磨光的两种；前者是未经热处理

8、的高速钢，后者是经热处理的高速钢，又叫作白钢。硬质合金 硬质合金由难熔材料的碳化钨、碳化钛和钴的粉末，在高压下成形，经1350 1560 摄氏度高温烧结而成的。具有极高的硬度，常温下可达HRA92，仅次于金刚石；红硬性很好，在1000 摄氏度左右仍能保持良好的切削机能；具有较高使用强度，抗弯强度高达100-170 公斤每立方毫米；但性脆、韧性差、怕振；这些缺点，可通过刃磨公道的角度予以克服。因此，硬质合金被广泛应用 车刀常用车刀种类1、尖形车刀 2、圆弧形车刀 3、成形车刀 4、机夹可转位不重磨车刀 5、切槽刀（切断刀）常用车刀用途可转位刀片代码。从刀具的材料应用方面，数控机床用刀具材料主要是

9、各类硬质合金。从刀具的结构方面，数控机床主要采用镶嵌式机夹可转位刀片的刀具。因此，对硬质合金可转位刀片的运用是数控机床操纵者必需了解的内容之一。选用机夹式可转位刀片，首先要了解可转位刀片型号表示规则。按国际尺度ISO 18321985，可转位刀片的代码表示方法是由10位字符串组成的，其排列如下在一般情况下，第8和9位的代码在有要求时才填写。此外，各公司可以另外掭加一些符号，用连接号将其与ISO代码相连接(如一PF代表断屑槽型)。可转位刀片用于车、铣、钻、镗等不同的加工方式，其代码的详细内容也略有不同。可转位刀片的断屑槽槽形。为满足切削能断屑、排屑流畅、加工表面质量好、切削刃耐磨等综合性要求，可

10、转位刀片制成各种断屑槽槽形。编辑本段车床保养装夹校正工件时的注意事项在装夹工件前，必须先把碳在工件中的砂泥等杂质清除掉免杂质嵌进拖板滑动面，加剧导软磨损或“咬坏”导轨。在装夹及校正一些尺寸校大、形状复杂而装夹而积又较小的工件时，应预先在工件下面的车床床面上安放一块木制的床盖板，同时用压板或活络顶针顶住工件，防止它掉下来砸坏车床，如发现工件的位置不正确或歪斜，切忌用力敲击，以免影响车床主轴的精度，必须先将夹爪、压板或顶针略微松开，再进行有步骤的校正。工具和车刀的安放精品课件文档，欢迎下载，下载后可以复制、编辑。16.2 轴的结构设计1.轴上零件的轴向固定 轴上零件轴向固定的方法有：轴肩（或挡环）

11、、弹性挡圈、套筒、锁紧挡圈（加紧定螺钉）、锥形轴头、紧定螺钉、圆螺母、紧配合、轴端挡圈等结构。详见 P311 图16.3 轴肩由定位面和内圆角组成DhCrdbDhrRd轴肩处16.2 轴的结构设计16.2 轴的结构设计2.轴上零件的周向固定 常用的周向固定方法有键、花键、成形、弹性环、销和过盈配合等联接。16.3 轴的强度计算轴的强度计算主要由三种方法（据轴受载及对安全要求）设计思路：（1）按许用切应力计算（2）许用弯曲应力计算；（3）安全系数校核计算。16.3.1 按许用切应力计算1.应用（仅与T有关）(1)传动轴计算（主要T）(2)需初步结构化的转轴（只知T）(3)不重要转轴的计算（将M影

12、响折算进行 内）16.3 轴的强度计算2.算式强度条件：(16.1)设计式：(16.2)式中：16.3 轴的强度计算16.3.2 按许用弯曲应力计算（弯扭组合计算）1.应用(1)（初步结构化）已知跨度的转轴（支点确定）(2)一般为重要的转轴2.算式弯曲应力 一般计算顺序如下：(1)画空间受力简图；(2)作水平、垂直平面受力图；(3)作 ；作 ；(4)作合成 ；由第三强度理论M、T载荷性质相同：(5)作T图；M、T载荷性质不同时：将 修正成与 性质相同的应力（引入 ）16.3 轴的强度计算16.3 轴的强度计算(16.3)(8)设计式(16.4)对于不变T：对于脉动循环的T：对于对称循环的T：式

13、中 应力修正系数；(6)作当量 ；(7)；16.3 轴的强度计算3.计算步骤（1）作空间受力简图（图a）；（2）作垂直平面（V面）受力图，计算支反力（图b）；（3）作(a)(b)(c)16.3 轴的强度计算（4）作水平平面（H面）受力图，计算支反力（图d）（5）作(d)(e)16.3 轴的强度计算（6）作合成弯曲图M（图f）逐点合成（7）作T图（图g）（8）作当量弯矩图 (图h)逐点合成(f)(g)(h)16.3 轴的强度计算（9）计算d作等强度轴（10）进一步结构化（尺寸细化，加工、配合得知）16.3.3 安全系数校核计算1.应用：(1)结构细化的重要轴（改善薄弱环节）(2)只限危险截面处2

14、.算式(1)疲劳强度安全系数的校核计算（防疲劳破坏）确定危险截面16.3 轴的强度计算弯曲作用下的安全系数扭转作用下的安全系数(16.5)式中：16.3 轴的强度计算16.3 轴的强度计算(16.6)(2)静强度安全系数校核计算（防止尖峰载荷出现时轴塑性变形）16.3 轴的强度计算(16.7)16.3 轴的强度计算例题16.2见P31616.3 轴的强度计算16.3 轴的强度计算16.4 轴的刚度计算1.目的：防止弯曲、扭转变形过大而影响机器正常运转，这是工程上布允许的例：2.计算刚度：指轴所载荷与受载后产生的弹性变形比值16.4 轴的刚度计算16.5 轴的临界转速1.目的：防止共振的破坏。2

15、.轴的振动与临界转速轴的振动横向振动扭转振动纵向振动(1)立式数控车床 立式数控车床简称为数控立车，其车床主轴垂直于水平面，一个直径很大的圆形工作台，用来装夹工件。这类机床主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件。(2)卧式数控车床 卧式数控车床又分为数控水平导轨卧式车床和数控倾斜导轨卧式车床。其倾斜导轨结构可以使车床具有更大的刚性，并易于排除切屑。按加工零件的基本类型分类(1)卡盘式数控车床 这类车床没有尾座，适合车削盘类(含短轴类)零件。夹紧方式多为电动或液动控制，卡盘结构多具有可调卡爪或不淬火卡爪(即软卡爪)。(2)顶尖式数控车床 这类车床配有普通尾座或数控尾座，适合车削较

16、长的零件及直径不太大的盘类零件。按刀架数量分类(1)单刀架数控车床 数控车床一般都配置有各种形式的单刀架，如四工位卧动转位刀架或多工位转塔式自动转位刀架。(2)双刀架数控车床 这类车床的双刀架配置平行分布，也可以是相互垂直分布。按功能分类（1）经济型数控车床 采用步进电动机和单片机对普通车床的进给系统进行改造后形成的简易型数控车床，成本较低，但自动化程度和功能都比较差，车削加工精度也不高，适用于要求不高的回转类零件的车削加工。（2）普通数控车床 根据车削加工要求在结构上进行专门设计并配备通用数控系统而形成的数控车床，数控系统功能强，自动化程度和加工精度也比较高，适用于一般回转类零件的车削加工。

17、这种数控车床可同时控制两个坐标轴，即X轴和Z轴。（3）车削加工中心在普通数控车床的基础上，增加了C轴和动力头，更高级的数控车床带有刀库，可控制X、Z和C三个坐标轴，联动控制轴可以是(X、Z)、(X、C)或(Z、C)。由于增加了C轴和铣削动力头，这种数控车床的加工功能大大增强，除可以进行一般车削外可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工，其它分类方法按数控系统的不同控制方式等指标，数控车床可以分很多种类，如直线控制数控车床，两主轴控制数控车床等;按特殊或专门工艺性能可分为螺纹数控车床、活塞数控车床、曲轴数控车床等多种。编辑本段车床类型按用途和结构的不同，车

18、床主要分为卧式车床和落地车床、立式车床、转塔车床、单轴自动车床、多轴自动和半自动车床、仿形车床及多刀车床和各种专门化车床，如凸轮轴车床、曲轴车床、车轮车床、铲齿车床。在所有车床中，以卧式车床应用最为广泛。卧式车床加工尺寸公差等级可达IT8IT7，表面粗糙度Ra值可达1.6m。近年来，计算机技术被广泛运用到机床制造业，随之出现了数控车床、车削加工中心等机电一体化的产品。1.普通车床加工对象广，主轴转速和进给量的调整范围大，能加工工件的内外表面、端面和内外螺纹。这种车床主要由工人手工操作，生产效率低，适用于单件、小批生产和修配车间。2.转塔车床和回转车床具有能装多把刀具的转塔刀架或回轮刀架，能在工

19、件的一次装夹中由工人依次使用不同刀具完成多种工序，适用于成批生产。3.自动车床按一定程序自动完成中小型工件的多工序加工，能自动上下料，重复加工一批同样的工件，适用于大批、大量生产。4.多刀半自动车床有单轴、多轴、卧式和立式之分。单轴卧式的布局形式与普通车床相似，但两组刀架分别装在主轴的前后或上下，用于加工盘、环和轴类工件，其生产率比普通车床提高35倍。5.仿形车床能仿照样板或样件的形状尺寸，自动完成工件的加工循环(见仿形机床)，适用于形状较复杂的工件的小批和成批生产，生产率比普通车床高1015倍。有多刀架、多轴、卡盘式、立式等类型。6.立式车床主轴垂直于水平面，工件装夹在水平的回转工作台上，刀

20、架在横梁或立柱上移动。适用于加工较大、较重、难于在普通车床上安装的工件，分单柱和双柱两大类。7.铲齿车床在车削的同时，刀架周期地作径向往复运动，用于铲车铣刀、滚刀等的成形齿面。通常带有铲磨附件，由单独电动机驱动的小砂轮铲磨齿面。8.专门化车床加工某类工件的特定表面的车床，如曲轴车床、凸轮轴车床、车轮车床、车轴车床、轧辊车床和钢锭车床等。9.联合车床主要用于车削加工,但附加一些特殊部件和附件后还可进行镗、铣、钻、插、磨等加工，具有一机多能的特点，适用于工程车、船舶或移动修理站上的修配工作。是中医学理论综合汇编、深化发展，临床各科辨证体系丰富、提高阶段。如明代楼英的医学纲目和王肯堂的证治准绳，清代

21、吴谦等编著的医宗金鉴和陈梦雷主编的古今图书集成医部全录等。王清任著医林改错，注重实证研究，（df高血压958心脏病983u6 糖尿病87fr）纠正了古医籍中关于解剖知识的某些错误，肯定了“脑主思维”，发展了瘀血理论。温病学说的形成和发展，标志着中医理论的创新与突破，吴有性著温疫论，叶天士著温热病篇，吴鞠通著温病条辨等，在药物学研究方面，（45传染病q566 丙肝964jo乙肝28jgsx甲肝gh）李时珍著的本草纲目，总结了16世纪以前我国药物学研究的成就。医的诊察疾病能参考现代医学的微观分析，将辨证与辨病相结合，实现宏观与微观的统一，使中医诊断客观化，即把分析与综合相结合的方法引入中医理、法、

22、方、药的研究，使二者有机结合，互相借鉴、补充，避免各自的片面性、局限性，这将有利于中西医学的优势互补，“和而不同”，多元发展。近年来，中医药在防治非典、禽流感和艾滋病方面发挥的独特作用也证实了二者的有机结合，具有肯定的临床疗效。编辑本段东西方医学交融不管是中医学还是西医学，从二者现有的思维方式的发展趋势来看，均是走向现代系统论思维，中医药学理论与现代科学体系之间具有系统同型性，属于本质相同而描述表达方式不同的两种科学形式。可望在现代系统论思维上实现交融或统一，成为中西医在新的发展水平上实现交融或统一的支撑点，希冀籍此能给中医学以至生命科学带来良好的发展机遇，进而对医学理论带来新的革命。编辑本段现代中医史上个世纪末,本世纪初，1996 年,清华学界对中医气本质，经络实质，阴阳，五行，藏象，中医哲学观等都有了新的全面整体创造性的认识和解说。如，邓宇等发现的:气是流动着的信息能量物质的混合统一体；分形分维的经络解剖结构；数理阴阳；中医分形集：分形阴阳集阴阳集的分形分维数，五行分形集五行集的分维数；分形藏象五系统暨心系统、肝系统、脾系统、肺系统、肾系统；中医三个哲学观新提出的第三哲学观：相似观分形论等。还包括近代针灸经络的发展史,近代中医气的进展简史,中西医结合史,中医中药史等.精品课件文档，欢迎下载，下载后可以复制、编辑。