轴结构设计.学习.pptx

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1、13.1 概述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。一、轴的用途与分类一、轴的用途与分类 转轴心轴 第1页/共17页传动轴13.1 概述 第2页/共17页除了刚性轴外，还有空心轴和钢丝软轴。直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴。按照轴线形状的不同，轴可分为曲轴和直轴两大类。13.1 概述 第3页/共17页二、轴设计的基本内容及步骤二、轴设计的基本内容及步骤 1.刚度计算2.振动稳定性计算(临界转速)1.拟定轴上零件装配方案2.估算轴的最小直径min3.确定各段直径及长度4.确定轴的结构要

2、素 1.许用切应力法(扭转强度)2.许用弯曲应力法(弯扭合成强度)3.安全系数计算法 疲劳强度计算 静强度计算 结构设计强度计算其它计算13.1 概述 第4页/共17页13.2 轴的结构设计对轴的结构进行设计主要是:确定轴的结构形状和尺寸无论何种具体因素，轴的结构都应满足以下要求：轴和轴上零件要有准确、牢固的工作位置 轴上零件装拆、调整方便 轴应具有良好的制造工艺性等 尽量避免应力集中 一、基本要求一、基本要求 第5页/共17页二、二、零件在轴上的固定零件在轴上的固定1、周向固定 为了传递运动和转矩，防止轴上零件与轴作相对转动。常用的周向固定方法有键、花键、销、过盈配合、弹性环联接、成形联接等

3、。13.2 轴的结构设计 第6页/共17页2、轴向固定 零件在轴上能承受轴向力而不产生轴向位移，是利用轴肩、圆螺母（止动片）、套筒、弹性挡圈、紧定螺钉、轴端挡圈定位等13.2 轴的结构设计 第7页/共17页三、轴上零件要便于装拆、调整三、轴上零件要便于装拆、调整13.2 轴的结构设计 定位轴肩零件定位 h 35 mm 非定位轴肩便于装配h=(0.51)mm 1.为便于装拆一般做成阶梯轴/dmin在最外端 必有初定位轴环轴肩(1)轴承定位轴肩(套筒)不能过高2.设计轴肩时应注意:(2)轴长应略短于轮毂宽度(3)安装标准件轴段直径，(a)滚动轴承 (b)联轴器 (c)密封件(4)轴肩圆角 轮毂孔圆

4、角(倒角)第8页/共17页四、轴的加工和装配工艺性四、轴的加工和装配工艺性1、轴的形状要力求简单，阶梯轴的级数应尽可能少，轴上各段的键槽、圆角半径、倒角、中心孔等尺寸应尽可能统一，以利于加工和检验 2、轴上需磨削的轴段应设计出砂轮越程槽，需车制螺纹的轴段应有退刀槽3、当轴上有多处键槽时，应使各键槽位于轴的同一母线上 4、为使轴便于装配，轴端应有倒角 5、轴的结构设计应使各零件在装配时尽量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 13.2 轴的结构设计 第9页/共17页思考题：试指出图中结构不合理的地方，并予以改正。13.2 轴的结构设计 第10页/共17页13.3 轴的强度计算一、

5、一、轴的扭转强度计算轴的扭转强度计算 用于：只受扭矩或主要承受扭矩的传动轴的强度计算 结构设计前按扭矩初估轴的直径dmin 强度条件 设计公式 放大轴径：一个键槽：35%二个键槽：710%取标准植轴上有键槽时：对于圆截面的实心轴，其抗扭强度条件为：第11页/共17页二、二、轴的弯扭合成强度计算轴的弯扭合成强度计算13.3 轴的强度计算 转轴同时承受扭矩和弯矩，必须按二者组合强度进行计算。通常把轴当作置于铰链支座上的梁，作用于轴上零件的力作为集中力，其作用点取为零件轮毂宽度的中点上。具体的计算步骤如下：1）画出轴的空间力系图；（分解为水平面分力和垂直面分力）2）计算水平面和垂直面上的弯矩并作出弯

6、矩图；3）计算合成弯矩M并作出弯矩图；4）计算转矩M T T并作出转矩图；5）计算当量弯矩M，绘出当量弯矩图。6）根据当量弯矩图找出危险截面，进行轴的强度校核。第12页/共17页13.3 轴的强度计算 第13页/共17页13.3 轴的强度计算 第14页/共17页三、三、轴的刚度计算轴的刚度计算1.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。对于光轴，可直接用材料力学中的公式计算其挠度或偏转角。对于阶梯轴，可将其转化为当量直径的光轴后计

7、算其挠度或偏转角。13.3 轴的强度计算 第15页/共17页13.4 轴的材料及选择碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性比较低，适用于一般要求的轴。合金钢比碳钢有更高的力学性能和更好的淬火性能，在传递大功率并要求减小尺寸和质量、要求高的耐磨性，以及处于高温、低温和腐蚀条件下的轴常采用合金钢。在一般工作温度下（低于200），各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不多，因此相同尺寸的碳钢和合金钢轴的刚度相差不多。轴的概述3 轴的材料主要是碳钢和合金钢，钢轴的毛坯多数用圆钢或锻件，各种热处理和表面强化处理可以显著提高轴的抗疲劳强度。高强度铸铁和球墨铸铁可用于制造外形复杂的轴，且具有价廉、良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，但是质较脆。第16页/共17页感谢您的观看！第17页/共17页