(9.2.1)--设计轴的结构设计轴的结构.ppt

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1、121 13 32 26 6认识和了解轴认识和了解轴学会轴的设计学会轴的设计15-1概述15-2轴的结构设计15-3轴的计算15-4轴的设计实例34二、要求1、轴与轴上零件要有准确的相对位置；2、受力合理轴结构有利于提高轴的强度和刚度；3、轴的加工、装配有良好的工艺性、减少应力集中；三、轴的毛坯d小圆钢（棒料）：车制；d大锻造毛坯；空心轴：充分利用材料，质量，但加工困难。一、目的确定轴的尺寸、形状：d、l；结构复杂铸造毛坯，如曲轴；5四、阶梯轴的结构设计F等强度阶梯轴1、拟定轴上零件装配方案组成轴颈轴颈：装轴承处 尺寸尺寸=轴承内径；轴承内径；轴头轴头：装轮毂处 直径与轮毂内径相当；轴身轴身：

2、联接轴颈轴颈和轴头轴头部分；6滚动轴承齿轮滚动轴承键槽半联轴器轴颈轴身轴头轴颈轴身轴头轴承盖轴承盖典型轴系结构7装配方案：装配方案：确定轴上零件的装配确定轴上零件的装配方向方向、顺序顺序、和、和相互关系。相互关系。轴上零件的装配方案大体决定了轴的基本形式。轴上零件的装配方案大体决定了轴的基本形式。8装配方案的比较：9哪个更合理？102、轴上零件的定位定位定位使轴上零件处于正确的工作位置；固定固定使轴上零件牢固地保持这一位置。目的目的防止轴上零件工作时发生轴向蹿动。（1）轴向固定方法：轴向固定方法：轴肩（轴环）、圆螺母（止动片）、套筒、弹性挡圈、紧定螺钉、轴端挡圈定位等。11轴肩（轴环）特点：特

3、点：结构简单，定位可靠，可承受较大的轴向力应用：应用：齿轮、带轮、联轴器、轴承等的轴向定位12轴肩的尺寸要求:1)r C1 或 r 轴头长度 l，取 l=B-（23）mm滚动轴承：h 轴长度l 取l=B-（23）mmlB止动垫圈圆螺母16为防松，需加止动垫圈或使用双螺母。止动垫圈17弹性挡圈结构简单，但在轴上需切槽，会引起应力集中，一般用于轴向力不大的零件的轴向固定。注意：零件宽度B 轴长度l，取l=B-（23）mm弹性挡圈Bl18弹性挡圈特点：结构简单紧凑，只能承受很小的轴向力。应用：常用于固定滚动轴承等的轴向定位19轴端挡圈 一应用：应用：用于轴端零件的固定特点：特点：可承受剧烈振动和冲击

4、。20注意：轮毂宽度 B轴头长度 l，取 l=B-（23）mm轴肩B轴端挡圈止动垫片止动销l止动垫片止动销轴端挡圈螺钉螺钉轴端挡圈 二21紧定螺钉应用：适用于轴向力很小，转速低的场合特点：可承受很小的轴向力。22（2 2）周向定位固定方法周向定位固定方法键连接花键连接销钉连接一）零件周向固定的目的使零件能同轴一起转动，传递转矩。二）常用周向固定周向固定大多采用键、花键、过盈配合或销等联接形式来实现。23平键连接轮轴键A-A特点:制造简单，装拆方便。用于传递转矩较大，对中性要求一般的场合，应用最为广泛。24花键特点:承载能力高，定心好，导向性好，制造较困难，成本较高。用于传递转矩大，对中性要求高

5、或导向性好的场合。25销连接轴轴轴套轴套特点:用于固定不太重要，受力不大，但同时需要轴向固定的零件。圆柱销圆柱销263、各轴径和长度的确定(1)d：由载荷dmin由结构设计要求确定各段的d。对实心圆轴，设计计算式：A与轴的材料和承载情况有关的系数。计算说明：1）求得的 d 为受扭部分的最小直径，通常为轴端；2）该轴段有键槽适当加大直径，单键槽增大5%，双键槽增大10%，将所计算的直径圆整为标准值，即：单键槽双键槽27 3）轴的最小直径dmin应根据4)按经验公式估算轴径对高速轴：d(0.81.2)D其中，D为电机轴径对低速轴：d(0.30.4)a其中，a为同级齿轮中心距28R5 1.00 1.

6、60 2.50 4.00 6.30 10.00 R10 1.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.15 4.00 5.00 6.30 8.00 10.00 1.00 1.12 1.25 1.40 1.60 1.80 2.00 2.24 2.50 2.80 3.15 3.55 4.00 4.50 5.00 5.60 6.30 7.10 8.00 9.00 10.00 1.00 1.06 1.12 1.18 1.25 1.32 1.40 1.50 1.60 1.70 1.801.90 2.00 2.12 2.24 2.36 2.50 2.65 2.80 3.00 3.15 3.353.

7、55 3.75 4.00 4.25 4.50 4.75 5.00 5.30 5.60 6.00 6.306.70 7.10 7.50 8.00 8.50 9.00 9.50 10.00R40 R20 优先数-表中任意一个数值。大于10的优先数，可将表数值分别乘以10、100、1000。标准直径应按优先数系选取：29(2)L：由轴上零件相对位置及零件宽度决定，同时考虑：1）轴段长比轮毂宽小23mm可靠定位。2）传动件、箱体、轴承、联轴器等零件间距离(查手册)。30据联轴器孔直径确定d1l1据联轴器孔长度标准确定l2l3据总体尺寸要求确定d2据轴肩高度要求确定d3=轴承内径d4结合定位与强度要求l

8、4=轮毂宽度-(23)d5据轴环高度要求确定l5据轴环宽度要求确定d6=轴承内径l6据轴承宽度确定314 4、提高轴强度和刚度的措施提高轴强度和刚度的措施(1)减小应力集中 合金钢对应力集中比较敏感，应加以注意。b）过盈配合处的应力集中应力集中位置a）截面尺寸变化处的应力集中b）过盈配合处的应力集中c）小孔处的应力集中a）截面尺寸变化处的应力集中c）小孔处的应力集中32减小应力集中的措施：2）尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽；3）重要结构可增加卸载槽B、过渡肩环、凹切圆角、增大圆角半径。也可以减小过盈配合处的局部应力。1）用圆角过渡；卸载槽 dd/4BB过渡肩环凹切圆角r30 334）避免相邻

9、轴径相差太大；34（2）合理布置轴上零件，改善轴的受力情况T1T3T4T2输出轮输入轮输出轮T1T2T3T4输出轮输入轮1不合理的布置Tmax=T2+T3+T4合理布置Tmax=T3+T435卷筒的轮毂结构卷筒的轮毂结构MmaxMmax 改进轴上零件的结构也可以减小轴上的最大载荷。改进轴上零件的结构也可以减小轴上的最大载荷。36（3）改进轴上零件结构，减轻轴的载荷a)T由卷筒传递，轴仅受由卷筒传递，轴仅受Mb)T由轴传递，轴受由轴传递，轴受M、T转轴转轴F 心轴心轴F37斜齿轮：两斜齿轮旋向应相同（4）采用力平衡或局部相互抵消的办法减少轴的载荷。行星齿轮减速器：多个行星轮均布38（5）改变支点

10、位置，改善轴的强度和刚度更差！39（6）改善轴的表面质量1）表面愈粗糙疲劳强度愈低；提高表面粗糙度。2）表面强化处理的方法有：表面高频淬火；表面渗碳、氰化（碳氮共渗）、氮化等化学处理；碾压、喷丸等强化处理。通过碾压、喷丸等强化处理时可使轴的表面产生预压应力，从而提高轴的疲劳能力。405 5、轴的结构工艺性、轴的结构工艺性便于加工、测量、维修及轴上零件的拆装（1 1）轴的加工工艺性要求）轴的加工工艺性要求 1）不同轴段的键槽，应布置轴的同一母线上，以减少键槽加工 时的装卡次数；a.正确结构b.不正确结构412）需磨制轴段时，应留砂轮越程槽；需车制螺纹的轴段，应 留螺纹退刀槽。3）相近直径轴段的过渡圆角、键槽、越程槽、退刀槽尺寸尽量统一。砂轮越程槽0.8螺纹退刀槽42（2 2）轴上零件装配工艺性要求）轴上零件装配工艺性要求3）与零件过盈配合的轴端应加工出导向锥面。b）导向锥面1）轴的配合直径应圆整为标准值。2）轴端应有cX45的倒角。a）倒角4）装配段不宜过长。43