河海大学机械设计-轴的强度计算(张敏)

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1、§14-1轴的功用与类型第14章轴1、功用：1）支承回转零件2）传递运动和动力2、类型：1）、按承载情况分：转轴——同时承受扭矩和弯矩应用：应用最为广泛，如减速器和变速箱中的轴心轴——只受弯矩，不受转矩转动心轴固定心轴应用：机车轮轴应用：自行车前轮轴传动轴——传递转矩而不承受弯矩（或弯矩很小）应用：广泛应用于车辆前后桥之间2）、按轴线形状分直轴：阶梯轴光轴曲轴：钢丝软轴空心轴一、对轴材料的要求：1)具有足够的强度、刚度2)足够的塑性、冲击韧性、抗磨损性和抗腐蚀性3)对应力集中的敏感性小4)具有良好的工艺性5)能通过各种热处理方式提高轴的疲劳强

2、度。§14-2轴的材料二、选择材料时考虑的因素1）轴的强度及耐磨性要求；2）轴的热处理方法及机械加工工艺性的要求；3）轴的材料来源和经济性等。碳素钢比合金钢价廉，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。三、轴的材料轴的材料主要是碳素钢和合金钢，毛坯多用轧制圆钢和锻件高强度铸铁和球墨

3、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。轴的设计有两方面内容：一、轴的结构设计根据轴的功能要求，确定轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方案，合理地确定轴的形状和尺寸。轴的结构设计不合理，会影响轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上零件的装配困难。二、轴的工作能力计算1）轴的强度计算---防止轴的断裂和塑性变形。2）轴的刚度计算---防止轴过大的弹性变形（对刚度要求高的轴，应按刚度条件来设计轴的尺寸）。3）轴的振动稳定性计算---防止轴发生共振破坏（

4、对高速或载荷作周期变化运转的轴，应按临界转速条件进行轴的稳定性计算）。同一工作要求的轴，其结构设计的结果具有多样性，不同的轴上零件的装配方案以及轴的不同加工工艺等，都将得出不同的轴的结构型式。§14-3轴的结构设计轴的结构应满足的要求：1）轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置2）轴上的零件应便于装拆和调整3）轴应具有良好的制造和装配工艺性4）使轴受力合理5）有利于节约原材料和减轻重量；轴颈－与轴承相配的部分轴头－与轮毂相配的部分轴身－连接轴颈与轴头部分轴颈轴头轴身轴颈和轴头的直径应按规范选取圆整尺寸，特别是装滚动轴承的轴颈必须按轴承的内直径选

5、取轴颈和轴头与其相联接零件的配合根据工作条件合理提出，同时还要规定这些部分的表面粗糙度轴的结构工艺性是指轴的结构形式应便于加工和装配轴上零件，并且生产率高，成本低。一般地说，轴的结构越简单，工艺性越好。因此，在满足使用要求的前提下，轴的结构形式应尽量简化。一、轴的结构工艺性需要磨削加工的轴段，应留有砂轮越程槽；需要切制螺纹的轴段，应留有退刀槽。为了减少装夹工件的时间，在同一轴上，不同轴段的键槽应布置（或投影）在轴的同一母线上。为了便于装配零件并去掉毛刺，轴端应制出45°的倒角为了减少加工刀具种类和提高劳动生产率，轴上直径相近的圆角、倒角、键槽

6、宽度、砂轮越程槽宽度和退刀槽宽度等应尽可能采用相同的尺寸。定位－使轴上零件处于正确的工作位置二、轴上零件的轴向定位和固定固定－使轴上零件牢固地保持这一位置目的－防止轴上零件工作时发生轴向蹿动常用的轴向定位和固定方法：2、套筒4、轴端挡圈6、弹性挡圈3、圆螺母8、锥面1、轴肩或轴环5、轴承端盖7、锁紧挡圈、紧定螺钉或销1）轴肩和轴环要求r轴

7、要求L轴

8、在变应力条件下工作的,轴的截面尺寸发生突变处要产生应力集中轴肩处应采用较大的过渡圆角半径r来降低应力集中。但对定位轴肩，还必须保证零件得到可靠的定位。当靠轴肩定位的