机械设计 第6章 轴

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1、学习目标：1.了解轴的分类及常用材料；2.掌握轴的结构设计和强度计算方法。学习重点：阶梯轴的结构设计和强度计算方法。学习难点：轴的结构设计。第6章轴和轴毂连接转轴6.1.1轴的分类6.1概述心轴传动轴光轴阶梯轴曲轴钢丝软轴6.1.2轴的材料轴的常用材料、热处理方法及其主要力学特性轴的结构设计轴的工作能力验算合格?结束yesno6.1.3轴的设计过程①轴上零件要便于装拆和调整，即满足轴上零件的装配要求；②轴和轴上零件有准确的工作位置，各零件要牢固而可靠地相对固定，即满足零件定位要求；③加工方便和节省材料，即满足结构工艺性要求；④轴上零

2、件受力合理,并尽量减少应力集中，即满足强度要求。6.2.1轴结构设计的主要要求6.2轴的结构设计轴上零件的装配要求例：二级锥、柱齿轮减速器输出轴的装配方案。（合理）6.2.2.轴上零件的定位要求轴端挡圈轴承座（１）轴肩定位特点：结构简单，定位可靠，可承受较大的轴向力。应用：齿轮、带轮、联轴器、轴承等的轴向定位。1.轴上零件的轴向定位方法正确应使：r轴C孔或h轴>R孔注意：①为了保证轴上零件紧靠定位轴肩。错误②为了方便轴上零件的拆卸，轴肩高度应小于滚动轴承内圈的厚度！轴承的拆卸错误正确（２）套筒定位特点：

3、结构简单，定位可靠，可承受较大的轴向力。应用：用于轴上两个零件间的定位。注意：不宜用于零件间距较大及轴的转速较高的场合。特点：定位可靠，可承受较大的轴向力，轴上螺纹处有较大的应力集中，会使轴的疲劳强度下降。应用：常用于固定轴端的零件。（３）圆螺母定位特点：结构简单紧凑，只能承受很小的轴向力，切槽时需要一定的精度。应用：常用于固定滚动轴承等的轴向定位。（４）弹性挡圈定位用于轴端零件的定位，可承受剧烈振动和冲击。（５）轴端挡圈（压板）定位（6）紧定螺钉定位适用于轴向力小，转速较低的场合。2.轴上零件的周向定位过盈配合键花键销例：说出轴系

4、中各零件的轴向和周向定位方法。轴端挡圈注意：为定位可靠，安装轮毂的轴段应比轮毂短2—3mm。如①、②两处。①②轴承座2)磨削轴段应留有砂轮越程槽，以便砂轮可以磨到轴段的端部。1)车制螺纹轴段应留有退刀槽，保证螺纹牙能达到预期的高度。3.轴的结构工艺性4)为了便于切削加工，一根轴上的圆角半径应尽可能相同；各退刀槽（砂轮越程槽）应取相同的宽度及相同的倒角尺寸；一根轴上各键槽应开在轴的同一母线上。3)为了能选用合适的圆钢和减少切削加工量，阶梯轴各相邻轴段的直径不宜相差太大，一般非定位轴肩取1～2mm，定位轴肩取5～10mm。5)为了便于加

5、工和检测，轴的直径应取圆整值；与标准件配合的轴段应取标准值。6)为了便于装配，轴端应加工出倒角。1)改善受力状况Q方案b(1）起重机卷筒的两种方案好不好4.强度要求(2）一轮输入两轮输出的方案Tmax=T1T1T1+T2T2合理TTT输出输出输入输出输出输入TTT2)减小应力集中(1)采用圆角过渡；(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。r30˚开卸载槽过渡肩环凹切圆角轴系结构改错—13211.轴肩太高，轴承无法拆下；2.应加工螺纹退刀槽，保证螺纹牙能达到预期的高度，且螺母应顶紧轴承

6、内圈；3.应有轴肩，否则螺母无法拧入。例：轴系结构改错—1（改正）轴系结构改错—21.左侧键太长，套筒无法装入；2.多个键应位于同一母线上；3.轮毂上的键槽应为通槽。123轴系结构改错—2（改正）轴的强度计算应根据轴的承载情况，采用相应的计算方法。常见的轴的强度计算有以下两种1、按扭转强度计算对于只传递扭转的圆截面轴，强度条件为设计公式为计算结果为最小直径应圆整为标准直径对于既传递扭转又传递弯矩的轴，可按上式初步估算轴的直径6.3.1轴的强度计算6.3轴的工作能力计算2、按弯扭合成强度计算强度条件为弯曲应力扭切应力代入得因σb和τ的

7、循环特性不同，折合后得l1l折合系数取值α=0.3——转矩不变；0.6——脉动变化；1——频繁正反转。设计公式3按弯扭合成强度计算轴径的一般步骤1)将外载荷分解到水平面和垂直面。求垂直面支撑反力FV和水平面支撑反力FH；2)作垂直弯矩MV图和弯矩MH图；3)作合成弯矩M图；4)作转矩T图；5)弯扭合成，作当量弯矩Me图；6)计算危险截面轴径:1)若危险截面上有键槽，则应加大4%；2)若计算结果大于结构设计初步估计的轴径，则强度不够，应修改设计；3)若计算结果小于结构设计初步估计的轴径，且相差不大，一般以结构设计的轴径为准。说明：lF

8、F’F”θ1θ2变形量的描述：挠度y转角θ设计要求：y≤[y]θ≤[θ]φ≤[φ]复习材料力学相关内容。y6.3.2轴的刚度设计轴受弯矩产生弯曲变形，受扭矩作用产生扭转变形1弯曲变形计算1.按微分方程求解2.变形能法适用于等直径轴