机械设计基础电子教案教学全套课件(张建中)轴.ppt

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1、§15.1概述§15.2轴的结构设计§15.3轴的强度校核§15.4轴的刚度计算及轴的振动稳定性简介§15.5轴的使用与维护第15章轴15.1概述轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。曲轴常用于往复式机械(如内燃机、空气压缩机等)中，挠性轴可将旋转运动灵活地传到所需要的位置，常用于医疗设备中。在本章中只讨论直轴。按照轴线形状的不同，轴可分为曲轴、直轴和挠性轴。曲轴挠性轴直轴按它们的承载情况不同可以分为转轴、心轴和传动轴三类: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。

2、传动轴─只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。心轴传动轴转轴15.1概述直轴按其结构不同还可分为光轴、阶梯轴(剖面直径有变化)、实心轴和空心轴(质量轻，中空部分可用作供料或润滑油等通道，但制造成本高)等。光轴和阶梯轴实心轴和空心轴15.1概述碳钢比合金钢价廉，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

3、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。轴的常用材料及其部分机械性能表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。13.1.2轴的材料15.1概述15.2轴的结构设计本节只讨论阶梯形直轴的结构，其设计内容主要包括定出轴的合理外形和结构尺寸。15.2.1影响轴结构的因素轴的结构主要与下列因素有关：①载荷的性质、大小、方

4、向及分布情况；②轴上零件的数目和布置情况；③零件在轴上的定位及固定方法；④轴承的类型及尺寸；⑤轴的加工工艺及装配方法等。此外，轴的结构与整体结构有关，设计时应根据具体情况进行分析。15.2轴的结构设计15.2.1轴的结构应满足的基本要求①轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；②轴上零件应便于拆卸和调整；③轴应具有良好的加工工艺性；④尽量减小应力集中；⑤受力合理，有利于节约材料减轻轴的重量。15.2轴的结构设计1.轴颈、轴头和轴身轴端轴头轴颈轴头轴通常由轴头、轴颈、轴肩、轴环、轴端及不装任何零件的轴段等部分组成。轴

5、身15.2.3轴的结构设计轴和轴承配合的部分称为轴颈，其直径应符合轴承内径标准；轴上安装轮毂的部分称为轴头，其直径应与相配零件的轮毂内径一致，并采用标准直径(见下页表)。为了便于装配，轴颈和轴头的端部均应有倒角；联接轴颈和轴头的部分称为轴身；用作零件轴向固定的台阶部分称为轴肩，环形部分称为轴环。15.2轴的结构设计轴上螺纹或花键部分的直径应符合螺纹或花键的标准。轴上各段长度，视配合零件的宽度，整体结构及装拆工艺而定。15.2轴的结构设计零件在轴上的轴向定位要准确而可靠，以使其安装位置确定，能承受轴向力而不产生轴向

6、位移。2.轴上零件的轴向定位及固定轴上零件的轴向定位和固定方式常用的有轴肩、轴环、锁紧挡圈、套筒、圆螺母和止动垫圈、弹性挡圈、轴端挡圈及圆锥面等。15.2轴的结构设计用轴肩或轴环固定零件时，常需采用其他附件来防止零件向另一方向移动。15.2轴的结构设计当轴向力不大而轴上零件间的距离较大时，可采用弹性挡圈固定。15.2轴的结构设计当轴向力很小，转速很低或仅为防止零件偶然沿轴向滑动时，可采用紧定螺钉固定。15.2轴的结构设计固定可靠，可承受较大轴向力，能实现轴上零件的间隙常用于轴上两零件间距较大处，亦可用于轴端。15

7、.2轴的结构设计轴端挡圈定位工作可靠，能承受较大轴向力，应用广泛15.2轴的结构设计锥面定位装拆方便，且可兼作周向固定宜用于高速、冲击及对中性要求高的场合15.2轴的结构设计在使用套筒作轴向固定时应当注意，为了使套筒端面压紧轮毂端面，应使轴头长度比轮毂短2～3mm。合理的结构不合理的结构15.2轴的结构设计3.轴上零件的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，轴上零件的周向固定必须可靠。常用的周向固定方法有键、花键、销和过盈配合等联接。在传力不大时，也可采用紧定螺钉作周向固定。15.2轴的结构设计

8、4.轴的结构工艺性轴的形状应力求简单，阶梯数尽可能少。为了便于切削加工，一根轴上的圆角应尽可能取相同的半径。为了便于轴上零件的装配，轴端应加工出45°(或35°，60°)倒角(见下表）。15.2轴的结构设计与零件成过盈配合时，轴的装入端常需加工出导向圆锥面(下图所示）为了减少装夹工件的时间，同一根轴的各轴段上的键槽应布置在轴的同一母线上，键槽宽度应尽量一致。15.2轴的结