机械设计-第15章-轴.ppt

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1、1.分类第十五章轴一、概述按轴心线形状分曲轴（crankshaft）几何轴线不在同一条直线上的轴轴是用来支撑回转零件、传递运动和动力所有回转零件都必须支撑在轴上。直轴几何轴线在同一条直线上的轴钢丝软轴（flexibleshaft）由多组钢丝分层卷绕而成，有良好的挠性心轴（mandrel）按传递载荷分只承受弯矩不受扭矩的轴传动轴(transmissionshaft)主要受扭矩或弯矩很小的轴转轴既受弯矩又受扭矩的轴光轴（plainshaft）阶梯轴（steppedshaft）空心轴（hollowshaft）实心轴（solidshaft）从加工工艺上考虑，最好做成直轴，但轴上零件不好固定；

2、从受力角度考虑，最好是等强度的抛物线回转体，但不好加工，零件也不好固定；所以，轴都做成阶梯轴。按轴的外形分形状简单，加工方便，轴上零件装配定位困难能满足定位和装配方便的需要2.轴的材料①碳素钢常用30、40、45号钢②合金钢40Cr、40CrNi、20Cr、38SiMnMo价格便宜，对应力集中敏感性小，为了保证机械性能，应进行调质或正火处理。具有较高的机械强度，更好的淬火性能，所以，在传递大功率、减轻重量、提高轴颈耐磨性时采用。强度和刚度计算；振动稳定性计算；结构设计。3.轴设计的主要内容③铸铁QT600—3、QT800—2选择轴的材料和热处理方式时，主要考虑强度和耐磨性，而不是轴的

3、弯曲和扭转刚度。易做成复杂的外形，价廉，具有良好的吸振性和耐磨性，对应力集中敏感性较低，但铸造品质难控制，可靠性较差二、轴的结构设计轴在机器中的安装位置及形式；轴上零件的类型、尺寸、数量；轴上载荷的性质、大小、方向及分布；轴承的类型、尺寸和布置；轴的毛坯和加工工艺；轴上零件的装配方案。1.影响轴结构的因素装配方案对轴结构的影响一端装配两端装配2.轴的结构应满足的条件装在轴上的零件有准确的工作位置；便于零件的拆装和调整；具有良好的加工工艺性。轴与轴承配合的部分轴颈（neckofshaft）轴头（axle-neck）3.轴各段的名称轴肩（shaftshoulder）轴身轴和回转零件的配合

4、部分轴的直径变化所形成的阶梯处联接轴颈和轴头的部分拟定轴上零件的装配方案选方案时，应尽量减少轴上零件的个数、轴自重，有好的加工工艺性和合理的受力4.轴的结构设计方法确定轴的基本直径和各段长度n—轴的转速（r／min）P—轴传递的功率（kW）—许用扭转剪应力（MPa）A0—系数，查表15—3对空心轴：d＞100mm时：单键槽增大3%，双键槽增大7%；d≤100mm时：单键槽增大5～7%，双键槽增大10～15%—空心轴内外径比系数轴上零件的轴向定位轴肩定位定位轴肩的高度h＝(0.07～0.1)d非定位轴肩高度为1～2mm套筒定位用于两个零件之间的定位，不易用于较大距离两零件之间的轴向定位

5、，不易用于高速旋转之处套筒轴长比轮毂宽度短2～3mm轴端挡圈定位圆螺母定位可以承受较大的轴向力，适用于轴端零件的定位可承受大的轴向力，有应力集中，用于轴端零件的定位。轴承端盖定位用于整个轴的轴向定位轴承端盖(透盖)轴承端盖(闷盖)弹性档圈定位紧定螺钉定位锁紧档圈定位只能承受不大的轴向力适用于有冲击载荷和同心度要求较高的场合键、花键、过盈配合、紧定螺钉圆锥面定位轴上零件的周向定位5.轴的结构工艺性尽量增大过渡圆角半径，轴上各处的圆角半径应尽可能统一为便于装配零件，应去毛刺，轴端制出45°倒角进行磨削加工要有砂轮越程槽要车制螺纹，需要退刀槽键槽应置于同一直线上三、轴的计算1.轴的强度校核

6、计算①按弯扭合成强度条件计算画出扭矩图（T）水平力FNH和MHMH和MV的合成计算弯矩垂直力FNV和MV—考虑扭矩和弯矩作用性质差异的系数按扭转切应力性质取：静应力，脉动循环应力，对称循环应力，强度校核②轴承支点位置的确定滚动轴承：宽度的中点；③按疲劳强度精确校核只有法向应力时只有扭转剪应力时安全系数材料均匀、载荷与应力计算精确时，S＝1.3～1.5材料不够均匀、计算精度较低时，S＝1.5～1.8材料均匀性和计算精度很低，或轴的直径d＞200mm时，S＝1.8～2.5不满足要求时可采取的措施结构设计上降低应力集中的影响增大过渡圆角半径；不在受载区加工螺纹；放松轴与零件的配合。采用能强

7、化机械性能的工艺方法减小表面粗糙度表面强化处理表面碾压、喷丸处理表面高频淬火渗碳氰化氮化用高强度材料，或加大轴的直径。②按静强度校核适用于瞬时过载很大，或应力循环不对称性较为严重的轴强度条件SS—按屈服强度的设计安全系数高塑性材料轴中塑性材料轴低塑性材料轴，S＝1.8～2铸造轴，S＝2～3SSca—危险截面静强度的计算安全系数—只考虑弯矩和轴向力时的安全系数—材料的抗弯屈服极限Mmax—轴危险截面上的最大弯矩Fmax—轴危险截面上的最大轴向力A—轴的危险截