汽车机械基础教学课件作者王影13.ppt

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1、12返回项目十三　轴13.1轴的概述13.2轴的结构设计要求１３.１　轴的概述１３.１.１　轴的类型轴的类型很多。按所受载荷性质可分为传动轴、心轴和转轴。１)传动轴只承受转矩而不承受弯矩或承受弯矩很小的轴。如汽车的传动轴(图１３-１)。２)心轴只承受弯矩的轴。它分为固定心轴。如自行车前轮轴[图１３-２(ａ)]。和转动心轴。如滑轮轴[图１３-２(ｂ)]。３)转轴同时承受转矩和弯矩的轴。如减速器轴(图１３-３)。机器中大多数轴都属于这类。按轴线的形状不同可分为直轴(图１３-４)、曲轴(图１３-５)和挠性轴(图１３-６)。此外。轴还可分为光轴和阶梯轴等。下一页返回１３.１　轴的概述１３.

2、１.２　轴的材料选择轴的材料时。首先考虑应具有足够的强度和刚度。同时还应考虑对应力集中的敏感性、工艺性及经济性等因素。常用的材料主要有碳素钢、合金钢。其次是球墨铸铁和高强度铸铁。碳素钢有足够高的强度。比合金钢价廉。应力集中敏感性差。可以进行各种热处理(调质、正火、淬火等)及机械加工。材料来源方便。故应用最广。一般机器中的轴。采用３５、４０、４５、５０等优质中碳钢。其中以４５钢经调质处理最为常用。对受力较小和不重要的轴也可采用碳素结构钢。如Ｑ２３５Ａ和Ｑ２７５Ａ。下一页返回上一页１３.１　轴的概述合金钢比碳素钢具有更高的机械性能和更好的淬透性。用于制造高速、重载的轴。或受力大而要求尺

3、寸小、重量轻的轴。以及处于高温、低温或腐蚀介质中工作的轴。常用的合金钢有２０Ｃｒ、３８ＳｉＭｎＭｏ、３５ＳｉＭｎ、４０ＭｎＢ等。但合金钢对应力集中较敏感。且价格较贵。在一般工作温度下。合金钢和碳钢具有相近的弹性模量。所以采用合金钢并不能提高轴的刚度。对于形状复杂的轴也可采用球墨铸铁和高强度铸铁。铸造工艺性好。具有吸振性好、强度较高、成本低等优点。但铸件质量不易控制。球墨铸铁和高强度铸铁的机械强度比碳钢低。易于得到较复杂的外形。耐磨性好。对应力集中敏感性低。故应用日趋增多。轴的常用材料可参阅表１３-１。下一页返回上一页１３.１　轴的概述１３.１.３　轴的设计基本准则一般情况下。轴设计

4、的基本准则应该满足以下两个要求:１)具有足够的承载能力。即轴必须具有足够的强度和刚度。以保证能正常工作。２)具有合理的结构。应使轴上零件定位和固定可靠且便于装拆。同时轴加工方便、成本降低。返回上一页１３.２　轴的结构设计要求图１３-７所示为一齿轮减速器轴。安装轮毂的部分①、④称为轴头。轴上被支承的部分③、⑦称为轴颈。连接轴颈和轴头的部分②、⑥称为轴身。轴上的环形部分⑤称为轴环。轴的结构设计就是合理地定出轴的各部分几何形状和尺寸。保证轴具有足够的强度和刚度。由于影响轴的结构因素很多。具体情况各异。所以轴没有标准结构。结构设计时。主要考虑以下几方面的问题。１.轴上零件的装配方案轴的结构

5、设计就是合理地定出轴的各部分几何形状和尺寸。保证轴具有足够的强度和刚度。由于影响轴的结构因素很多。具体情况各异。所以轴没有标准结构。结构设计时。主要考虑以下几方面的问题。１.轴上零件的装配方案下一页返回１３.２　轴的结构设计要求２.轴上零件的定位和固定轴上的每个零件都应该有确定的工作位置。既要定位准确。又要固定牢靠。一般情况下。应在轴向和周向均加以固定。(１)轴上零件的轴向定位和固定为防止轴上零件的轴向移动。常需轴向定位。常用的方法有以下几种:１)轴肩或轴环。用于传递轴向力的轴肩。是最简单可靠的结构。为了保证轴上零件端面能靠紧轴肩(或轴环)定位面。轴肩(或轴环)的过渡圆角半径ｒ必须

6、小于轴上零件毂孔的圆角半径ｒ１[图１３-８(ａ)]或倒角高度Ｃ１[图１３-８(ｂ)]。轴肩(或轴环)的高度ｈ应取(０.０７ｄ＋３ｍｍ)~(０.１ｄ＋５ｍｍ)。轴环宽度一般取ｂ≈１.４ｈ。滚动轴承的定位轴肩尺寸。下一页返回上一页１３.２　轴的结构设计要求由轴承标准规定的尺寸确定。仅为加工和装配方便而设计的非定位轴肩。轴肩高度和过渡圆角半径没有严格的规定。一般可取轴肩高度ｈ＝１.５~２ｍｍ。半径ｒ≤(Ｄ－ｄ)/２。２)套筒。当轴上两零件相距较近时。使用套筒来相对固定(图１３-９)。为使轴上零件定位可靠。应使轴段长度比零件毂长短２~３ｍｍ。但套筒与轴配合较松。两者难以同心。不适宜用在高速

7、转轴上。３)圆螺母。当轴上两个零件之间的距离较大。可采用圆螺母压紧零件端面来轴向固定(图１３-１０)。圆螺母定位装拆方便。能传递较大的轴向力。下一页返回上一页１３.２　轴的结构设计要求４)轴端挡板。当零件位于轴端时。可以用轴端挡板与轴肩、轴端挡板与圆锥面相结合来双向固定零件。如图１３-１１所示。联轴器由轴端挡板与锥面固定。该方法简单可靠、装拆方便。常用于有冲击载荷的场合。５)弹性挡圈。在轴上切出环形槽。将弹性挡圈嵌入槽中。利用它的侧面压紧被定位零件的端面(图１３-１２