机械设计基础14轴的设计.ppt

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1、第十四章轴华北电力大学能源与动力工程学院机械教研室刘衍平2007年5月第十四章轴§14-1轴的功用和类型§14-3轴的结构设计§14-4轴的强度计算§14-5轴的刚度设计§14-2轴的材料§14-6轴的临界转速的概念§14-1轴的功用和类型功用：用来支撑旋转的机械零件和传递转矩。如齿轮、带轮、凸轮等。类型转轴---传递转矩又承受弯矩。按承受载荷分有：一、分类：按轴的形状分有：带式运输机减速器电动机转轴功用：用来支撑旋转的机械零件和传递转矩。如齿轮、带轮、凸轮等。类型转轴---传递转矩又承受弯矩。按承受载荷分有：一、

2、分类：按轴的形状分有：传动轴---只传递转矩发动机后桥传动轴功用：用来支撑旋转的机械零件和传递转矩。如齿轮、带轮、凸轮等。类型转轴---传递转矩又承受弯矩。按承受载荷分有：一、分类：按轴的形状分有：传动轴---只传递转矩心轴---只承受弯矩转动心轴固定心轴如火车轮轴、自行车前轴等功用：用来支撑旋转的机械零件和传递转矩。如齿轮、带轮、凸轮等。类型转轴---传递转矩又承受弯矩按承受载荷分有：一、分类：按轴的形状分有：传动轴---只传递转矩心轴---只承受弯矩直轴光轴阶梯轴功用：用来支撑旋转的机械零件和传递转矩。如齿轮、

3、带轮、凸轮等。类型转轴---传递转矩又承受弯矩按承受载荷分有：一、分类：按轴的形状分有：传动轴---只传递转矩心轴---只承受弯矩直轴曲轴功用：用来支撑旋转的机械零件和传递转矩。如齿轮、带轮、凸轮等。类型转轴---传递转矩又承受弯矩按承受载荷分有：一、分类：按轴的形状分有：传动轴---只传递转矩心轴---只承受弯矩直轴曲轴挠性钢丝轴轴的设计任务：选材、结构设计、强度和刚度计算、确定尺寸等。种类碳素钢：35、45、50、Q235轴的毛坯:圆钢或锻件，有时也用铸钢或球墨铸铁。合金钢:20Cr、20CrMnTi、40Cr

4、Ni、38CrMoAlA等用途：碳素结构钢因具有较好的综合力学性能，应用较多，尤其是45钢应用最广。合金钢具有较高的力学性能，但价格较贵，多用于有特殊要求的轴。正火或调质处理。§14-2轴的材料轴的常用材料及主要力学性能见书241页表14-1。§14-3轴的结构设计设计任务：使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。轴系拆装动画阶梯轴动画设计要求：1.轴应便于制造，轴上零件要易于装拆；(制造安装)2.轴和轴上零件要有准确的工作位置；(定位)3.各零件要牢固而可靠地相对固定；(固定)4.改善应力状况，减小应力集中和提高疲劳强

5、度。轴端挡圈带轮轴承盖套筒齿轮滚动轴承典型轴系结构装零件的轴端应有倒角；需磨削的轴端有砂轮越程槽；车螺纹的轴端应有退刀槽。④为便于轴上零件的装拆，一般轴都做成从轴端逐渐向中间增大的阶梯状。一、制造安装要求②③⑥⑦①⑤①倒角退刀槽零件的安装顺序零件的轴向定位由轴肩或套筒来实现。二、轴上零件的定位4、5间的轴肩使齿轮在轴上定位，1、2间的轴肩使带轮定位，轴肩----阶梯轴上截面变化之处。轴肩套筒1~21~2①④⑤⑥⑦②起轴向定位作用。6、7间的轴肩使右端滚动轴承定位。轴向固定由轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈来实现。三、轴上

6、零件的固定齿轮受轴向力时双向固定向左则通过套筒顶在滚动轴承的内圈上。向右是通过4、5间的轴肩，并由6、7间的轴肩顶在滚动轴承的内圈上；①②④⑤⑥⑦带轮的轴向固定是靠1、2间的轴肩和轴端当圈。无法采用套筒或套筒太长时，可采用双圆螺母加以固定。轴肩的尺寸要求:r

7、向固定大多采用键、花键、或过盈配合等联接形式来实现。键槽应设计在同一加工直线上，且尽可能采用同一规格的键槽截面尺寸。典型轴系结构①②③④⑦四、轴的各段直径和长度的确定直径：装带轮和齿轮处应采用标准直径，如1、4段。安装滚动轴承、联轴器、密封圈等标准件处应符合标准件内径系列要求，如2、3、7段。长度：根据零件宽度及安装位置相应确定。1~21~2T1T2TTT2Q方案b五、改善轴的受力状况，减小应力集中图示为起重机卷筒两种布置方案。故载荷相同时，图a的轴径小于图b。输出输出输入Tmax=T1+T2Tmax=T11.改善

8、受力状况∴当轴上有两处动力输出时，为了减小轴上的载荷，应将输入轮布置在中间。T2T1T1+T2T1T1+T2T2合理不合理TT1Q方案a输出输出输入FtFtRdd/430˚2.减小应力集中合金钢对应力集中比较敏感，应加以注意。应力集中出现在截面突然发生变化的。措施：1.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