武汉理工大学机械设计基础课件.ppt

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1、第十二章轴的设计§12-1概述§12-2轴的初步估算§12-3轴的结构设计§12-4轴的强度验算§12-5轴的设计实例分析减速器结构分析称为轴系零部件轴轴承联轴器轴承齿轮半联轴器半联轴器轴一.轴的功用1.支承作回转运动的零件（齿轮、蜗轮、带轮、链轮等）；3.受弯矩，抵抗变形，保证轴上零件正常工作。2.传递运动和动力；§12-1概述本章主要内容1.轴的分类及材料选择（保证轴的强度、刚度要求）；2.轴的正确结构设计（轴上零件定位准确、固定可靠、装拆方便，轴加工工艺性好)；—重点3.轴的强度计算；4.轴的设计实例分析。光轴阶梯轴空心轴曲轴直轴按轴线的形状二.轴的分类转轴——既受弯矩，又受转矩

2、的轴，如齿轮减速中装齿轮的轴。按轴工作时受载情况分类心轴——只受弯矩M的轴，如滑轮轴、自行车前轮轴传动轴——只受扭矩T，或少量弯矩（轴自重引起），如汽车双万向联轴器的中间轴固定心轴转动心轴传动轴万向联轴器的中间轴转轴ⅢⅠⅡ（1）曲轴（2）软轴（3）空心轴按结构形状分潘存云教授研制空心轴接头驱动装置钢丝软轴（外层为护套）动力源设备设备接头潘存云教授研制三.轴的材料及选择对轴材料要求：轴的强度和刚度足够；材料的热处理性能和加工工艺性好；材料来源广，价格适中。碳钢普通碳素钢：Q235,Q255---用于不重要，轻载的轴；优质碳素钢：35，40，45号---廉价、物广，应用较广泛；合金钢中碳合

3、金钢：40Cr等---强度高，价贵用于重要轴低碳合金钢：20CrMnTi---表面渗碳淬火后，表面硬度高芯部韧性好，适用于冲击载荷较大的场合。球墨铸铁--宜用于制造形状复杂的轴轴常用材料表12-2轴的常用材料及其主要力学性能材料及热处理毛坯直径mm硬度HBS强度极限σb屈服极限σsMPa弯曲疲劳极限σ-1应用说明Q235440240200用于不重要或载荷不大的轴35正火520270250有较好的塑性和适当的强度，可用于一般曲轴、转轴。≤100149~187……………………§12-2轴的初步估算1.按扭转强度计算——适用于传动轴、转轴初算扭转强度条件：——轴的扭转切应力（MPa）；——轴

4、传递的转矩（N·mm）；TWT——轴的抗扭截面系数（mm3），对于实心圆轴P——轴传递的功率（kW）；[τТ]——轴的许用扭转切应力（MPa）；式中：设计计算式：对于实心圆轴：C——与轴的材料有关的系数，查表12-2。计算说明：1）求得的d为受扭部分的最小直径，通常为轴端；2）该轴段有键槽适当加大直径，单键槽增大5%。双键槽增大10%，将所计算的直径圆整为标准值。单键槽双键槽3.轴的最小直径dmin应根据2.按经验公式估算对一般减速装置中的轴，也可按经验公式估算轴的直径:高速轴:用与之相连的电机轴径D估算相应的各级低速轴的最小直径可按同级齿轮中心距估算滚动轴承齿轮滚动轴承键槽半联轴器轴

5、承盖轴承盖一.轴系结构分析§12-3轴的结构设计轴的结构设计目的——合理确定轴的外部形状和全部尺寸二.轴的结构设计应考虑的主要因素4.有利于提高轴的强度和刚度（轴的受力合理、应力集中小）。3.良好的结构工艺性（装拆工艺性和加工工艺性）；2.保证轴上零件的固定可靠；1.保证轴上零件的定位准确；一）零件轴向定位和固定的目的三.零件轴向定位和固定防止零件沿轴向窜动，确保零件轴向准确位置。特点：定位可靠，能承受较大的轴向载荷，用于各类零件的轴向定位和固定轴肩轴环二）常用轴向固定1.轴肩（或轴环）过渡圆角r定位高度h由组成注意事项：1）轴的过渡圆角半径r——应小于轴上零件的倒角C或圆角半径R；2

6、）轴肩轴环高度h定位轴肩：高度h>C(或R),rl，取l=B-（2~3）mm套筒壁厚>3mmBl3．轴端挡圈-------常与轴肩或锥面联合使用，固定零件（只用于轴端）稳定可靠，能承受较大的轴向力。注意：轮毂宽度B>l，取l=B

7、-（2~3）mm轴肩B轴端挡圈止动垫片止动销l止动垫片止动销轴端挡圈螺钉螺钉4．圆锥面-----装拆方便，宜用于高速、重载及零件对中性要求高的场合。锥面轴端挡圈螺钉止动垫片（只用于轴端）5．圆螺母与止动垫圈----------固定可靠，可承受较大的轴向力，但需切制螺纹和退刀槽，会削弱轴的强度。注意：零件宽度B>轴长度l，取l=B-（2~3）mmlB止动垫圈圆螺母止动垫圈6．弹性挡圈---------结构简单，但在轴上需切槽，会引起应力集中，一般