第6章 轴的设计ppt课件.ppt

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1、主要内容1、轴的结构设计：影响轴结构的因素；轴的台阶化设计；轴的设计步骤。　　2、轴的强度与刚度计算：轴上载荷及应力分析；轴的强度计算、刚度计算等。基本要求1、了解轴的功用、类型、特点及应用。　　2、掌握轴的结构设计方法。　　3、掌握轴的三种强度计算方法：按扭转强度计算、按弯扭合成强度计算、按疲劳强度进行安全系数校核计算。第六章轴的设计一、轴设计概述1.轴的功用及分类功用支撑回转零件传递运动和转矩分类心轴：只承受弯矩、不承受转矩传动轴：主要承受转矩、不承受或承受很小弯矩转轴：既承受弯矩、又承受转矩转动心轴固定心轴按载荷分类分类按轴的外形分类光轴阶梯轴直径无变化直径有变化光轴阶梯

2、轴空心轴2.轴的设计步骤选材轴的结构设计初定轴的最小直径轴上零件的定位和固定加工和装配的工艺性提高轴强度的结构措施轴的强度计算轴的刚度计算轴的稳定性计算有特殊要求时3.轴的材料(1)碳素钢优质碳素钢：35、45、50等45钢使用最广泛普通碳素钢：Q235A等特点强度、刚度、塑性和韧性等综合机械性能好应力集中敏感性小热处理后提高耐磨性、疲劳强度(2)合金钢用于高速、重载、较重要的轴常用40Cr、40MnB、20CrMnTi等特点对应力集中敏感性较大强度和淬火性比碳素钢好价格比碳素钢贵注意刚度与碳素钢相同(两者弹性模量E相近)我国Cr、Ni资源少，尽量用代用钢种(如40MnB机械性能接近4

3、0Cr)(3)球墨铸铁以铁代钢特点对应力集中敏感性较小吸振性、耐磨性好可以做成复杂形状价廉冲击韧性低、质量不易控制毛坯圆钢棒料尺寸小的轴锻造毛坯尺寸较大或为提高强度的轴焊接毛坯大件锻造困难铸造毛坯形状复杂的轴、空心轴等二、轴的结构设计1.轴的结构设计原则满足强度、刚度、防振的要求，并通过结构设计提高这些方面的性能(2)保证轴上零件定位且固定可靠(3)便于轴上零件装拆和调整(4)轴的加工工艺性好2轴的主要组成轴颈——轴上被支承的部分。轴头——安装轮毂部分。轴身——联接轴颈和轴头的部分。轴伸——外伸的轴头。轴肩或轴环——阶梯轴上截面尺寸变化的部位为了便于安装和拆卸，一般的转轴均为中间大、两

4、头小的阶梯轴。轴肩和轴环便于轴上零件的安装，常做为轴向定位、固定的手段，其高度取决于它的用途。3.轴上零件的轴向定位和固定(1)轴肩与轴环轴的过渡圆角半径r<零件毂孔倒角C或圆角R轴肩高度h>C或R(2)套筒不宜用于较高转速的轴不能有“过定位”L

5、载观点中间受弯矩大阶梯轴直径相近的轴段，其过渡圆角、倒角、键槽、退刀槽等结构尺寸尽量统一不同轴段的各键槽方向应一致轴的配合直径应圆整为标准值与零件过盈配合的轴端应有导向锥面磨削或车螺纹应留有越程槽或退刀槽退刀槽越程槽6.提高轴强度与刚度的结构措施(1)减小轴的应力集中避免轴的剖面尺寸剧变，过渡圆角半径不宜过小减小过盈处应力集中—开减载槽凹切圆角过渡肩环(2)改善轴的受力状况合理布置零件位置改变零件结构改善轴的受力车床输入轴卸载装置7.轴的结构改错结构改错一结构改错二结构改错三结构改错四7.轴的结构设计举例确定各零件位置初估dmin确定各配合段直径零件的轴向定位与固定零件的周向固定注意：

6、键槽过定位密封轴系结构举例1在蜗轮传动中，为保证蜗轮蜗杆正确啮合，蜗轮中间平面必须通过蜗杆的轴线，因此，蜗轮轴系中的轴承应能按箭头方向调整。轴系结构举例2在锥齿轮传动中，为保证正确的啮合，必须使两锥齿轮锥顶重合，因此轴承的位置应按箭头方向调整。三、轴的强度计算1.按扭转强度计算(初算轴径)对于转轴由轴的结构而定(跨距？力作用点？)转矩弯矩解决办法：适于初估直径的强度条件仅考虑用降低来考虑的影响T为轴传递的转矩，Nmm；WT为轴的抗扭剖面系数mm3，其中WT=d3/160.2d3；T为许用扭剪应力(已考虑弯矩对轴的影响)，MPa；对于一定的材料为常数对于实心圆轴的设计式取值式

7、中：d为轴的直径，mm；T为轴的扭剪应力，MPa；P为轴传递的功率，kW；n为轴的转速，r/min；C为计算常数，取决于轴的材料和受载情况。材料Q235、20354540Cr、35SiMnC16014813512511811210710298注意问题1)轴段上开有键槽时，应适当增大轴径；单键槽增大3％，双键槽增大7％。然后将轴径圆整。2)按此方法估算出的轴径，应为轴上端部最小直径。2.按弯扭合成强度计算(一般轴)材料力学第三强度理论同时承受和