机械基础(陈长生)PPT-12支承零部件

直轴
挠性钢丝轴
曲轴
第1节 轴
一、轴的分类
根据轴线形状，轴又可分为直轴、曲轴、挠性钢丝轴。直轴应用较广 ，根据外形，分为直径无变化的光轴和直径有变化的阶梯轴。为了提高刚 度或减轻重量，有时制成空心轴。
光轴
阶梯轴
空心轴
第1节 轴
二、轴的材料
轴的主要失效形式为疲劳破坏，轴的材料应具有较好的强度、韧性及 耐磨性。一般用途的轴常用优质碳素结构钢；轻载或不重要的轴可采用普 通碳素钢；重载重要的轴可选用合金结构钢，其力学性能高，但价格较贵 ，选用时应综合考虑。
《机械基础》教学课件
第十二章 支承零部件
第1节 轴 第2节 滚动轴承
第1节 轴
一、轴的分类
轴的主要功用是支承旋转零件（如齿轮、带轮、联轴器等），以传递 运动和动力，是组成机器的重要零件之一。根据承载情况不同，轴可分为 心轴、传动轴和转轴三类。
传动轴
转轴 心轴
第1节 轴
一、轴的分类
根据轴线形状，轴又可分为直轴、曲轴、挠性钢丝轴。直轴应用较广 ，根据外形，分为直径无变化的光轴和直径有变化的阶梯轴。为了提高刚 度或减轻重量，有时制成空心轴。
齿轮作用力： 圆周力
P 5 9.55 10 6 N mm 341071 N mm n 140
2T 2 341071 N 243N 6 d 280
Ft
Ft tan n 2436 tan 200 径向力 Fr N 8 5N 8 0 cos N c o 14 n
9、求扭矩
画扭矩图
T Ft
d 280 2436 N m 341 N m 2 2
第1节 轴
四、轴的强度计算
转轴的强度计算实例
由图可知，C-C 截面最危险，求当量弯矩
Me
2 MC (T ) 2
由于轴的应力为脉动循环应力，取 得
M e
186 .82 (0.6 341) 2 N m 277 N m
例 12-1 设计如图所示的带式输送机减速器的输出轴。已知该轴传递功率为 P=5KW ，转速 n=140r/min，齿轮分度圆直径 d=280mm，螺旋角 14o ，法向压力角 n 20o 。作用在右端联轴 器上的力 F=380N，方向未定。L1=200mm，L2=150mm，载荷平稳，单向运转。
Ft 2436 N 1218N 2 2
水平弯矩
l1 200 1218 N m 121 .8 N m 2 2
第1节 轴
四、轴的强度计算
转轴的强度计算实例
6、求垂直支反力 垂直面支反力 画垂直弯矩图
Fr
l1 d Fa FAZ L1 0 2 2
FAZ
轴的材料 Q235、20 12~20 160~135 35 20~30 135~118 45 30~40 118~106 40Cr、35SiMn 40~52 106~97
/MPa
C
第1节 轴
四、轴的强度计算
2.转轴的强度计算 （既承受扭矩又承受弯矩的轴）
由于转轴承受弯扭组合作用，同时轴上零件的位置和轴承和轴承支承间的距 离通常尚未确定，所以对转轴的设计，只能先按扭转强度初步估算轴的最小直 径，待轴系结构确定后，轴上所受载荷大上小、方向、作用点及支承跨距已确 定，再按弯扭组合强校核。
螺纹退刀槽和砂轮越程槽
第1节 轴
三、轴的结构设计
2. 结构工艺要求 为了减少应力集中，轴肩、轴环过渡要缓和，并做成圆角，但这种圆角必须小 于零件轮毂孔端面的圆角半径或倒角（图12-4b）
轴环与轴肩尺寸 b、h 及零件孔端圆角半径 R1、C1（mm）
轴经 d R R1C1 hmin b >10~18 0.8 0.6 0. b=(0.1~0.15)d >18~30 1.0 1.0 1.5 或 b=1.4h >30~50 1.6 1.0 1.5 >50~80 1.0 1.0 4.5 >80~100 2.5 3.0 5.5
第1节 轴
三、轴的结构设计
2. 结构工艺要求 当轴上有多个键槽时，应尽可能安排在同一条直线上，使加工键槽时无须多次 装夹换位。轴两端、轴环和轴肩端部要倒角，以免划伤人手及相配零件。
多个键槽应在同一直线上
倒角
第1节 轴
三、轴的结构设计
2. 结构工艺要求 轴直径尽量采用标准系列，在滚动轴承、联轴器、配合处的直径，必须符合滚 动轴承联轴器内径的标准系列；螺纹处的直径应符合螺纹标准系列。
第1节 轴
四、轴的强度计算
转轴的强度计算实例
解 1、确定许用应力，查表 13-2 查得 b 360MPa ，由表 13-6 可知 [ 1 ]bb 60MPa 。 2、按扭转强度估算轴的最小直径，输出轴与联轴器相接，输出端最小值径为
d D C3
P n
查表 12-5，45 钢取 C=118，则
计算轴的直径时，可将强度校核公式改为： d 3
Me 0.1[ 1 ]bb
当轴上开有一个键槽时，轴径应增大3%左右，有两个键槽时，轴径应 增大7%左右。 应将轴径圆整成标准值。
第1节 轴
四、轴的强度计算
2.转轴的强度计算 （既承受扭矩又承受弯矩的轴）
轴的许用弯曲应力
材料
bb
400 500 600 700 800
轴向力
Fa Ft tan 2436 tan140 N 833N
4、画出轴的空间受图，如图 12-10 所示。
第1节 轴
四、轴的强度计算
转轴的强度计算实例
轴的空间受力图
第1节 轴
四、轴的强度计算
转轴的强度计算实例
5、求水平支反力 水平支反力 画水平面弯矩图
FAX FBX
M CX FAX
（一）滚动轴承的结构 滚动体有多种形式，常用的滚动有球、圆柱滚子、圆锥滚子、球面滚子 和滚针等，以适应对滚动体的不同要求。
第2节 滚动轴承
一、滚动轴承结构、类型和代号
（二）滚动轴承的结构特性 （1）公称接触角 滚动体与套圈接触处的法线与轴承的径向平面（垂直于轴心线的平面） 之间的夹角称为公称接触角。公称接触角越大，承受的轴向载荷的能力也 越大。滚动轴承的分类及受力分析都与其有关。
第1节 轴
三、轴的结构设计
1.零件在轴上的定位和固定 零件在轴上的周向定位和固定可采用键联接、花键联接、销钉联接（图12-7） 和过盈配合等方法。
花键联接
销钉联接
第1节 轴
三、轴的结构设计
2. 结构工艺要求 一般将轴设计成阶梯形，目的是增加强度和刚度，便于装拆，易于轴上零件的 固定；区别不同轴段的精度及表面光洁度等满足不同的需要。 考虑到轴上零件的轮毂端面贴紧轴肩定位面，在开螺纹或磨削轴段的轴肩处， 应留有螺纹退刀槽和砂轮越程槽。
3
则
d
Me 0.1[ 1 ]
3
2.77 10 3 mm 35 .87 mm 0.1 60
考虑 C 截面处键槽的影响，直径增加 3%。
d C 1.03 35.8m m 37m m
结构设计确定 C 处直径为 65mm，强度足够。
第2节 滚动轴承
一、滚动轴承结构、类型和代号
第1节 轴
四、轴的强度计算
转轴的强度计算实例
7、求 F 力在支承点的反力及弯矩，如图 12-10。
F1F
Fl2 380 150 N 285N l1 200
F 力在 B 点产生的弯矩
M BF Fl2 380 150N m 57N m
F 力在 C 点产生的弯矩
M CF F1F
d D 1183
5 38.85m m 140
考虑键槽的影响，取 dD=38.85×1.03mm=39.665mm,dD=40mm。 （根据轴系结构确定轴 C 处直径 dc=65mm）
第1节 轴
四、轴的强度计算
转轴的强度计算实例
3、齿轮上作用力的计算 齿轮所受的扭矩为
T 9.55 10 6
第1节 轴
三、轴的结构设计
1.零件在轴上的定位和固定 对轴的要求是：根据受力情况设计合理的尺寸，以满足强度和刚度需要；还 必须满足轴上零件可靠地定位和紧固；同时便于加工制造、装拆和调整。
减速器输出轴
第1节 轴
三、轴的结构设计
1.零件在轴上的定位和固定 零件在轴上的轴向定位和固定可采用轴环、轴肩、套筒（a）、螺母（图ｂ） 、轴端挡圈（ｃ、ｄ）及圆锥表面（ｄ）等方法
（一）滚动轴承的结构 滚动轴பைடு நூலகம்由外圈1、内圈2、滚动体3及保持架4组成。内圈装在轴颈上， 外圈装在机座或零件的轴承孔内。工作时内圈与轴一起转动，外圈不动，滚动 体在内、外圈间的滚道（凹槽）上滚动。保持架的作用是把滚动体均匀地隔开 ，以减少滚动体间的摩擦和磨损。
第2节 滚动轴承
一、滚动轴承结构、类型和代号
轴的标准直径
10 40 11 45 12 50 14 56 16 60 18 63 20 71 22 75 25 80 28 85 30 90 32 95 36 100
第1节 轴
四、轴的强度计算
1.传动轴的强度计算 （只承受扭矩的轴） 对于圆截面的传动轴，其扭转强度条件为 max 式中，τmax 为最大扭转切应力（MPa）；
L1 200 285 N m 28.5N m 2 2
第1节 轴
四、轴的强度计算
转轴的强度计算实例
8、求合成弯矩 并画合成弯矩图 按最不利因素考虑，将联轴器所产生的附加弯矩直接相加，得
M C1 M C2
2 2 2 2 M CX M CZ 28.5) N m 151 N m 1 M CF ( 121 .8 15 .4 2 2 M CX M CZ 121 .8 2 101 .2 2 28.5 186 .8 N m 2 M CF