轴连接

适当加大截面变化处的过渡圆角半径。
或采用： 凹切圆角 隔离环 减载槽
合理布置零件，改善轴的受力状况。 改变轴上零件的结构，使受载减小。 五、结构设计示例 示例1 示例2 示例3
§15-3 轴的强度计算
应力分析： 弯曲应力σ － 对称循环变应力；
T
F
扭转切应力τT － 循环特征根据实际情况而定。 计算方法： ● 按扭转强度计算； ● 按弯扭合成强度计算； 轴的抗扭 截面系数 ● 安全系数法计算。 一般的轴
2 2
M e M (T )
— 当量弯矩
校正系数α 的取值： ● 对于不变的扭转切应力： ● 扭转切应力为脉动循环：
对称循环变 应力下的许 用应力
0.3
0.6
● 扭转切应力为对称循环变应力： 1
设计式：
Me d mm 0.1 1
3
三、轴设计步骤和方法 1、根据功率 P 和转速 n ，用扭转强度公 式初算受扭段的最小直径dmin 。 2、根据初算轴径，进行轴的结构设计。
一、加工工艺要求
阶梯轴
加工方法不同，轴的结构也可能不同
车削 倒角 磨削
砂轮越程槽 二、装拆要求 ● 装拆应方便； ● 不同的装拆方案，得到不同结构； ● 轴的直径应圆整成标准值。
三、轴上零件的定位 定位 － 使轴上零件处于正确的工作位置； 目的 － 防止轴上零件工作时发生轴向蹿动。 常用的轴向定位方法：
要求轴肩高度<滚动轴承内圈高度
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两处错误
1.左侧键太长，套筒 无法装入
2.多个键应位于同一 母线上 返回
轴系结构改错
四处错误
正确答案
三处错误
正确答案
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弹性挡圈
即：l＝B - (2~3) 需切环槽，削弱了轴的强度。 承受不大的轴向力。
轴端挡圈
用于固定轴端零件，能承受较大的轴向力。 轴向定位
锥面
常与轴端挡圈配合使用。
四、轴上零件的周向固定 目的 － 防止轴上零件与轴发生相对转动，以传递转矩。 常用的周向固定方法： 平 键 花 键 紧定螺钉
问题： 滚动轴承是否需要用键作周向固定？ 五、提高轴的强度 减小应力集中
● 求危险截面的当量弯矩： 危险截面 直径 危险截面：Me 最大的截面； 靠近Memax ，直径较小的截面。 ● 按弯扭合成强度条件校核： Me 若强度不足，应适当 ca 1 0.1d 3 增大轴径。
M e M 2 (T ) 2
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要求r轴<R孔或r轴<C孔
W
对于直径为 d 的实心轴：
M M M 3 W d / 32 0.1d 3
T T T T 3 WT d / 16 0.2d 3 2W
由于 与 的循环特征可能不同，需引进校正系 数α 将 折合成对称循环变应力。 则强度条件为：
ca
M 2 (T ) 2 M e 1 3 0.1d W
一、按扭转强度计算
6 6 T 9 . 55 10 P / n 9 . 55 10 P [ T ] 扭剪应力: T W 3 3 d / 16 0.2d n T
6 9 . 55 10 P 扭转强度设计式: d 3 P 3 3 A0 mm 0.2 T n n
令其为系数 A0 系数A0与轴的材料和承载情况有关，查表。 注意： 弯矩相对转矩较小或只受转矩时，A0取小值。 弯矩较大时，A0 取大值。 扭转强度公式一般用来初算轴的直径，计算出的 d 作 为受扭段的最小直径 dmin 。 d＞100mm，若该轴段有一个键槽，d 增大3%，有两个 键槽，增大7% 。 d≤100mm，若有一个键槽，d 增大 5~7%；有两个键槽，增大10~15% 。
对于空心轴： d A0 3
P n(1 4 )
二、按弯扭合成强度计算
此方法既考虑弯矩又考虑转矩，比前法精确。 需已知： 轴的支反力作用点、外载荷的大小及位置。
弯、扭联合作用时，采用第三强度理论。
则轴危险截面上的计算应力：
ca 4
2
2


M
W
2
4T

2W
2

M 2 T 2
N
3、按弯扭合成强度校核轴的危险截面。
受扭段d mΒιβλιοθήκη n A0 3P mm n
最小直径 dmin
将 dmin 圆整成标准直径,完成轴的结构设计。
● 画出空间受力图，求出支反力； ● 分别作出水平面受力图和垂直面受力图； ● 分别作出水平面弯矩图MH和垂直面弯矩图MV ； 2 2 ● 求合成弯矩： M M H MV
轴肩或轴环
定位轴肩：h＝(0.07~0.1)d ＞ R 或 C 为保证定位准确，R 或 C ＞ r 轴环宽度一般取：b =1.4 h 滚动轴承的定位轴肩或轴环高度 － 查标准
套筒
注意：
对轴上零件起固定作用。 采用这些方法固定 常用于近距离的两个零件间的固定。 轴上零件时，为保 证固定可靠， 圆螺母 应使：与轮毂相配 用于轴上两零件距离较远时，或轴端。 的轴段长度比轮毂 需切制螺纹，削弱了轴的强度。 宽度短2～3 mm，
第十五章 轴设计
§15-1 概 述
一、轴的功用 ● 支撑回转零件； ● 传递运动和转矩
二、轴的类型 ● 心轴 — 只承受弯矩，有转动心轴和固定心轴 按受载 ● 传动轴 — 只承受转矩 ● 转轴 — 既受弯矩、又受转矩 ● 直 轴：光轴、阶梯轴 按轴心线 ●曲 轴
三、轴设计时所要解决的问题 1、结构问题 — 确定轴的形状和尺寸 2、强度问题 — 防止轴发生疲劳断裂
3、刚度问题 — 防止轴发生过大的弹性变形 4、振动稳定性问题 — 防止轴发生共振
§15-2 轴的结构设计 轴颈 － 与轴承相配的 部分； 轴头 － 与轮毂相配的 部分； 轴身 － 连接轴颈与轴 头部分；
轴头
轴身
轴颈
轴的结构应满足的要求：
加工工艺性要好 便于轴上零件装拆
轴上零件要有准确的定位 轴上零件要有可靠的固定 尽量减少应力集中