精密机械设计-10

轴肩处的过渡圆角r小于轴上零件的圆角R或倒角C。
滚动轴承的定位轴肩，需低于轴承内圈高度， 便于装拆。
(2) 套筒： 结构简单，定位可靠，不开槽、钻孔或切螺纹， 不影响轴的疲劳强度。
用于轴上两个近距离零件之间的定位。 但两零件距离大时，转速高，不宜用。
(3) 圆螺母：
固定可靠，承受较大轴 向力，能实现轴上零件 的间隙调整； 常用于两零件的间距较 大处，亦可用于轴端； 双圆螺母
10
9
轴的径向尺寸确定
已知：一单级直齿圆柱齿轮减速器，输出轴的功率 P=10kw，转速 n=202r/min，从动齿轮分度圆直径 d=365mm，轮毂宽度为80mm，轴承采用轻窄系列深 沟球轴承，轴的支承跨距=141mm。 试确定输出轴的结构形状和尺寸。
解：
1. 45钢调质处理
(6211)
141
①
α1＝α2
② 中间轴的两端的万向接
头环3、5应在同一平面内。
中间轴 从动轴
主动轴
双万向联轴器
滚子链联轴器 结构： 特点：结构简单，尺寸紧凑，质量小，易拆装，成 本低，并具有一定的补偿性能和缓冲性能。 应用：低速、单向、起动不频繁的场合
2、加工工艺 磨削需砂轮越程槽，切螺纹需退刀槽。
去毛刺、轴端制成450倒角。
减少装夹工件的时间，同一轴上不同轴段的键槽在同 一母线上。
圆角、倒角、键槽宽度尽可能尺寸相同。
（四）各轴段直径和长度的确定
1、直径的确定原则 估算的轴径作为轴上最细处的直径； 与标准件配合的轴径应根据标准件的尺寸确定；
（已有国标：GB5843-86）
夹壳联轴器
特点是径向尺寸小且装拆方便,克服了套筒联 轴器装拆需轴向移动的不足
转动平衡性较差,故常用于低速。
二、挠性联轴器
（一）无弹性元件挠性联轴器
盘销联轴器 单万向节联轴器 齿轮联轴器 十字滑块联轴器 双万向节联轴器 链式联轴器
（二）有弹性元件挠性联轴器
1 金属弹性元件挠性联轴器
万向联轴器
单万向联轴器
双万向联轴器
应用：汽车，机床
特点：结构简单，用于联接两交叉轴。不能传递等 角位移，在转动一周过程中，两轴传动比不能始终 为1。主要用于精度要求不高的传动中。
单万向联轴器
1－万向接头套 2－万向接头环 3－球头轴 4－销杆
特点：用于不对心的两根轴间实现等角速度传动。
条件
小结
1、掌握轴结构设计的主要内容
2、掌握零件在轴上的定位和固定方法 1）周向定位和固定
2）轴向定位和固定
3、考虑轴的结构工艺性
1）装配工艺
2）加工工艺 4、合理确定各轴段的尺寸 1）阶梯轴直径 2）阶梯轴长度
5、要求会分析轴在结构设计中的错误
四、按弯扭合成强度条件校验轴的强度
单级齿轮减速器
(1) 轴的计算简图，确定支点。
2 非金属弹性元件挠性联轴器 弹性套柱销联轴器 弹性柱销联轴器
轮胎式联轴器
弹性圆盘联轴器
盘销联轴器－允许连接轴的最大轴向位移量要 小于两盘间最大间隙。 在读数系统中应用时，应注意两轴线不重合所 引起的传动误差。
滑块联轴器
特点：用于联结径向位移或角位移很小的两根轴。 可传递中等力矩。滑动面间存在磨损，存在偏心质 量，产生离心力，不宜用于高速旋转，效率较低。 空回误差较大。
滑块联轴器允许的径向位移
y 0.04d d ——轴的直径
允许的角位移
30'。
齿式联轴器 结构：齿轮为渐开线齿轮，啮合角为20o，齿数30~80， 齿顶为椭球面，并有顶隙和侧隙 材料：45钢，ZG310~570
特点：对两轴综合偏移有很好的补偿性。齿轮联轴器 外廓紧凑。因为很多齿同时工作，故传递转矩大、工 作可靠。但结构复杂，成本高。适用于启动频繁，经 常正反转使用的场合。齿轮联轴器已标准化(JB/T 5514-91 )，便于购得成品。
第三节 联轴器
联轴器的功用：
补偿两轴位移，降低动载荷，改善传动性能，延长寿命； 缓冲吸振。
联轴器——联结两根轴一同回转，仅在停止时 经拆卸才能将二者分离。
分类：
刚性联轴器——用于两轴严格对中，工作中不 发生相对偏移的地方。 挠性联轴器——用于两轴有相对位移的地方。 如果使用弹性元件，则称弹性联轴器。
套筒式联轴器 结构简单,径向尺寸小。常用于要求径向尺寸紧凑 或空间受限制的场合。成本低廉，便于装卸与维护。 可以一定程度上起安全保护作用。要求在两轴严格 对中情况下使用。（已有标准化设计资料） 缺点是装拆时需轴向移动。
凸缘式联轴器
特点：结构简单，可传递较大转矩，要求在两轴严格 对中情况下使用。是一种应用广泛，便于购得标准件 的联轴器类型。其中凸肩－凹槽型拆卸时需要轴向位 移，受剪螺栓型无需轴向位移。
第十章 轴、联轴器、离合器
• • • • 第一节 第二节 第三节 第四节 概述 轴 联轴器 离合器
转 轴
减速器中的轴
固定心轴
转动心轴
汽车中联接变速箱与后桥之间的轴
传动轴
曲轴、挠性钢丝轴
第一节 概述
一、轴是组成精密机械的重要零件之一，一切作回转 运动的零件，必须装在轴上才能实现运动。 二、轴的分类 1. 按载荷和应力的不同，分为三种： 心轴——只承受弯矩而不传递转矩。固定心轴 转动心轴 转轴——既承受弯矩又承受转矩。如减速器的轴 传动轴——主要承受转矩。如汽车传动轴
no
验算合格?
yes 结 束
一、轴的材料及其选择（表10-1） 1、选材原则：根据轴的工作能力（强度、刚度、振 动稳定性、耐磨性等）、热处理方式、制造工艺 性——经济合理。 2、常用材料 碳素钢——对应力集中敏感性小，价格低廉， 常用。 45、35、50（调质or正火），Q235、Q275 合金钢——较高的力学性能和热处理性能， 用于受力较大且尺寸较小、重量轻 和耐磨性高的轴。 20Cr、40Cr、含Mo合金钢。
M ca W M 2 (T ) 2 1 W
d 3
Mv 0.1[ 1 ]
五、轴的刚度计算 ㈠ 扭转刚度计算
TL 9.55 106 ( P / n) L 9.55 106 ( P / n) L 4 4 GI p G ( d / 32) 0.1Gd
2.估算最小轴径 3 d1≥C√p/n 查表C=115 p=10kw 80 n=202r/min 22 21 78 21 20 56 82 d1=42.2mm 300 d1=45mm 3.确定各轴段直径和长度 d2=52mm d4=60mm d6=64mm 总长L=300mm d3=55mm d5=70mm d7=55mm 跨距=141mm
只能传递小扭矩， 拆装方便，互换性 好，但受力均匀性 差，对轴强度削弱 较多。
（三）轴的结构工艺性
轴的结构形式便于加工、装配轴上的零件，且生产 率高，成本低。 一般讲，轴的结构越简单，工艺性越好。
1、装配工艺
圆螺母顺利拧入
滚动轴承的定位轴肩，需低于轴承内圈高度， 便于装拆。
装配轴段不宜过长 特别对于过盈配合，装配轴段过长将会很难装入。
定位轴肩的高度h=0.07~0.1d；
滚动轴承的定位轴肩，需低于轴承内圈高度； 非定位轴肩高度 h=1~2mm； 2、长度的确定原则 轴段长度= 轮毂宽 - (2~3)mm
例题： 轴系的设计 轴系结构改错
1.轴肩 2.间隙
分析轴系结构中的错误？
1 2 3 4 5 6 7 8
3.轴肩
4.过高 5.过宽 6.过长 7.过高 8.画法 9.垫片 10.垫片
㈡ 弯曲刚度计算 • 计算法 2 •
d y / dx M ( x) / EI a
2
工程－查表法
• 轴系结构实例
思考题： 1、轴上零件的轴向定位有那些方法？各有何特 点？ 2、在齿轮减速器中，为什么低速轴的直径要比 高速轴的直径大得多？ 3、为提高轴的刚度，把ห้องสมุดไป่ตู้5号钢改为合金钢是否 有效？为什么？ 4、在进行转轴的设计时，为什么结构设计和强 度计算要交叉进行？ 5、自行车的前轴、中轴和后轴，是心轴还是转 轴？
联轴器的设计选用原则
装拆方便 尺寸较小 质量较轻
维护简便
安装位置尽量靠近轴承
一、刚性联轴器 种类：套筒式、夹壳式和凸缘式 特点： 1）结构简单、成本低；
2）无位移补偿能力，对两轴对中性要求高；
3）无缓冲吸振能力； 4）当两轴有相对位移时，产生附加动载荷 应用：传递较大的转矩、无冲击、刚性大和对中性 好的轴
(2) 作弯矩图。
(3) 作扭矩图。 (4) 作计算弯矩图。
M ca M 2 (T ) 2

考虑扭矩和弯矩的加载情况及应力的循环特性 差异系数。 弯矩一般是对称应力，扭矩是非对称应力。
注意：τ为静应力时：α≈0.3； τ为脉动循环应力时：α≈0.6； τ为对称循环应力时：α=1。
(5) 校核轴的强度
为减小对轴的强度的削 弱，常用细牙螺纹；
为防松，须加止动垫圈 或使用双螺母。
(4) 轴端挡圈：
工作可靠，承受较大轴向力；只用于轴端，且采用 止动垫片等防松措施。
(5)
轴承端盖：
一般用于固定轴承的外圈。也用于整个轴的定位。
(6) 其它：弹性挡圈、紧定螺钉、锁紧挡圈等，
只用于轴向力不大的场合。
弹性挡圈--结构紧凑、简单， 装拆方便，但受力较小，且轴 上切槽引起应力集中； 常用于轴承的固定。
（一）轴的外形结构 在满足工作要求的前提下，轴的外形结构 尽可能简单。
（二）轴上零件的固定方法 1、零件的轴向定位
(1) 轴肩、轴环： 简单可靠，不需附加零件，承受较大轴向力； 但使直径增大，阶梯处产生应力集中。
定位轴肩的高度a=(0.07~0.1)d 非定位轴肩无要求。
b≈1.4a