机械设计基础课件 第十六章 轴
高等教育出版社第16章 机械设计基础第五版滚动轴承
计算准则： 一般轴承 —疲劳寿命计算（针对点蚀） 静强度计算
低速或摆动轴承 —只进行静强度计算
高速轴承 —进行疲劳寿命计算、校验极限转速。
二、轴承寿命
轴承的寿命：轴承的一个套圈或滚动体材料出现第 一个疲劳扩展迹象前，一个套圈相对 于另一个套圈的总转数，或在某一转 速下的工作小时数。
由于制造精度、材料的差异，即使是同样的材 料、同样的尺寸以及同一批生产出来的轴承，在完 全相同的条件下工作，它们的寿命也不相同，也会 产生和大得差异，甚至相差达到几十倍。 一个具体的轴承很难预知其确切的寿命，但 试验表明，轴承的可靠性与寿命之间有如P278图 16-6的关系曲线。
如图所示，有两种 受力情况：
（1）若FA+FS2>FS1
由于轴向固定，轴不能向右 移动，即轴承1被压紧，由力 的平衡条件得： FA
O1
O2
轴承1（压紧端）承受的轴向载荷为：
Fa1 FA Fs 2
轴承2（放松端）承受的轴向载荷为：
Fa 2 FS 2
（1）若FA+FS2<FS1
即FS1-FA>FS2，则轴承2被压紧，由力的平衡 条件得： 轴承1（放松端）承受的轴向载荷：
N
三、当量动载荷的计算
滚动轴承的基本额定动载荷是在一定的试验 向心轴承是指轴承受纯径向载荷， 条件下确定的。
推力轴承是指承受中心轴向载荷。
如果作用在轴上的实际载荷既有径向载荷， 又有轴向载荷，则必须将实际载荷换算成与试验 条件相当的载荷后，才能和基本额定动载荷进行 比较。换算后的载荷是一种假定的载荷，故称为 当量动载荷： 径向载荷 轴向载荷
图a所示的为外圈宽边相对（背对背）安装， 称为反装。图b的为外圈窄边相对（面对面）安装， 称为正装。
机械设计基础第16章 轴的结构改错解答
例：图所示轴的结构有哪些不合理的地方？用文字说明。
①——联轴器左端无轴端挡圈②——联轴器无周向固定（缺键）③——联轴器右端无轴向固定④——套筒过高⑤——轴头长度等于轮毂宽度⑥——齿轮无周向固定（缺键）⑦——定位轴肩过高⑧——缺调整垫片1、键无法装上3、运动件不能与静止件接触15、轴承盖不能与轴直接接触，缺少密封5、缺少密封和调节垫6、轴颈该段长度太长14、套筒外径太大7、齿轮轴向夹不紧13、键太长，且与另一键不在同一侧面12、轴肩太高8、缺少密封和调节垫11、轴承应安装成肩并肩9、多余10、轴不能与轴承盖接触2、无法定位4、箱体外面加工面与非加工面未分开例2: 分析齿轮轴系的错误，并改进之。
（轴承采用脂润滑）例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。
（轴承采用脂润滑）1、轴上零件的固定联轴器轴向和周向均未固定例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。
（轴承采用脂润滑）1、轴上零件的固定齿轮周向未固定例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。
（轴承采用脂润滑）齿轮轴向用套筒固定得不可靠1、轴上零件的固定2、转动件与静止件的关系联轴器与轴承盖接触1、轴上零件的固定例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。
（轴承采用脂润滑）2、转动件与静止件的关系轴与轴承盖接触1、轴上零件的固定例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。
（轴承采用脂润滑）例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。
（轴承采用脂润滑）箱体端面的加工面积过大1、轴上零件的固定2、转动件与静止件的关系例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。
（轴承采用脂润滑）1、轴上零件的固定2、转动件与静止件的关系3、零件的结构工艺性轴承盖无退刀槽轴承盖外端面的加工面积过大3、零件的结构工艺性2、转动件与静止件的关系1、轴上零件的固定例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。
（轴承采用脂润滑）例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。
（轴承采用脂润滑）1、轴上零件的固定2、转动件与静止件的关系3、零件的结构工艺性右轴头伸出过长4、装拆与调整轴缺少台阶，轴承装拆不便3、零件的结构工艺性2、转动件与静止件的关系1、轴上零件的固定例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。
机械设计16章解析
缺点：
① 强度低，尤其抗弯强度低 ② 铸造品质不稳定
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第16章 轴
16.1 概述
16.1.2 轴的材料 球墨铸铁
只适合形状复杂轴
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第16章 轴
16.1 概述
16.1.3 轴设计的主要问题
设计计算 结构设计
强度计算 刚度计算 振动、稳定性计算
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第16章 轴
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第16章 轴
16.1 概述
支承回转零件及传递运动和动力的零件
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第16章 轴
16.1 概述
16.1.1 轴的分类 按外形不同分类
按承载情况不同分类
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第16章 轴
16.1 概述
16.1.1 轴的分类 按外形不同分类
直轴 曲轴 钢丝软轴
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第16章 轴
目的： 防止因弯曲、扭转变形过大而影响机器正常运转
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第4篇 轴、轴承、联轴器
第16章 轴
第16章 轴
重点：
阶梯轴的结构设计 阶梯轴的强度、刚度计算方法 轴毂联接
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第16章 轴
难点：
阶梯轴的结构设计 轴的疲劳强度校核
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第16章 轴
16.1 16.2 16.3 16.4 16.5 16.6
概述 轴的结构设计 轴的强度计算 轴的刚度计算 轴的临界转速 提高轴的强度、刚度和减轻重量的措施
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第16章 轴
16.1 概述
M
16.1.1 轴的分类
按承载情况不同分类
转轴 心轴 传动轴
转动心轴 固定心轴
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机械设计基础(第16章)
螺旋弹簧是用弹簧丝卷绕制成的，由于制造简便，所以应用最广。在一 般机械中，最常用的是圆柱螺旋弹簧。
16.3 弹 簧
16.3 弹 簧
16.3.2 圆柱形螺旋弹簧的结构
图示为螺旋压 缩弹簧和拉伸 弹簧。压簧在 自由状态下各 圈间应留有一 定的余留间隙 d1。为使载荷 沿弹簧轴线传 递，弹簧的两 端各有3/4～ 5/4圈与邻圈 并紧，称为死 圈。死圈端部 必须磨平。
16.2 离合器
16.2.2 摩擦离合器
摩擦离合器利用主、从动半离合器摩擦片接触面间的摩擦力传递 扭矩。 为提高传递转矩的能力，多采用多片摩擦片。他能在不停车或两 轴有较大转速差时进行平稳结合，且可在过载时因摩擦片间打滑而起 到过在保护作用。
单片离合器动作过程
多片离合器动作过程
多片离合器结构组成
16.2 离合器
16.1 联轴器
ω1＝ω2时，双万向联轴器须满 足的条件：
⑴主动轴、从动轴与中间轴之 间的夹角相同，即：α1＝α2 ⑵中间轴两端叉面必须位于同 一平面内。 双万向联轴器
16.1 联轴器
16.1.3 弹性联轴器：
轮胎联轴器
弹性柱销联轴器
弹性套柱销联轴器
16.1 联轴器
16.1.4 联轴器的选择
标准联轴器的选择 1．联轴器类型的选择 选择原则：其使用要求和类型特性一致 对低速，刚性较好的轴 对高速，刚性较差的轴 对轴线相交的两轴 对大功率重载传动 对高速、且有冲击或振动的轴
结构简单，重量轻，惯性小，外形尺寸小，工作安全，效率高； 接合元件耐磨性好，使用寿命长，散热条件好；
操纵方便省力，制造容易，调整维修方便。
16.2 离合器
16.2.1 牙嵌式离合器
由两个端面带牙的半离合器1、3组成。从动半离合器3用导向平键或 花键与轴联接，另一半离合器1用平键与轴联接，对中环2用来使两轴 对中，滑环4可操纵离合器的分离或接合。
机械设计基础第16章
第十六章联轴器、离合器和制动器§16-1 联轴器一、联轴器的功用与分类联轴器主要是用在轴与轴之间的联接中，使两轴可以同时转动，以传递运动和转矩。
用联轴器联接的两根轴，只有在机器停车后，经过拆卸才能把它们分离。
由于制造、安装误差或工作时零件的变形等原因，一般无法保证被联接的两轴精确同心，通常会出现两轴间的轴向位移x（图19-1a）、径向位移y（图19-1b）、角位移 （图19-1c）或这些位移组合的综合位移（图19-1d）。
如果联轴器不具有补偿这些相对位移的能力，就会产生附加动载荷，甚至引起强烈振动。
图19-1两轴间的各种相对位移根据联轴器补偿位移的能力，联轴器可分为刚性和弹性两大类。
刚性联轴器由刚性传力件组成，它又可分为固定式和可移式两种类型。
固定式刚性联轴器不能补偿两轴的相对位移，可移式刚性联轴器能补偿两轴间的相对位移。
弹性联轴器包含有弹性元件，除了能补偿两轴间的相对位移外，还具有吸收振动和缓和冲击的能力。
联轴器已标准化。
一般可先依据机器的工作条件选定合适的类型，然后按照计算转矩、轴的转速和轴端直径从标准中选择所需的型号和尺寸。
必要时还应对其中的某些零件进行验算。
计算转矩T c应考虑机器起动时的惯性力、机器在工作中承受过载和受到可能的冲击等因素，按下式确定T c＝K A T（19-1）式中，T为名义转矩；K A为工作情况系数。
二、常用的联轴器及其特点联轴器的种类很多，这里仅介绍有代表性的几种结构。
1．固定式刚性联轴器（1）凸缘联轴器凸缘联轴器是应用最广的固定式刚性联轴器。
如图19-2所示，它用螺栓将两个半联轴器的凸缘联接起来，以实现两轴联接。
联轴器中的螺栓可以用普通螺栓，也可以用铰制孔螺栓。
这种联轴器有两种主要的结构型式：图19-2a是有对中榫的I型凸缘联轴器，靠凸肩和凹槽（即对中榫）来实现两轴同心。
图19-2b是II型凸缘联轴器，靠铰制孔用螺栓来实现两轴同心。
为安全起见，凸缘联轴器的外圈还应加上防护罩或将凸缘制成轮缘型式。
机械设计基础第十六章轴
轴第十六章mm65d?齿轮轮毂中所示直齿轮减速器输出轴在安装齿轮处地直径,16-4116-13、已知图mm?d300力,所轮分度圆直径为受圆周料长85mm,齿轮和轴地材均为45钢.齿0NF?8000则该平键所能.试选择该处平键地尺寸.如果轮毂材料为铸铁,,载荷有轻微冲击t传递地转矩T有多大？解：普通平键的挤压强度条件为T4F??=]??[p p dhlA?,?10012045号钢在轻微冲击下的[MPa]p?MPa?110取[]p d0.30?8000??1200Nm T?F t2212004?F4T6?10则有：?=??110?p hldhl0.065A48002mm?6.71hl?610?0.065?110mm70mm?L?~?(12)?(5~10)?79~73?又一般选键长L?B?(1~2)(5~10)?85又d=65mm，查表6-8可选择的键截面尺寸为：b?h?18?11?l=L?b?70?18?52mm671?12.9mm?与实际情况不符。
则要求h52671?10.8mm合适??1862mm要求LL 顾可选?80mm则l=?b?80?h62如果轮毂材料为铸铁，则该平键所能承受的最大挤压力为????=60MPa。
]=5060MPa,取[][pp4T??max得，传递的最大转矩为：=[]则由p dhl-3-610?11?62dhl65?10?6???664.95N??6010[?m T]=pmax44Q255钢minr/720n?16kN?W.,转速16-14、已知一传动轴所传递地功率,材料为求该.传动轴所需地最小直径．解：当传动轴传递的功率为N?16KW时，其扭转强度条件为P3109550?T n???]?[?3dW0.2?1955?即：d???A333?]nn0.2?[其中P?16KW,n?720r/min，16mm?33.18?118A?时d?118?372016 当A?126.5mm时，d?126.5??35.56372016?37.95?时，d?mm135?当A135372016-15、图16-42所示为一直齿圆柱齿轮减速器输出轴地示意图.有关尺寸如图所示.轴承宽N?5.5kW,传递地功率为50mm,分度圆直径为200mm,转速度为20mm；齿轮宽度为n?300r/min.试按弯扭合成强度计算轴地直径并绘出轴地结构图.解：（1）作计算简图并求支反力P9550?5.5T=9550??175.08Nm300n175.08?T20002000N1750.8???圆周力Ft200d??1750.8?tan20??637.2径向力Ftan?F N trF F tr BAT=175.08CF Ax F FF Bx ByAyF1750.8?t??N F?M0F875.4??BxxAA22F637.2r N F????F318.6ByAy22．M?F?l?875.4?0.2?175.08Nm AxcxmN?63.720.2?l?318.6??MF Aycy2222m63.72N MM???M175.08?186.3?cycxc2222?m?213.88N MM??()T175.08)?186.3?(0.6?maxcVM10213.8810?V33.88?mm??d?336?]55?[101?。
机械设计基础 轴系PPT课件
[ 1b 第] 2[1页/1共b ]25页1
6）确定危险截面。
7）强度条件：
c
M W
M 2 ( T )2 [ ] MPa
0.1d 3
d 3 M
mm
0.1 [ ]
式中： W —— 轴的抗弯截面系数； [σ] —— 轴的许用弯曲应力，见表 14-1。
四、轴设计的主要问题 失效形式： 1、疲劳破坏 2、变形过大 3、振动折断 4、塑性变形
疲劳强度校核 刚度验算（如机床主轴） 高速轴，自振频率与轴转速接近 短期尖峰载荷 验算屈服强度
第8页/共25页
设计的主要问题： 1、合理的结构设计 —→ 保证轴上零件有可靠的工作位置，装配、拆卸方便，
周向、轴向固定可靠，便于轴上零件的调整； 2、工作能力计算 a、有足够的强度
轴圆角半径 r ＜ 轴上零件倒角尺寸 c ＜ 轴肩高度 h 或：轴圆角半径 r ＜ 轴上零件圆角半径 R ＜ 轴肩高度 h
第13页/共25页
轴肩 定位轴肩： h ＝ ( 0.07 ～ 0.1 ) d ； d ：轴颈尺寸 非定位轴肩： h ＝ ( 1 ～ 2 ) mm
（2）周向固定 键、花键、成形联接、弹性环联接、过盈、销等 —— 轴毂联接
强度条件：
T WT
9.55106 0.2 d 3
P n
MPa
d 3 9.55106 P mm
0.2[ ]n
式中：WT —— 抗扭截面系数，mm3 [τ ] —— 许用切应力，MPa
第17页/共25页
公式应用： a）传动轴精确计算； b）转轴的初估轴径 dmin —— 结构设计，逐步阶梯化 di
α —— 根据转矩性质不同而引入的应力校正系数。 σ —— 一般为对称循环变化（弯矩引起的弯曲应力） 1）单向旋转、载荷稳定：切应力接近不变 r ＝ +1；
机械设计基础课件 第16章 轴毂联接
p —键、轮毂、轴三者中较弱材料的许用压强，见表16-3。
联接强度采取的措施：
①增大键的工作长度和轮毂长，但键长一般不超过2.5d；
②增加键的数量，采用两平键时两键应相隔180°布置，
但只能按1.5个键校核联接强度；
③改换联接件中较弱零件的材料。
键的材料一般采用碳素钢，通常用45钢。
16.2 花键联接
组成：由带有多个纵向键齿的轴（外花键）与毂孔（内花键）组成。 工作原理：键齿侧面为工作面，依靠内、外花键齿侧的相互挤压传递转矩。
16.2.1花键联接的类型及特点
优点： （1）齿数增多，总接触面积增大，可承受较大的载荷； （2）槽较浅，齿根处应力集中较小，轴与毂的强度削弱较小； （3）轴上零件与轴的对中性好，导向性较好； （4）可用磨削的方法提高加工精度及联接质量。 缺点： 齿根处有应力集中；有时需要专门设备加工，成本较高。 应用：适用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移的联接。
普通型平键的主要尺寸见表16-2。
（3）键联接的强度校核计算。
普通型平键静联接的挤压强度条件
p
2T dkl
[
p]
导向型平键和滑键等动联接耐磨性计算条件Βιβλιοθήκη p 2T pdkl
k—键与轮毂槽的接触高度，取k=h/2。 l—键的工作长度，圆头平键l=L-b，平头平键l=L，单圆头平键
l=L-0.5b。 [ p ] —键、轮毂、轴三者中较弱材料的许用挤压应力，见表16-3。
类型：矩形花键和渐开线花键 1.矩形花键
矩形花键两侧面为相互平行的平面，定心精度高，定心的稳定性好， 易加工，应用广泛。
2. 渐开线花键 齿廓为渐开线，工艺性较好，制造精度也较高，花键齿的根部强度
高，应力集中小，易于定心，当传递的转矩较大且轴径也大时，宜采 用渐开线花键联接。
第16章 轴
概 述
例：减速器中的轴
4
机械设计基础
16.1 概述
心轴： 用来支承转动零件， 只承受弯矩而不传递转矩。 固定心轴、转动心轴 例：自自行车的的前轮轴轴
概 述
5
机械设计基础
16.1 概述
传动轴:主要用于传递转矩而不承 受弯矩，或所承受的弯矩很小的轴。
概 述
例：汽车中 联接变速箱 与后桥之间 的轴
6
机械设计基础
13
机械设计基础
“机械设备结构裂纹定量识别理论” 机械设备结构裂纹定量识别理论
裂 α 纹 相 对 深 度
A
裂纹相对位置
β
2008年4月，北京京能热电厂为迎接奥运，委托四川德阳 东方汽轮机厂，对运行18年的200MW机组转子进行通流改造。 如果采用现有无损探伤方法，通常需要3-5天；应用本发明 成果 约4小时就诊断出在第4级轮盘位置存在深18毫米裂纹 成果，约4小时就诊断出在第4级轮盘位置存在深18毫米裂纹。
3
T——扭矩，kW WT——抗扭截面系数， mm3 ——许用剪切应力 A——计算系数
9550 103 3 P P 3 3 d A (mm) 设计 0.2 n n
20
机械设计基础
三 轴的强度计算 三、
1.按扭转强度计算 对空心轴
P d A 3 n(1 4 )
18
机械设计基础
轴的工作能力计算
三、 轴的强度计算
强度 强度：零件抵抗整体断裂、塑性变形及表面失效的能力 零件抵抗整体断裂 塑性变形及表面失效的能力 轴的设计中的重要内容之一。其目的是： 刚度：零件受力时抵抗弹性变形的能力 （ 1）根据轴的承载情况来初步确定轴的直径； 疲劳强度 疲劳强度：变应力作用下的零件强度 变应力作用下的零件强度 （ 2 ）根据载荷对结构设计所确定的轴进行强度验算 （校核）。
《机械设计基础》第十六章 机械传动系统设计
P T 9550 n
机械设计基础
3．传动比
传动比反映了机械传动增速或减速的能力。一般情况下，传动装 置均为减速运动。在摩擦传动中，V带传动可达到的传动比最大，平 带传动次之，然后是摩擦轮传动。在啮合传动中，就一对啮合传动而 言，蜗杆传动可达到的传动比最大，其次是齿轮传动和链传动。
4．功率损耗和传动效率
《机械设计基础》
机械设计基础
第十六章 机械传动系统设计
16.1 传动系统的功能与分类 16.1.1 传动机构的功能 1．变速：通过实现变速传动，以满足工作机的变速要求； 2．传递动力：把原动机输入的转矩变换为工作机所需要的转 矩或力； 3．改变运动形式：把原动机输入的等速旋转运动，转变为工 作机所需要的各种运动规律变化，实现运动运动形式的转换； 4．实现运动的合成与分解：实现由一个或多个原动机驱动若 干个相同或不同速度的工作机； 5．作为工作机与原动机的桥梁：由于受机体外形、尺寸的限 制，或为了安全和操作方便，工作机不易与原动机直接连接时， 也需要用传动装置来连接。 6．实现某些操纵控制功能：如起停、离合、制动或换向等。 机械设计基础
nd i nr
2．选择机械传动类型和拟定总体布置方案
根据机器的功能要求、结构要求、空间位置、工艺性能、总传 动比及其他限制性条件，选择传动系统所需的传动类型，并拟定 从原动机到工作机的传动系统的总体布置方案。
3．分配总传动比
根据传动方案的设计要求，将总传动比分配分配到各级传动。
4．计算机械传动系统的性能参数
（3）传动比范围
不用类型的传动装置，最大单级传动比差别较大。当采用多级传动时，应合理安排传 动的次序。
（4）布局与结构尺寸
对于平行轴之间的传动，宜采用圆柱齿轮传动、带传动、链传动；对于相交轴之间 的传动，可采用锥齿轮或圆锥摩擦轮传动；对于交轴之间的传动，可采用蜗杆传动或 交错轴齿轮传动。两轴相距较远时可采用带传动、链传动；反之采用齿轮传动。
《机械设计基础》第16章滚动轴承PPT课件
示例
7210B 7210C 7210AC 32310B N207E
表16-8 公差等级代号
代号
省略 /P6 /P6x /P5 /P4 /P2
公差等级符合标准的 0级 6级 6x级 5级 4级 2级
示例
6203 6203/P6 30201/P6x 6203/P5 6203/P4 6203/P2
注：公差等级中0级最低，向右依次增高，2级最高。
§16-2
滚动轴承的代号 滚动轴承的类型很多，而各类轴承 又有不同的结构、尺寸、公差等级、
技术要求等，为便于组织生产和选
表16-2 滚动轴承代号的排列顺用序，规定了滚动轴承的代号，
前置代号
基本代号共5位
后置代号
（ 成套轴承分 部件代号
0
）
类
尺寸系列代号
型宽(高)度 直径系列 Nhomakorabea代 系列代号 代号
号
或加
推力圆柱
深沟球轴承 角接触球轴承 滚子轴承 圆柱滚子轴承 滚针轴承
60000
70000
80000
N0000 a) NA0000
b) RNA0000
表16-2 滚动轴承代号的排列顺序
前置代号
基本代号
后置代号
或加
（ 成套轴承分 部件代号
）
类
尺寸系列代号
型
宽(高)度 直径系列
代
系列代号 代号
号
注：
代表字母；
§16-1 §16-2 §16-3 §16-4 §16-5
第16章 滚动轴承
滚动轴承的基本类型和特点
滚动轴承的代号 滚动轴承的选择计算
带传动和链传动都是通过中间挠性件 传递运动和动力的，适用于两轴中心 距较大的场合。与齿轮传动相比，它 们具有结构简单，成本低廉等优点。
机械设计基础第十六章轴
第十六章 车由16-13、已知图16-41中所示直齿轮减速器输出轴在安装齿轮处地直径 d =65m m ,齿轮轮毂 长85mm,齿轮和轴地材料均为45钢.齿轮分度圆直径为d °二300mm ,所受圆周力F t =8000N ，载荷有轻微冲击.试选择该处平键地尺寸.如果轮毂材料为铸铁，则该平键所能 传递地转矩T 有多大？则要求 h 一671 =12.9mm 与实际情况不符。
52顾可选 L =80mm 贝V 丨=L -b =80 —18 =62mm 要求 如果轮毂材料为铸铁，则该平键所能承受的最大挤压力为［二p ］ =50 L 60MPa 取［j ］ =60MPa则由［J ］二也 得，传递的最大转矩为：p dhldhL 「65灯0-3 如1沢62如0-6 “T max = 【V = 60 10 -664.95Nm4 416-14、已知一传动轴所传递地功率 N =16kW ,转速n =720r/min ，材料为Q255I 冈•求该 解：普通平键的挤压强度条件为_ F 4T 「、6= ［二 p ］p A dhl p45号钢在轻微冲击下的［；「。
］ =100L120MPq 取［二 p ］ =110MPaT =F t 氏=8000 兰=1200N_m2 2" F 4T 4 1200 一 门 “6S= 110 10A dhl 0.065hl 则有: hl 又： 又： .71mm0.065 110 106一般选键长 L ::: B - （1 〜2）-（5 〜10） =85-（1 〜2） -（5 〜10） = 79 ~73mm . L = 70mm d=65mm 查表6-8可选择的键截面尺寸为： b h =18 11 .丨二L —b =70 —18=52mm h _回=10.8mm 合适62传动轴所需地最小直径解：当传动轴传递的功率为N =16KWtf ，其扭转强度条件为 3 P 9550 103-，丄: n W9550 103 0.2d 3 M ]P n 即：d —3 0.2[] 其中 P =16KWh =720r/min ，16 33.18mm 720 A =118时 d _118 当 A =126.5寸,d _126.5=35.56mm 16当 A =135时，d _135 37.95mm 720 16-15、图16-42所示为一直齿圆柱齿轮减速器输出轴地示意图 .有关尺寸如图所示•轴承宽度 为20mm ;齿轮宽度为 50mm,分度圆直径为 200mm,传递地功率为 N = 5.5 kW,转速 n =300r/min •试按弯扭合成强度计算轴地直径并绘出轴地结构图解：（1）作计算简图并求支反力T=9550^ = 9550汉5.5 = 175.08Nm n 300 l 2000T 2000 175.08 ,门“F t 1750.8N圆周力 径向力 d 200 二 F t tan ： =1750.8 tan20 -637.2N F r F AX = F BX =[ 2 F Ay 二 F By = g2 1750.8 “ = 875.4N 26372 =318.6N2 T=175.08Mx175NhM CX^F AX 1=875.4 0.2 =175.080M cy=F A y 1=318.6 0.2 =63.72NmM c fj M cx2M cy2*：'；175.08263.722「=186.3NmMv = •, M cmax2(：T)» f：186.32(0.6 175.08)^213.88Nm i10M Va“0X213.88d - 3 v = 3 633.88mmV 55X0。
机械设计基础第十六章联轴器 离合器 制动器课件
按离合控制方法不同，可分为操纵式和自动式两类； 按操纵方式分有机械操纵式、电磁操纵式、液压操纵式和气压操纵式等； 可自动离合的离合器有超越离合器、离心离合器和安全离合器等，它们能 在特定条件下，自动地接合或分离。
对离合器的基本要求 分离、接合迅速，平稳无冲击，分离彻底，动作准确可靠； 结构简单，重量轻，惯性小，外形尺寸小，工作安全，效率高； 接合元件耐磨性好，使用寿命长，散热条件好； 操纵方便省力，制造容易，调整维修方便。
按照弹簧的形状分：
螺旋弹簧 环形弹簧 碟形弹簧 板簧 盘簧 异型弹簧
按照承受载荷的循环次数N
Ⅰ类弹簧（N>106）:内燃机气门弹簧；电磁制动器弹簧
Ⅱ类弹簧（N=103---105）：调速器弹簧；安全阀弹簧，一般车辆弹 簧
Ⅲ类弹簧（N<103和受静载）：摩擦式安全离合器弹簧 螺旋弹簧是用弹簧丝卷绕制成的，由于制造简便，所以应用
并紧不磨平端
YⅠ YⅡ
d/4
并紧磨平端
1
H0
d
(3/4)d
D1 D2 D
2）、拉伸弹簧 如图，圆柱螺旋拉伸弹簧不受外力的自由状态，此时
弹簧各圈应互相并拢。
H0 p
D D2 D1
拉伸弹簧 的端部结构 形式
d
LⅠ LⅡ LⅧ LⅦ
2、基本参数及尺寸 圆柱螺旋弹簧的主要参数有：
机械设计基础课件-滚动轴承
为了满足不同承载能力的需要，把同一内
径的轴承，做成不同的外径和宽度。这种内径相同而外径
和宽度不同的变化系列称为尺寸系列。GB/T272-93规定轴
承的尺寸系列代号由基本代号左起第二、三位数字表示。
基本代号左起的第二位数字代表轴承的宽(高)度系列，它表 示的是内径和外径相同的(同类)轴承，在宽(高)度方面的变 化。 基本代号左起第三位数字代表轴承的直径系列，它表示的 是内径相同的同类轴承，在外径和宽度方面的变化。 图16-4所示为内径相同，而直径系列不同的四种轴承的对
表示酚醛胶布实体保持架。
§16-3 滚动轴承的选择计算
滚动轴承的选用，首先是轴承类型的选择。正确地选择出合适 的轴承类型，首先必须熟悉各类轴承的特点，然后考虑机械设 备对轴承的要求，包括工作载荷、转速、寿命、旋转性能等方 面的要求，选择轴承类型总的原则是：选择轴承性能特点与要 求相符合的类型。
一、失效形式
① 内部结构代号
Байду номын сангаас
表示同一类型轴承不同的内部结构，用字母表示，紧跟 在基本代号的后面。内部结构代号如表16-7所示。
② 公差等级代号
表示轴承的公差等级，用字母和数字表示。公差等
级代号列于表16-8。
③ 游隙代号
表示轴承径向游隙值的大小，用字母和数字表示。
常用的轴承游隙由小至大分为1组、2组、0组、3组、4组 和5组，其中0组游隙是常用的基本组游隙，在代号中可 省略不写，其它的游隙组为辅助游隙组，在代号中分别 用/C1、/C2、/C3、/C4、/C5表示。 公差等级代号与游隙 代号同时表示时，可进行简化，取公差等级代号加上游 隙组号组合表示，如/P63。
下降、振动和噪音增加。
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（2）防止齿轮右移：采用轴套 轴套使用条件：短距离，非高速
l1=B-（2-3）mm B+L＞l1+l2
轴段的长度短于轮毂长度 为使定位更加准确
（3）轴上过渡圆角＜零件上过渡圆角
（4）其他 紧定螺钉，圆螺母，轴端挡板，弹性垫片（受力小） 轴承盖（嵌入式轴承盖，凸缘式轴承盖）
阶梯轴：
1. 轴肩高度1-3mm 2. 轴端及各轴段的端部都应有倒角，一般为45° 3. 滚动轴承定位轴肩低于轴承内圈厚度，否则轴承内圈拆不下来
危险截面选取：
1.受力最大的面 2.轴径最小的面 3.受力较大，轴径较小的面 4.应力集中严重的面 选出2-3个面进行校核
轴的设计：
1. 确定轴上的P，n，T； 2. 求出作用在轴上齿轮的Fr，Ft，Fa； 3. 选择轴的材料 4. 初定轴的小径 5. 轴的结构设计（1）拟定装配方案
（在同一直线上
注意：1.合金钢对应力集中特别敏感，慎用 2.轴的刚度不足时，应加大轴的横截面积，减小跨距 提高轴的刚度不能从材料着手，因为弹性模量E基本相同
二、失效形式：疲劳断裂 设计准则：一般按疲劳强度校核 轴的设计步骤： （1）选择轴的材料 （2）轴径的初步计算 （3）轴结构设计 （4）强度校核
16.3 轴的结构设计 一、轴的制造安装要求
轴的直径越来越小， 联轴器有轴段挡板 轴套不宜过大
16.4 轴的工作能力计算 一、轴的强度
1.按扭转距初估轴径
实心轴WT=0.2d3
A=110-160
确定轴的小径 ① 有外伸段在外伸段处，无外伸段在轴承处 ② 小径上开一个键槽，d增大4-5%，
小径上开两个键槽，d增大7-10%， ③小径圆整，如有标准件配合，取标准值， 0,5结尾
（1）Mca=116619N·mm M=266833N·mm
展开式二级圆柱齿轮减速器的输出轴，单向转动，危险截面d=50mm，MH=105N·mm， MV=6×104N·mm，T=4×105N·mm，应力校正系数α=0.6， （1）危险截面的合成弯矩和计算弯矩 （2）危险截面上的弯曲应力的应力幅σa和平均应力σm （3）危险截面上的扭转剪应力的应力幅τa和平均应力τm （4）［σb］0=95N/mm2，［σb］-1=55N/mm2，按弯扭合成强度条件校核轴的强度
（3）确定零件轴向定位方式，确定轴径及各段长度 6. 求轴上个支撑点处（轴承处）支反力及力矩 7. 按弯扭合成校核轴强度（找危险截面）
第十六章 轴
一、轴的用途及分类 用途：主要用来支撑零件，以传递运动和力 分类：直轴（光轴，阶梯轴）
曲轴 软轴 按载荷性质分类： （1）转轴：同时承受弯矩M和扭矩T （2）心轴：只承受弯矩M 固定心轴 转动心轴 （3）传动轴：只传递扭矩T，不承受M或承受很小M
转轴：T，M 心轴：M 传动轴：T
一、轴的常用材料 常用材料：优质碳钢，45#，35# 正火/调质 一般材料：普通碳钢，Q235，Q275 重要的轴：合金钢，40Cr，35SiMn 调质/表面淬火 形状复杂的轴：球墨铸铁——吸振性和耐磨性较好
六、轴的加工工艺
1.尽量减小轴径尺寸的变化 2.同一个轴上多个键槽位于同一轴线上，尺寸也尽量相同 3.同一轴上过渡圆角尺寸一样，尽量取大值 4.与标准件配合的轴段，取标准件做轴径 5.磨削轴段——砂轮越程槽
切削螺纹轴段——螺纹退刀槽
第一种好，第二个轴套过长
轴的改错，可能考，也可能不考，大概一道十几分的题，找自己最确定的答案写在前面 ，位置在图上圈出来，标号对应
（2） σm=0， σa=σb τm= τa= τT
展开式二级圆柱齿轮减速器的输出轴，单向转动，危险截面d=50mm，MH=105N·mm， MV=6×104N·mm，T=4×105N·mm，应力校正系数α=0.6， （1）危险截面的合成弯矩和计算弯矩 （2）危险截面上的弯曲应力的应力幅σa和平均应力σm （3）危险截面上的扭转剪应力的应力幅τa和平均应力τm （4）［σb］0=95N/mm2，［σb］-1=55N/mm2，按弯扭合成强度条件校核轴的强度
1.轴的形状 阶梯轴：便于装配和制造，强度好
光轴：各段公差和表面粗糙度不同，无过盈配合，防止擦伤表面
二、轴上零件的位置：改善轴的受力情况，尽量使轴的受力最小
三、轴上零件的定位和固定：
1.周向定位：采用键 2.轴向定位：防止移动 （1）防止齿轮左移，采用定位轴肩或轴环
定位轴肩取7-10mm 轴环取10-15mm 非定位轴肩取1-3mm，画图的时候方便画，一般取2-4mm
齿轮带轮——非标准件 轴的宽度画图确定
2.按当量弯矩计算
按材料力学中第三强度理论得出
没有特殊说明，α取0.6
展开式二级圆柱齿轮减速器的输出轴，单向转动，危险截面d=50mm，MH=105N·mm， MV=6×104N·mm，T=4×105N·mm，应力校正系数α=0.6， （1）危险截面的合成弯矩和计算弯矩 （2）危险截面上的弯曲应力的应力幅σa和平均应力σm （3）危险截面上的扭转剪应力的应力幅τa和平均应力τm （4）［σb］0=95N/mm2，［σb］-1=55N/mm2，按弯扭合成强度条件校核轴的强度