学习情境五任务2课件

2 3 吸振性好，对应力集中敏感性低，耐磨，但可靠性差，用
于形状复杂的轴，如曲轴、凸轮轴
轴的材料种类很多，选择时应主要考虑如下因素： 1.轴的强度、刚度及耐磨性要求； 2.轴的热处理方法及机加工工艺性的要求； 3.轴的材料来源和经济性等。
轴的工 作情况
5 分析
力学知识链接—扭转与弯曲
一、传动轴的工作情况分析（扭转） 1.扭转变形 ◆工程中发生扭转变形的构件
截面法求扭矩 Me
m
Me
MT Me 0
M T M e Me
扭矩正负规定：
m
MT
Me
右手法则
MT
例：主动轮A的输入功率PA=36kW，从动轮B、C、D输 出功率分别为PB=PC=11kW，PD=14kW，轴的转速 n=300r/min.试求传动轴指定截面的扭矩，并做出扭矩 图。
解：1)由外力偶矩的 计算公式求各轮的力 偶矩：
了解轴设计的有关国家标准及行业标准，熟练 运用（查选）轴设计时所需的各类图表。
轴的分 类
1
轴的功用：1）支承传动零件；2）传递运动 和动力
机架 轴承
齿轮
轴
23
带轮
一、按承载情况分：
1、心轴——只受弯矩 而不传
递转矩。例：自行车的前轮轴 （固定心轴）;铁路机车轮轴、 滑轮轴（旋转心轴）。
F
F
P
固定心轴 固定心轴
1、直轴：
光轴加工简单，应力集中源少，
不易实现轴上零件装配和定位。 主要用作传动轴，如机床主轴， 汽车传动轴
阶梯轴加工复杂，应力集中
源多，容易实现轴上零件装配 和定位。机械中最常见 常用作转轴，如减速器中的轴
光轴 阶梯轴
二、按轴线形状分 2、曲轴：
空心轴
应用：主要应用于各类发动机中
二、按轴线形状分
（1）扭转时的内力称为扭矩。截面上的扭矩与作用 在轴上的外力偶矩组成平衡力系。扭矩求解仍然使 用截面法。
外力偶矩的计算：
Me=9550
P(kW) n(r/min)
(N.m)
（2）扭矩图：用平行于轴线的 x 坐标表示横截面的
位置，用垂直于 x 轴的坐标MT表示横截面扭矩的大
小，描画出截面扭矩随截面位置变化的曲线，称为 扭矩图。
学习情境五
输送机齿轮减速器 典型零部件的设计与选用
——输出轴的设计与选用
目录
任务一：齿轮的设计与选用
1
任务二：输出轴的设计与选用
2
任务三：滚动轴承的设计与选用
3
任务二：输出轴的设计与选用
任务 二：输出轴的设计与选用
输出轴为低速高扭矩转轴，轴中通过平键联接大齿 轮，两端由一对滚动轴承支承，轴输出端通过联轴器与
滑轮
滑轮
固定心轴 (a)
固定心轴 (a)
转动心轴 转动心
(b)
(b)
一、按承载情况分：
2、传动轴：主要用于传递转矩而不承受wk.baidu.com矩，或所承
受的弯矩很小的轴。汽车中联接变速箱与后桥之间的轴。
一、按承载情况分：
3、转轴——在工作过程中既
受弯矩，又受转矩作用的轴称 为转轴。常将转轴设计成阶梯 轴。
二、按轴线形状分
M B + M C + M 2 =0
M 2 =-M B -M C =-700N.m
M3 M1
M D -M 3 = 0
M 3 = M D = 446N.m
M2
MT
3)画扭矩图：
446N.m x
350N.m 700N.m
讨论：对于同一根轴来说， 若把主动轮A安置在轴的 一端，例如放在右端，则 该轴的扭矩图为：
3、挠性轴： 可把回转运动传到任何位置，用于 受到连续振动场合
轴的组 成
2
轴主要由轴颈、 轴头、 轴身三部分组成。 轴 上与轴承配合的轴段称为轴颈。轴与回转零件（包 括联轴器）的轮毂配合的轴段称为轴头。相邻两轴 段之间用作轴向固定零件的侧面（台阶部分）称为 轴肩。长度较小而直径同时大于相邻两轴段的轴段 称为轴环。连接轴头与轴颈的非配合过渡轴段称为 轴身。
任务知识
轴的类型、结构特点及应用范围； 轴的常用材料及选用； 轴的结构设计； 轴的失效形式及设计准则； 转轴的强度、刚度计算方法； 转轴的设计方法与步骤。
任务技能
了解各类轴的类型、结构特点及应用范围，能 够正确选用轴的材料；
会灵活处理轴的结构设计中6个主要要解决的 设计及工艺问题；
能够根据轴的工况，依照轴设计的一般步骤， 确定轴的结构形式,对轴进行结构及主要尺寸设 计，并对轴进行强度校核；
工作机输入轴相连。已知输出轴传递功率P 4.63kW ，
转速 n 88.3r/min；输出轴上大齿轮的分度圆直
径d1 250 mm ，齿轮轮毂宽 b1 55mm ；联轴器与输出轴 联接部位的毂宽 b2 112 mm ；输出轴上的轴承采用7212C 角接触球轴承，运转载荷平稳。试设计此输出轴。
MB
MC
MD
MT
MA
23
轴的常 用材料
4
1、碳素钢——常用35# 、45# 、50# ，正火
调质
2、合金钢——常用40Cr、20Cr、20CrMnTi、
20Cr2MoV、38CrMoAl，高速、重载。
注意：①采用合金钢并不能提高轴的刚度。 ②轴的热处理和表面强化可提高轴的疲劳强度。
3、球墨铸铁——具有优良的工艺性，不需要锻压设备，
◆扭转变形的特点：
受力特点：在垂直于杆件轴线的平面内， 作用了一对
大小相等，转向相反，作用平面平行的外力偶矩；
变形特点：杆件任意两横截面都发生了绕杆件轴线的相
对转动。
这种形式的变形称为扭转变形。
◆研究对象：轴(以扭转变形为主的杆件）
工程中发生扭转变形的构件
工程中发生扭转变形的构件
2.扭转内力:扭矩和扭矩图
M A = 9550 PA/n =9550x36/300 =1146 N.m
M B =M C = 9550 PB/n = 350 N.m
M D = 9550 PD/n = 446 N.m
2)分别求1-1、2-2、3-3截面上的扭矩，即为 BC,CA,AD段轴的扭矩。
M1+MB=0 M 1 = -M B =-350N.m
轴环 轴肩
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轴身
轴设计 的基本
3 要求
结构设计要求
能满足加工和装配工艺以及零件正常工作要求。 轴上零件定位要准确，固定须可靠并便于装拆和 调整，同时满足加工方便，制造成本低等要求。
工作能力要求
轴必须具有足够的强度和刚度，以保证轴能正常 地工作。
注：对于一般的转轴，主要满足强度和结构方面的 要求；对于机床主轴等还应满足刚度要求；高速 运转的轴如汽轮机转子轴要求不发生大的振动和 共振。