轴及联轴器

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三、阶梯轴的结构设计 F
等强度
阶梯轴
1、拟定轴上零件装配方案 动画（平面flash, 三维avi）
轴颈：装轴承处 尺寸= 轴承内径；
组成 轴头：装轮毂处
直径与轮毂内径相当；
轴身：联接轴A 颈和轴头部分；
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12
A
12
13
A
13
14 装配方案的比较：
A
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15
2、零件在轴上的固定 （1）轴向固定 a）借助轴本身形状定位：轴肩、圆锥形轴头； b）借助挡圈、圆螺母、套筒等定位；
变速箱到后桥的轴为（ ）轴。
2、当一根钢轴刚度不足时，应从（ ）方面采取措施
。
3、弹性柱销联轴、套筒联轴器、齿式联轴器、弹性套
柱销联轴器、万向联轴器、凸缘联轴器、十字滑块联
轴器、梅花联轴器中，（ ）为刚性联轴器，（ ）为
无弹性元件挠性联轴器，（ ）为有弹性元件挠性联轴
工业设计机械基础
1
第十四章 轴与联轴器
§1 轴的分类和材料 §2 轴的结构设计 §3 联轴器
A
1
2
§1、概述
一、主要功用 1、支承轴上回转零件（如齿轮）
2、传递运动和动力
二、分类
1、按承载分
转轴：工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴。 心轴：工作中只承受弯矩而不承受扭矩的轴。
传动轴：工作中只承受扭矩而不承受弯矩的轴。
[思考] 1.自行车前轮轴属于哪种？ 2.火车车轮轴属于哪种？
A
4
5
自行车工作时前轮轮毂和滚珠一起相对于前叉和
车轴转动，而车轴本身固定不动，且仅承受横向力产
生的弯矩，故自行车前轮轴为固定心轴。
A
5
6
传动轴：工作中只承受扭矩而不承受弯矩的轴 。 如：汽车中的传动轴。
汽车的传动轴用于将发动机的运动传递给汽车后桥
x
y
轴向位移x
角位移
A
径向位移y
xy
综合位移x、y、
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1）无弹性元件挠性联轴器：无弹性元件，不能缓冲减 振，通过刚性元件相对运动补偿被连 接两轴之间的相对移动。
十字滑块联轴器
万向联轴器
A
20
齿式联轴器
Ra
R R1
21
直齿 鼓形齿
角位移
A
径向位移 21
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2）有弹性元件挠性联轴器：通过弹性元件的变形，不 仅可补偿两轴间位移，还l有缓冲、减
注意：防止过定位 L轴段长度=B轮毂宽-(2~3)mm 保证轴上零件可靠定位： 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
A
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轴肩 定位轴肩：h= (0.07~0.1)d d：轴颈尺寸； 非定位轴肩：h=(1~3)mm；
（2）周向固定
键、花键、成形联接、弹性环联接、过盈、销等
A
2
3
转轴：工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴。 如：减速器中的轴。
该圆柱齿轮减速器中，两轴将承受来自轴承及齿轮
处的横向力所产生的弯矩，同时在齿轮与联轴器之间的
轴段还将承受扭矩，故为A转轴。
3
4 心轴：只承受弯矩而不承受扭矩的轴，根据工作时轴
是否转动可分为： 转动心轴：工作时仅承受弯矩且转动的轴。 固定心轴：工作时仅承受弯矩且不转的轴。
其刚度。（ ）
6、轴上固定不同零件的各键槽应按180度布置。（ ）
7、在载荷平稳，工作时两轴有相对位移的场合宜采用
刚性联轴器。（ ）
8、在载荷变化较大，且两轴安装时不能严格对中的场
A
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合宜选用有弹性元件的挠性联轴器。（ ）
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二、填空题
1、根据承载类型，自行车前轮轴为（ ）轴，减速器
中的轴为（ ）轴，定滑轮轴为（ ）轴，货车底部从
，仅传递转矩，而不承受弯矩，故为传动轴。
A
6
7
2、按轴线形状分
直轴：各轴段轴线为同一直线。直轴按外形不同又可分为： 光轴：形状简单，应力集中少，易加工，但轴上零件不易装配 和定位。常用于心轴和传动轴。 阶梯轴：特点与光轴相反，常用于转轴。
直轴一般为实心，若需在轴中装设其它零件或减小轴的质量 ，则可将轴制成空心的。
一般d0/d=0.5~0.6，d0=0.625d
时，强度↓18%，质量↓30%。制造费
用↑，重要场合。
A
7
8
曲轴：各轴段轴线不在同一直线上，专Hale Waihona Puke Baidu零件，主要 用于内燃机中。
A
8
9 钢丝软轴：轴线可任意弯曲，传动灵活。
钢丝软轴的绕制
三、轴的材料
1、碳素钢：30、35、45、50(正火或调质)，45应用最广。 价廉，对应力集中不敏感，良好的加工性
2、中、低碳合金钢：强度高、寿命长，对应力集中敏感
，用A 于重载、小尺寸的轴。
9
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种类
注意：钢材
对其弹性模量E影响很小，
热处理
∴用 热处理 不能提高轴的刚度。 合金钢
问：当轴的刚度不足时，如何提高轴的刚度？结构
§2、轴的结构设计
一、目的 确定轴的尺寸、形状：d、l——灵活性很大。 二、要求
1、轴与轴上零件要有确定的工作位置； 2、受力合理——轴结构有利于提高轴的强度和刚度； 3、轴有良好的加工、A装配工艺性、减少应力集中；10
—— 轴毂联接
固定方式＞
圆螺母 与止动 垫圈
弹性
挡圈
A
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四、轴的结构工艺性设计 1、需磨削的轴段：砂轮越程槽。
2、需切制螺纹的轴段：螺纹退刀槽。 3、轴端应有倒角：c×45°——便于装配。 4、装配段不宜过长。
5、固定不同零件的各键槽应布置在同一母线上，以
减少装夹次数。 A
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§3、联轴器
联轴器：实现两轴的联接，并传递运动及转矩T。 特点：两轴分离时，必须停机。
一、联轴器类型 种类繁多，按结构特性分： 1、刚性联轴器：各零件都是刚性的，且它们之间不 能作相对运动，不具有补偿两轴相对偏移的能力。
套筒联轴器
A
凸缘联轴器
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2、挠性联轴器：具有补偿两轴相对位移的能力，可分为 无弹性元件挠性联轴器和有弹性元件挠性联轴器。
l'
振性能。
整体齿
d D0
D0 d
D
弹性柱销联轴器
A
T
C
O
弹性套柱销联轴器
梅花形联轴器
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二、选用原则
对中情况：严格：固定式；否则：可移式、弹性
载荷情况：平稳：刚性；否则：弹性； 类型
转速情况：n小：刚性；n大：弹性
环境情况：低温、高温时不能用非金属弹性元件
选型号
轴颈d大小：dmin~dmax范围
工作转速：n≤[n]
（查手册）
转矩T：Tc=KAT≤Tn（许用名义转矩）
A
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思考题
一、判断题
1、工作中只承受扭矩的轴为心轴。（ ）
2、工作中只承受弯矩的轴为转轴。（ ）
3、工作中既承受转矩又承受弯矩的轴为传动轴。（
）
4、当一根轴刚度不足时，可以通过热处理来提高刚度
。（ ）
5、当一根碳钢轴刚度不足时，改用合金钢仍不能提高