《化工设备机械基础》教学课件—轴

联接轴颈和轴的直径变化所 轴头的部分形成的阶梯处
定轴位与轴轴肩承配合的部分非定位轴肩
4. 轴的结构设计方法
➢n—拟轴定的轴转上速零（件r的／装m配in）方案
P—选轴方传案递时的，功应率尽（量k减W少）轴上零件的个数、轴 [τT自]—重许，用有扭好转的剪加应工力工（艺M性P和a）合理的受力 ➢A0确—定系轴数的，基查本表直17径-3 和各段长度
40Cr、40和Cr耐N磨i、性20，C对r、应2处力0C理集r2。中Ni4A、 38SiMnM敏o 感性较低，但铸造品 ③ 铸铁 质难控制，可靠性较差
QT600—3、QT800—2
选择轴的材料和热处理方式时，主要考虑强度 和耐磨性，而不是轴的弯曲和扭转刚度。
讨论1
在其它条件相同时，把轴材料由碳素钢改为合 金钢能提高轴的刚度吗？ 不能。
r = -1 = 1
不同的r，对轴疲劳强度的影响程度也不同
需将不是对称循环的扭剪应力折算为对称循环变应力
当量弯矩： Mca M 2 (T )2 ：折算系数
若T 的变化规律不清楚，一般按脉动循环处理！
➢ 强度校核
s ca
M ca W
M 2 (T )2
W
Baidu Nhomakorabea [s 1]
② 轴承支点位置的确定
滑动轴W承—按轴B／的d抗取弯值截面系数（mm） 当B／[σd-1≤]—1时对，称e循＝环0.5变B；应力时轴的许用
第十七章 轴
§17.1 概述
轴是用来支撑回转零件、传递运动和动力 所有回转零件都必须支撑在轴上。
1. 分类 ➢ 按轴心线形状分
曲轴（crank shaft） 几何轴线不在同一条直线上的轴
直轴
几何轴线在同一条 直线上的轴
钢丝软轴（flexible shaft）
由多组钢丝分 层卷绕而成， 有良好的挠性
§6-2 轴的结构设计
轴的结构设计示例
带轮
假设最细处直径为28mm，如何确定其它轴段直径？ 套筒外径如何确定？ 小端外径查滚动轴承的内圈安装尺寸确定，大端外 径等于齿轮右侧轴环外径！
§17.4 轴的计算
1. 轴的强度校核计算
① 按弯扭合成强度条件计算 ➢ 水α性—平质考力差虑F异N扭H的和矩系M和数H弯，矩按作扭用转 ➢ 垂切直应力力F性NV质和取M：V ➢ M静H应和力M，V的α≈合0.成3
从受力角度考虑，最好是等强度的抛物线 回转体，但不好加工，零件也不好固定；
所以，轴都做成阶梯轴。
§17.2 轴的材料 ①② 常碳合用素 金3钢 钢0、易 廉40具好传提做 ，、有的递高成具45较淬大轴复有号高火功颈杂良钢的性率耐的好机能、磨外的械，减性价集了应形吸强所轻时中格保进，振度以重采敏便证行价性，，量用感宜 机 调更 在 、 。性， 械 质小对 性 或应 能 正，力 ， 火为
当B／弯d曲＞应1时力，e＝0.5d，但不少于
✓ 圆螺母定位
可承受大的轴向力，用于 固定轴端的零件。
✓ 轴承端盖定位
轴 承 端 盖 (闷 盖)
轴承端盖(透盖)
用于整个轴的轴向定位
✓ 弹性档圈定位
只
✓ 紧定螺钉定位
能
承
✓ 锁紧挡圈定位
受
不
大
的
轴
向
力
圆锥面定位
适用于有冲击载 荷和同心度要求 较高的场合
轴上零件的周向定位 键、花键、过盈配合、紧定螺钉
脉M动循环M应H2力，Mα≈V20.6
➢ 画对出称扭循矩环图应（力T，）α＝1
➢ 计算弯矩
M ca M 2 (T )2
对于转轴和转动的心轴：
F
弯曲应力sb r = -1
扭剪应力 T
n
n
T 大小和方向不变
r = +1 = 0.3
T 大小经常变化，方向不变 r = 0
= 0.6
T 大小和方向经常变化
因为这两种材料的弹性模量E相差无几
3. 轴设计的主要内容
强度和刚度计算(重点要求强度计算)； 振动稳定性计算(不要求) ； 结构设计(重点)。
§17.3 轴的结构设计
1. 影响轴结构的因素
轴在机器中的安装位置及形式； 轴上零件的类型、尺寸、数量； 轴上载荷的性质、大小、方向及分布； 轴承的类型、尺寸和布置； 轴的毛坯和加工工艺； 轴上零件的装配方案。
➢ 轴上零件的轴向定位 ✓ 轴肩定位
定位轴肩的高度 h＝(0.07～0.1)d
非定位轴肩高度 为1～2mm
✓ 套筒定位 用于两个零件之间的定位，不易用于较大距 离两零件轴之长间比的轮轴毂向宽定度位，不易用于高速旋 转之处 短2～3mm
套筒
✓ 轴端挡圈定位
可以承受较大的轴向力， 适用于轴端零件的定位
T
9.55106 P 0.2d 3
n
[T ]
d
3
9.55106 P
0.2[T ]n
3
9.55106
0.2[T ]
3
P n
A0 3
P n
对空心轴：
d
A0 3
P
n(1 4 )
β—空心轴内外径比系数， β＝d1／d，一般β＝0.5～0.6
d＞100mm时： 单键槽增大3%，双键槽增大7%；
d≤100mm时： 单键槽增大5～7%，双键槽增大10～15%
5. 轴的结构工艺性 尽量增大过渡圆角半径，轴上各处的圆角半 径应尽可能统一
为便于装配零件，应去毛 刺，轴端制出45°倒角 进行磨削加工要 有砂轮越程槽
要车制螺纹，需 要退刀槽
键槽应置于同一直线上
例：试分析下图中轴上零件的定位和固定情况。
轴结构设计时，各轴段直径确定的基本原则：
① 按扭转强度理论确定出轴的最细处直径dmin ②安装标准件的轴径，应满足标准件装配尺寸要求 ③有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径
装 配 方 案 对 轴 结 构 的 影 响
2. 轴的结构应满足的条件
• 装在轴上的零件有准确的工作位置； • 便于零件的拆装和调整； • 具有良好的加工工艺性。
3. 轴各段的名称
轴颈（neck of shaft） 轴头（axle-neck）
轴肩（shaft shoulder） 轴身
轴和回转零件 的配合部分
➢ 按传递载荷分 心轴（mandrel）
只承受弯矩不 受扭矩的轴
传动轴(transmission shaft)
主要受扭矩或 弯矩很小的轴
转轴
既受弯矩又 受扭矩的轴
➢ 按轴的外形分
光轴（plain shaft）
阶梯轴（ste形pp状ed简s单ha，ft） 空心轴能（满ho加足llo工定w方位sh便af，t） 实心从轴加和 的（工装 需s工o轴 配l配 要i艺d上定方上sh零位便a考f件困t虑）装难，最好做成直轴，但轴 上零件不好固定；