轴的结构设计[优质ppt]

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《轴的结构设计》课件

《轴的结构设计》课件

轴的截面尺寸
01
根据扭矩和转速确定轴径。
02
根据轴上零件的尺寸和装配要求确定轴的结构尺寸 。
03
根据强度要求校核轴的截面尺寸。
轴的长度与直径
01
根据机器的整体布局和结构确定轴的长度。
02
根据强度要求确定轴的直径。
03 根据刚度要求校核轴的长度与直径的比例关系。
03
轴的强度与刚度
轴的强度计算
静强度计算
设计案例二:汽车发动机中的曲轴设计
总结词
高强度要求
详细描述
曲轴是汽车发动机中的关键部件,其结构设计需要满足高强度、高刚度和耐久性的要求。在设计曲轴 时,需要考虑材料、热处理、润滑和平衡等问题,以确保曲轴在复杂的工作环境下能够保持良好的性 能。
设计案例三:机床主轴设计
总结词
高精度要求
VS
详细描述
机床主轴是机床设备中的核心部件,其结 构设计需要满足高精度、高稳定性和耐久 性的要求。在设计主轴时,需要考虑材料 、轴承配置、润滑和平衡等问题,以确保 主轴在长时间的工作过程中能够保持高精 度的旋转运动。
对轴的表面进行喷丸、碾压、渗碳淬火等处理,以提高轴的表
面硬度和抗疲劳性能。
04
轴的振动与平衡
轴的振动与产生原因
01
02
03
转子不平衡
转子质量分布不均匀,导 致旋转时产生周期性离心 力,引起轴振动。
轴承座松动
轴承座与机架之间的连接 不牢固,导致轴承在旋转 时发生相对位移,引起轴 振动。
联轴器不对中
02
轴的结构设计
轴的基本组成
轴头
与轮毂配合,传递运动和转矩 。
轴颈
支撑轴头,装轴承。

轴的分类与结构设计及其应用课件-PPT

轴的分类与结构设计及其应用课件-PPT

③ 圆螺母: 可承受较大的轴向力,但因切制螺纹而易引起应力集
中,降低轴的疲劳强度 主要用于轴端或轴上两零件间距较大时。
双圆螺母
④轴端挡圈 只适用于定位轴端零件。
⑤弹性挡圈、紧钉螺钉、锁紧挡圈作轴向定位
特点:承受轴向力能力较差,适用于轴向力不大 的场合。
弹性挡圈
紧钉螺定
锁紧挡圈
6圆锥面定位 特点: ⑥多用于承受冲击
作用:防止和限制轴上零件与轴发生相对转动。
结构不合理! 直轴又分为光轴、阶梯轴;
阶梯轴:轴上零件易于装配定位,转轴多为阶梯轴
尽量减小悬臂长度或不采用悬臂布置;
③传动轴:工作时只承受扭矩,不承受弯矩或所承受弯矩很小的轴。
只适用于定位轴端零件。
3 各轴段直径和长度的确定 直轴又分为光轴、阶梯轴;
结构不合理!
(2)合理设计轴上零件的结构,以减小轴的载荷
强度、耐磨性时:40Cr 40CrNi 40MnB 特点:承受轴向力能力较差,适用于轴向力不大的场合。 (3) 减小轴上的应力集中。 轴上零件的装配方案不同,则轴的结构形状也不相同。 (4) 为了减少装夹工件的时间,同一轴上不同轴段的键槽应布置在轴的同一母线上。 装配方案包括:轴上主要零件的装配方向、装配顺序和相互关系。 如两零件的间距较大时,不宜采用套筒定位。 强度、耐磨性时:40Cr 40CrNi 40MnB 根据总体结构的要求进行轴的结构设计 阶梯轴:轴上零件易于装配定位,转轴多为阶梯轴 首先按扭转强度初步估算轴的直径 (4) 为了减少装夹工件的时间,同一轴上不同轴段的键槽应布置在轴的同一母线上。 (2)需要磨削加工的轴段,应留有砂轮越程槽。 ②保证零件所需的装配空间、调整空间。 轴肩过多时,将不利于加工。 1 拟订轴上零件的装配方案 (1)轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置。 直轴又分为光轴、阶梯轴; ⑤弹性挡圈、紧钉螺钉、锁紧挡圈作轴向定位 作用:防止和限制轴上零件与轴发生相对转动。 (3)轴应具有良好的制造工艺性。

轴的设计 ppt课件

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二)轴上零件装配工艺性要求 轴的配合直径应圆整为标准值 轴端应有cX45º的倒角 与零件过盈配合的轴端应加工出导向锥面。
° °
a)倒角
b)导向锥面
五. 提高轴强度、刚度的措施
一)合理布置轴上零件,改善轴的受力情况
1. 使弯矩分布合理——把轴、毂配合分成两段,减小最大弯 矩值。
F
F
不合理结构
合理结构
轴的结构设计目的——合理确定轴的外部形状和全部尺寸
一. 轴系结构分析
轴承盖 滚动轴承 齿轮 滚动轴承 轴承盖 键槽
半联轴器
轴颈
轴身
轴头
轴颈
轴身
轴头
轴颈:轴上与轴承配合的部分 轴头:与轮毂配合的部分 轴身:联接轴颈和轴头的非配合部分 轴环:直径大且呈环状的短轴段 轴肩:截面尺寸变化的台阶处
三. 按弯、扭合成强度计算 —— 用于转轴强度计算
强度计算的前提条件:轴的结构设计初步完成,支承点位置 确定,支反力可求。
转轴危险截面
弯曲应
力:b
M W
1 d3 10
上的应力状态
扭剪应力:T
T WT
1d3 5
根椐第三强度理论转轴危险截面上的应力:
c b24T2 W M 24 W T T 2M W 2 T2M W c
§ 3 轴的强度计算
一.按扭转强度计算——适用于传动轴、转轴初算
扭转强度条件:T
T WT
9550103 P
WT n [T]
式中:
T ——轴的扭剪应力(MPa);
T ——轴传递的转矩(N·mm);
WT ——轴的抗扭剖面系数(mm3),对于实心圆轴,
WT1d36d530.2d3
P ——轴传递的功率(KW);

轴的结构设计课件

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球墨铸铁容易获得复杂的形状,而且吸振性好,对应 力集中敏感性低,适用于制造外形复杂的轴,如曲轴和凸 轮轴等。
轴的结构设计
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五、轴的设计
类比法
根据轴的工作条件,选择与其相似的轴进行类比及结 构设计,画出轴的零件图。
设计计算法
开始设计轴时,通常还不知道轴上零件的位置及支点情 况,无法确定轴的受力情况,只有待轴的结构设计基本完 成后,才能对轴进行受力分析及强度计算。因此,一般在 进行轴的结构设计前先按纯扭转受力情况对轴的直径进行 估算。然后进行轴的结构设计后,再按弯扭合成的理论进 行轴危险截面的强度校核。
强度不够,则必须重新修改轴的结构。 (5)绘制轴的零件工作图
轴的结构设计
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六、轴毂联接
轴毂联接主要是用来实现轴和轮毂之间的周向固定并 用来传递运动和扭矩,有些可承受少量轴向力。
轴毂连接
键连接 花键连接
松键连接 紧键连接
过盈配合连接
销连接
平键连接 半圆键连接
楔键连接 切向键连接
轴的结构设计
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(一)键联接
1.轴上零件的轴向定位与固定 常用的轴向固定方法有:轴肩(轴环)、圆螺母(止
动片)、套筒、弹性挡圈、紧定螺钉、轴端挡圈定位等。
轴的结构设计
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轴肩(轴环)
特点:结构简单,定位可靠 ,可承受较大的轴向力 应用:齿轮、带轮、联轴器、 轴承等的轴向定位
轴的结构设计
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圆螺母
特点:定位可靠,装拆方便,可承受较大的轴向力 由于切制螺纹使轴的疲劳强度下降
轴的结构设计
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2.轴上零件的周向固定
为了传递运动和转矩,防止轴上零件与轴作相对转动, 轴和轴上零件必须可靠地沿周向固定(连接)。常用的周 向固定方法有:销、键、花键、过盈配合和成形联接等, 其中以键和花键联接应用最广。

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(1)转动灵活,间隙合适。 (2)轴瓦与座体贴实,上、下轴瓦比剖分面高 0.1mm。 (3)油路畅通。 (4)润滑良好。
2、键连接 采用键、花键、销、过盈配合等方式,其结构形式、 特点与应用见表16-3。
1)平键 2)花键
平键、半圆键连接 主要是实现轴上零件的周向固定,并能传递较大的 扭矩,而且拆装方便,应用很广泛。以普通平键中的A型 应用最为普遍。以键的两侧面来传递扭矩,顶面与被联 结件不接触,留有间隙。
基本代号(数字、字母)
五 ∣ 四 ∣ 三 ∣ 二 ∣ 一
后置代号 (字母+数字)
∣ ∣ ∣ ∣ ∣∣∣
轴 承 分 部 件 代 号
类 型 代 号
宽 度 系 列 代 号
直 径 系 列 代 号
内 径 代 号
密 封 与 防 尘 代 号
保特 持殊 架轴 及承 材材 料料 代代 号号
公 差 等 级 代 号
内游其 部隙他 结代代 构号号 代 号
代号
/P2、/P4、/P5、/P6、/P6X、/P0
(4)轴承的径向游隙 (5)保持架代号 注: 滚动轴承代号比较复杂,上述代号仅为最常用的、最有规 律的部分。具体应用时,若遇到看不懂的代号时,应查阅 GB/T272-93。
滚动轴承代号举例说明: 6308 6--深沟球轴承,3--中系列,08--内径d=40mm, 公差等级为“0”级,游隙组为“0”组; N--圆柱滚子轴承,1--特轻系列,05--内径d=25mm, 公差等级为5级,游隙组为“0”组; 7--角接触球轴承,2--轻系列,14--内径d=70mm,公 差等级为4级,游隙组为“0”组,公称接触角α=15°;
3)紧定螺钉、销
4)过盈配合
销连接
销连接主要用来固定零件间的相对置,与平键 连接相比较,它所承受的载荷要小,主要起定位作 用。分圆柱销和圆锥销两种。圆锥销标准锥度为1: 50,且以小端直径为标准。两者都选过渡配合。有 时也用开口销。

《轴的结构设计》课件

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轴承润滑:根据轴的工作环境、温度、载荷等因素选择合适的轴承润滑方式,如油润滑、脂 润滑、固体润滑等。
根据轴的用途和受力情况,确定轴的直径和长度 考虑轴的强度、刚度和耐磨性等因素,选择合适的材料和热处理工艺 计算轴的临界转速,避免共振现象 设计轴的键槽、螺纹等结构,保证轴的装配和拆卸方便
轴肩固定:轴肩与轴承外圈配合,轴肩与轴承内圈配合 轴套固定:轴套与轴承外圈配合,轴套与轴承内圈配合 轴肩轴套固定:轴肩与轴承外圈配合,轴套与轴承内圈配合 轴肩轴套轴端固定:轴肩与轴承外圈配合,轴套与轴承内圈配合,轴端与轴承外圈配合
,
汇报人:
01
02
03
04
05
06
轴头:轴的端部,用于安装轴承或 其他零件
轴肩:轴颈与轴头之间的过渡部分, 用于固定轴承
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
轴颈:轴的圆柱形部分,用于支撑 和传递扭矩
轴端:轴的末端,用于安装其他零 件或连接其他部件
轴身是轴的主要组 成部分,通常由钢、 铝或其他金属材料 制成
汇报人:
确定轴承的类型: 球轴承、滚子轴承、 滑动轴承等
确定轴承的尺寸: 根据轴的直径和长 度选择合适的轴承 尺寸
确定轴承的数量: 根据轴的载荷和转 速选择合适的轴承 数量
确定轴承的安装方 式:轴向固定、径 向固定、轴向和径 向固定等
固定端:轴的一 端固定在支撑件 上,提供轴的稳
定性和刚度
游动端:轴的另 一端可以自由移 动,提供轴的灵
材料特性:高强 度、高硬度、耐 磨损、耐腐蚀
应用领域:广泛应 用于机械、汽车、 航空、航天等领域
热处理:淬火、 回火、正火等热 处理工艺
合金元素:铬、镍、 钼、钒等元素,提 高材料的性能和稳 定性

机械制造基础课件-轴的设计

机械制造基础课件-轴的设计
1、 轴向定位 、
承受很小的轴向力 紧定螺钉
第二节 轴的结构设计
1、 轴向定位 、
第二节 轴的结构设计
2、周向定位

花 键
弹性环
第二节 轴的结构设计
2、周向定位 、

成形联接
过盈配合
第二节 轴的结构设计
四、轴上各轴段的尺寸确定 1)直径确定依据 ) ①满足强度和刚度要求 ②轴颈直径必须符合相配轴承的内径 ③安装联轴器、离合器等零件的轴头直径应与相应孔径范 安装联轴器、 围相适应 ④与齿轮等零件相配合的其它轴头直径,应采用标准直径 与齿轮等零件相配合的其它轴头直径, ⑤轴上需车制螺纹的部分,其直径必须符合外螺纹大径的 轴上需车制螺纹的部分, 标准系列

绘制出合成弯矩图。 3)计算出合成弯矩 M = M 2 + M 2 ,绘制出合成弯矩图。 H V 作出扭矩( ) 4)作出扭矩(T)图。 式中α为考虑弯曲应力与扭转切 5)计算当量弯矩 M e = M + (αT ) ,式中 为考虑弯曲应力与扭转切 应力循环特性的不同而引入的修正系数。 应力循环特性的不同而引入的修正系数。
(二)轴的结构设计内容 轴的合理外形和全部结构尺寸
第二节 轴的结构设计
三、 轴上零件的固定
定位: 定位:指零件在轴上安装到位 位置准确) (位置准确) 固定: 固定:指工作时零件与轴之间相对 位置保持不变(位置不动) 位置保持不变(位置不动)
第二节
1、轴向定位 、 轴肩和轴环
轴的结构设计
特点: 特点:能承受较大的轴向力 常用于齿轮、 常用于齿轮、链轮等轴向定位
传动轴
点击图动画演示
汽车中联接变速箱与后桥之间的轴
第一节 概述
轴的应用和分类 轴的应用
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键连接
花键连接 销钉连接
(三)轴的加工和装配工艺性
轴的结构形状和尺寸应尽量满足加工、装配和维修 的要求。为此,常采用以下措施: 1.当某一轴段需车制螺纹或磨削加工时,应留有退刀槽或 砂轮越程槽。 2.轴上所有键槽应沿轴的同一母线布置。
3.为了便于轴上零件的装配和去除毛刺,轴及轴肩端部一 般均应制出45º的倒角。 4.为便于加工,应使轴上直径相近处的圆角、倒角、键槽、 退刀槽和越程槽等尺寸一致。
制造工艺方面,提高轴的表面质量,降低表面粗糙度, 对轴表面采用碾压、喷丸和表面热处理等强化方法,均可 显著提高轴的疲劳强度。
(二)零件在轴上的固定
轴上零件的定位是为了保证传动件在轴上有准确的安 装位置;固定则是为了保证轴上零件在运转中保持原位 不变。作为轴的具体结构,既起定位作用又起固定作用。
1.轴上零件的轴向定位与固定 常用的轴向固定方法有:轴肩(轴环)、圆螺母(止
有两个键槽可增大7%—10%。
(二)弯扭合成强度计算(转轴)
转轴同时承受扭矩和弯矩,必须按二者组合强度进行 计算。通常把轴当作置于铰链支座上的梁,作用于轴上零 件的力作为集中力,其作用点取为零件轮毂宽度的中点上。 具体的计算步骤如下: 1)画轴的空间力系图,分解为水平面分力和垂直面分力;
2)计算水平面和垂直面上的弯矩并作出弯矩图;
2) 轴要便于加工,有良好的加工和装配工艺性,轴上的 零件应便于装拆和调整(工艺性要求);
3) 轴上零件布置合理, 受力合理, 利于提高强度和刚度 (强度和刚度要求);
(一)轴的强度、刚度
轴的强度与工作应力的大小和性质有关,在进行轴的 结构设计时应注意以下几点:
1.使轴的形状接近于等强度条件,以充分利用材料的承 载能力。对于只受转矩的传动轴,常制成光轴的形状; 对于受交变弯曲载荷的轴一般制成阶梯轴。
3)计算合成弯矩M,并作出合成弯矩图;
4)计算转矩T ,并作出转矩图;
5)计算当量弯矩Me,绘出当量弯矩图。
6)根据当量弯矩图找出危险截面,进行轴的强度校核。
转轴的弯扭组合强度条件:
eM W e M 0 2. 1d(a 3 )T2 [1]b
e —当量应力(N/㎜2);
Me —当量弯矩(N·㎜), Me M2(aT )2
2.尽量避免各轴段剖面突然改变以降低局部应力集中,提 高轴的疲劳强度。
结构设计方面,轴截面尺寸突变处会造成应力集中, 所以对阶梯轴相邻轴段直径不宜相差太大,在轴径变 化处的过渡圆角半径不宜过小。尽量避免在轴上开横 孔、凹槽和加工螺纹。在重要结构中可采用凹切圆角、 过渡肩环,以增加轴肩处过渡圆角半径和减小应力集 中。为减小轮毂的轴压配合引起的应力集中,可开减 载槽。
M—危险截面上的合成弯矩, M MH 2 MV2(Nmm ) 其中MH、MV分别为水平面上、垂直面上的弯矩。 W —轴危险截面弯曲截面系数,对圆截面W≈0.1d3。
—折合系数
对于不变转矩,
a [1]b 0.3 [1]b
对于脉动循环扭矩,
a[1]b 0.59 [0]b
对于频繁正反转的轴,τ可视为对称循环交变应力,取
一、概述
传动零件必须被支承起来以后才能进行工作,支承传 动件的零件称为轴;轴与轴毂之间的连接称为轴毂连接。
(一)轴的功用
轴是组成机器的重要零件之一,轴的主要功用是支承 旋转零件、传递转矩和运动。
(二)轴的分类
转轴 (1)按承受载荷不同分 心轴
传动轴
转轴:工作时既承受弯矩又承受转矩的轴。机器中最常见 的轴,通常简称为轴。(动画展示)
项目十一轴和轴毂连接
➢概述 ➢ ➢轴的结构设计 ➢ ➢轴的强度计算 ➢ ➢轴的材料及选择 ➢
(一)教学要求 1、了解轴的分类 2、掌握轴结构设计 3、掌握轴的强度计算方法 4、了解轴的疲劳强度计算和振动 5、掌握平键、花键联接设计计算方法 6、了解其它联接的类型与特点 (二)教学的重点与难点 1、轴的结构设计 2、弯扭合成法计算轴的强度 3、平键、花键联接强度计算
三、轴的强度计算
(一)扭转强度计算(传动轴)
对于圆截面的实心轴,其抗扭强度条件为:
T
Wp
9.55106 0.2d3
P
n []
由上式可得轴的直径计算公式:
d3 9.55106PC3 P
0.2[]n
n
求出的直径值,需圆整成标准直径,并作为轴的最
小直径。如轴上有一个键槽,可将值增大3%—5%,如
轴端压板 特点:可承受剧烈振动和冲击。 应用:用于轴端零件的固定,
紧定螺钉
特点:可承受很小的轴向力。 应用:适用于轴向力很小,转速 低的场合
2.轴上零件的周向固定
为了传递运动和转矩,防止轴上零件与轴作相对转动, 轴和轴上零件必须可靠地沿周向固定(连接)。常用的周 向固定方法有:销、键、花键、过盈配合和成形联接等, 其中以键和花键联接应用最广。
1
若扭矩变化规律不清,一般也按脉动循环处理;
[ 1]b 、[ 0 ]b、 [ 1]b —分别为对称循环、脉动循环
例:减速器中的轴
心轴: 用来支承转动零件,只承受弯矩而不传递转矩。 又可分为固定心轴和转动心轴。 例: 自行车的前轮轴(固定心轴),图b。
列车车轴(转动心轴),图a。
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。
例:汽车中联接变速箱与后桥之间的传动轴。
(2)按轴线形状的不同分 例:减速器中的轴(直轴)
直轴 曲轴
光轴 阶梯轴
挠性钢丝轴
例:曲轴 例:挠性钢丝轴
二、轴的结构设计
轴的结构设计就是确定轴的外形和全部结构尺寸。
轴颈
轴头
轴身
圆柱齿轮减速器中的从动轴
轴头 :轴上与旋转零件配合的轴段
阶梯轴 轴颈 :轴上与轴承配合的轴段
轴身 :轴上连接轴头与轴颈的非配合部分 轴的结构设计应满足以下条件:
1) 轴和装在轴上的零件要有准确而可靠的工作位置(定 位和固定要求);
动片)、套筒、弹性挡圈、紧定螺钉、轴端挡圈单,定位可靠 ,可承受较大的轴向力 应用:齿轮、带轮、联轴器、 轴承等的轴向定位
圆螺母
特点:定位可靠,装拆方便,可承受较大的轴向力 由于切制螺纹使轴的疲劳强度下降 应用:常用于轴的中部和端部
弹性挡圈
特点:结构简单紧凑,只能承受很小的轴向力。 应用:常用于固定滚动轴承等的轴向定位
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