16轴

Page 9
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
Page 10
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
Page 11
第16章 轴
16.1 概述
16.1.1 轴的分类
直 轴
按 截 面 形 状 不 同
16.1.2 轴的材料 碳钢
优点： ① 价格便宜
缺点： ① 可淬性差
②
对应力集中不敏感
②
不适合做大尺寸轴
Page 22
第16章 轴
16.1 概述
16.1.2 轴的材料 碳钢
常用的牌号： 30~50号钢 调质（也有正火处理）
最常用45钢
不重要场合可用Q234-275钢
Page 23
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
Page 4
第16章 轴
难点：
阶梯轴的结构设计
轴的疲劳强度校核
Page 5
第16章 轴
16.1 16.2 16.3 16.4
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
百度文库
Page 36
第16章 轴
16.3 轴的强度设计
16.3.2 按许用弯曲应力计算
M M (T )
2
2
T
r 1
r 0
[ 1b ] /[ 1b ] 1
[ 1b ] /[ 0b ] 1
r 1
[ 1b ] /[ 1b ] 1
16.1.1 轴的分类
M
按承载情况不同分类
转 轴 心 轴
传动轴
只受T不受M
Page 20
第16章 轴
16.1 概述
16.1.2 轴的材料
要求：
1、抗疲劳强度性能好，应力集中小
2、轴颈、轴头有足够强度，耐磨性好 3、有良好加工工艺性和热处理性能
4、价格便宜
Page 21
第16章 轴
16.1 概述
Page 33
第16章 轴
16.2 轴的结构设计
16.2.4 结构草图画法
设计轴结构草图的步骤 1、传动件的受力分析 2、估算轴受扭段的最小直径 3、决定各段直径 4、决定各段长度（装配图才可决定）
Page 34
第16章 轴
16.3 轴的强度设计
复习：轴的力学模型和受力分析
Page 35
直 轴
按 截 面 形 状 不 同
实心轴
空心轴
Page 15
第16章 轴
16.1 概述
16.1.1 轴的分类
M
按承载情况不同分类
转 轴 心 轴
传动轴 既受M又受 T
Page 16
第16章 轴
16.1 概述
16.1.1 轴的分类
M
按承载情况不同分类
转 轴 心 轴
传动轴 只受M不受 T
Page 17
16.1 概述
16.1.2 轴的材料 合金钢
优点： ① ② ③ 可淬性好 可做大尺寸轴 有一些特殊性能： 耐磨、抗高温、耐腐蚀
Page 24
缺点： ① ② 对应力集中敏感 价格昂贵
第16章 轴
16.1 概述
16.1.2 轴的材料 合金钢
常用的牌号：
一般场合
中碳合金钢
重要场合(冲击载荷、震动等） 低碳合金钢 12CrNi2,40cr
n工作转速 ncr1
挠性轴
1.4ncr1 n 0.7ncr 2
Page 42
第16章 轴
16.6 提高轴的强度、刚度和减轻重量的措施
从结构方面
1. 合理布置轴上零件，减小轴受转矩
2. 改进轴上零件结构，减小轴受弯矩 3. 采用载荷分担的方法减小轴的载荷 4. 采用力平衡或局部相互抵消的办法减小轴的载荷 5. 改变支点位置，改善轴的强度和刚度
锻造毛坯 铸造毛坯 空心轴 焊接毛坯
强度好，质量小，制造较复杂
小批量
Page 31
第16章 轴
16.2 轴的结构设计
16.2.3 零件在轴上的固定
课本P311
Page 32
第16章 轴
16.2 轴的结构设计
16.2.4 结构草图画法
已知条件 1、轴的转速 n (r/min) 和传递的功率 P (kW) 2、传动件主要参数尺寸 3、轴承类型和形式 4、轴的装配草图
刚度条件：
ymax [ y]
max [ ]
max [ ]
Page 40
第16章 轴
16.5 轴的临界转速
目的：防止共振的破坏。
轴的振动

横向振动 扭转振动 纵向振动
Page 41
第16章 轴
16.5 轴的临界转速
n工作转速 ncr1
刚性轴
n (0.75 ~ 0.8)ncr1
Page 25
第16章 轴
16.1 概述
16.1.2 轴的材料 球墨铸铁
优点： ① ② ③ ④ 易成形，易铸造 对应力集中不敏感 有良好的吸振性、耐磨性 价格便宜
Page 26
缺点： ① ② 强度低，尤其抗弯强度低 铸造品质不稳定
第16章 轴
16.1 概述
16.1.2 轴的材料 球墨铸铁
Page 29
第16章 轴
16.1 概述
16.1.3 轴设计的主要问题
N 开始 选择材料 热处理方式 估算 直径 结构 设计
强度 刚度 计算 稳定性
Y
绘制 零件图
结束
N
Page 30
第16章 轴
16.2 轴的结构设计
16.2.1 轴的毛坯
车制圆钢 尺寸较小，截面尺寸变化大 尺寸较大，大批量生产，重要场合 形状复杂轴，应用很少
光 轴
阶梯轴
Page 12
第16章 轴
16.1 概述
16.1.1 轴的分类
直 轴
按 截 面 形 状 不 同
光 轴
阶梯轴
Page 13
第16章 轴
16.1 概述
16.1.1 轴的分类
直 轴
按 截 面 形 状 不 同
实心轴
空心轴
Page 14
第16章 轴
16.1 概述
16.1.1 轴的分类
只适合形状复杂轴
Page 27
第16章 轴
16.1 概述
16.1.3 轴设计的主要问题
强度计算
设计计算
刚度计算
结构设计
振动、稳定性计算
Page 28
第16章 轴
16.1 概述
16.1.3 轴设计的主要问题
零件的安装、固定、定位
设计计算
轴上零件的固定
结构设计
毛坯制造、轴的加工、热处理 轴的检测、探伤
16.5
16.6
Page 6
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
Page 7
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
Page 8
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
写在前面的话 在看PPT之前，最好已经是将《机械设计》完整 的复习了一遍，这样看起来才有重点；
PPT仅供参考，不能过于依赖，复习仍然以课本 和作业为主，认真看书和布置的作业；
作业题目和例题一定要动手做，不能只是一味的 看，合住书自己做一遍效果才是最真实的；
第4篇 轴、轴承、联轴器
第16章 轴
Page 43
第16章 轴
16.6 提高轴的强度、刚度和减轻重量的措施
从工艺方面
1. 改进轴的结构，减少应力集中
2. 改善表面品质提高轴的疲劳强度
Page 44
1
3
2
一、轴上零件的固定
1、联轴器轴向和周向均未固定； 2、齿轮周向未固定； 3、套筒轴向固定齿轮不可靠；
Page 45
1
4
Page 37
第16章 轴
16.4 轴的刚度
目的： 防止因弯曲、扭转变形过大而影响机器正常运转
Page 38
第16章 轴
16.4 轴的刚度
计算指标： 刚度：指轴所载荷与受载后产生的弹性变形比值

弯曲变形指标：挠度 y、转角 扭转变形指标：扭转角
Page 39
第16章 轴
16.4 轴的刚度
1
4
5
10 3
2
9
8
四、装拆与调整
10.缺少台阶，轴承装拆不便； 11.套筒过高，轴承无法装拆； 12.缺少调整垫片，无法调整轴承间隙； 13.整体式箱体不便装拆。
Page 48
12
13 11
15 15
6
7
1
4
5
14 10 3
2
9
8
五、润滑和密封
14.轴与轴承盖之间缺少密封； 15.缺少挡油环。
第16章 轴
16.3 轴的强度设计
16.3.2 按许用弯曲应力计算
步骤
1）画出轴的空间力系图；（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； 3）计算合成弯矩M并作出弯矩图；
4）计算转矩M T并作出转矩图；
5）计算当量弯矩M ，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。
第16章 轴
16.1 概述
16.1.1 轴的分类
M
按承载情况不同分类
转 轴 心 轴
传动轴 固定心轴：轴固定 转动心轴：轴转动
Page 18
第16章 轴
16.1 概述
16.1.1 轴的分类
M
按承载情况不同分类
转 轴 心 轴
传动轴 固定心轴 转动心轴
Page 19
第16章 轴
16.1 概述
5
3
2
二、转动件与静止件的关系
4.联轴器与轴承盖接触； 5.轴与轴承盖接触；
Page 46
6
7
1
4 5 3 2 三、零件的结构工艺性 6.箱体端面的加工面积过大 7.轴承盖无退刀槽； 8.轴承盖外端面的加工面积过大； 9.轴头伸出过长，增加了加工和装配长度
Page 47
9
8
12
13 11
6
7
Page 49
齿轮轴系正确结构:
Page 50