轴的设计 ppt课件
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轴的设计 ppt课件
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
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
27
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
29
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
30
(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
12
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
13
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
17
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。
机械设计基础课件第十四章 轴
第十四章
• • • • • • 轴的功用和类型 轴的材料 轴的结构设计 轴的强度计算 轴的刚度计算 轴的临界转速的概念
轴
第一节 轴的功用和类型
一、轴的功用
● 支撑回转零件,如齿轮、带轮; 传递运动和转矩 ●
二、轴的类型
● 心轴 — 只承受弯矩 按受载 ● 传动轴 — 只承受转矩 ● 转轴 — 既受弯矩、又受转矩 ● 直 轴(光轴、阶梯轴) ●曲 轴
第三节 轴的结构设计
倒角
砂轮越程槽
第三节 轴的结构设计
轴环
第三节 轴的结构设计
• 三、轴上零件的轴向定位和固定 • 定位 - 使轴上零件处于正确的工作位置;
• 固定 - 使轴上零件牢固地保持这一位置。 阶梯轴上截 • 目的 - 防止轴上零件工作时发生轴向蹿动。 面变化处 • 常用的轴向定位和固定方法:
第三节 轴的结构设计
为保证轴上零件紧靠在定位面(轴肩),轴 肩的圆角须大于C1或R。
第三节 轴的结构设计
• 四、改善轴的受力状况,减小应力集中 • 合理布置轴上零件可以改善轴的受力状况。
第三节 轴的结构设计
• 减小应力集中 • 零件截面发生突 然变化的地方, 都会产生应力集 中。合金钢对应 力集中比较敏感, 尤需加以注意。
第四节 轴的强度计算
第四节 轴的强度计算
第四节 轴的强度计算
第四节 轴的强度计算
第四节 轴的强度计算
• 若计算的截面有一个键槽,则将计算出的轴的直 径 d加大4%左右,若两个键槽,则增大8%,然 后圆整成标准直径。 • 对于一般用途的轴,按上述方法设计计算即可。 对于重要的轴,还需进一步的强度校核(如安全 系数法) • 安全系数的校核计算包括疲劳强度和静力强度两 项内容。 • 疲劳强度的校核即计入应力集中、表面状态和绝 对尺寸影响以后的精确校核。 • 静强度校核的目的在于校核轴对塑性变形的抵抗 能力。
• • • • • • 轴的功用和类型 轴的材料 轴的结构设计 轴的强度计算 轴的刚度计算 轴的临界转速的概念
轴
第一节 轴的功用和类型
一、轴的功用
● 支撑回转零件,如齿轮、带轮; 传递运动和转矩 ●
二、轴的类型
● 心轴 — 只承受弯矩 按受载 ● 传动轴 — 只承受转矩 ● 转轴 — 既受弯矩、又受转矩 ● 直 轴(光轴、阶梯轴) ●曲 轴
第三节 轴的结构设计
倒角
砂轮越程槽
第三节 轴的结构设计
轴环
第三节 轴的结构设计
• 三、轴上零件的轴向定位和固定 • 定位 - 使轴上零件处于正确的工作位置;
• 固定 - 使轴上零件牢固地保持这一位置。 阶梯轴上截 • 目的 - 防止轴上零件工作时发生轴向蹿动。 面变化处 • 常用的轴向定位和固定方法:
第三节 轴的结构设计
为保证轴上零件紧靠在定位面(轴肩),轴 肩的圆角须大于C1或R。
第三节 轴的结构设计
• 四、改善轴的受力状况,减小应力集中 • 合理布置轴上零件可以改善轴的受力状况。
第三节 轴的结构设计
• 减小应力集中 • 零件截面发生突 然变化的地方, 都会产生应力集 中。合金钢对应 力集中比较敏感, 尤需加以注意。
第四节 轴的强度计算
第四节 轴的强度计算
第四节 轴的强度计算
第四节 轴的强度计算
第四节 轴的强度计算
• 若计算的截面有一个键槽,则将计算出的轴的直 径 d加大4%左右,若两个键槽,则增大8%,然 后圆整成标准直径。 • 对于一般用途的轴,按上述方法设计计算即可。 对于重要的轴,还需进一步的强度校核(如安全 系数法) • 安全系数的校核计算包括疲劳强度和静力强度两 项内容。 • 疲劳强度的校核即计入应力集中、表面状态和绝 对尺寸影响以后的精确校核。 • 静强度校核的目的在于校核轴对塑性变形的抵抗 能力。
《轴的结构设计》课件
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
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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
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
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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
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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
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
键
花 键
弹性环
第二节 轴的结构设计
2、周向定位 、
销
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
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
键
花 键
弹性环
第二节 轴的结构设计
2、周向定位 、
销
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
轴类零件加工课件-PPT课件
2024/8/8
5
4)表面粗糙度 轴类零件的各加工表面均有表面粗糙度的 要求。一般说来,支承轴颈的表面粗糙度要求
为Ra0.63~0.16μm。配合轴颈的表面粗糙度 Ra2.5~0.63μm。
2024/8/8
6
CA6140型车床主轴简图
2024/8/8
7 2024/8/8
8
3.轴类零件的材料与毛坯
2024/8/8
2
轴的种类
2024/8/8
3
2.轴类零件的主要技术要求
1)尺寸精度 轴颈是轴类零件的重要表面,它的直径精度根 据使用要求通常为IT6~IT9,有时可达IT5。 2) 形状精度 轴颈的几何形状精度(圆度、圆柱度)应限制 在直径公差范围之内。对几何形状精度要求较高 时,则应在零件图上专门标注形状公差。
2024/8/8
32
(3)减小表面粗糙度值。因为每颗磨粒切削厚度变小,表 面切痕深度浅,表面粗糙度值小,作用在工件上的法向磨削力 也相应减小,所以又可提高加工精度。
但高速磨削对砂轮、机床均有一些特殊要求,应予充分 注意。
• 必须提高砂轮的强度,以免砂轮因离心力而破裂,按切 削速度规范选用砂轮。
• 砂轮主轴的轴承间隙要适当加大,冷态间隙为0.04~ 0.05mm,热态间隙为0.03mm左右。
2024/8/8
16
2.加工阶段的划分
由于轴是多阶梯(机床主轴还带通孔)的零件,切除大 量金属后,会引起残余应力重新分布而变形,故安排工序时, 一定要粗精分开,
(1)粗加工阶段: 目的:切除大部余量,提高生产率,留足够余量,及时发
现缺陷。
粗加工之后安排调质处理:提高综合机械性能,为后 续热处理做准备;去除内应力。
2024/8/8
5
4)表面粗糙度 轴类零件的各加工表面均有表面粗糙度的 要求。一般说来,支承轴颈的表面粗糙度要求
为Ra0.63~0.16μm。配合轴颈的表面粗糙度 Ra2.5~0.63μm。
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CA6140型车床主轴简图
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3.轴类零件的材料与毛坯
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轴的种类
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2.轴类零件的主要技术要求
1)尺寸精度 轴颈是轴类零件的重要表面,它的直径精度根 据使用要求通常为IT6~IT9,有时可达IT5。 2) 形状精度 轴颈的几何形状精度(圆度、圆柱度)应限制 在直径公差范围之内。对几何形状精度要求较高 时,则应在零件图上专门标注形状公差。
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(3)减小表面粗糙度值。因为每颗磨粒切削厚度变小,表 面切痕深度浅,表面粗糙度值小,作用在工件上的法向磨削力 也相应减小,所以又可提高加工精度。
但高速磨削对砂轮、机床均有一些特殊要求,应予充分 注意。
• 必须提高砂轮的强度,以免砂轮因离心力而破裂,按切 削速度规范选用砂轮。
• 砂轮主轴的轴承间隙要适当加大,冷态间隙为0.04~ 0.05mm,热态间隙为0.03mm左右。
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2.加工阶段的划分
由于轴是多阶梯(机床主轴还带通孔)的零件,切除大 量金属后,会引起残余应力重新分布而变形,故安排工序时, 一定要粗精分开,
(1)粗加工阶段: 目的:切除大部余量,提高生产率,留足够余量,及时发
现缺陷。
粗加工之后安排调质处理:提高综合机械性能,为后 续热处理做准备;去除内应力。
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n [ ]
Wp
0.2d 3
实心圆轴的计算公式
9.55 106 P
P
d 3
C3
0.2[ ]n
n
P↑,c↑, n ↓,[T ] ↓, → d↑
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%,如有
两个键槽可增大7%—10%,圆整为标准直径。
轴常用的几种材料的[ T ]及C值
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)。
10.2.1 拟定轴上零件的装配方案
• 1.轴上零件的布置 是否具有合理性(外形、结构、尺寸、受
力状况、选材、轴的强度) 2.轴上零件的装配
装配方案是指轴上零件的装配方向、顺序和相互 关系。
装配方案的选用受轴上零件的布置、定位、和 固定方式以及装配工艺等多种因素的影响,故应 通过对比分析,择优选用。
遵循原则:
1)配合性质不同的表面,直径应不同
2)加工精度、表面粗糙度不同的表面,直径
应
不同
3)应便于轴上零件的装拆。
注意:
1)与轴承配合的轴颈,其直径必须符合滚动轴承内径 的标准;
2)轴上螺纹部分必须螺纹标准;
3)与轴上传动零件配合的轴头直径,应尽可能圆整成 标准直径尺寸系列值;
4)非配合的轴身直径,可不取标准尺寸,但一般应取 成整数。
10.2.2 初步估算轴的最小直径
1.类比法:分析对比,确定直径。
2.经验公式计算
高速输入轴直径 d=(0.8~1.2)D (D为与其相 连的电动机轴直径)
各级低速轴直径d=(0.3~0.4)a (a为同级齿 轮传动中心距)
3.按扭转强度计算
对于圆截面的实心轴,其抗扭强度条件为:
T
9.55106 P
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
减速器输出轴
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);
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);
轴的材料 Q235.20 1Cr18Ni9Ti
35
45
40Cr,35SiMn,2Cr13,
20CrMnTi
12~20
[T]/MPa
12~25
20~30
பைடு நூலகம்
30~40
C
160~135 148~125
135~118 118~107
40~52 107~98
10.2.3 确定个轴段的直径与长度
1.确定各轴段的直径