《轴系结构设计实例》PPT课件
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《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
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
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）；
轴系结构设计ppt课件
（ K τ） D ＝ 10.6 （ K σ） D － 1＝ 2.51
.
②过渡圆角
（
K
）＝
σD
Kσ βε σ
（
K
）＝
τD
Kτ βε τ
附表
1
r d ＝ 1 .5 42 ＝ 0 .036
D d ＝ 45 42 ＝1 .07
σ
＝
b
650
M Pa
K
K
＝ 1 .66
σ
τ＝1 .24
2
1 .69
因为齿轮的圆周速度V＝V1＝V2＝ 1.01m/s<2m/s所 以轴承采用 → 脂润滑 → 毡圈密封。
1
2
3
4
.
56
（二）轴的结构设计
1、 轴的结构外形如上图 2、 轴的长度尺寸：（与箱体尺寸，齿轮，链轮有关）
齿轮宽度：b2＝54mm、 齿轮侧边与内壁距离：a＝10～15mm（取 12mm） 箱体壁厚：δ≥8mm（取10mm）
＝1 .68
附表 5：
β ＝（ 0 .95
0
.90
） 2
＝
0
.93
附表 6：
ε
＝
σ
0
.
81
ε
＝
τ
0
.
76
（ （
K K
）＝
σD
）＝
τD
Kσ βε σ Kτ βε τ
＝ ＝
1 .68 0 .93 0 .81
1 .24 0 .93 0 .76
＝ 2 .23 ＝1 .75
（
K
轴外伸长度：l ≥10mm（取15mm）、
加工留量：△＝3～5mm （取4mm）、 扳手空间：M12，C1＝18mm、C2＝16mm 轴承端盖厚度：S=1.2δ=12mm 链轮宽度：b=52mm
.
②过渡圆角
（
K
）＝
σD
Kσ βε σ
（
K
）＝
τD
Kτ βε τ
附表
1
r d ＝ 1 .5 42 ＝ 0 .036
D d ＝ 45 42 ＝1 .07
σ
＝
b
650
M Pa
K
K
＝ 1 .66
σ
τ＝1 .24
2
1 .69
因为齿轮的圆周速度V＝V1＝V2＝ 1.01m/s<2m/s所 以轴承采用 → 脂润滑 → 毡圈密封。
1
2
3
4
.
56
（二）轴的结构设计
1、 轴的结构外形如上图 2、 轴的长度尺寸：（与箱体尺寸，齿轮，链轮有关）
齿轮宽度：b2＝54mm、 齿轮侧边与内壁距离：a＝10～15mm（取 12mm） 箱体壁厚：δ≥8mm（取10mm）
＝1 .68
附表 5：
β ＝（ 0 .95
0
.90
） 2
＝
0
.93
附表 6：
ε
＝
σ
0
.
81
ε
＝
τ
0
.
76
（ （
K K
）＝
σD
）＝
τD
Kσ βε σ Kτ βε τ
＝ ＝
1 .68 0 .93 0 .81
1 .24 0 .93 0 .76
＝ 2 .23 ＝1 .75
（
K
轴外伸长度：l ≥10mm（取15mm）、
加工留量：△＝3～5mm （取4mm）、 扳手空间：M12，C1＝18mm、C2＝16mm 轴承端盖厚度：S=1.2δ=12mm 链轮宽度：b=52mm
典型轴系结构教学PPT轴的结构设计
动。双向固定端的轴承可承受双向轴向载荷，游动端的轴承端面与轴承盖 之间留有较大的间隙。以适应轴的伸缩量，这种支承结构适用于轴的温度 变化大和跨距较大的场合。
点击图像看大图
14.7 滚动轴承的组Байду номын сангаас设计
3.两端游动式
b
D h r R
d D
h
C
r d
13.2 轴的结构设计
➢用轴肩或轴环固定零件时，常需采用其他附件来防止零件向另一方向 移动。
13.2 轴的结构设计
➢当轴向力不大而轴上零件间的距离较大时，可采用弹性挡圈固定。
13.2 轴的结构设计
➢当轴向力很小，转速很低或仅为防止零件偶然沿轴向滑动时，可采用 紧定螺钉固定。
13.2 轴的结构设计
13.2.2 零件在轴上的固定
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，轴上零件的周向
固定必须可靠。常用的周向固定方法有键、花键、销和过盈配合等联接。
13.2 轴的结构设计
轴向固定 零件在轴上的轴向定位要准确而可靠，以使其安装位置确定，能
承受轴向力而不产生轴向位移 ➢轴肩由定位面和内圆角组成
13.2 轴的结构设计
13.2.3 轴的加工和装配工艺性
轴的形状要力求简单，阶梯轴的级数应尽可能少，轴上各段的键槽、 圆角半径、倒角、中心孔等尺寸应尽可能统一，以利于加工和检验
轴上需磨削的轴段应设计出砂轮越程槽，需车制螺纹的轴段应有退 刀槽
当轴上有多处键槽时，应使各键槽位于轴的同一母线上
为使轴便于装配，轴端应有倒角
14.7.1 轴承的轴向固定
14.7 滚动轴承的组合设计
14.7.2 轴承组的轴向固定
除了合理选择轴承的类型和尺寸外，还必须正确、合理地进行轴承的 组合设计。即正确解决轴承的轴向位置固定、轴承与其它零件的配合、轴 承的调整与装拆等问题。
点击图像看大图
14.7 滚动轴承的组Байду номын сангаас设计
3.两端游动式
b
D h r R
d D
h
C
r d
13.2 轴的结构设计
➢用轴肩或轴环固定零件时，常需采用其他附件来防止零件向另一方向 移动。
13.2 轴的结构设计
➢当轴向力不大而轴上零件间的距离较大时，可采用弹性挡圈固定。
13.2 轴的结构设计
➢当轴向力很小，转速很低或仅为防止零件偶然沿轴向滑动时，可采用 紧定螺钉固定。
13.2 轴的结构设计
13.2.2 零件在轴上的固定
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，轴上零件的周向
固定必须可靠。常用的周向固定方法有键、花键、销和过盈配合等联接。
13.2 轴的结构设计
轴向固定 零件在轴上的轴向定位要准确而可靠，以使其安装位置确定，能
承受轴向力而不产生轴向位移 ➢轴肩由定位面和内圆角组成
13.2 轴的结构设计
13.2.3 轴的加工和装配工艺性
轴的形状要力求简单，阶梯轴的级数应尽可能少，轴上各段的键槽、 圆角半径、倒角、中心孔等尺寸应尽可能统一，以利于加工和检验
轴上需磨削的轴段应设计出砂轮越程槽，需车制螺纹的轴段应有退 刀槽
当轴上有多处键槽时，应使各键槽位于轴的同一母线上
为使轴便于装配，轴端应有倒角
14.7.1 轴承的轴向固定
14.7 滚动轴承的组合设计
14.7.2 轴承组的轴向固定
除了合理选择轴承的类型和尺寸外，还必须正确、合理地进行轴承的 组合设计。即正确解决轴承的轴向位置固定、轴承与其它零件的配合、轴 承的调整与装拆等问题。
轴系零件与结构设计PPT.
第一节 轴的分类、材料和结构
1
一、轴的用途及分类
轴的功用：1）支承回转件； 2）传递运动和动力。
按所受载荷的不同，分为：
◆ 心 轴─只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。 ◆ 传动轴─只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。
转动心轴 固定心轴
◆ 转 轴─同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。
按轴线形状的不同，轴可分：
轴的工作条件不同，其失效形式也各不相同。 在一般情况下，大多由于轴的强度或刚度不足而 导致失效。
轴的设花键连接
• 键和花键连接广泛应用于轴和轮毂零件 之间的周向固定并且传递转矩。其中，
把客户分为这四个等级后，可按照意向级别把他们分别填在表上，以后你就可以根据客户意向级别，按照设定的时间给他打电话进行
3.9
1.9落实面试地点
家庭劳动安全
1、学生各自谈谈乘公共汽车、打的车、摩托车时的安全做法。
小提示62：面试正式开始前，与应聘者进行几分钟随意的谈话。
二、 教学过程：
要招聘到合适的人选，必须了解空缺岗位要求的个人能力和经历。
当用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈
进行零件的轴向定位时，为保证轴向定位可靠， 轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴+挡圈、螺母）牛牛文档分享16错 误
滚动轴承
平键1
齿轮
套筒
轴承端盖 半联轴器 平键2 轴端挡圈
正 确
①
②
③
④
⑤
有的还能实现轴向固定以传递轴向力； 联系。因为客户可能在不断的变化当中，他虽然今天说自己资金没有到位，一个月以后才可能买车，说不定钱提前到账了，他马上就
会来买，就是说你与客户联系的时候有一个先后顺序，能从概率的角度进行科学的安排。
1
一、轴的用途及分类
轴的功用：1）支承回转件； 2）传递运动和动力。
按所受载荷的不同，分为：
◆ 心 轴─只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。 ◆ 传动轴─只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。
转动心轴 固定心轴
◆ 转 轴─同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。
按轴线形状的不同，轴可分：
轴的工作条件不同，其失效形式也各不相同。 在一般情况下，大多由于轴的强度或刚度不足而 导致失效。
轴的设花键连接
• 键和花键连接广泛应用于轴和轮毂零件 之间的周向固定并且传递转矩。其中，
把客户分为这四个等级后，可按照意向级别把他们分别填在表上，以后你就可以根据客户意向级别，按照设定的时间给他打电话进行
3.9
1.9落实面试地点
家庭劳动安全
1、学生各自谈谈乘公共汽车、打的车、摩托车时的安全做法。
小提示62：面试正式开始前，与应聘者进行几分钟随意的谈话。
二、 教学过程：
要招聘到合适的人选，必须了解空缺岗位要求的个人能力和经历。
当用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈
进行零件的轴向定位时，为保证轴向定位可靠， 轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴+挡圈、螺母）牛牛文档分享16错 误
滚动轴承
平键1
齿轮
套筒
轴承端盖 半联轴器 平键2 轴端挡圈
正 确
①
②
③
④
⑤
有的还能实现轴向固定以传递轴向力； 联系。因为客户可能在不断的变化当中，他虽然今天说自己资金没有到位，一个月以后才可能买车，说不定钱提前到账了，他马上就
会来买，就是说你与客户联系的时候有一个先后顺序，能从概率的角度进行科学的安排。
《轴的结构设计》PPT课件
材料及热处理
毛坯直径 mm
பைடு நூலகம்
硬度 强度极限σb 屈服极限σs 弯曲疲劳极限σ-1
HBS
MPa
应用说明
Q235
440
240
200
用于不重要或 载荷不大的轴
35 正火
…… 青岛科技大学专用
≤100
149 ~187
……
520
270
精选课件
…
…
有较好的塑性
250
和适当的强度， 可用于一般曲
…
… 轴、9转轴。 潘存云教授研制
用途：碳素结构钢因具有较好的综合力学性能，应用较 多，尤其是45钢应用最广。合金钢具有较高的力学性能， 但价格较贵，多用于有特殊要求的轴。
轴的毛坯:一般用圆钢或锻件，有时也用铸钢或球墨铸铁。
如用球墨铸铁制造曲轴和凸轮轴，具有成本低廉、吸振性较好、对应力集中的敏感较低、强度较好等优点。
表15-1 轴的常用材料及其主要力学性能
确定轴段直径大小的基本原则：
1. 按轴所受的扭矩估算轴径，作为轴的最小轴径dmin。 2. 有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径。
3. 安装标准件的轴径，应满足装配尺寸要求。
4. 有配合要求的零件要便于装拆。
最小轴径dmin的确定:
T
T WT
9.55106 0.2d3n
P
[ T ]
MPa
d 3
9.55106 3
当轴上有两处动力输出时，为了减小轴上的载荷， 应将输入轮布置在中间。
2.合理布置轴上零件
输出 输入 输出
方案 a 轴径小
Q
输出
T
方案b 轴径大
Q
输出 输入
T1