轴的结构设计PPT课件

第06章 轴系零件
第06章 轴系零件
6.1 轴
6.1 轴
功用: 支承转动零件（齿轮、带轮、凸轮）、传递转矩和运动。
6.1.1 轴的类型和特点 6.1.2 轴的材料及选择 6.1.3 轴的结构设计 6.1.4 轴的设计计算
6.1.1 轴的类型和特点
6.1.1.1按轴线形状的不同，分为：
直轴：轴线为一直线
1.轴的功用和分类 2.轴的常用材料及热处理 3.轴的结构设计 4.轴的强度计算 5.轴的设计
本节完
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第06章 轴系零件
6.2 滑动轴承
目录
6.2.1 滑动轴承的类型、特点与应用 6.2.2 滑动轴承的结构形式 6.2.3 滑动轴承轴瓦的结构形式 6.2.4 轴承材料 6.2.5 滑动轴承的润滑
心轴：只受弯矩
6.1.2 轴材料及选择
轴的材料主要是碳素钢和合金钢。
碳素钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，力 学性能较好，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺 性好，故应用最广。一般用途的轴，多用含碳量为 0.25～0.5%的优质碳素钢，尤其是45号钢。对于不重 要或受力较小的轴也可用Q235、 Q275 等碳素结构钢。
4）轴上磨削的轴段和车制螺纹的轴段，应分别 留有砂轮越程槽和螺纹退刀槽
轴颈
轴头
轴身
减少应力集中的措施
1）倒角和圆角 构
2）过渡结
思考题： 试指出图中结构不合理的地方，并予以改正。
6.1.4 轴的设计计算
1.轴的强度计算 —— 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 p
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。
6.1.4 轴的设计计算
3.轴的刚度计算
扭转刚度条件为： φ ≤ [φ] 弯曲刚度条件为： θ ≤ [θ ]
y≤ [y]
6.1.4 轴的设计计算
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。
6.1.3 轴的结构设计
对轴的结构进行设计主要是: 确定轴的合理外形和结构尺寸
影响轴的结构与尺寸的因 素很多，设计轴时要全面 综合的考虑各种因素。
无论何种具体因素，轴的结构都应满足以下条件：
1) 轴和装在轴上的零件要有准确的位置； 2) 轴上的零件应便于装拆和调整； 3) 轴应具有良好的制造工艺性等。
估算直径：
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4%— 5%，如有两个键槽可增大7%—10%。
6.1.4 轴的设计计算
2.轴的强度计算 —— 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：
合金钢具有比碳钢更好的机械性能和淬火性能，但对应 力集中比较敏感，且价格较贵，多用于对强度和耐磨性 有特殊要求的轴。如20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢， 经渗碳淬火处理后可提高耐磨性；20CrMoV、 38CrMoAl等合金钢，有良好的高温机械性能，常用于 在高温、高速和重载条件下工作的轴。
一般轴：轧制的圆钢或锻件。重要轴：锻制毛坯。
光轴：轴的全长上直径都相等 阶梯轴：各段直径不等，应用 广 空心轴：轴内有空
曲轴：轴线为一折线 挠性软轴：能把旋转运动传到 任何位置的钢丝软轴。
6.1.1 轴的类型和特点
6.1.1.2按承受载荷不同，可分为：
转轴：同时受转矩和弯矩
传动轴：只受转矩或所受弯矩很小
例：汽车中联接变速箱与后桥之间的轴。
6.1.4 轴的设计计算
设计轴的一般步骤为： 1）选材;
2）按扭转强度估算轴的最小直径; 3）设计轴的结构，绘出轴的结构草图;
确定轴上零件的位置和固定方法； 确定各轴段直径、长度。
4）按弯扭合成强度进行轴的强度校核。
一般选2—3个危险截面进行校核。 若危险截面强度不够，则必须重新修改轴的结构。
小结
6.1.3 轴的结构设计 —— 结构分析
轴颈
轴头Leabharlann 轴身6.1.3 轴的结构设计
轴向固定：轴肩、圆螺母（止动片）、套筒、弹性挡圈、 紧定螺钉、轴端挡圈定位等——防止轴向移动
轴颈
轴头
轴身
周向固定：键、花键、销、过盈配合、弹性环联接、成
形联接等----防止零件与轴产生相对转动
轴向固定 —— 轴肩定位
特点：结构简单，定位可靠，可承受较大的轴向力； 但会使轴的轴颈增大，阶梯处形成应力集中，阶梯 过多不利于加工。 应用：齿轮、带轮、联轴器、轴承等的轴向定位
轴的结构设计时应注意的问题
1）为便于装拆，轴端应有45°的倒角；零件装 拆时所经过的各段轴颈都要小于零件的孔径。
2）轴肩或轴环定位时，其高度必须小于轴承内 圈端部的厚度。
3）用套筒、圆螺母、轴端挡圈作轴向定位时， 一般装配零件的轴长度应比零件的轮毂长度短23m轴颈m，以确保轴套头筒、螺母或轴轴身端挡圈能靠紧零 件端面。
轴向固定 —— 套筒定位
轴颈
轴头
轴身
特点：简单可靠，简化了轴的结构设计且不削弱轴
的强度，但不适宜高速运转的轴。
应用：多用于轴上一零件的位置已固定而零件间 距离较小的场合
轴向固定 ——圆螺母定位
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：用于套筒过长或无法采用套筒，而轴上又 允许车制螺纹的场合。常用于轴的中部和端部
轴向固定 —— 弹性挡圈固定
特点：结构简单紧凑，只能承受很小的轴向力 切槽需要一定的精度 应用：主要用于有振动和冲击的轴端零件的轴向 定位——滚动轴承
轴向固定 —— 轴端压板定位和紧定螺钉固定
用于轴端定位 可承受剧烈振动和冲击
适用于轴向力小， 转速低的场合
轴的周向固定
3.轴的结构设计 —— 轴的加工和装配工艺性