第15章 轴(第15章)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
精品课件
空心轴：充分利用材料，↓质量，但加工困难。
四、轴的结构设计 F
等强度 1、拟定轴上零件装配方案
阶梯轴
组成
轴颈：装轴承处 尺寸= 轴承内径； 轴头：装轮毂处 直径与轮毂内径相当； 轴身：联接轴颈和轴头部分；
精品课件
轴颈
精品课件
轴头
轴身
装配方案的比较：
精品课件
2、零件在轴上的固定 （1）轴向固定
弯矩较大时，C 取大值。
扭转强度公式一般用来初算轴的直径，计算
出的 d 作为轴最细处的直径 dmin 。
若考虑到开键槽对轴强度的削弱，则轴的直径
应相应增大。 对于d＞100mm，开一个键槽，d
值增大3% ,开两个键槽，增大7% ；对于
d≤100mm，开一个键槽，d 值增大5~7% ,开两
个键槽，增大10~15精%品课件 ；
精品课件
若有则该轴承受弯矩，否则不承受弯矩。
2、按轴线形状分 光轴
直轴 阶梯轴
又可分为实心、空心（加工困难） 曲轴：发动机专用零件
精品课件
钢丝软轴：轴线可任意弯曲，传动灵活。
钢丝软轴的绕制 精品课件
动力源
接头 被驱动装置
接头
钢丝软轴
三、轴的材料（表15-1） 1、碳素钢：30、35、45、50(正火或调质)，45应用最广。 价廉，对应力集中不敏感，良好的加工性。
如：
转轴：既传递转矩、又承受弯矩 如：减速器中的轴。
精品课件
根据承载情况下列各轴分别为哪种类型？
0 轴： 传动轴 Ⅰ轴： 转轴 Ⅱ轴： 转动心轴 Ⅲ轴： 转轴 Ⅳ轴： 转轴 Ⅴ轴： 转动心轴
如何判断轴是否传递扭矩： 从原动机向工作机画传动路线，若传动路
线沿该轴轴线走过一段距离，则该轴传递转矩。
如何判断轴是否承受弯矩： 该轴上除联轴器外是否还有其它传动零件，
1）单向旋转、载荷稳定：切应力接近不变r=+1，
[ 1b]/ [ 1b]0.3
公式应用： a）传动轴的计算； b）转轴的初估轴径dmin——结构设计，逐步阶梯化 c）对于转轴：算出dmin→结构设计→弯矩图→弯扭 合成强度计算；
精品课件
二、按许用弯曲应力计算（弯扭合成强度计算） 已知条件：作用力大小、位置、轴d、l、支点位置 由dmin(扭转初估)→结构设计→支点、力大小、作用点 →画出M、T合成弯矩图→危险截面→计算。
五、各轴段尺寸的确定 1、d：由载荷→dmin→由结构设计要求确定各段的d。 2、L：由轴上零件相对位置及零件宽度决定，同时考虑：
1）轴段长比轮毂宽小2~3mm——可靠定位。 2）传动件、箱体、轴承、联轴器等零件间距离(查手册)。 3）轴颈的长度一般等于轴承的宽度
精品课件
六、轴的结构工艺性设计 1、需磨削的轴段：砂轮越程槽。
精品课件
轴肩与轴环 套筒
定位轴肩：h= (0.07~0.1)d d：轴颈尺寸； 非定位轴肩：h=(1~2)mm；
精品课件
轴系常用紧固件
圆螺母
轴端挡圈
精品课件
弹性挡圈
精品课件
轴系常用紧固件 .同时可以对零件周向固定 紧定螺钉 销 过盈配合
精品课件
（2）周向固定 键、花键、成形联接、弹性环联接、过盈、销等 —— 轴毂联接
一、目的 确定轴的尺寸、形状：d、l；
二、要求 1、轴与轴上零件要有准确的相对位置；
2、受力合理——轴结构有利于提高轴的强度和刚度； 3、轴的加工、装配有良好的工艺性、减少应力集中； 4、节省材料、减轻重量
三、轴的毛坯 d小——圆钢（棒料）：车制； d大——锻造毛坯； 结构复杂——铸造毛坯，如曲轴；
第15章 轴
1、概述 2、轴的结构设计 3、轴的强度计算 4、轴的刚度计算 5、轴的临界转速 6、提高轴的强度、刚度
和减轻重量的措施
精品课件
§15.1、概述 一、主要功用
轴的功用：1）支承回转件； 2）传递运动和动力。
二、分类 1、按承载分
心轴：只承受弯曲，不传递扭矩
精品课件
传动轴：只受扭矩，不受弯矩 汽车下的传动轴。
滚动轴承
齿轮
套筒
轴承端盖
半联轴器
轴端挡圈
Ⅰ Ⅰ
R r
h h
Ⅱ
Ⅲ
Ⅱ
b
r
C
精品课件
Ⅲ
2-3mm
a）借助轴本身形状定位：轴肩、圆锥形轴头； b）借助挡圈、圆螺母、套筒等定位； 保证轴上零件可靠定位： 注意：L轴段长度=B轮毂宽-(2~3)mm 轴圆角半径r＜轴上零件倒角尺寸c＜轴肩高度h 或 轴圆角半径r ＜轴上零件圆角半径R＜轴肩高度h
2、需切制螺纹的轴段：螺纹退刀槽。 3、轴端应有倒角：c×45°——便于装配。 4、装配段不宜过长。
5、固定不同零件的各键槽应布置在同一母线上，以 减少装夹次数。精品课件
轴系结构改错
四处错误
正确答案
三处错误
精品课件
正确答案
错误
1.左侧键太长， 套筒无法装入 2.多个键应位 于同一母线上
精品课件
§15.3 轴的强度计算
一、按许用切应力计算（按扭转强度计算）
强度条件： TW TT 9.5n5W 1T06PTMaP
d3 9.55106 3 PC3 Pmm
0.2[T] n
n
பைடு நூலகம்
式中：WT——抗扭截面系数，mm3
[τT]——许用切应力 C——与材料有关的系数
精品课件
系数 C 与轴的材料和承载情况有关。
注意：
弯矩相对转矩较小或只受转矩时，C 取小值。
1、画出轴的空间受力简图：力分解到水平面、垂直面
精品课件
2、作水平面弯矩MH图和垂直面弯矩MV图
3、作出合成弯矩 M MH 2 MV2 图
4、绘转矩T图
精品课件
5、求当量弯矩 M M2(T)2，绘 M 图
α—— 根据转矩性质不同而引入的应力校正系数。 σ—— 一般为对称循环变化（弯矩引起的弯曲应力） （M）
2、中、低碳合金钢：强度高、寿命长，对应力集中敏感， 用于重载、小尺寸的轴。
精品课件
种类
注意：钢材
对钢材弹性模量E影响很小，
热处理
3、合金铸铁、QT：铸造成形，吸振，可靠性低，品 质难控制，常用于凸轮轴、曲轴。
合金钢比碳钢有更高的强度和更好的淬火性能。 一般情况下用碳钢，重要的轴用合金钢。
合金钢代替碳钢并不能提高轴的刚度。
精品课件
四、轴设计的主要内容
轴的概述3
结构设计： 根据轴上零件的安装、固定及轴的制造工艺等
轴的设计包括：
方面的要求，合理地确定轴的结构和尺寸。
承载能力计算： 校核轴的强度、刚度和振动稳定性等。
轴的设计过程：
选材料
估算轴的直径
轴的结构设计
轴的承载能力计算
no 验算合格?
yes 结束
精品课件
§15.2轴的结构设计
空心轴：充分利用材料，↓质量，但加工困难。
四、轴的结构设计 F
等强度 1、拟定轴上零件装配方案
阶梯轴
组成
轴颈：装轴承处 尺寸= 轴承内径； 轴头：装轮毂处 直径与轮毂内径相当； 轴身：联接轴颈和轴头部分；
精品课件
轴颈
精品课件
轴头
轴身
装配方案的比较：
精品课件
2、零件在轴上的固定 （1）轴向固定
弯矩较大时，C 取大值。
扭转强度公式一般用来初算轴的直径，计算
出的 d 作为轴最细处的直径 dmin 。
若考虑到开键槽对轴强度的削弱，则轴的直径
应相应增大。 对于d＞100mm，开一个键槽，d
值增大3% ,开两个键槽，增大7% ；对于
d≤100mm，开一个键槽，d 值增大5~7% ,开两
个键槽，增大10~15精%品课件 ；
精品课件
若有则该轴承受弯矩，否则不承受弯矩。
2、按轴线形状分 光轴
直轴 阶梯轴
又可分为实心、空心（加工困难） 曲轴：发动机专用零件
精品课件
钢丝软轴：轴线可任意弯曲，传动灵活。
钢丝软轴的绕制 精品课件
动力源
接头 被驱动装置
接头
钢丝软轴
三、轴的材料（表15-1） 1、碳素钢：30、35、45、50(正火或调质)，45应用最广。 价廉，对应力集中不敏感，良好的加工性。
如：
转轴：既传递转矩、又承受弯矩 如：减速器中的轴。
精品课件
根据承载情况下列各轴分别为哪种类型？
0 轴： 传动轴 Ⅰ轴： 转轴 Ⅱ轴： 转动心轴 Ⅲ轴： 转轴 Ⅳ轴： 转轴 Ⅴ轴： 转动心轴
如何判断轴是否传递扭矩： 从原动机向工作机画传动路线，若传动路
线沿该轴轴线走过一段距离，则该轴传递转矩。
如何判断轴是否承受弯矩： 该轴上除联轴器外是否还有其它传动零件，
1）单向旋转、载荷稳定：切应力接近不变r=+1，
[ 1b]/ [ 1b]0.3
公式应用： a）传动轴的计算； b）转轴的初估轴径dmin——结构设计，逐步阶梯化 c）对于转轴：算出dmin→结构设计→弯矩图→弯扭 合成强度计算；
精品课件
二、按许用弯曲应力计算（弯扭合成强度计算） 已知条件：作用力大小、位置、轴d、l、支点位置 由dmin(扭转初估)→结构设计→支点、力大小、作用点 →画出M、T合成弯矩图→危险截面→计算。
五、各轴段尺寸的确定 1、d：由载荷→dmin→由结构设计要求确定各段的d。 2、L：由轴上零件相对位置及零件宽度决定，同时考虑：
1）轴段长比轮毂宽小2~3mm——可靠定位。 2）传动件、箱体、轴承、联轴器等零件间距离(查手册)。 3）轴颈的长度一般等于轴承的宽度
精品课件
六、轴的结构工艺性设计 1、需磨削的轴段：砂轮越程槽。
精品课件
轴肩与轴环 套筒
定位轴肩：h= (0.07~0.1)d d：轴颈尺寸； 非定位轴肩：h=(1~2)mm；
精品课件
轴系常用紧固件
圆螺母
轴端挡圈
精品课件
弹性挡圈
精品课件
轴系常用紧固件 .同时可以对零件周向固定 紧定螺钉 销 过盈配合
精品课件
（2）周向固定 键、花键、成形联接、弹性环联接、过盈、销等 —— 轴毂联接
一、目的 确定轴的尺寸、形状：d、l；
二、要求 1、轴与轴上零件要有准确的相对位置；
2、受力合理——轴结构有利于提高轴的强度和刚度； 3、轴的加工、装配有良好的工艺性、减少应力集中； 4、节省材料、减轻重量
三、轴的毛坯 d小——圆钢（棒料）：车制； d大——锻造毛坯； 结构复杂——铸造毛坯，如曲轴；
第15章 轴
1、概述 2、轴的结构设计 3、轴的强度计算 4、轴的刚度计算 5、轴的临界转速 6、提高轴的强度、刚度
和减轻重量的措施
精品课件
§15.1、概述 一、主要功用
轴的功用：1）支承回转件； 2）传递运动和动力。
二、分类 1、按承载分
心轴：只承受弯曲，不传递扭矩
精品课件
传动轴：只受扭矩，不受弯矩 汽车下的传动轴。
滚动轴承
齿轮
套筒
轴承端盖
半联轴器
轴端挡圈
Ⅰ Ⅰ
R r
h h
Ⅱ
Ⅲ
Ⅱ
b
r
C
精品课件
Ⅲ
2-3mm
a）借助轴本身形状定位：轴肩、圆锥形轴头； b）借助挡圈、圆螺母、套筒等定位； 保证轴上零件可靠定位： 注意：L轴段长度=B轮毂宽-(2~3)mm 轴圆角半径r＜轴上零件倒角尺寸c＜轴肩高度h 或 轴圆角半径r ＜轴上零件圆角半径R＜轴肩高度h
2、需切制螺纹的轴段：螺纹退刀槽。 3、轴端应有倒角：c×45°——便于装配。 4、装配段不宜过长。
5、固定不同零件的各键槽应布置在同一母线上，以 减少装夹次数。精品课件
轴系结构改错
四处错误
正确答案
三处错误
精品课件
正确答案
错误
1.左侧键太长， 套筒无法装入 2.多个键应位 于同一母线上
精品课件
§15.3 轴的强度计算
一、按许用切应力计算（按扭转强度计算）
强度条件： TW TT 9.5n5W 1T06PTMaP
d3 9.55106 3 PC3 Pmm
0.2[T] n
n
பைடு நூலகம்
式中：WT——抗扭截面系数，mm3
[τT]——许用切应力 C——与材料有关的系数
精品课件
系数 C 与轴的材料和承载情况有关。
注意：
弯矩相对转矩较小或只受转矩时，C 取小值。
1、画出轴的空间受力简图：力分解到水平面、垂直面
精品课件
2、作水平面弯矩MH图和垂直面弯矩MV图
3、作出合成弯矩 M MH 2 MV2 图
4、绘转矩T图
精品课件
5、求当量弯矩 M M2(T)2，绘 M 图
α—— 根据转矩性质不同而引入的应力校正系数。 σ—— 一般为对称循环变化（弯矩引起的弯曲应力） （M）
2、中、低碳合金钢：强度高、寿命长，对应力集中敏感， 用于重载、小尺寸的轴。
精品课件
种类
注意：钢材
对钢材弹性模量E影响很小，
热处理
3、合金铸铁、QT：铸造成形，吸振，可靠性低，品 质难控制，常用于凸轮轴、曲轴。
合金钢比碳钢有更高的强度和更好的淬火性能。 一般情况下用碳钢，重要的轴用合金钢。
合金钢代替碳钢并不能提高轴的刚度。
精品课件
四、轴设计的主要内容
轴的概述3
结构设计： 根据轴上零件的安装、固定及轴的制造工艺等
轴的设计包括：
方面的要求，合理地确定轴的结构和尺寸。
承载能力计算： 校核轴的强度、刚度和振动稳定性等。
轴的设计过程：
选材料
估算轴的直径
轴的结构设计
轴的承载能力计算
no 验算合格?
yes 结束
精品课件
§15.2轴的结构设计