联轴器与离合器

第十七章第十七章 轴轴 p.353 17-1 轴的功用和类轴的功用和类型型 17-2 轴的材料轴的材料 17-3 轴的结构设计轴的结构设计 17-4 轴的强度计算轴的强度计算17-1 轴的功用和类型一 .轴的功用 :支承旋转零件 使所有零件有固定的工作位置 (轴向、 周向 ) 二 . 轴的分类 :2. 按载荷性质分类三 . 轴的设计过程 : 1.按形状分类直轴 (光轴 , 阶梯轴 )曲轴挠性轴只承受弯矩不传递受转矩 (固定、转动 )只传递转矩不承受弯矩 (或弯矩很小 )既承受弯矩又传递转矩2. 按载荷性质分类固定心轴转动心轴三 . 轴的设计过程 :轴的结构设计 轴的强度计算 其它计算 (刚度计算 ;振动稳定性计算 ( 临界转速 )心轴 传动轴转轴二 轴的材料 p.354表 17-21.钢 碳素钢 优质碳素钢 :35、 45、 50 普通碳素钢 Q235、 Q255、 Q275合金钢 20Cr、 20CrMnTi、 40Cr、 40CrNi、 35SiMn、 35CrMo2.球墨铸铁 : QT500-5、 QT600-2 曲轴 、 凸轮轴17-3 轴的结构设计 (非标准件 ) p.356(一 ) 轴结构设计的内容：外型各段直径和长度结构要素2.轴结构设计的内容轴颈轴头 轴身轴头轴环轴颈1.轴的组成(二 ) 轴结构设计的要求(三 ) 轴结构设计步骤一 . 轴与轴上零件要有准确的工作位置 轴向 定位固定 不能有周向摆动 不能有轴向窜动轴与轴上零件要有准确的工作位置零件在轴上的位置牢固可靠周向 定位固定一 .轴与轴上零件要有准确的工作位置 (定位、固定 ) 二 .轴上零件要易于装拆、调整三 . 轴应有良好的制造工艺四 . 尽量减少应力集中 , 改善轴的受力状态 定位固定定位 固定 (二 ) 轴结构设计的要求 : 零件在轴上的轴向定位及固定轴肩套筒圆锥形轴头套筒圆螺母止退垫圈双圆螺母压板螺钉紧定螺钉弹性挡圈定位固定被固定的零件 零件在轴上的周向定位及固定 :键联接、花键联接、过盈配合、销联接、成形联接 二 .轴上零件要便于装拆、调整 实例分析：62096209620943H7/k685H7/k685H7 45k643H7/k685H7/k6轴 肩 2)设计轴肩时应 注意 : 定位轴肩 零件定位 h (0.070.1) d=(3 5)mm非定位轴肩 紧配合轴段不宜过长 h=(0.5 1)mm(1)轴承定位轴肩 (套筒 )(2)轴长 轮毂宽度(3)安装 标准件轴 段直径，(a)滚动轴承 (b)联轴器 (c)密封件(4)轴肩圆角 轮毂孔圆角 (倒角 )不能过高 (以便拆卸 ) 应略 短于 (保证零件固定 )(为保证轴上零件与轴肩贴合 )(1) 减少加工面 (2)轴承间隙调整 (3)润滑与密封3)周向定位及固定 : 4)其它 :1)为便于装拆 阶梯轴 轴肩 h/ dmin在最外端 必有初定位轴环应符合其 内径标准 轴的结构设计注意事项：r Rr R(1)有无 ? (2)可靠否？ (3)能否装拆？三 . 轴应有良好的制造工艺 轴的设计要便于加工及热处理 , 因而要注意 :1.轴肩处要有过渡圆角2.键槽应位于同一母线上3.螺纹退刀槽4.砂轮越程槽1)尽量减少应力集中2)改善零件位置及结构 , 以改善轴的受力状态改善结构 改善轴的受力状态心轴 转轴轴肩 , 键槽、紧配合两端 四 . 尽量减少应力集中 , 改善轴的受力状态改善零件结构 改善轴的受力状态改变零件位置 以改善轴的受力状态 堂上练习 :T4 T3T2T1Tmax=T2+T3+T41234 输入轮T4 T3T2T1Tmax=T2+T3输入轮34 1 2L Mmax=1/2FL l Mmax=1/2Fl(三 ) 轴结构设计步骤：2.估算轴的最小直径3.确定轴的各段直径及长度4.确定轴上零件周向固定及结构要素1.拟定轴上零件装配方案（按结构设计的要求）说明 : 轴上有单键 ,直径增大 4 % ;有双键 ,直径增大 7 % P 传递的功率 (kw) ; n 轴的转速 (r/min) ;d 轴的直径 (mm) ； C 系数 表 (14-2) P.230 材料的许用扭剪应力 (Mpa)(1) 按扭转强度 （假设其只受转矩不受弯矩 )(14-1)(14-2)(2) 经验公式高速轴 :按电机轴径 D估算 :d=(0.8 1.2)D 低速轴 :按同级齿轮中心距 a估算 :d=(0.3 0.4)a17.2 估算轴的最小直径3.确定轴的各段直径及长度 由外向内确定各段直径 由内向外确定各段长度4.确定轴上零件周向固定及结构要素定定定dmin=60mm60 68 70 72 70808270k672H7/r660H7/k6选轴承 30214 ,寛 B=26mm 21齿寛 B=125mm12296.5206 96.5键 20110键 18100例 17 11.拟定轴上零件装配方案 图 14-18 p.232(有错 )L=193mm,k=206mm2.估算 dmin:考虑键 dmin=56.61.04=58.9mmT =Ftd2/2=17400146/2=1.27106 Nmm取 45钢 , 调质 表 14-2 =30 40Mpa取 =35Mpa1)圆锥滚子轴承应正装2)轴承组合应采用 两端固定LL/2 k3. 取 d1=60mm 带轮定位 d2=68mm 装轴承 d3=70mm 装齿轮 d4=72mm 齿轮定位 d5=82mm初选一对 30214圆锥滚子轴承 (正装 ) 。长度占不定d2d3d4d1d5(二 )轴的强度计算步骤 :(三 )轴的设计步骤 :14-4 轴的强度计算 p.229只受弯矩 按弯曲强度计算1.受力分析 ：由 b设 :不变 b 不变 静应力 1 固定心轴 轴不转动但常开停 脉动循环变应力 = 0 转动心轴 轴转动 虽然不变 但 b 变 对称循环变应力 = 12.强度计算 :按 弯曲强度 计算 正确选择 b 表 (14-3) P.231(一 )轴的受力分析及强度计算拉压一 . 心轴 :二 .传动轴 三 . 转轴二 .传动轴1.受力分析 ： 轴 单向 传动： 轴 双向 传动： 按 扭转强度 计算 (估算轴的最小直径 ) （开停） 由 2.强度计算说明： P 传递的功率 (kw) ; n 轴的转速 (r/min) ;d 轴的直径 (mm) ; 材料的许用扭剪应力 (Mpa)Mpa (17-1)Nmm只受转矩 按扭转强度计算 P.229三 . 转轴由 2.当量弯矩 e： 单向 双向 b r = 1 弯矩 e 求 当量r =0r = 1第三强度理论：当 b (r = 1), (r = 1)时 弯转 按弯扭合成强度计算1.受力分析 ： M + T(14-3) 根据转矩性质而定的折合系数 将扭转切应力转换成与弯曲应力变化特性相同的扭转切应力。 当 b (r = 1), (r 1)时当 = r = 1 = -1 /-1 = 1 P.231第 3r = 0 = -1 /0 0.6 r = +1 = -1/ +1 0.3当 b (r = 1), (r = 1)时3.转轴的强度计算： 弯扭合成强度mm (14-6)许 用 弯曲应力， Mpa，按材料 B及应力性质查 表 (14-3) P.231B 查 表 (14-1) P226Mpa (14-5)1.作轴的计算简图1)把阶梯轴看成饺链支承的梁 求支反力2)假设轴上载荷为集中载荷 , 作用在轮缘中点处2.求作支反力及弯矩图3.求作扭矩及扭矩图4.求作当量弯矩及当量弯矩图5.强度计算 (转轴 )弯扭合成强度校核 (一般轴 )疲劳强度 (安全系数 )校核 (重要轴 ) (二 )轴的强度计算步骤 (结构设计之后 )例题 1 .作 计算简图2 .求作支反力及弯矩图 FR1H=FR2H=Ft/2=17400/2=8700N FR1VL FrL/2 Fad2/2=0 FR1V=(FrL/2 Fad2/2)/L=2123NFR2V=Fr FR1V=6410 2123=4287NMaH=FR1HL/2=8700193/2=840000 NmmFrFtFaFFtFR1H FR2HH面V面MaHMaVMaVF面MaV=FR2VL/2=4287193/2=414000NmmMaV=FR1VL/2=2123193/2=205000NmmFaFrFR2VFR1VMaHMHVMV考虑最不利情况，F与 H、 V面的 合力共面FR1F=FK/L=4500206/193=4803NFR2F=FR1F F=4803 4500=9303NMaF=FR1FL/2=4803193/2=463000NmmM2F=FK=4500206=927000NmmFR2FF2FFR1FF面 :MaMa M2M合 : M2FMaFMaVMaVMaHMHMVFMFM合T=Ftd2/2=17400146/2=1.27106Nmm5 .求危险截面处轴的直径： a-aT4.求作当量弯矩图：3. 作转矩图MaeMaeM2e考虑键 :d=64.41.0467 72mm(结构设计的要求 )MaMa M2M合TMe表 (14-1)P.226: B=650Mpa ; 表 (14-3)P.231: -1=60Mpa取 45