Lesson 5 轴和相关零件.doc

Lesson 5 轴和相关零件教学目的：教学重点难点：教学内容：1、词汇：sprocket链轮齿；attach附上, 贴上, 缚上, 拴上，连接；pin钉，栓，销；spline花键；snap揿钮, 按扣；)；idler【机】惰轮, 空转轮; 支承滚轴空载；apparent显然的, 明白的, 清晰可见的，表面上的, 貌似(真实)的；subject使服从, 征服, 制伏；fluctuateflktjueit波动, 涨落, 起伏；reverseriv:s (使)反转，(使)颠倒，(使)翻转，推翻，取消，使倒退, 逆转；alternate:lt:nit轮流的, 交替的，间隔的，代替的；excessiveiksesiv过度的, 过分的; 极度的；hamperhmp妨碍，束缚，限制；objectionable令人不快的，令人反感的，讨厌的；accuracykjursi精确(性)，准确(性)；integralintirl 构成整体所必需的, 组成的, 主要的, 必备的，完整的, 整体的; 综合的；attachment ttmnt附属，附件；axiallyksili向轴的方向；circumferentialskmfrenl圆周的；equalize i:kwlaiz使某事物)相等；practicalityprktikliti实用性；2、词组：refer to：提及，有关, 针对，(把)归因功于，谈（涉, 提及, 提到, 指(的是)；serve to用来；in contact with和联系3、译文：轴通常是指旋转的和传递动力的相对比较长的零件，它属于轮的一部分。一个或多个诸如齿轮，链轮，皮带轮和凸轮等类的构件通常借助于销，键，花键，卡环或其他装置连接到轴上。后面提到的这些构件在本篇课文中被称为“相关零件”，还有联轴器和万向节，它们被用来实现轴与动力源或与载荷之间的连接。轴可以不是圆形，并且它也不一定是旋转的。轴可以是静止的，用来支撑一个旋转的构件，比如：在汽车上用来支撑从动轮的短轴。支撑惰轮的轴可以是旋转的或者是静止的，这取决于与轴配合或是由轴支撑的齿轮是否经过轴承。很显然，轴将承受轴向，弯曲，扭转等载荷的各种组合的作用。而且，这些载荷可能是静态的，也可能是波动的。典型的，一根旋转轴传递能量要承受一个不变的扭矩（产生一个大小恒定的扭转应力）。并且还承受一个扭转歪曲载荷（产生一个交替歪曲应力）。为了满足强度条件，轴的设计必须保证其偏转在可接受的极限范围内。过多的轴横向偏转会阻碍齿轮的运转并且引起令人不快的噪声。相关的角度偏转会对非自定心轴承造成破坏性损伤（不管是平动或滚动轴承）。扭矩偏转会影响凸轮或齿轮驱动机制的精度。此外，柔性（横向的或扭转的）越大，则相应的临界转速就越低。有时一些零件如齿轮和凸轮是与轴造成一个整体，但更多的这类零件（包括滑轮和链轮）是单独制造的，然后安装到轴上。被安装零件与轴接触的部分叫轮毂。轴上轮毂的附件可以通过许多方法制造。一个齿轮可以用轴肩和垫圈进行轴向固定，并通过键来传递扭矩。与键配合的轴上的凸槽和轴毂叫键槽。一种更简单的固定方式，它传递相对比较轻的载荷是通过销进行的。销提供了一种相对比较经济的传输轴向载荷和周向载荷的方式。轴向定位和轮毂限位以及轴承在轴上的安装是通过定位环来实现的，它通常叫做卡环。卡环需要在轴上开凸槽，而凸槽会削弱轴的承受能力，但如果凸槽开在应力较小的地方，这就不是不利的。可能最简单的轮毂与轴之间的固定是借助于过盈配合来实现的。毂孔只是比轴的直径小一点，安装是通过对轮毂施压或使其热膨胀来完成的，有时也通过收缩轴来完成安装，就如同干冰一样-在温度达到平衡之前完成组装。有时候也把定位销和过盈配合一起使用。最好的传递扭矩的方式是借助于在轴和轮毂上加工出来的相对应的花键来实现的。花键和普通平键都可以保证轮毂和轴一起滑向轴心。旋转的轴，尤其是那些高速运转的轴，它们必须设计成避免在极限速度下工作。这通常意味着要保证足够的横向刚度使得轴工作时转速可以明显高于最低临界速度。考虑到横向振动和临界速度，制造以及运行的现实考量是旋转系统的质心永远不可能与其旋转中心重合。因此随着轴的旋转速度增加，作用在质心的离心力将会增加弯曲轴的趋势。在轴的最低临界（或额定）速度下，离心力与轴的弹力处于平衡状态，而此时轴处于一个适当的变形状态。在临界速度下，此时平衡理论要求用一个无限中心来代替质心。阻尼使平衡会出现一个有限质心。然而，这一质心替代所产生的影响通常会大得使这根轴折断。在临界速度之上的足够大的转速可以得到质心向旋转中心移动的结果，得出一个令人满意的平衡位置。在一些特殊情况下（如一些高速涡轮机），通过快速经过临界速度（却没有足够的时间使得轴达到一个变形平衡），然后工作在临界速度之上的方法可以得到令人满意的运行结果。一些应该牢记的基本原则是：1. 轴越短越好，并且使轴承靠近外载荷。如此便可以减少变形和弯矩，并且提升轴的最大临界速度。2. 尽可能使必要的应力集中源远离轴上承受较高应力的区域。可考虑采用局部表面强化工艺（诸如喷丸强化和常温滚压）。3. 用廉价钢材来制造？挠度临界？轴，因为所有的钢材都具有相同弹性模量？。4. 当重量是最重要的因素情况下，可以考虑中空的轴。轴的最大允许挠度通常是由临界速度，齿轮或者轴承相关要求决定的。临界速度的要求会随着具体的应用发生很大的改变。齿轮和轴承的运行时随着齿轮或者轴承的设计以及应用发生改变，但是以下内容可以用作一般性指导：