第九章-轴和联轴器.ppt

1,第九章轴、联轴器、离合器,一.轴的功用,支承旋转零件并传递运动和动力,1轴,内容：轴的分类和材料，轴的结构设计和强度计算；联轴器和离合器的类型、特点及应用重点：轴的结构设计,二.轴的分类,1按载荷性质分类,心轴（弯矩M0，转矩T=0）,转轴（弯矩M0，转矩T0）,传动轴（弯矩M=0，转矩T0）,2,转轴,心轴,传动轴,转动心轴,固定心轴,3,2.按轴线形状分,3.按截面形状分,直轴,空心轴,曲轴,挠性轴,实心轴,4,阶梯轴:,曲轴：,5,二、轴的结构1.满足强度、刚度的要求;2.满足工艺性要求:轴上零件要有准确的工作位置、便于装拆和调整；轴应有良好的制造工艺、应力集中少，轴的受力状态好。,二、轴的设计内容、特点和步骤1.内容：强度、刚度、振动稳定性、结构设计2.特点：三边：边计算、边画图、边修改三结合：估算与精算、计算与画图、轴的设计与轴上零件的设计3.步骤：选材初定轴径结构设计精确验算（强度校核）,轴的材料和结构,一、轴的材料1.碳素钢35、45、502.合金钢20Cr、40Cr常用材料及力学性能（表9-1）,6,（一）轴的外形结构,（二）轴上零件的定位和固定方法,阶梯轴轴颈、轴头、轴身,轴向、周向,轴肩、套筒、轴端挡圈,7,定位轴肩零件定位h35mm,非定位轴肩便于装配h=(0.51)mm,为便于装拆阶梯轴轴肩,dmin在最外端、必有定位轴环,设计时应注意:,轴承定位轴肩(套筒)不能过高(以便拆卸),轴长轮毂宽度安装标准件轴段直径，(a)滚动轴承(b)联轴器(c)密封件轴肩圆角轮毂孔圆角(倒角),应略短于,(保证零件固定),应套其内径标准,(为保证轴上零件与轴肩贴合),8,1、零件的轴向定位,1）轴肩和轴环,要求r轴R孔或r轴C孔,错误,正确,9,2）套筒,3）轴用圆螺母,错误,正确,要求轴肩高度滚动轴承内圈高度,10,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，要求L轴L毂,4）轴端挡圈,错误,正确,正确,11,5）轴承端盖,6）弹性挡圈,7）锁紧挡圈、紧定螺钉或销,轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置,12,（三）应力集中、制造工艺、受力状态,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,同一轴上键槽位于圆柱同一母线上，且取相同尺寸,13,三.轴结构设计步骤,1.拟定轴上零件装配方案不同的结构,较好,14,2.估算轴的最小直径,（1）类比法：参考同类型已有机器的轴的结构合尺寸，经分析对比，确定所设计的轴的直径。,（2）经验公式计算：对一般减速器，可采用经验公式来估算轴的直径。高速输入轴的直径d可按与其相联的电动机轴的直径D估算，d（0.81.2）D，各级低速轴的直径d可按同级齿轮传动中心距a估算，d（0.30.4）a,15,说明：轴上有单键，直径增大4%;有双键,直径增大10%P传递的功率(kw);n轴的转速(r/min);d轴的直径(mm)；C系数表(9-2),(3)只计转矩按扭转强度,16,3.确定轴的各段直径及长度,1）由外向内定各段直径2）由内向外定各段长度,4.确定轴上零件周向固定及结构要素,17,两端轴承盖与箱体之间无调整垫片；轴承与齿轮之间无定位轴套、装齿轮的轴段长度过长；齿轮与轴之间无键联接；轴肩过高，难以拆卸轴承；轴颈过长，轴承装拆不方便；无退刀槽。轴承盖与轴之间无间隙，且无密封件；联轴器无定位轴肩；键过长（应短于轮毂长度）。,18,轴系结构改错,四处错误,正确答案,三处错误,正确答案,19,两处错误,1.左侧键太长，套筒无法装入2.多个键应位于同一母线上,20,四轴的计算,轴的工作能力主要取决于强度和刚度，高速轴还要校核振动稳定性。轴的强度计算、轴的刚度计算(略),一、轴的强度计算,1.按扭矩计算应用条件：轴只传递转矩，不承受弯矩（或很小的弯矩）弯矩未知，按扭矩作初步计算。,21,2.按弯扭复合强度计算（当量弯矩）应用条件：已知轴承位置以及作用在轴上的载荷性质、大小、方向和作用点。步骤：绘制受力计算简图，计算所有力引起的弯矩，合成弯矩M；计算扭矩，合成当量弯矩MV。,合成弯矩,当量弯矩,设计公式,校正系数见P236：不变的转矩0.3脉动的转矩0.6对称的转矩1,-1b见表9-3,轴上有单键，直径增大4%;有双键,直径增大10%,22,2联轴器和离合器,联轴器和离合器主要是用于轴与轴间的联接，使两根轴一起旋转并传递扭矩。,联轴器联接的两根轴，必须停车后，经拆卸后才能将两轴分。,离合器联接的两轴，在工作时能很方便的将两轴分离和接合。,两者的区别：,联轴器和离合器均已标准化了，应用时根据需要选用。类型？型号？,安全联轴器与离合器-机器工作时，若转矩超过规定值，即可自行断开或打滑，以保证机器中的主要零件不因过载而损坏；,特殊功用的联轴器与离合器用于某些特殊要求处，如：在一定的回转方向或达到一定转速时，联轴器或离合器即可自动接合或分离等；,23,一、联轴器所联两轴的相对位移,两轴线的相对位移:轴向、径向、角度、综合。,由于制造、安装或工作时零件的变形等原因，被联接的两轴不一定度能精确对中，因此会出现两轴之间的轴向位移、径向位移和角位移，或其组合。,制造误差,安装误差,受力变形,24,被联接两轴间的各种相对位移无补偿能力，故对两轴对中性的要求高。当两轴有相对位移时，会在结构内引起附加载荷。这类联轴器的结构比较简单。,刚性联轴器,挠性联轴器,无弹性元件挠性联轴器：联轴器具有挠性，可补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。,有弹性元件挠性联轴器：因联轴器中装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。弹性元件所能储蓄的能量越多，则联轴器的减振能力越强。这类联轴器的品种多，应用广泛。,对被联接两轴间的各种相对位移有补偿能力，进一步分为：,25,传递的转矩大、运转可靠、寿命长；对冲击载荷较敏感、要求两轴对中。适用于两轴严格对中的场合。,联轴器,刚性挠性,凸缘联轴器套筒联轴器夹壳联轴器,盘销联轴器滑块联轴器万向联轴器,弹性套柱销联轴器弹性圆盘联轴器金属弹性元件挠性联轴器,二、联轴器的类型、特点及应用,具有缓冲、吸振性；强度低、寿命短。适用于频繁启动、高速及双向运转的场合。,无弹性元件有弹性元件,26,套筒联轴器,凸缘联轴器,27,夹壳联轴器,滑块联轴器,万向联轴器,28,潘存云教授研制,滚子联轴器,结构：利用一条公用的双排链条同时与两个齿数相同的并列链轮啮合来实现两半链轴器的联接。,特点：结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、成本低廉。,优点：结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、成本低廉，有一定的补偿性能和缓冲性能。,缺点：因链条的套筒与链轮之间存在间隙，不适于逆向传动和启动频繁或立式轴传动。同时受离心力的影响不适于高速传动。,29,弹性柱销联轴器,特点：上述两种联轴器的动力通过弹性元件传递，缓和冲击、吸收振动。,弹性套柱销联轴器,弹性圆盘联轴器,潘存云教授研制,圆柱孔,圆锥孔,结构特点：外观与凸缘联轴器相似，用带橡胶弹性套的柱销联接两个半联轴器。,31,二、联轴器的选择,1.根据工作条件确定类型对中性？转速?转矩？载荷平稳性？2.由轴径d、转矩T、转速n确定型号,计算转矩=工作情况系