机械设计基础轴-ppt课件

轴,轴的功用轴的分类轴的材料轴的结构要求轴上零件的定位和固定轴的结构设计轴的设计计算,一. 轴的功用,1）支承回转零件；2）传递运动和动力,二. 轴的分类,按承载情况分：,心轴只受弯矩,转轴扭矩和弯矩,传动轴主要受扭矩,按轴线形状可分为：,直轴,曲轴,挠性钢丝轴,实心轴,空心轴,光轴,阶梯轴,三. 轴的材料,选择轴的材料要考虑 1.轴的强度、刚度及耐磨性要求；2.轴的热处理方法及机加工工艺性的要求；3.轴的材料来源和经济性等。,轴的常用材料,30、35、40、45、50：加工工艺性好，应用最广， 主要用于一般用途的轴,20Cr、20CrMnTi、40Cr、38CrMoAl：热处理工艺性 好，主要用于重要的轴,QT600-3：良好的铸造工艺性，减振性好，对应力 集中的敏感性低，用于形状复杂的曲轴,Q235： 不重要或受力较小的轴,四. 影响轴的结构的因素,（1）轴上零件的类型、尺寸、数量、配合性质及其定位 固定的方法；,（2）轴上作用力的大小及其分布情况；,（3）轴承的类型、尺寸和位置；,（4）轴的加工方法、装配方法以及其他特殊要求。,五. 轴的结构应满足的条件,（1）轴上零件有准确的位置和可靠的相对固定；（2）轴上零件应便于装拆和调整；（3）形状、尺寸应有利于减少应力集中；（4）良好的制造和安装工艺性。,3. 轴上零件的定位和固定,. 轴上零件的轴向定位和固定,轴肩,轴环,套筒,圆螺母,轴端挡圈,紧定螺钉,弹性挡圈,圆锥面,. 轴上零件的周向定位,键,花键,过盈配合,销,成型面,轴的结构设计,拟订轴上零件的装配方案估算轴的最小直径轴上各段直径和长度的确定考虑轴的结构工艺性并注意提高轴的疲劳强度,拟订轴上零件的装配方案,估算轴的最小直径,有配合要求的轴段，采用标准直径；安装标准件部位的轴径，应取为相应的标准值。各段的长度主要根据轴上零件和轴承与轴配合部分的轴向尺寸决定，同时要保证零件所需的装配和调整空间。,轴上各段直径和长度的确定,有一个键，轴径加大5%，有二个键，轴径加大10% 。并圆整为标准值,轴的结构工艺性和轴的疲劳强度要求 轴径变化处圆角过渡 轴端部倒角、过盈配合段导向锥 键槽在同一母线上 退刀槽、越程槽 注意提高轴的疲劳强度 结构力求简单，便于加工,轴上各段直径和长度的确定,定位轴肩： r轴 C孔或r轴 R 孔 轴肩或轴环的高度h必须大于C 孔或R 孔,轴肩高度滚动轴承内圈高度,h=（0.07d3）（0.1d5） mm 或依经验公式 高速级d=(0.81.2)D 低速级d=(0.30.4) a轴环宽度 bl.4h 非定位轴肩： h=1.5-2mm, r(D-d)/2,请完成如图所示的轴系设计。,请选择齿轮的装配方向,思考题：试指出图中结构不合理的地方，并予以改正。,设计轴的一般步骤为,选择轴的材料 轴的结构设计 轴的强度校核,轴的强度校核,应力分析：,弯曲应力b 对称循环变应力；,扭剪应力T 循环特征根据实际情况而定。,计算方法：, 按扭转强度计算；, 按弯扭合成强度计算；, 安全系数法计算。,一般的轴,一、按扭转强度计算,扭剪应力:,轴的抗扭剖面系数,扭转强度公式一般用来初算轴的直径，,扭转强度设计式:,系数 C 与轴的材料和承载情况有关，查表10-2。,弯矩相对转矩较小或只受转矩时，C 取小值。,若该轴段有一个键槽，d 值增大5% ,弯矩较大时，C 取大值。,计算出的 d 作为受扭段的最小直径 dmin 。,注意：,有两个键槽，增大10% 。,此方法既考虑弯矩又考虑转矩，比前法精确。,二、按弯扭合成强度计算,需已知：,轴的支反力作用点、外载荷的大小及位置。,弯、扭联合作用时，采用第三强度理论。,则轴危险截面上的当量应力：,对于直径为 d 的实心轴：,由于b 与 的循环特征可能不同，需引进校正系数将 折合成对称循环变应力。,则强度条件为：, 当量弯矩,校正系数的取值：, 对于不变的转矩：, 频繁启动、振动或情况不明：, 经常双向运转：,对称循环变应力下的许用应力,设计式：,三、轴设计步骤和方法,1、根据功率 P 和转速 n ，用扭转强度公式初算受扭段的最小直径dmin 。,2、根据初算轴径，进行轴的结构设计。,3、按弯扭合成强度校核轴的危险截面。,N,将 dmin 圆整成标准直径（查“机械设计课程设计”）,最小直径dmin,水平弯矩 Mxy,4.作出扭矩图T,5.作出当量弯矩图,垂直弯矩 Mxz,1.作出轴的受力图，计算支反力；,2.作出弯矩图,Mxy,Mxz,Ft,Fa,Fr,危险截面直径,若强度不足，应适当增大轴径。,作业,轴的功用轴的分类轴的材料影响轴的结构的因素轴的结构应满足的要求轴上零件的定位和固定轴的结构设计,改变轴上零件的结构，使受载减小。,五、结构设计示例,改善轴的受力状况,轴身,设计一级减速器的输出轴。并校核危险截面。,已知：轴传递的功率P= KW，转速n= 转/分，齿轮分度圆直径 d= mm，该轴上的轴向力Fa=800N。假设轴身长L1=100mm，齿轮轴头长L2=120mmP= 8.2 KW n= 270 转/分 d= 420 mmP= 8.5 KW n= 280 转/分 d= 380 mm P= 8.6 KW n= 360 转/分 d= 390 mmP= 9.2 KW n= 340 转/分 d= 400 mmP= 9.5 KW n= 320 转/分 d= 430 mmP= 8.1 KW n= 300 转/分 d= 410 mmP=