机械学电子教案-第8章

1、1第第8章章 轴与联轴器轴与联轴器8.1 轴轴一一. . 轴的分类轴的分类轴的分类轴的分类( (受载情况受载情况) )：转轴、转轴、 心轴、传动轴心轴、传动轴23轴的分类轴的分类( (轴线形状轴线形状) )：直轴、曲轴、挠性轴直轴、曲轴、挠性轴专用零件，多用于动力专用零件，多用于动力机械中，如往复式机械机械中，如往复式机械轴线可随意变化，把回转运动灵活地传轴线可随意变化，把回转运动灵活地传到任何位置。用于受连续振动的场合，到任何位置。用于受连续振动的场合，具有缓和冲击的作用，如振捣器具有缓和冲击的作用，如振捣器4轴必须有轴必须有确定的材料、结构和尺寸确定的材料、结构和尺寸，这是设计轴的三要素；

2、，这是设计轴的三要素；二二. . 轴的材料轴的材料价格低，常用优质碳素结构钢价格低，常用优质碳素结构钢钢号钢号35 、 45 、 50 ；普通碳素结构钢普通碳素结构钢Q235A,Q275A不不重要或受力小的轴用；重要或受力小的轴用；价格高，高的机械性能，常用于高速、价格高，高的机械性能，常用于高速、重载及耐磨、耐高温或低温等场合；重载及耐磨、耐高温或低温等场合；-20Cr、40Cr碳素钢碳素钢合金钢合金钢常用材料常用材料5三三. . 轴的结构设计（确定直径轴的结构设计（确定直径d和长度和长度l）轴颈轴颈轴头轴头6轴的结构设计原则：轴的结构设计原则：(1). 轴和轴上零件有确定的工作位置轴和轴上

3、零件有确定的工作位置定位要求定位要求(2). 轴上各零件应有可靠的相对固定轴上各零件应有可靠的相对固定固定要求固定要求(3). 良好的制造和安装工艺性良好的制造和安装工艺性工艺要求工艺要求(4). 形状、尺寸应有利于减少应力集中形状、尺寸应有利于减少应力集中疲劳强度要求疲劳强度要求四四. .零件在轴上的定位和固定方法零件在轴上的定位和固定方法1. 轴向定位和固定轴向定位和固定a. .轴肩和轴环轴肩和轴环轴肩圆角半径轴肩圆角半径r零件零件R(c)7b. .套筒套筒c. .圆螺母与弹性挡圈圆螺母与弹性挡圈双圆螺母双圆螺母L =L-(1-3)mm8d. .轴端挡圈轴端挡圈93. 轴向和周向同时固定轴

4、向和周向同时固定a. .过盈配合过盈配合2. 周向固定周向固定键联接键联接b. .紧定螺钉紧定螺钉c. .销钉联接销钉联接10直径直径变化尽量少变化尽量少1.加工工艺性加工工艺性五五. .轴具有良好的结构工艺性轴具有良好的结构工艺性磨削和切螺纹处，留磨削和切螺纹处，留砂轮越程槽和螺纹退刀槽砂轮越程槽和螺纹退刀槽多个键槽在同一母线上多个键槽在同一母线上轴上过渡圆角、倒角、键槽、越程槽、退刀槽和中心孔等尺轴上过渡圆角、倒角、键槽、越程槽、退刀槽和中心孔等尺寸相同，符合标准和规定，利于加工和检验寸相同，符合标准和规定，利于加工和检验配合段配合段轴颈取标准值轴颈取标准值，与滚动轴承配合轴颈按，与滚动轴

5、承配合轴颈按轴承内径尺寸轴承内径尺寸选取，选取，螺纹直径螺纹直径应符合螺纹标准；应符合螺纹标准；112.装配工艺性装配工艺性五五. .轴具有良好的结构工艺性轴具有良好的结构工艺性阶梯轴，轴端倒角，去毛刺，轴肩高度按阶梯轴，轴端倒角，去毛刺，轴肩高度按表表8-2选取，为便于安装选取，为便于安装的轴肩高度取的轴肩高度取0.5-3mm；尺寸变化处尺寸变化处圆角过渡圆角过渡固定滚动轴承的轴肩高度应符合轴承的安装尺寸，查标准；固定滚动轴承的轴肩高度应符合轴承的安装尺寸，查标准；12六六. .轴的尺寸确定轴的尺寸确定1.强度计算强度计算: :（1）按许用扭剪应力计算轴径按许用扭剪应力计算轴径( (估算估算

6、) )转轴转轴和和传动轴传动轴 3362.01055.9nPCnPd（2）按弯曲、扭转组合强度条件计算（按弯曲、扭转组合强度条件计算（校核校核）mm1 . 03122bTMd（轴段长度轴段长度、轴承、零件在轴上位置、轴上作用力轴承、零件在轴上位置、轴上作用力和和弯矩弯矩未知）未知）系数系数C见表见表8-3有键槽，轴直径增加有键槽，轴直径增加3，并圆整（并圆整（见见GB2822-1981）13设计轴的一般步骤为：设计轴的一般步骤为：1.按工作要求选择按工作要求选择轴的材料轴的材料；2.初步确定初步确定轴的直径轴的直径，可按扭转强度条件计算最细部分，可按扭转强度条件计算最细部分的直径；的直径；3.

7、轴的轴的结构设计结构设计，由最细部分直径递推各段直径，由最细部分直径递推各段直径，5 10mm；4.轴的轴的强度校核强度校核；2.轴的刚度计算轴的刚度计算 查表按材力公式计算查表按材力公式计算14（例题（例题8-1）：）：设计如图所示斜齿轮减速器中的从动轴。已知传设计如图所示斜齿轮减速器中的从动轴。已知传递的功率递的功率P=10kW，从动齿轮的转速，从动齿轮的转速n2=202r/min，分度圆直，分度圆直径径d2=356mm，所受的圆周力，所受的圆周力Ft2=2656N，径向力，径向力Fr2=985N，轴向力轴向力Fa2=522N，轮毂宽度为，轮毂宽度为80mm，工作时为单向转动，工作时为单向

8、转动，轴采用轻窄系列向心球轴承支承。轴采用轻窄系列向心球轴承支承。15（1）按许用扭剪应力计算轴径按许用扭剪应力计算轴径( (估算估算) )转轴转轴mm2.423nPCd64有键槽，直径增加有键槽，直径增加31617（习题（习题8-3）：）：图中的齿轮、圆螺母和向心球轴承分别安装在轴图中的齿轮、圆螺母和向心球轴承分别安装在轴的的A、B、C段上。试确定：段上。试确定：(1)(1)轴上轴上B段螺纹大径和螺距段螺纹大径和螺距P；(2)(2)轴上尺寸轴上尺寸L、S、d1、d2、d3、R1及及R1。（查书（查书（表（表8-2）和图册和图册P106和和P115标准表）标准表）188.2 联轴器联轴器联轴器

9、：联轴器：轴与轴之间的联接，以传递运动和转矩（轴与轴之间的联接，以传递运动和转矩（标准化标准化图册图册P51）查标准依据：查标准依据：轴的直径轴的直径d、转速、转速n和计算转矩和计算转矩TcTcK.T (N.mm)载荷系数载荷系数轴的名义转矩轴的名义转矩 ( T=9549P/n )机器名称机器名称K机器名称机器名称K机床机床1.252.5往复式压气机往复式压气机2.253.5离心水泵离心水泵23胶带或链板运输机胶带或链板运输机1.52鼓风机鼓风机1.252吊车、升降机、电梯吊车、升降机、电梯35往复泵往复泵单行程单行程2.53.5发电机发电机12双行程双行程1.75表表8-6 载荷系数载荷系数

10、K（电动机驱动时电动机驱动时）198.2 联轴器联轴器1. 可移性可移性联轴器的性能联轴器的性能2. 缓冲性缓冲性3. 安全、可靠，足够强度和使用寿命安全、可靠，足够强度和使用寿命4. 结构简单，装拆、维修方便结构简单，装拆、维修方便轴向位移轴向位移径向位移径向位移角位移角位移20一一. . 刚性联轴器刚性联轴器特点：特点：结构简单，传递转矩结构简单，传递转矩大，安装精度高，无可移性大，安装精度高，无可移性和缓冲性和缓冲性用于低速、轻载，经常正反用于低速、轻载，经常正反转，且同时要求两轴对中、转，且同时要求两轴对中、工作平稳无冲击载荷工作平稳无冲击载荷刚性联轴器刚性联轴器挠性联轴器挠性联轴器无

11、弹性元件无弹性元件挠性联轴器挠性联轴器金属弹性元件金属弹性元件挠性联轴器挠性联轴器非金属弹性元件非金属弹性元件挠性联轴器挠性联轴器联轴器的分类联轴器的分类21特点：特点：对中精度可靠，传递转矩大，要求同轴度好，载荷平稳对中精度可靠，传递转矩大，要求同轴度好，载荷平稳用于振动很小的工况条件，联接中、高速和刚性不大的且要用于振动很小的工况条件，联接中、高速和刚性不大的且要求对中性较高的两轴求对中性较高的两轴22二二. . 无弹性元件的挠性联轴器无弹性元件的挠性联轴器舌形联轴器舌形联轴器特点：特点：能适应安装误差和相对位移，有可移性能适应安装误差和相对位移，有可移性图册图册P53磨损快，磨损快，载荷

12、不大载荷不大盘销联轴器盘销联轴器两轴不精确对心两轴不精确对心时用，磨损慢时用，磨损慢23十字滑块联轴器十字滑块联轴器允许两轴较大的径允许两轴较大的径向误差和少许的角向误差和少许的角度误差，低速度误差，低速(250r/min)用用万向联轴器万向联轴器两轴夹角较大、最两轴夹角较大、最大可达大可达45度，成对度，成对使用使用( (应用于汽车，应用于汽车，钻床等传动系统钻床等传动系统) )24三三. . 有金属弹性元件的挠性联轴器有金属弹性元件的挠性联轴器薄片联轴器薄片联轴器波纹管联轴器波纹管联轴器特点：特点：传动准确（示传动准确（示数机构），寿命长，数机构），寿命长，有缓冲和减震作用，有缓冲和减震作

13、用，惯性小惯性小特点：特点：结构简单，惯结构简单，惯性小，运转稳定，适性小，运转稳定，适于传递小转矩的场合于传递小转矩的场合25四四. . 非金属弹性元件的挠性联轴器非金属弹性元件的挠性联轴器螺旋弹簧联轴器螺旋弹簧联轴器弹性拨销联轴器弹性拨销联轴器特点：特点：传递转传递转矩小，有缓冲矩小，有缓冲和减震作用和减震作用特点：特点：结构简单，适结构简单，适于传递小传矩的场合于传递小传矩的场合26 ( (习题习题8-5):):图中所示为一减速器的输出轴。试分析图中各部分图中所示为一减速器的输出轴。试分析图中各部分结构的作用和设计时所依据的原则，检查该轴的结构，指出轴结构的作用和设计时所依据的原则，检查

14、该轴的结构，指出轴上零件定位、安装、固定等由哪些不合理的地方，应如何修改，上零件定位、安装、固定等由哪些不合理的地方，应如何修改，并说明原因，最后画出正确的结构图并说明原因，最后画出正确的结构图. .27 ( (习题习题8-6):):试指出图示轴系零部件结构的错误，并说明原因试指出图示轴系零部件结构的错误，并说明原因（指出（指出6处错误即可）。处错误即可）。28轴系的组合结构设计轴系的组合结构设计3（见综合训练指导书见综合训练指导书P12页页）一钢制圆轴一钢制圆轴,装有两胶带轮装有两胶带轮A和和B，两轮有相同的直径，两轮有相同的直径D=360mm，重量为，重量为P=1KN，A轮上胶带的张力是水平方向的，轮上胶带的张力是水平方向的，B轮胶带的张力是垂直方向的，它们的大小如图所示。设圆轴轮胶带的张力是垂直方向的，它们的大小如图所示。设圆轴的许用应力的许用应力 =80MPa，轴的转速，轴的转速n=960r/min，带轮宽，带轮宽b=60mm，寿命为，寿命为50000小时。设计要求：小时。设计要求：1