机械设计基础第13章

1、第一节第一节 概述概述第二节第二节 轴的结构设计轴的结构设计第三节第三节 轴的设计计算轴的设计计算第四节第四节 轴的刚度和临界速度的概念轴的刚度和临界速度的概念13第一节第一节 概述概述 轴是机械的重要零件之一，主要功能是支承旋转零件，轴是机械的重要零件之一，主要功能是支承旋转零件，传递动力和运动。传递动力和运动。一、轴的分类一、轴的分类 转转 轴轴心心 轴轴传动轴传动轴13131313 按照轴的轴线形状又可将其分为直轴、曲轴和挠性轴。13 此外轴又可分为实心轴实心轴和空心轴空心轴，光轴光轴和阶梯轴阶梯轴。 13二、轴的材料二、轴的材料 13第二节第二节 轴的结构设计轴的结构设计 轴的结构设计

2、原则上就满足如下要求：轴的结构设计原则上就满足如下要求：轴上零件有准确的位置和可靠原相对固定良好的制造和安装工艺性形状、尺寸应有利于减少应力集中轴上零件的定位和固定轴上零件的定位和固定轴上零件的轴向定位和固定轴上零件的周向定位13二、轴的结构工艺性二、轴的结构工艺性当某一轴段需车制螺纹或磨削加工时，应留有退刀槽或砂轮当某一轴段需车制螺纹或磨削加工时，应留有退刀槽或砂轮 越程槽越程槽13轴上所有键槽应沿轴的同一母线布置轴上所有键槽应沿轴的同一母线布置为便于轴上零件的装配和去除毛刺，轴及轴肩端部一般均为便于轴上零件的装配和去除毛刺，轴及轴肩端部一般均 应制出应制出4545度的倒角。度的倒角。为便于

3、加工，应使轴上直径相近处的圆角、倒角、键槽、为便于加工，应使轴上直径相近处的圆角、倒角、键槽、 退刀槽和越程槽等尺寸一致。退刀槽和越程槽等尺寸一致。13三、提高轴的疲劳强度三、提高轴的疲劳强度结构设计方面结构设计方面 轴截面尺寸突变处会造成应力集中，所以对阶梯轴相邻轴段直径不宜相差太大，在轴径变化处的过渡圆角半径不宜过小。1313制造工艺方面制造工艺方面 提高轴的表面质量，降低表面粗糙度，对轴表面采用碾压、喷丸和表面热处理等强化方法，均可显著提高轴的疲劳强度。轴上零件的合理布局轴上零件的合理布局131311轴端挡圈轴端挡圈 22键键 33半联轴器半联轴器 44轴承盖轴承盖 55滚动轴承滚动轴承

4、66套筒套筒 77齿轮齿轮 88键键 99滚动轴承滚动轴承 1010轴承盖轴承盖13第三节第三节 轴的设计计算轴的设计计算 一、轴的计算简图一、轴的计算简图 进行轴的强度和刚度计算时，为便于分析和计算，通过必要的简化，找出轴的合理简化力学模型，即轴的计算简图。1313二、轴的强度计算二、轴的强度计算按扭转强度计算按扭转强度计算 圆轴扭转的强度条件为轴的直径计算公式 362 . 01055. 9dnPWTp 3362 . 01055. 9nPAnPd1313按弯曲合成强度计算按弯曲合成强度计算 对于钢制轴可按第三强度理论计算，强度条件为轴的设计公式为危险截面安全系数校核危险截面安全系数校核 对一

5、般用途轴，上述方法计算已足够精确。对于重要轴，还要考虑影响轴疲劳强度的一些因素，进一步校核危险截面的安全系数。 bedTMWM13221 . 0)(311 . 0beMd1313三、轴的设计步骤三、轴的设计步骤选择轴的材料选择轴的材料 初步确定轴的直径初步确定轴的直径轴的结构设计轴的结构设计轴的强度校核轴的强度校核13第四节第四节 轴的刚度和临界速度的概念轴的刚度和临界速度的概念 一、轴的刚度计算概念一、轴的刚度计算概念 对于有刚度要求的轴，为使轴不因刚度不足而失效，设计时应根据轴的不同要求限制其变形量： 许用挠度 许用偏转角 许用扭转角 yy131313二、轴的临界转速的概念二、轴的临界转速的概念 发生共振时轴的转