安工大机械设计基础-12轴

1、第12章 轴12-1 概述12-2 轴的结构和材料12-3 轴的计算基本要求:掌握转轴、心轴和传动轴的载荷的特点掌握轴的结构设计的方法，熟悉轴上零件的轴向和周向定位方法，明确轴的结构设计中应注意的问题掌握轴的两种强度计算方法了解轴的刚度计算方法本章特点：轴的设计过程是结构设计与强度(或刚度)校核计算交替进行，逐步完善的机械设计基础 轴12-1 概述机械设计基础 轴二、轴的分类1 按载荷性质分类2 按形状分类轴：支承旋转的零件，传递运动和力一、轴的功用1. 支承旋转零件并传递运动和动力 2. 保证所有轴上零件有确定的轴向工作位置1 按载荷性质分类机械设计基础 轴传动轴：主要承受转矩转轴：既承受弯

2、矩，又承受转矩心轴工作时仅承受弯矩的轴。问：根据承受载荷性质，自行车前轴和后轴各属什么轴？2 按形状分类直轴：光轴、阶梯轴机械设计基础 轴曲轴挠性轴（软轴）三、轴设计解决的问题1、结构问题 确定轴的形状和尺寸2、强度问题 防止轴发生疲劳断裂3、刚度问题 防止轴发生过大的弹性变形4、振动稳定性问题 防止轴发生共振机械设计基础 轴1.拟定轴上零件装配方案2.估算轴的最小直径min3.确定各段直径及长度4.确定轴的结构要素轴的结构设计轴的强度计算其它计算1.刚度计算2.振动稳定性计算( 临界转速)1.许用切应力法(扭转强度)2.许用弯曲应力法( 弯扭合成强度 )3.安全系数计算法：疲劳强度计算、静强

3、度计算12-2 轴的结构和材料机械设计基础 轴一、轴的结构二、轴的材料一、轴的结构机械设计基础 轴轴肩(轴环)：轴的直径变化所形成的阶梯处轴颈 轴头 轴身 轴头：轴和旋转零件的配合部分轴颈：轴和轴承配合的部分轴身：连接轴颈与轴头部分轴的结构设计的要求机械设计基础 轴3. 定位和固定要求：轴与轴上零件要有准确的工作位置，并牢固地保持这一位置4. 尽量减少应力集中, 改善轴的受力状态1. 制造工艺性要求：轴应有良好的制造工艺，便于加工2. 装拆要求：轴上零件要易于装拆、调整1 制造工艺性要求轴应有良好的制造工艺，便于加工机械设计基础 轴加工方法不同，轴的结构也可能不同光轴 阶梯轴 车削 磨削 砂轮

4、越程槽 螺纹退刀槽；砂轮越程槽键槽应位于同一母线上结构示例1机械设计基础 轴结构示例2：结构改错机械设计基础 轴同齿轮相配合的轴段长度超出了齿轮的宽度，套筒起不到轴向定位作用；应减小此段轴的长度，使之小于齿轮宽度。键槽位置不对；为便于加工，应和齿轮键槽在同一直线上。 螺纹无退刀槽；应加退刀槽。 轴承轴向定位的轴肩高出了轴承内圈外径；改为低与轴承内圈外径。错误如图所示二、轴的材料机械设计基础 轴2. 球墨铸铁: QT500-5、QT600-2轴的材料，见表12-11. 钢：碳素钢 ：优质碳素钢:35、 45 、 50轴钢 普通碳素钢Q235、Q255、Q275合金钢：20Cr、20CrMnTi、

5、40Cr、35SiMn、35CrMo12-3 轴的计算机械设计基础 轴一、轴的强度计算二、轴的刚度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一、轴的强度计算机械设计基础 轴轴的计算流程：机器的结构轴的长度轴上零件的位置载荷计算简图力学分析简 化强度计算轴径轴的结构设计计算方法：按扭转强度计算按弯扭合成强度计算abc例题：已知一单级斜齿轮减速器输出轴。轴上大齿轮节圆直径d=348mm，螺旋角=1215 ，啮合角an =20，齿轮轮毂宽B=130mm。轴端装联轴器，半联轴器轮毂宽100mm。图中a=180mm，b110mm，c=180mm。在稳定工作时，轴传递的额定转矩T=1.

6、83Nmm，轴的材料为35钢，正火，=530MPa。试设计此轴cabcabc右旋 (1) 作计算简图，求轮齿上的作用力 Ft=2T/d=21.83106/348=10500N(2) 求作支反力及弯矩图 H面：RBH=Ftc/(b+c)=10500180/(110+180) =6520NRCH=FtRBH=10500-6520=3980NMIH=RBHb=6520110=717000NmmV面: RBV(b+c) FrcMa=0 RBV=(Frc+Fad/2)/(b+c)=3790N RCV=FrRBV=111N MIV=RBVb=3790110=416900Nmm MIV=RCVc=11118

7、0=19980Nmm合成弯矩(3) 求作扭矩图：(4) 求作当量弯矩图：(5) 求轴的直径：-; -截面：危险截面？-截面:?考虑有键槽，直径加大3，圆整取d1=70mm，d2=65mm取d1=75mm，d2=65mm?考虑结构，故二、轴的刚度计算机械设计基础 轴二、 扭转刚度计算扭角条件：一、弯曲刚度计算挠度条件：倾角条件：12-4 挠性轴挠性轴是由几层缠绕成螺旋线的钢丝制成的相邻两层钢丝的旋向相反挠性轴输入端转向要与轴的最外层钢丝旋向一致，这样可使钢丝趋于缠紧，否则，只能传递名义功率的65%。挠性轴外层有保护软套管。主要作用:引导和固定挠性轴的位置，使其位置稳定，不打结，不发生横向弯曲；防潮