考研备考期末复习 机械设计14-2-轴的结构设计VIP

第14章轴§14—1轴的功用和分类§14—2轴的材料及选择§14—3轴的结构设计

引言工程实际中的轴§14—4轴的强度计算§14—5轴的刚度设计一、轴的功用§14-1轴的功用及分类二、轴的分类按承载情况分转轴心轴固定心轴转动心轴传动轴按轴线形状分直轴曲轴钢丝软轴支承传动零件传递运动和力温故知新光轴阶梯轴传动轴：主要受扭矩，不受弯矩或弯矩很小心轴：只受弯矩，不受扭矩转轴：同时承受弯矩和扭矩各种轴的承载情况载荷运转情况应力状态传动轴扭转单向脉动双向对称转轴弯曲扭转单向弯曲：对称扭转：脉动双向弯曲：对称扭转：对称心轴弯曲固定静应力或脉动转动对称固定心轴转动心轴内容工作能力的设计强度-----保证安全使用刚度-----保证工作精度振动稳定性-----保证高速轴正常工作结构设计特点边计算、边画图、边修改---“三边”设计方法三、轴设计的内容、特点选择材料初算轴径结构设计强度、刚度计算确定轴的结构尺寸绘图NY四、轴的设计步骤一般用途的轴：优质中碳钢--30、40、45、50次要的轴：Q235、Q255、Q275重要的轴：合金钢耐磨性要求高：12CrNi、20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢，轴颈渗碳淬火高速重载：40Cr、40CrNi、35CrMo等合金钢，表面淬火、调质形状复杂的轴：QT600、ZG45§14—2轴的材料及其选择§14—3轴的结构设计典型轴系结构滚动轴承齿轮套筒轴承盖轴端挡圈1、内容：确定轴的外形和全部结构尺寸2、要求：轴和轴上零件要有准确的定位；轴上零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性；结构上要有利于提高轴的强度、刚度，尽量减少应力集中；有利于节省材料、减轻重量。一、轴的结构设计的内容与要求二、轴的结构设计基本步骤拟定轴上零件装配方案轴上零件的定位各段轴直径和长度的确定轴的结构工艺性提高轴的强度和刚度的措施1.拟定轴上零件装配方案（一）方案（二）轴肩或轴环套筒弹性挡圈圆螺母加止动垫圈、双圆螺母紧定螺钉、锁紧挡圈、销钉轴端挡圈圆锥面2.轴上零件的定位----轴向定位1）轴肩、轴环轴肩轴环结构简单，定位可靠，可承受较大轴向力轴肩、轴环定位特点特点：r<C

或

r<RDdrRCDdr或h≈(0.07~0.1)dCRb(与滚动轴承相配合处的h和b值,见轴承标准)一般，定位轴肩：h(3~5）mm非定位轴肩:h(0.5~1)mm轴环宽度:b1.4hhh轴肩、轴环的尺寸要求2）套筒×结构简单,定位可靠,用于零件间距较小场合,轴转速较高时不宜选用套筒定位特点特点:结构简单,只能承受很小的轴向力3）弹性挡圈特点：4）圆螺母加止动垫片固定可靠,装拆方便；可承受较大轴向力；但螺纹对轴削弱较大.双圆螺母5）紧定螺钉、锁紧挡圈适用于轴向力很小,转速很低或为防止零件偶然沿轴向滑动的场合可用于周向固定适用于固定轴端零件6）轴端挡圈7）圆锥面定位能消除轴与轮毂间的径向间隙；装拆较方便,对中性好,可兼作周向固定；但加工较困难键花键销过盈联接、成型联接2.轴上零件的定位---周向定位装拆方便，互换性好，但对轴强度有削弱1）键2）花键精度要求较高，定心性好，拆装方便，但制造需用专用设备和工具。圆柱销圆锥销只能传递较小扭矩，互换性好，拆装方便，但对轴强度削弱较大。3）销有配合要求的轴段注意配合零件的要求，采用标准直径；与标准件配合的轴段采用相应的标准值，例如：滚动轴承、联轴器、密封装置，应满足装配尺寸要求。非标准轴段：定位轴肩h(3~5)mm非定位轴肩h(0.5~1)mm3.1各轴段直径的确定轴上零件安装时，所经过轴上各段直径应小于安装零件轮毂直径，以便于装拆。滚动轴承定位轴肩高度必须低于内圈端面高度，以便于拆卸，具体尺寸由标准查出。3.1各轴段直径的确定主要依据：轴上零件的轴向尺寸相邻零件之间的距离轴上零件的装拆和轴向固定轮毂长度L=(1.5~2)d毂比轴长2~3mm3.2各轴段长度的确定Ld2~3mm轴肩直径较小的一边需磨削或车削螺纹时，须留出砂轮越程槽、退刀槽；4.轴的结构工艺性（1）

轴端应制出45º的倒角；砂轮越程槽退刀槽45

一根轴上的圆角尽可能统一，退刀槽、越程槽、倒角尽量取同样尺寸；

不同轴段的键槽宽度尽可能一致，并布置在同一母线上；4.轴的结构工艺性（2）

轴段的阶梯数量要尽可能少。Tmax=T1Tmax=T2T3T2T1T2T1T3合理不合理5.提高轴的强度和刚度的措施1)合理布置传动零件位置，以减小轴上载荷输入T1输出T2输出T3输入T1输出T3输出T22)改进轴上零件结构，以减小轴上载荷QQ合理不合理2)改进轴上零件结构，以减小轴上载荷合理不合理(1)轴结构要尽量避免突然变化，增大过渡圆角半径。3)改进轴的结构以减小应力集中r内凹圆角隔离环3）改进轴的结构以减小应力集中(2)轴与轮毂为过盈配合时，配合边缘会产生较大的应力集中，为了减小应力集中，可在轴或毂上开卸荷槽，或加大配合部分直径；3)改进轴的结构以减小应力集中端铣刀盘铣刀(3)盘铣刀比端铣刀加工的键槽在