机械设计第十五章

轴的概述1(一)轴的用途及分类轴的主要功用：支承回转零件、传递运动和动力。

转轴﹣传递扭矩又承受弯矩

15-1概述带式运输机减速器电动机转轴发动机后桥

传动轴﹣只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。

心轴﹣只承受弯矩的轴车厢重力转动心轴视频十字轴式万向联轴器按照轴线形状的不同，轴可分为直轴和曲轴两大类。直轴曲轴视频钢丝软轴可以把回转运动灵活地传到不敞开地位置。轴一般是实心轴，有特殊要求时也可制成空心轴，如航空发动机的主轴。轴的概述2(二)轴设计的主要内容轴设计=结构设计+工作能力验算(1)根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。(2)工作能力验算是指轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的验算。根据总体结构的要求进行轴的结构设计轴的承载能力验算验算合格?结束yesno轴的概述3(二)轴的材料

轴的材料：碳钢、合金钢

碳钢特点：价廉、对应力集中的敏感性较低

碳钢轴用途：一般条件下用

合金钢特点：更高的力学性能和更好的淬火性能

合金钢轴用途：传递大动力、减小尺寸与质量、耐磨性要求高、高温或低温下工作

选择依据：强度与耐磨性，不是轴的弯曲或扭转刚度

外形复杂的轴→高强度铸铁和球墨铸铁→价廉、良好的吸振性和耐磨性、应力集中的敏感性较低

球墨铸铁曲轴球墨铸铁凸轮轴球墨铸铁曲轴轴的结构设计115-2轴的结构设计一、拟定轴上零件的装配方案第二种方案需要一个长套筒，不如第一种方案好。阶梯轴的直径必须先单调增再单调减不合理的阶梯轴(二)轴上慨零件完的定瓜位分类艰：定位目轴肩倦①、折②、定⑤和洋非定筝位轴葱肩③瘦、④构两类优点活：最方拒便可是靠、筹承载忠轴向皱力较掀大缺点译：轴的虹直径告加大壁、应魂力集备中、盒不利否于加蜘工轴肩轴肩家处的伶过渡扮圆角城半径r必须姻小于勉与之液相配忧的零号件毂戚孔端核部的抵圆角幻玉半径R或倒矮角尺川寸C。r<Rr<C倒圆何角倒方忧角定位朴轴肩带的高常度h一般帐取(2～3)C或(2～3)R滚动培轴承华的定领位轴轰肩(如①)高度忠必须瓦低于榨轴承沿内圈播端面钳的高桐度，爹以便岩拆卸震轴承础。非定睁位轴扇肩(如③蒸、④)是为各了加昌工和阔装配绵方便蚀而设抄置的镇，其沸高度药没有帜严格奇的规自定，标一般视取为1～2俘mm。潘存云教授研制拆卸猪轴承套筒勒定位优点焦：结构银简单倦，定厘位可罢靠，需不影部响轴艺的疲吓劳强伴度适用敲：两个任零件诉之间闪的定叹位不适旨用：间距语较大红、转塘速很他高轴端士挡圈适用秀于固描定轴困端零母件，嗽可以娘承受宪较大担的轴夜向力纽奉，轴督端挡尊圈可旗采用遥单螺劝钉固窜定。轴端巩挡圈暴定位圆柱锯销锁帽定轴辅端挡捏圈双螺咽钉加休止动僚垫片圆螺匆母定只位优点古：可承王受大棚的轴征向力缺点检：螺纹咽处有爆较大姿的应筹力集阿中用途冒：固定汁轴端练的零娱件、楚两零沟件间稿距离绑较大砖时弹性期挡圈(小载习荷)锁紧耀挡圈腰定位(小载销荷)圆锥冠面定默位(承受竹冲击波载荷磁和同辩心度片要求店较高)首先吨按轴路所受巧的扭着矩估泛算轴水径，售作为管轴的俗最小估轴径dmi舅n。有配萌合要签求的颗轴段欣，应摸尽量饥采用管标准喊直径闯。三、秧各轴叠段直泳径和富长度老的确继定有配番合要汗求的背零件轧要便团于装想拆轴的只装配定锥度采用裂不同斜的尺赛寸公塔差“间筝隙+过盈泥”为了良保证柔轴向验定位饥可靠匙，与怪齿轮岁和联额轴器干等零绒件相撞配合紫部分砌的轴箱段长题度一匀般应瞒比轮时毂长骨度短2～3毫mm。轴系凯改错1轴系革改错2轴系轿安装(四)提高倡轴的户强度霉的常址用措鞭施1.合理暗布置颈轴上喂零件滔以减忙小轴知的载怕荷2.改进辣轴上剂零件心的结卸构以仇减小笋轴的述载荷(a接)齿轮累和卷与筒连猛在一色起，剩轴只下受弯寻矩→器心轴(b蓬)齿轮矩将转孤矩通吨过轴及传到晚卷筒月，轴贴受弯腊矩和晨扭矩产→转筛轴3.改进侍轴的踢结构饺以减增小应堤力集馅中的话影响内凹似圆角加装喊隔离绳环用盘闭铣刀个加工叔的键积槽比豆用键尿槽铣恒刀加版工的鬼键槽伪在过白渡处值对轴评的截阅面削毁弱较支为平党缓，浊应力眯集中谁较小锄。4.改进墙轴的项表面捕质量孙以提筒高轴普的疲到劳强迅度表面沿越粗窗糙↑鞋→疲课劳强枝度↓表面爽强化草处理醋：淬追火、黄渗碳妇、氰昂化、高氮化沸、碾贷压、拣喷丸轴的锄结构踩设计3(五)轴的交结构狮工艺毫性在满盘足使休用要肆求的缸前提男下，浅轴的竖结构绍越简斯单，荣工艺侮性越印好。两轴上以应有惰满足肉加工青和装得配所弃要求幼的倒梅角、琴圆角葛、螺虑纹退旗刀槽秒和砂誓轮越居程槽岁等。轴的客计算115灭-3轴的简计算一、股轴的鱼强度之校核鱼计算1.扭转剑强度初条件淡计算用于虹只受粉扭矩甚或主河要受倡扭矩湖的不恰太重董要的挥轴的框强度俩计算房诚。在街作轴食的结堂构设钩计时招，通聚常用盘这种殖方法脆初步纯估算股轴径子。τT﹣扭转乞切应劣力，MP逮aT﹣轴所仿受的丝式扭矩引，N·括mmWT﹣轴的谋抗扭孤截面划系数眨，mm3n﹣轴的亮转速婆，r/清mi眨nP﹣轴传维递的葵功率学，kWd﹣计算衬截面检处轴番的直挖径，mm[τT]﹣许用洲扭转负切应伤力，MP眯a实心泽轴：空心鹊轴：为了胳计及自键槽泄对轴趁的削绩弱，养可按粗以下烟方式鬼修正险轴径有一个键槽有两个键槽轴径d＞100mm轴径增大3%轴径增大7%轴径d≤100mm轴径增大5%～7%轴径增大10%～15%2.按弯及扭合鸽成进南行强拒度条独件验峰算(1凳)做出畅轴的晌计算占简图图d中当B/d≤l时，且取e=0据.5B；当B/寒d>皱1时，妄取e=0造.5d，但扛不小编于(0兼.2登5～0.辱35艰)B；对地于调绝心轴槐承，e=0撤.5B。(2饮)做出患弯矩哀图(3祖)做出额扭矩甜图(4陡)校核掩轴的们强度按第咸三强障度理壤论，泡计算来应力弯曲猎应力翁→对遵称循置环变娃应力扭转涂切应悉力→层常常微不是秆对称坛循环狐变应死力引入羽折合其系数α扭转切应力静应力脉动循环变应力对称循环变应力弯曲应力为对称循环变应力a

≈0.3a

≈0.６a

=1对于块直径码为d的圆吉轴弯曲占应力鸣为扭转忽切应仇力轴的硬弯扭肯合成曾强度裕条件款为心轴蝇只承躺受弯选矩，煮应取T=0固定脉心轴捎许用巨应力斩取[σ0]≈信1.哲7[医σ-1]3.按疲忍劳强水度条余件进荷行精烂确校裁核在已钱知轴愧的外免形、低尺寸锁及载筹荷的科情况纤下，液可对滋轴的躲疲劳柄强度差进行稻校核朗，轴拔的疲拖劳强南度条黑件为仅有贯扭转倦切应睛力骨时，柜应满湿足仅有你弯曲点应力拥时，干应满馅足S=1饺.3～1.陡5→材料饰均匀愧，载爷荷与显应力猛计算欢精确辣时。S=1念.5～1.珠8→材料眉不够雅均匀蠢，计沉算精社确度煌较低朋时。S=1赤.8～2.享5→材料辨均匀欺性及督计算通精确液度很暂低，陷或d>江20朴0激mm例题附某打一化异工设跃备中眠的输前送装府置运现转平垫稳，清工作滴转矩阁变化恒很小粮，以巡寿圆锥-圆柱殖齿轮稀减速恒器作江为减岛速装摆置，器试设恳计该稿减速忆器的足输出笋轴。苍减速茂器的粥装置竿简图拐参看晌图15俱-确21。输值入轴呀与电飞动机蚁相连鞭，输曲出轴妈通过枣弹性夺柱销笼联轴率器与踢工作吸机相萄连，询输出构轴为训单向枕旋转(从装哄有半犯联轴杠器的扇一端潮看为牌顺时甚针方留向)。已挠知电轧动机驼功率P=1鞭0k赏W，转坐速n1=1杆45炸0r待/m借in，齿模轮机销构的刊参数胖列于甘下表:输入企端输出匪端207523951.求输鹊出轴丹上的游功率P3、转陵速n3和转驻矩T3取每晨级齿河轮传坝动的雾效率(包括盖轴承设效率洞在内)η=0缩慧.福97，则2.求作波用在快齿轮裂上的称力因已盐知低石速级症轮的忆分度律圆直浆径为切向悔力径向拣力轴向圣力3.初步败确定阁轴的苍最小绍直径选取屠轴的拜材料营为45钢，馅调质冠处理有，取A0=1口12连轴旨器的紫选择查标好准GB窜/T普5烟01悉4-候20初03或手哲册，半选用LX肆4型弹尼性柱毁销联雨轴器当，其酱公称谨转矩互为25腹00六0妻00悔Nm笛m，半川联轴另器的旦孔径d1=5绿5m芦m，故吵取dI-世II=5裙5m温m，半摔联轴教器长趋度L=撇11密2m皂m最小良轴径524.轴的埋结构漂设计(1返)拟定驰轴上限零件葛的装捷配方每案本题伞的装矮配方裙案已孩在前允面分缝析比恢较，爸现选餐用图15羽-2弃2a所示赞的装跟配方歪案。556265826577初步虚选取0基本顺游隙巴组、哄标准西精度鼓级的首单列滋圆锥迎滚子桶轴承30状31甲3，其担尺寸粪为d×D×T=刑65×14嗽0×36与相恼邻轴蒜肩高何度为77取齿港轮内伟径处甜的轴侮的直摆径为70已知丧齿轮冻轮毂识的宽或度为80，取岂相应丽轴段朽长度奋为76轴肩栽高度舍取二霜至三共倍的皂圆角露半径望，h=污3R怎=6，轴眠肩直径为82轴环暴宽度b≥晨1.掌4h，取1230轴承湿端盖装的总务宽度培为20，距联际轴器帖的距施离为3020△=1晶6，c=预20，s=画8轴承安装耍宽度T=松36L=救50(3舰)轴上腾零件练的周夫向定绣位齿轮宋、半税联轴潜器与犹轴的锻周向查定位珍均采戏用平额键连厉接。齿轮平键b×融h×校L虾=豪20帜×1林2×奥63半联到轴器亮平键b×突h×音L到=1言6×让10宁×7棵0齿轮所在松轴直杏径70，长娇度76踩b×丘h×左L民=仓20孝×1升2×伯63半联羞轴器左所在聪轴直种径55，长田度82敬b×票h×跪L河=1讲6×帖10推×7叔0(4恐)确定框轴上役圆角例和倒纲角尺锅寸参考怕表15环-2，取页轴端盆倒角追为C2，各雅轴肩励处的歪圆角自半径滤如图15患-2享6所示舞。5.求轴吹上的抢载荷确定州轴承皇的支扮点位愤置时撕，应否从手灭册中毯查取弯△值造。对珠于30墨31翠3型圆芹锥滚泛子轴猾承，始由手孕册中鸽查得廊△=2减9膜mm。因洒此，颗作为研简支镰梁的闭轴的捕支承孕跨距L2+悄L3=7奥1客mm奋+川1怨41卫m熟m=内21魂2赛mm。水平馒面上受力例分析：FNH演1=3苍32迎7NFNH叔2=1犁67骗5NFNH劳1+FNH触2=FtFNH宜1L2=FNH傅2L3力平届衡力矩咐平衡(以C为支页点)垂直耐面上受力肺分析：FNV遭1+FNV强2=FrFNV重1L2=FNV钟2L3+Fad2/2力平市衡力矩续平衡FNV蒜1=1辛86即9NFNV寒2=-工30监N（表女示方法向向幼下）MV1=FNV乒1L2=1脸32逢66铅9NMV2=MV1-Fad2/2役=-需41霞70训N扭转切应力静应力脉动循环变应力对称循环变应力弯曲应力为对称循环变应力a

≈0.3a

≈0.６a

=1轴单劲向旋堵转，匠扭转捕切应辜力为贼脉动耐循环条变应承力，桃取0.逮6轴安请全7.精确诵校核迁轴的啊疲劳削强度截面A、II、II巾I、B只受但扭矩处作用呆，虽文然键必槽、畅轴肩铲及过糕渡配论合所魔引起切的应扮力集早中均就将削果弱轴伪的疲赤劳强章度，摔但由乔于轴言的最莲小直洪径是冶按扭怜转强走度较且为宽极裕确们定的返，所甚以截跪面A、1I、II知I、B均无杆需校计核。只受创扭矩截面V的应网力集雕中的纪影响唐和截海面IV的相范近，净但截皮面V不受划扭矩驰作用绸，同雨时轴壮径也愉较大贤，故轧不必张做强蹦度校绍核。截面C上虽长然应贯力最耀大，干但应缺力集浑中不许大(过盈梨配合粱及键厘槽引厦起的危应力静集中鹊均在时两端)，而角且这街里轴萌