汽车轴介绍课件

第14章轴§14-1轴的功用和类型§14-2轴的材料§14-3轴的结构设计§14-4轴的强度设计§14-5轴的刚度设计§14-1轴的类型1、转轴传递扭矩又承受弯矩。一、按承受载荷分带式运输机减速器电动机转轴§14-1轴的类型2、传动轴只传递扭矩发动机后桥传动轴1、转轴传递扭矩又承受弯矩。一、按承受载荷分3、心轴只承受弯矩前轮轮毂固定心轴火车轮轴车厢重力前叉自行车前轮轴支撑反力转动心轴§14-1轴的类型2、传动轴只传递扭矩1、转轴传递扭矩又承受弯矩。一、按承受载荷分二、按轴的形状分1、直轴2、曲轴二、按轴的形状分1、直轴3、挠性钢丝轴设计任务：选材、结构设计、强度和刚度设计、确定尺寸等2、曲轴二、按轴的形状分1、直轴种类碳素钢：35、45、50、Q235轴的毛坯:圆钢或锻件，有时也用铸钢或球墨铸铁。§14-2轴的材料合金钢:20Cr、20CrMnTi、40CrNi、38CrMoAlA等用途：碳素结构钢因具有较好的综合力学性能，应用较多，尤其是45钢应用最广。合金钢具有较高的力学性能，但价格较贵，多用于有特殊要求的轴。正火或调质处理。表14-1轴的常用材料及其主要力学性能设计任务：使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。§14-3轴的结构设计设计要求：1.轴应便于制造，轴上零件要易于装拆；2.轴和轴上零件要有准确的工作位置；3.各零件要牢固而可靠地相对固定；4.改善应力状况，减小应力集中。轴端挡圈带轮轴承盖套筒齿轮滚动轴承典型轴系结构④1、阶梯轴为便于轴上零件的装拆，一般轴都做成从轴端逐渐向中间增大的阶梯状。零件的安装次序一、制造安装要求②③⑥⑦①⑤①④2、结构要素装零件的轴端应有倒角，需要磨削的轴端有砂轮越程槽，车螺纹的轴端应有退刀槽。②③⑥⑦①⑤①倒角1、轴向定位二、轴上零件的定位轴肩----阶梯轴上截面变化之处。起轴向定位作用。

轴肩套筒a、轴肩、套筒、轴端挡圈、螺母齿轮受轴向力时，向右是通过4、5间的轴肩，并由6、7间的轴肩顶在滚动轴承的内圈上；向左则通过套筒顶在滚动轴承的内圈上。带轮的轴向固定是靠1、2间的轴肩和轴端当圈。双向固定无法采用套筒或套筒太长时，可采用双圆螺母加以固定。轴端挡圈双圆螺母装在轴端上的零件往往采用轴端挡圈固定。轴肩的尺寸要求:r<C1

或r<Rb≈1.4h(与滚动轴承相配合处的h和b值,见轴承标准)DdrRDdC1rh=D-d≈(0.07d+3)~(0.1d+5)mmhhC1DdrDdrRbb、弹性挡圈或紧定螺钉轴向力较小时，可采弹性挡圈或紧定螺钉来实现。2、周向固定大多采用键、花键、或过盈配合等联接形式来实现。键槽应设计成同一加工直线四、改善轴的受力状况，减小应力集中Q方案a输出输出输入1.改善受力状况Q方案b输出输出输入2.减小应力集中应力集中出现在截面突然发生变化的。措施：

1.

用圆角过渡；2.

尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽;3.

增加卸载槽B、过渡肩环、凹切圆角、增大圆角半径。§14-4轴的强度设计一、按扭转强度计算轴的强度设计应根据轴的承载情况，采用相应的计算方法，常用方法有两种。对于只传递扭转的圆截面轴(传动轴），强度条件为：设计公式为：计算结果为：最小直径！解释各符号的意义及单位对于既传递扭转又传递弯矩的转轴，可按上式初步估算轴的直径。轴的材料A3,20354540Cr,35SiMn[τ](N/mm)12~2020~3030~4040~52C160~135135~118118~107107~92表14-2常用材料的[τ]值和C值注:

当作用在轴上的弯矩比传递的转矩小或只传递转矩时,C取较小值;

否则取较大值二、按弯扭合成强度计算强度条件为：l1l弯曲应力：扭切应力：W------抗弯截面系数；WT

----抗扭截面系数；因σb和τ的循环特性不同，折合后得：代入得：α----折合系数Me---当量弯矩α=0.3----转矩不变；0.6----脉动变化；1----频繁正反转。设计公式：材料σB[σ+1b][σ0b][σ-1b]40013070405001707545600200955570023011065800270130759003001408010003301509050012070404001005030表14-3轴的许用弯曲应力碳素钢合金钢铸钢静应力状态下的许用弯曲应力材料σb[σ+1b][σ0b][σ-1b]40013070405001707545600200955570023011065800270130759003001408010003301509050012070404001005030表14-3轴的许用弯曲应力碳素钢合金钢铸钢脉动循环状态下的许用弯曲应力材料σb[σ+1b][σ0b][σ-1b]40013070405001707545600200955570023011065800270130759003001408010003301509050012070404001005030表14-3轴的许用弯曲应力碳素钢合金钢铸钢对称循环状态下的许用弯曲应力举例：计算某减速器输出轴危险截面的直径。已知作用在齿轮上的圆周力Ft=17400N,径向力，Fr=6140N,轴向力Fa=2860N,齿轮分度圆直径d2=146mm,作用在轴右端带轮上外力F=4500N（方向未定）,L=193mm,K=206mmL/2LKFtFrFaF12aadP231对2点取矩L/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12解：1)求垂直面的支反力和轴向力=Fad2aadP231FtF1HF2HF1FF2F2)求水平面的支反力L/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12=Fad2aadP231F3)求F力在支点产生的反力MavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2FFAFaFrF1vF2v=Fad2aadP231F4)绘制垂直面的弯矩图5)绘制水平面的弯矩图MavM’avMaHF1FF2FM2F6)求F力产生的弯矩图aadP231Fa-a截面F力产生的弯矩为：MaFMaMavM’avMaHF1FF2FM2FaadP231F7)绘制合成弯矩图考虑F可能与H、V内合力共面MaFM’aMa8)求轴传递的转矩aad