机械设计基础41课件

机械设计基础任务2-4减速器支承零部件设计与计算

【学习目标】

1.熟悉轴的类型和结构

2.掌握轴的最小直径估算和结构设计

3.了解轴承的功用、分类、特点，能正确选择滚动轴承的类型和型号

4.能正确设计轴系结构及进行轴承的寿命计算。子任务2-4-2轴的分类和轴的工艺结构

【工作任务】根据前面计算的带式输送机运动和动力参数，选定减速器中轴的材料及热处理，初步设计轴的结构

。【任务分析】带式输送机的一级圆柱齿轮减速器中有两根轴，轴上有齿轮、带轮、联轴器等回转零件，通过滚动轴承支承于箱体中，用轴肩、键、套筒等作轴向和周向定位，共同实现运动和动力的传递。轴及轴上起支撑或连接作用的轴承、联轴器、键等统称为轴系零部件。轴的材料选择是否合适、结构设计是否正确、合理，将直接影响轴的工作能力及各传动零件的工作可靠性，从而影响整台机器的工作性能

。主要内容一、轴的分类二、轴的材料三、轴的结构设计要求督学抽查1、按受载情况，轴分为直轴、阶梯轴和软轴；2、心轴只承受弯矩作用；3、传动轴只承受扭矩作用；4、转轴只承受弯矩作用；5、转轴同时承受弯矩和扭矩作用；6、实心阶梯轴应用最广；7、自行车前轮轴是固定心轴；8、火车轮轴是转轴；9、减速器齿轮轴是转轴；10、轴常用的材料为Q235、45、40Cr等。归纳引导1、请陈述轴的功用2、请陈述轴的分类3、请陈述轴常用的材料有哪些？如何选择轴的材料？督学抽查1、轴头长度L一般与轮毂宽度B相等；2、当轴上有多处键槽时，应使各键槽位于轴的同一母线上；3、轮毂孔的倒角C1应大于轴肩圆角半径R；4、为使轴便于装配，轴端应有倒角；5、对于阶梯轴常设计成两端小中间大的形状，以便于零件从两端装拆；6、轴肩高度不能妨碍零件的拆卸；7、轴肩高度可大于轴承内圈的高度；8、定位轴肩的作用是便于零件的装拆。归纳引导2、请陈述一般阶梯轴的结构3、请陈述轴的结构设计的要求4、请指出下列轴结构设计中的错误之处？1、请陈述轴设计时应解决哪些问题？【训练】1、选择轴的材料根据前面的设计，带式输送机带的拉力不大，根据经济实用的原则，减速器两根轴的材料选择45钢调质处理。2、减速器中输入轴做成齿轮轴，小端装带轮；输出轴小端装联轴器，轴上零件有大齿轮、一对轴承。轴上零件周向定位采用键或过盈配合，轴向定位采用轴肩、套筒、挡油环、轴端挡圈等。3、改正图2-4-27中错误的轴系结构一、轴的分类和材料轴：支承回转零件（如齿轮、凸轮、带轮、联轴器等）的零件并传递运动与转矩（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、按载荷性质分类芯轴：只承受弯矩，不承受转矩（按其是否转动分为固定心轴、转动心轴）传动轴：主要承受转矩，不承受或承受很小的弯矩的轴。（例如汽车变速与后桥之间的传动轴）转轴：既承受弯矩，又承受转矩。（如齿轮变速器中的轴）（二）轴的分类2、按几何轴线不同分类直轴、曲轴、软轴（二）轴的分类常用于往复式机械中如内燃机曲轴。管道疏通机、电动工具等。。3、按结构形状分类光轴阶梯轴（应用最广）实心轴空心轴3按截面形状分类圆截面轴非圆截面轴（四）轴的材料2.球墨铸铁:QT500-5、QT600-2轴的材料，见表2-4-101.钢：碳素钢：优质碳素钢:35、50、45号钢普通碳素钢Q235、Q255、Q275合金钢：20Cr、20CrMnTi、40Cr、35SiMn、35CrMo轴的常用材料及其部分机械性能（表2-4-1）（一）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1.拟定轴上零件装配方案2.估算轴的最小直径ｄmin3.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、静强度计算（二）轴的结构轴肩(轴环)：轴的直径变化所形成的阶梯处，用于确定轴承、齿轮等轴上零件的轴向位置。轴头：轴和旋转零件的配合部分，用于支承传动零件。轴颈：轴和轴承配合的部分，用于支承轴承。轴身：连接轴颈与轴头部分。轴颈轴头轴颈轴头轴身轴的结构和形状取决于：轴的毛坯种类轴上作用力的大小及分布情况轴上零件的位置、配合性质以及联结固定的方法轴承的类型、尺寸和位置轴的加工方法、装配方法以及其他特殊要求（三）轴的结构设计的要求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、调整下面分叙之。。。1制造工艺性要求轴应有良好的制造工艺，便于加工使轴的形状接近于等强度条件，以充分利用材料的承载能力。加工方法不同，轴的结构也可能不同:螺纹退刀槽；砂轮越程槽键槽应位于同一母线上；光轴等强度轴阶梯轴车削倒角磨削

砂轮越程槽2装拆要求轴上零件要易于装拆、调整不同的装拆方案，得到不同结构轴的直径应圆整成标准值阶梯状轴——轴端应有45°倒角非定位轴肩(便于装配)、定位轴肩(零件定位)设计轴肩时应注意:

轴承定位轴肩(套筒)不能过高(以便拆卸)轴长应略短于轮毂宽度(保证零件固定)轴肩圆角ｒ＜轮毂孔圆角Ｒ(倒角Ｃ)3定位和固定要求周向固定轴向定位和固定轴与轴上零件要有准确的工作位置定位：零件有准确的工作位置固定：零件在轴上的位置牢固可靠轴上零件装配方案周向定位和固定常用的周向固定方法：键、花键、紧定螺钉、过盈配合等防止轴上零件与轴发生相对转动，以传递转矩轴向定位和固定常用的轴向定位和固定方法：轴肩、套筒、螺母、轴端挡圈等轴头长度<轮毂的轴向长度防止轴上零件工作时发生轴向蹿动4尽量减少应力集中,改善轴的受力状态改善零件位置及结构,以改善轴的受力状态尽量减少应力集中：轴肩处要有过渡圆角相邻轴径的变化不宜太大改变轴上零件的布置，有时可以减小轴上的载荷。

改进轴上零件的结构也可以减小轴上的载荷。

好！不好！图14－