南科大机械设计基础课件13轴

一、轴的分类：第十三章轴§13-1轴的分类及用途1、按轴线形状分类：2、按受载性质不同分类1）心轴—只受弯矩不受扭矩2）转轴—既受弯矩又受扭矩2）传动轴—主要受扭矩3、直轴按形状不同分类光轴和阶梯轴三、设计轴时主要解决的问题：

根据加工、装配等具体情况进行轴的结构设计；设计轴必须满足足够的工作能力（强度、刚度等）。二、轴的材料主要是碳钢与合金钢合理外形及全部结构尺寸决定轴结构的因素：

1)轴的安装位置和形式；

2)轴上零件的类型、尺寸、数量以及和轴的联接方法；

3)载荷的大小、方向、性质及分布；

4)轴的加工工艺。§13-2轴的结构设计轴结构应满足的条件：

1)轴及轴上零件应有准确的工作位置；

2)轴上零件应便于装拆和调整；

3)具有良好的工艺性。已知条件：装配简图，轴的转速，传递的功率，传动件的主要参数和尺寸一、拟定轴上零件的装配方案轴肩、套筒、轴承端盖、轴端挡圈等定位轴肩h=（2~3）C1—倒角非定位轴肩一般取1~2mm三、轴上零件的周向固定键、花键、过盈配合、紧定螺钉等二、轴上零件的轴向固定。有键时适当加大d：单键加3%、双键加7%后圆整四、确定轴的基本直径和各段长度1、按扭转强度计算轴的dmin2、经验法确定轴的直径d1—目标轴径，d2—同类轴轴径。确定轴的各段长度和直径。五、轴的结构工艺性过渡圆角、退刀槽、砂轮越程槽、键槽同一直线初步完成结构设计后进行校核设计准则是：

满足轴的强度或刚度要求，必要时进行轴的振动稳定性验算§13-3轴的计算一、轴的强度校核计算根据轴的具体受载及应力情况采取相应计算方法传动轴：按扭转强度进行计算

心轴：按弯曲强度条件计算

转轴：弯扭合成应力校核轴的强度，需要时进行疲劳强度条件精确计算，对尖峰载荷过大时，校核其静强度。1、按弯扭合成强度条件计算：1)、作出轴的计算简图（力学模型）：

在作计算简图时，先求出轴上受力零件上的载荷并将其分解为水平和垂直分力。

对于支反力的位置：

滚动轴承——

滑动轴承——距内端0.5d处、0.5d不应小于轴承长度25~35%其后求出各支承处的水平反力和铅垂反力2)、作弯矩图

3)、作扭矩图

α—考虑弯扭矩的作用性质差异系数

4)、作计算弯矩图5）、校核轴的强度：

2、按疲劳强度条件进行精确校核：已知Mca后，可以对某些危险剖面作强度核算。Sca—计算安全系数

S—设计安全系数Sσ—只受法向应力时的安全系数

Sτ—只受剪应力时的安全系数σ-1—对称循环时的疲劳极限

Kσ—弯曲疲劳极限的综合影响系数σa—法向对称循环的稳定变应力

φσ—试件受循环弯曲应力时的材料特性系数碳钢=0.1~0.2合金钢=0.2~0.3σm—平均应力S的选取：材料均匀、载荷与应力计算精确S=1.3~1.5；

材料不够均匀、载荷与应力计算精确度较低S=1.5~1.8；

材料不够均匀、载荷与应力计算精确度很低S=1.8~2.5。校核强度不够时：从结构设计上降低应力集中的影响；

采用能强化机械性能的工艺方法来提高疲劳强度；

改用高强度材料或加大轴的剖面尺寸。

3、静强度校核：评定轴对塑性变形的抵抗能力，针对瞬时过载很大，应力循环的不对称较严重。Ss—设计安全系数：

高塑性材料1.2~1.4

中塑性材料1.