轴的设计71350PPT课件

1、.1，学习单元8轴设计，2、1、导入项目、3，4，5，1是2轴结构设计，3轴强度计算，6，1。轴功能：1。旋转运动支持的零件(齿轮、蜗轮、皮带轮、链轮等)；2 .运动和动机传递；1常规，1 .轴分类和材料选择(确保轴的强度、刚度要求)；2 .轴的正确结构设计(轴零件的准确位置、稳定固定、容易安装和拆卸、轴加工技术；33343焦点，3 .轴向强度计算；4 .轴设计范例分析。7，光轴，阶梯轴，空心轴，曲轴，2。轴分类，8，轴是弯矩和扭矩轴(例如齿轮减速器的齿轮轴)。皮带轮轴、自行车前轮轴、传动轴是扭矩t万，或者汽车双万向联轴器的中间轴、9，驱动轴，10，旋转轴，11，特殊用途轴为钢丝软轴，设备，1

2、2，轴的设计阶段，特殊要求。13，3。轴材料和选择；(1)碳钢、高质量碳钢：35、45、50等，45钢使用最广泛；普通碳钢：Q235A等，具有较好的特性、强度、刚度、塑料和韧性等综合机械特性，应力集中灵敏度较小；以及，14，(2)高速、重载、更重要的轴用合金钢，一般使用40Cr、40MnB、20CrMnTi等，对应力集中的敏感度高，强度和淬透性优于碳钢，价格比碳钢贵。注意刚度与碳钢相同(类似于弹性系数e)，我国的Cr、Ni资源较少，并且可以作为替代钢(例如，接近40cr的40mb机械性质)。15，(3)球铁、钢、特性、应力集中灵敏度低、吸振、耐磨性好，可制成复杂形状，便宜、冲击韧性低，质量不易

3、控制，坯料、圆钢棒大小小的轴，锻造毛坯大小大或强度提高的轴、焊接，16，轴的结构设计主要取决于轴在机器上安装的位置和形状，如果轴的结构设计不合理(如轴上零件的位置、固定和连接方式、轴承受的载荷、轴的加工技术和装配工艺要求)，则会影响轴的工作能力，可能会对轴的制造成本或轴的零件装配有困难。因此，轴的结构设计是轴设计，2轴的结构设计，17，18，I .轴结构分析，轴的结构设计目的，合理确定轴的外部形状和整体大小，19，轴颈：与轴承结合的轴部分轴：与轮毂结合的部分轴：联接轴颈和轴的非联接部分轴环：直径大、带环的短轴肩：在截面尺寸发生变化的阶段。20，2。轴的结构设计需要考虑的主要因素，4 .有助于提

4、高轴的强度和刚度(轴的力合理，应力集中较小)。3 .良好的加工技术；2 .便于轴上零件的安装和调整。1 .验证轴上零件的位置和固定是否可靠。a)部件的轴固定目的，3 .通过沿轴固定零件，防止零件沿轴移动，确保零件轴的精确位置。21，特征：稳定位置，能承受大轴向载荷的位置，各种零件的轴向位置和固定，轴肩，轴环，2)一般轴固定，1。轴肩(或轴环)、转接圆角r、位置高度h、注：1轴的转接圆角半径r必须小于轴零件的倒角c或圆角半径r。指定凸肩位置：通常用于变化圆角r轴头长度l，l=B -(12)mm，在两个相邻零件之间定位和固定。套筒和轴之间的配合松了，不适合速度高的轴。23，经常与肩或圆锥一起使用，

5、固定部件结实，能承受很大的轴向力。注意：轮毂宽度b轴头长度l，l=b-(1 2) mm，3。轴端扣环-，24，4。圆锥形-在高速、重载和中性要求高的情况下易于使用的安装。25，5。圆形螺母和止动垫圈-固定稳定，可以承受较大的轴向力，但可以通过剪切螺纹和颈来减弱轴的强度。附注：零件宽度b轴线长度l，l=b-(1到2) mm，26，6。扣环-结构简单，但在轴线上切割槽会产生应力集中，通常用于固定轴向力不大的零件。请参见：零件宽度b轴长度l，l=b-(1到2) mm，27，7。紧固螺钉-简单结构，在主方向固定，大力或力矩的传递不适合高速。28，3。轴结构工艺加工、测量、维修和拆卸轴零件方便，1)轴加

6、工工艺要求，1 .其他轴段键槽，必须放置在轴的同一总线上，a .结构正确，b .结构错误，在加工键槽时减少卡数；29，2。需要更换轴段时，应留出车轮架空槽。应留下汽车螺纹轴段、螺纹颈槽。车轮交叉槽，螺纹颈，3 .相似直径轴段的过渡圆角、键槽、十字槽、颈槽尺寸统一。30，2)轴上零件安装工艺要求，符合零件干涉的轴端应加工导向圆锥。a)倒角，b)导锥，轴管接头直径必须为标准，轴端必须有cX45倒角，31，5。如何提高轴的强度和刚度，a)合理放置轴零件，改善轴的应力状况，1。使轴、轮毂配合的弯矩分配合理，减小最大弯矩值。结构不合理，结构合理，32，2。合理分配扭矩，不合理布局，合理布局，33，3。改

7、善轴的零件结构，减轻轴的负载，仅滚动轴的弯矩、弯曲和扭转。34，35，4。要减少应力集中的影响，可以改进轴结构，1)在轴肩变化中采用尽可能大的过渡圆角，在有限的情况下使用内凹圆角或添加隔离环。36，4。改进轴的结构以减少应力集中的影响，2)加工键槽时，圆盘铣削比使用键槽铣刀加工轴更平坦。渐开线栓槽在齿布线中的应力集中小于平行栓槽。37，4。为了减少应力集中的影响，改进轴的结构，3)在顺差配合时合理选择零件与轴的配合。您可以从轮毂或轴上减去槽，或增加贴合部分的直径。38，5。为了提高轴的疲劳强度，提高轴的表面质量，表面强化方法是表面高频淬火等热处理；表面渗碳、氰化、氮化等化学热处理；轧制，喷丸等

8、强化处理。轴的表面粗糙度和表面强化方法影响轴的疲劳强度。轴的表面越粗糙，疲劳强度越低。39，2)减少轴的应力集中轴的剖面变更、轴轮毂结合面的边键槽根等，会发生应力集中。b)干涉配合中的应力集中，a)剖面标注变更中的应力集中，b)干涉配合中的应力集中，c)剖面标注变更中的应力集中，c)孔中的应力集中。40，如果转接圆角半径受限制，则为凹圆角、转接凸肩环、干涉配合的轴段打开轴或轮毂上的减负槽、凹圆角、转接凸肩环、减负槽。41，3轴强度计算，I .驱动轴，轴初始计算，扭转强度条件：轴扭转剪应力(MPa)；样式：42，实心圆轴：A轴材料相关系数，表11-1。计算说明：1)结果d是扭转部分的最小直径，通

9、常是轴端。2)轴段上的键槽将相应增加直径，单键槽将增加5%。将双键槽增加10%，计算出的直径为标准值设计方程式：43，W轴上的弯曲截面系数(mm3)，旋转中心轴：RR=-1b=-1，M无变化：b= 1 b用弯曲强度计算，用于中心轴强度计算。44，表1轴的一般材料和主要机械特性，245，118，69，碳钢，45，正火，100，170至217，600，300，275，140，196，93，54，淬火和回火，45、iii。弯曲和扭转合成强度计算用于轴强度计算，强度计算的前提条件：首先完成轴的结构设计，确定支承位置，支承位置求出反作用力。弯曲应力：扭转剪应力：近第三强度理论轴危险剖面中的应力：表示计算

10、弯矩或等效弯矩，46，m，t的应力周期特性r和r不同，因此通常将r =-1，普通r =-1，t转换为对称循环变化，应力修正系数，轴弯曲，扭转合成强度条件：47，如果轴受恒定转矩，则rT=1，轴受脉动转矩(振动冲击或经常停车)rT=0，如果轴受对称转矩(频繁双向工作)影响，则rT=-1，如果扭矩的变化不明确，则根据脉动周期进行处理或弯曲，48，需要注意的是，轴的每个截面的等效弯矩和直径不同，因此轴的危险截面具有较大的等效弯矩或轴的直径较小。通常选择一个或两个风险配置文件会计。1)要合理选择危险截面，如果轴直径不足，则可以增加轴直径，将其转换为强度高的材料，或更改热处理方法以提高轴强度。3)小于时

11、是否减小轴的直径，必须考虑其他因素。有时，轴的尺寸只能从强度角度缩小，但会受到其他条件的限制。例如，刚性、振动稳定性、加工和装配工艺条件、与轴相关联的其他零件和结构的限制等，因此，要做出变更轴结构尺寸的决定，必须综合考虑所有条件。4)对于重要轴，必须使用更精确的安全系数方法进行检查。49、4.安全系数检查的计算(重要轴)、疲劳强度安全系数计算、弯曲、扭转剪应力复合物的强度条件、计算安全系数、弯矩的安全系数、允许的安全系数、允许的安全系数。50，51，静态强度安全系数计算，短期严重过载时，S 0 -静态强度计算安全系数，S0，s0-弯矩，扭矩作用的静态强度计算安全系数，s0-静态强度安全系数(P

12、366)，52，4轴设计方法和步骤，设计图标带式输送机上的单级锥齿轮减速器输出轴。已知事项：马达的功率P1=25KW，n1=970 r/min；齿轮传动的主要参数和大小为垂直模块mn=4mm，两轮齿数分别为Z1=20、Z2=79、螺旋角、分度圆直径d1=81.81mm、d2=319.19mm、中心距离a=200mm、齿宽，1 .示例标题，53，2。设计方法和阶段，1)由于没有特定的结构尺寸要求，因此选择轴材料，45钢淬火回火，2)根据扭转强度对轴直径进行初始计算，低速轴的功率：低速轴的速度：低速轴的计算直径：54，要考虑轴端联接，请考虑键槽、轴直径、低速轴计算转矩：可选输出轴端联接模型：联接孔

13、径要求：d-联接孔=55 mm，强度要求：dmin d2ca ，备用轴最小，55，3)轴的结构设计，1 .选择轴的零件安装方式、备用轴形状、轴零件的安装和删除是轴零件的两种情况：齿轮、滚动轴承、联接、56，左侧轴承可以从左端分离，定位和固定到肩。从右端拆卸正齿轮、右轴承和联接器，前两个用套筒固定，联接器用轴肩和轴端固定器固定。在轴上安装和拆卸零件方案a)，57，从左端拆卸左轴承和大齿轮，两侧用套筒固定。右侧轴承和联轴器从右端移除，两者均作为肩放置和固定。轴的零件安装方案b)，58，2。a)方案对轴的结构设计，1 .确定轴的最小直径dmin:dmin=55mm，因为轴的最小直径安装了联接器；2

14、.竖井结构设计；1)只能通过轴的强度和加工工艺使轴心成为光轴55。59，2)考虑到轴中零件的装配、定位、固定要求，用轴制成的阶梯轴，60，考虑左轴承和大齿轮的定位和固定，考虑右轴承和大齿轮的定位和固定，必须有套筒，61、联轴器，大齿轮轴和圆周固定，考虑联轴器的轴固定，改进轴结构，62，3)沿轴定位：定位轴肩高度h=(0.07) d (2 3) mm，定位轴肩高度，每段轴直径：或d=(5-10)，63，4)轴上零件的大小和位置要求，每个段轴的长度L和每个力距离L、L、A、b1、A、L、64，l6，确定每段长度的li，7214AC轴承，宽度b=24mm，65，65，确定每力之间距离的Li，66，4

15、)弯曲和扭转合成强度检查计算，1 .齿轮的力计算：扭矩、圆周力、径向力、轴向力、67，2。轴承支撑反作用力、轴的每个平面弯矩MV、MH、合成弯矩m-配合和计算弯矩MCA、a、c、b、d、68、69、69、3。由弯曲、扭转合成强度检查计算，1)危险截面位置确定，2)强度检查计算：结论轴弯曲、扭转合成强度足够。70，5)按安全系数检查轴的疲劳强度。1.确定危险截面的位置。e、f、g剖面仅作用弯矩，I、j剖面仅作用扭矩，h剖面存在弯矩和扭矩以及圆角、配合产生的应力集中。j截面受转矩影响，但直径较小，则h，j截面可能是危险截面。C、71，72，2。风险剖面中的安全系数检查(H，j剖面检查)，H剖面安全系数检查：1)H剖面合成力矩MH结