第一章 轴的设计.ppt

1、安徽机电职业技术学院,数控技术应用专业,机械设计课程,机械设计课程的课件设计,指导老师：杨老师 设计者：孙慧 设计时间：2007年1月,第十四章 支承零部件的设计,传动零件必须借助其他零部件的支持才能传递运动与动力。这种起支持作用的零部件称为支承零部件。支承零部件主要有轴和轴承。,第一节 轴的功用、结构和材料,一、轴的功用与分类 轴是组成机器的重要零件之一。各种做回转（或摆动）的零件（如齿轮、带轮）都必须安装在轴上才能进行运动和动力的传递。因此,轴的主要功用是支撑回转零件及传递运动和动力。,轴有不同的分类方法，也有不同类型的轴。常用的分类方法有两类。 1）根据受载情况分类； 2）根据轴线形状的

2、分类。,1）根据受载情况分类,1)转轴-既传递转矩又承受弯矩 2)心轴-承受弯矩。不传递转矩 3)传动轴-以传递转矩为主，不承受弯矩或承受很小的弯矩,转轴-既传递转矩（T）又承受弯矩（M）的轴 例如齿轮减速器的输出轴,心轴-承受弯矩（M），不传递转矩（T）的轴 例如自行车的前轮轴,传动轴-以传递转矩（T）为主不承受弯矩（M）或承受很小的弯矩的轴。例如汽车的传动轴,2）根据轴线形状分类,光轴 阶梯轴,直轴,根据需要可制成空心轴,2）曲轴 3）挠性钢丝轴,1）,直轴,曲轴,二、轴的材料,由于轴工作时产生的应力多为变应力，所以轴的失效多为疲劳损坏，因此轴的材料应具有足够的疲劳强度、较小的应力集中敏感

3、性和良好的加工性能等。,轴的主要材料是碳钢和合金钢 碳钢：价格低廉，对应力集中的敏感性较低，可以利用热处理提高其耐磨性和抗疲劳强度。,常用的有35、40、45、50钢，其中以45钢使用最广。对于受力较小的或不太重要的轴，可以使用Q235、Q275等普通碳素钢,合金钢：对于要求强度较高、尺寸较小或有其它特殊要求的轴，可以采用合金钢材料。 耐磨性要求较高的可以采用20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢；,要求较高的轴可以使用40Cr（或用35SiMn、40MnB代替）、40CrNi(或用38SiMnMo代替)等进行热处理。,合金钢具有较高的力学性能，热处理变形小，价格贵，对应力集中比较敏感。 用于

4、要求重量轻及有特殊要求的轴。,对于形状复杂的轴，如曲轴、凸轮轴等，也采用球墨铸铁或高强度铸造材料来进行铸造加工。,球墨铸铁,易于得到所需形状，而且具有较好的吸振性能和好的耐磨性，对应力集中的敏感性也较低。,同时应该知道，在一般工作温度下，各种碳钢和合金钢的弹性模量相差不大。,故在选择钢的种类和热处理方法时，所依据的主要是强度和耐磨性，而不是轴的弯曲刚度和扭转刚度等。 轴的常用材料见教材p250,三、轴的结构,图12-11所示为圆柱齿轮减速器低速轴的结构图。 综上所述。轴的结构应满足于以下几点：,1）轴上零件的准确定位与固定； 2）轴上零件便于装拆和调整； 3）良好的加工工艺性； 4）尽量减少应

5、力集中。,从制造工艺性出发。轴的两端常设有中心孔以保证加工时各轴段的同轴度和尺寸精度。 需切制螺纹和磨削的轴段，还应留有螺纹退刀槽和砂轮越程槽。,第二节、轴的强度计算,、按扭转强度估算直径,当主要考虑扭矩作用时，由力学知识可知，其强度条件为：,其中： 扭转切应力（MPa）； T 轴所传递的扭矩（Nmm）；Wn轴的抗扭截面模量（mm3）；,注释,P轴所传递的功率（kW）；n轴的转速(r/min)；d轴的直径（mm）； 轴材料的许用应力（MPa）,故轴的直径为：,为当量弯矩，其量纲为N.mm；d的量钢为mm； 的量纲为MPa。 为当量应力；M为合成弯矩 ；T为轴传递的转矩。,由此得设计公式为：,如果截面上有键槽，则应该按照求得的直径增加适当的数值，如下表：,轴的许用弯曲应力,第三节 轴系的维护,一、轴系的维护工作主要有：,1）恰当方式的装配与拆卸； 2）机器的定期维修和调整； 3）润滑条件的维持。,二、轴和轴承的修理,普通精度、误差较小的滑动轴承，可采用刮研法修理； 大尺寸的轴瓦可采用热喷涂（青铜）修复； 精度要求较高的轴，磨损量小时可采用电镀法修理； 尺寸较大的轴颈和轴头可采