机械设计基础 第15章 轴.ppt

1、第15章 轴,15.1 概 述,15.1.1 轴的功用与分类 轴主要是用来支承作旋转运动的零件，如齿轮、带轮等，以传递运动和动力。,表15-1 轴的分类（按所承受载荷）,图15-1 曲轴,轴的常用材料是碳素钢和合金钢。 常用碳素钢为30、35、40、45、50号钢，其中最常用的是45号钢。为了提高轴的机械性能，应进行调质或正火处理。对受力小或不重要的轴，可用Q235、Q275等普通碳素钢。,15.1.2 轴的材料,合金钢比碳素钢具有更高的机械强度和更好的淬火性能，但对应力集中比较敏感，价格也较贵，因此多用于强度和耐磨性要求较高、要求重量和尺寸较小或非常湿、有腐蚀性介质的场合。常用的中碳合金钢有

2、40Cr、35SiMn、40MnB等。低碳合金钢20Cr、20CrMnTi经渗碳淬火后，表面耐磨性和心部韧性都比较好，适于制造耐磨和承受冲击载荷的轴。,图15-2 钢丝软轴,表15-2 轴的常用材料牌号、机械性能及应用举例,15.2.1 影响轴结构的因素 轴的结构主要与下列因素有关：载荷的性质、大小、方向及分布情况；轴上零件的数目和布置情况；零件在轴上的定位及固定方法；轴承的类型及尺寸；轴的加工工艺及装配方法等。,15.2 轴的结构设计,1轴颈、轴头和轴身 轴的典型结构如图15-3所示，轴和轴承配合的部分称为轴颈，其直径应符合轴承内径标准；轴上安装轮毂的部分称为轴头，其直径应与相配零件的轮毂内

3、径一致，并采用标准直径（见表15-6）。,15.2.3 轴的结构设计,图15-3 轴的结构,轴上零件的轴向定位和固定方式常用的有轴肩、轴环、锁紧挡圈、套筒、圆螺母和止动垫圈、弹性挡圈、轴端挡圈及圆锥面等。其特点和应用见表15-3。,2轴上零件的轴向定位及固定,图15-4 套筒固定,轴上零件周向固定的目的是为了传递转矩和防止零件与轴产生相对转动。,3轴上零件的周向固定,表15-3 轴上零件的轴向固定方法及应用,续表,轴的结构形状和尺寸在尽量满足加工、装配和维修要求的前提下，应力求简单，阶梯数尽可能少。,4轴的结构工艺性,表15-4 零件倒圆与倒角（摘自GB6403.886）,图15-5 导向圆锥

4、面,图15-6 砂轮越程槽,图15-7 螺纹退刀槽,（1）改善轴的受载情况 为了减小轴所承受的弯矩，传动件应尽量靠近轴承，并尽可能不采用悬臂的支撑形式，力求缩短支撑跨距及悬臂长度。,5提高轴的强度的措施,图15-8 轴上零件的合理布置,图15-9 轴上零件的合理设计,（2）减少应力集中的措施 为了减少直径突变处的应力集中，提高轴的疲劳强度，应适当增大轴肩处的圆角半径。,图15-10 减小轴肩应力集中的措施,图15-11 减小过盈配合处应力集中的措施,图15-12 键槽加工,1计算法 按转矩初步计算轴端直径的强度条件是,15.2.4 最小轴径的确定,表15-6 标准直径系列（摘自GB282281

5、）,对于与电机轴联接的轴，可取轴径 ，d电为电机伸出轴的轴端直径。,2经验法,弯扭组合强度计算一般用第三强度理论，其强度条件为,15.3 轴的强度校核,表15-7 轴的许用弯曲应力,（2）按扭转强度，初估轴的最小直径 （3）确定齿轮和轴承的润滑 （4）轴系的初步设计 （5）轴的结构设计,15.4.1 轴的使用和检查 轴在使用前，应注意轴和轴上零件固联要可靠；轴和轴上有相对移动和转动的零件的间隙应适当；轴颈润滑应符合要求，润滑不当，是使轴颈非正常磨损的重要原因。,15.4 轴的使用与维护, 轴在使用中，应避免突加、突减负载或超载，尤其是对新配滑动轴瓦的轴和使用已久的轴更应注意，以防疲劳断裂和弯扭变形。, 在机器大修或中修时，通常应检查轴有无裂纹、弯曲、扭曲及轴颈磨损等，如不合要求应进行修复和更换。裂纹常发生在应力集中处，由此导致轴的疲劳断裂，应予以注意。轴上的裂纹可用放大镜和磁力探伤器等检查。轴颈的最大磨损量为测得的最小直径同公称径之差，当超过规定值时应进行修磨。,对于液体润滑轴承中的轴颈，应检查其圆度和圆柱度，因为失圆的轴颈运转时，会使油膜压力波动，不仅加速轴瓦材料的疲劳损坏，也增加了轴瓦和轴颈的直接接触，使磨损加剧。轴上花键的磨损，可通过检查配合的齿侧间隙或用标准花键套在花键轴上检查。,