第16章 轴.ppt

1、,第16章 轴,16.1 概 述, 支撑回转零件；, 传递运动和转矩,二、轴的类型, 心轴 只承受弯矩, 传动轴 只承受转矩, 转轴 既受弯矩、又受转矩,按受载, 直 轴, 曲 轴,按轴心线,16.1.1 轴的功用和分类,一、轴的功用, 钢丝软轴,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,轴设计时所要解决的问题：,1、结构问题, 确定轴的形状和尺寸,16.1.2 轴的材料,16.1.3 轴设计的主要问题,碳素钢：3050 45 Q235Q275 合金钢：12CrNi2 12CrNi3 20Cr 40Cr 38SiMnMo

2、 合金铸铁： 球墨铸铁：,铸造,6-2 轴的结构设计,轴颈 与轴承相配的,部分；,轴头 与轮毂相配的,部分；,轴身 连接轴颈与轴,头部分；,轴的结构应满足的要求：,加工工艺性要好,便于轴上零件装拆,轴上零件要有准确的定位,轴上零件要有可靠的固定,尽量减少应力集中,一、加工工艺要求,光轴,等强度轴,阶梯轴,车削,倒角,加工方法不同，轴的结构也可能不同,磨削,二、装拆要求,砂轮越程槽, 装拆应方便；, 不同的装拆方案，得到不同结构；, 轴的直径应圆整成标准值。,定位 使轴上零件处于正确的工作位置；,轴肩或轴环,三、轴上零件的轴向定位和固定,固定 使轴上零件牢固地保持这一位置。,目的 防止轴上零件工

3、作时发生轴向蹿动。,常用的轴向定位和固定方法：,定位轴肩：h(0.070.1)d, R 或 C,非定位轴肩：h12 mm，作用是便于轴上零件的装拆,为保证定位准确，R 或 C r,轴环宽度一般取：b =1.4 h,滚动轴承的定位轴肩或轴环高度 查标准,套 筒,轴端挡圈,弹性挡圈,圆 螺 母,锥 面,对轴上零件起固定作用。,常用于近距离的两个零件间的固定。,用于轴上两零件距离较远时，或轴端。,需切制螺纹，削弱了轴的强度。,需切环槽，削弱了轴的强度。,承受不大的轴向力。,用于固定轴端零件，能承受较大的轴向力。,常与轴端挡圈配合使用。,注意：,采用这些方法固定轴上零件时，为保证固定可靠，,应使：与轮

4、毂相配的轴段长度比轮毂宽度短23 mm，,即：lB - (23),平 键,问题：,四、轴上零件的周向固定,目的 防止轴上零件与轴发生相对转动，以传递转矩。,常用的周向固定方法：,花 键,紧定螺钉,滚动轴承是否需要用键作周向固定？,五、结构设计示例,6-3 轴的强度计算,应力分析：,弯曲应力b 对称循环变应力；,扭剪应力T 循环特征根据实际情况而定。,计算方法：, 按扭转强度计算；, 按弯扭合成强度计算；, 安全系数法计算。,一般的轴,一、按扭转强度计算,扭剪应力:,轴的抗扭剖面系数,扭转强度公式一般用来初算轴的直径，,扭转强度设计式:,系数 C 与轴的材料和承载情况有关，查表12-2。,弯矩相

5、对转矩较小或只受转矩时，C 取小值。,若该轴段有一个键槽，d 值增大5% ,弯矩较大时，C 取大值。,计算出的 d 作为受扭段的最小直径 dmin 。,注意：,有两个键槽，增大10% 。,此方法既考虑弯矩又考虑转矩，比前法精确。,二、按弯扭合成强度计算,需已知：,轴的支反力作用点、外载荷的大小及位置。,弯、扭联合作用时，采用第三强度理论。,则轴危险截面上的当量应力：,对于直径为 d 的实心轴：,由于b 与 的循环特征可能不同，需引进校正系数将 折合成对称循环变应力。,则强度条件为：, 当量弯矩,校正系数的取值：, 对于不变的转矩：, 频繁启动、振动 或情况不明：, 经常双向运转：,对称循环变应

6、力下的许用应力,设计式：,三、轴设计步骤和方法,1、根据功率 P 和转速 n ，用扭转强度公式初算受扭段的最小直径dmin 。,2、根据初算轴径，进行轴的结构设计。,3、按弯扭合成强度校核轴的危险截面。,N,将 dmin 圆整成标准直径（查“机械设计课程设计”）,最小直径dmin,危险截面：Me 最大的截面；, 画出空间受力图，求出支反力；, 分别作出水平面受力图和垂直面受力图；, 分别作出水平面弯矩图MH和垂直面弯矩图MV ；, 求合成弯矩：, 求危险截面的当量弯矩：,靠近Memax ，直径较小的截面。, 按弯扭合成强度条件校核：,危险截面直径,若强度不足，应适当增大轴径。,16.4 轴的刚度计算,挠度、转角、扭角三指标,A：根据0由表16.4查出。,16.5 轴的临界转速,轴的工作转速不能和其临界转速重合，否则将发生共振现象 而使轴遭到破坏。计算临界转速的目的就在于使工作转速n避开 轴的临界转速ncr,刚性轴：,挠性轴：,16.6 提高轴的强度、刚度和减轻重量的措施,1.合理布置轴上零件，减小轴受转矩,2.改进轴上零件结构，减小轴受弯矩,3.采用载荷分担的方法减小轴的载荷,4.采用力平衡或局部相互抵消的方法减小轴的载荷,5.改变支点位置，改善轴达到强度和刚度,适当加大截面变化处的过渡圆角半径。,