轴和联轴器.ppt

1、9-1 轴的概述,9-2 轴的结构设计及强度计算,9-3 轴的刚度计算,第九章 轴和联轴器,9-4 联轴器及其选用,轴的概述1,一、轴的用途及分类,轴的概述,轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。,按照承受载荷的不同，轴可分为：,除了刚性轴外，还有钢丝软轴，可以把回转运动灵活地传到不开敞地空 间位置。, 转轴同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。, 心轴只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。, 传动轴只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。,直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴。,按照轴线形状的不同，轴可分为曲轴和直轴两大类。,轴一般是实心轴，有特殊要求时也可制成空心轴，如航空发动机的主轴。,图例,轴

2、的概述2,二、轴设计的主要内容,轴的设计包括结构设计和工作能力验算两方面的内容。,（1）根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地 确定轴的结构形式和尺寸。,（2）轴的承载能力验算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的验算。,轴的概述,根据总体结构的要求进行轴的结构设计,轴的承载能力验算,轴的设计过程是：,碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性比较低，适用于一般要求的轴。 合金钢比碳钢有更高的力学性能和更好的淬火性能，在传递大功率并要求 减小尺寸和质量、要求高的耐磨性，以及处于高温、低温和腐蚀条件下的轴常 采用合金钢。 在一般工作温度下（低于200），各种碳钢和合金钢的弹性模

3、量均相差 不多，因此相同尺寸的碳钢和合金钢轴的刚度相差不多。,轴的概述3,轴的概述,三、轴的材料,轴的材料主要是碳钢和合金钢，钢轴的毛坯多数用圆钢或锻件，各种热处理和表面强化处理可以显著提高轴的抗疲劳强度。,轴的常用材料及其主要力学特性表,高强度铸铁和球墨铸铁可用于制造外形复杂的轴，且具有价廉、良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，但是质较脆。,轴的结构设计1,轴的结构设计应该确定：轴的合理外形和全部结构尺寸。,轴的结构设计及强度计算,一、拟定轴上零件的装配方案,二、轴上零件的定位,轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、轴端挡圈和圆螺母等来保证的。,轴上零件的周向定位是通过键、花

4、键、销、紧定螺钉以及过盈配合来实 现的。,轴的结构设计应该保证： 轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；, 轴上的零件应便于装拆和调整；, 轴应具有良好的制造工艺性等。,轴上零件的装配方案不同，则轴的结构形状也不相同。设计时可拟定 几种装配方案，进行分析与选择。,详细介绍,轴的结构设计2,三、各轴段直径和长度的确定, 首先按轴所受的扭矩估算轴径，作为轴的最小轴径dmin。 有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径。 安装标准件的轴径，应满足装配尺寸要求。 有配合要求的零件要便于装拆。, 应保证轴上零件能可靠的轴向固定。,四、提高轴的强度的常用措施, 合理布置轴上零件以减小轴的载荷 改进轴上零件的结

5、构以减小轴的载荷 改进轴的结构以减小应力集中的影响 改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度,详细说明,轴的结构设计及强度计算,轴承作业评讲,10-4、如图所示，某转轴由一对7208AC轴承支承，轴上的外加 轴向载荷Fae=600 N，径向载荷Fre=2000 N，载荷系数fp=1.2， 基本额定动载荷C=59.8KN。试计算： （1）、轴承的当量动载荷； （2）、轴承中哪一个寿命较短？为多少小时？,解：,求、支承的支反力,N，,派生轴向力：,N，,支承为“放松”端，支承为“压紧”端,N，,，,N，,，轴承的寿命短。,h,N,N,N,10-5、某轴选用两个6205型号的滚动轴承。已知Fr1=3000

6、N，Fr2=4000N，轴 上零件的轴向载荷Fae =1207N，轴的转速n =150r/min，由手册查得此轴承 C =11000N，C0 =7100N，载荷系数fP=1.2。试求： （1）当采用图（a）所示一端固定，一端游动的固定方式时，轴承的寿命为多少？ （2）当采用图（b）所示两端单向固定方式时，轴承的寿命又为多少？,一端固定，一端游动,两端单向固定,解：（1）当轴承1游动，轴承2固定,当轴承2游动，轴承1固定,轴的结构设计3,五、轴的结构工艺性,在满足使用要求的前提下，轴的结构越简单，工艺性越好。 轴上应有满足加工和装配所要求的倒角、圆角、螺纹退刀槽和砂轮越程槽等。,轴的结构设计及强

7、度计算,轴的计算1,实心轴的直径为：,轴的扭转强度条件为,为了计及键槽对轴的削弱，可按以下方式修正轴径,轴的结构设计及强度计算,轴的计算3,a为考虑弯曲应力和扭转切应力循环特性不同时的折合系数。, 校核轴的强度轴的弯扭合成强度条件为：,2按弯扭合成进行强度条件验算,一般的转轴强度用这种方法验算。计算步骤如下：, 轴的弯矩与扭矩分析,式中-1为对称循环变应力时轴的许用弯曲应力（可查表选取）；,详细内容,轴的结构设计及强度计算,轴的计算4,3按疲劳强度条件进行校核,在已知轴的外形、尺寸及载荷的情况下，可对轴的疲劳强度进行校核， 轴的疲劳强度条件为,4按静强度条件进行校核,对于瞬时过载很大，或应力循

8、环的不对称性较为严重的轴，应当进行静 强度条件校核。轴的静强度条件为：,详细内容,详细内容,轴的结构设计及强度计算,轴的计算5,轴的刚度计算,一、轴的刚度校核计算,1. 轴的弯曲刚度校核计算,轴的弯曲刚度条件为,挠度 yy,偏转角,2轴的扭转刚度校核计算,轴的扭转刚度以扭转角来度量。轴的扭转刚度条件为,y和分别为轴的许用挠度及许用偏转角。,轴的弯曲刚度以挠度y和偏转角来度量。 对于光轴，可直接用材料力学中的公式计算其挠度或偏转角。 对于阶梯轴，可将其转化为当量直径的光轴后计算其挠度或偏转角。,更多内容,详细说明,轴的设计实例,轴的结构分析,装配过程演示,轴的设计实例,一、轴的结构分析,轴的结构

9、应满足：轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上 的零件应便于装拆和调整，轴应具有良好的制造工艺性等。下面通过一 具体轴系结构的改错加以说明。,二、装配顺序演示,轴上装有多种零件时，各零件有其正确的装配顺序，下面通过一 具体实例来说明装配顺序。,三、轴的设计实例,轴的设计包括结构设计和工作能力计算两方面的内容，下面通过设 计一个圆锥圆柱齿轮减速器的输出轴来说明一具体轴的设计内容。,轴的设计实例,被联接两轴间的各种相对位移无补偿能力，故对两轴对中 性的要求高。当两轴有相对位移时，会在结构内引起附加载荷。这类联轴 器的结构比较简单。,联轴器的种类和特性2,一、联轴器的分类,刚性联轴器,挠性联轴器

10、,无弹性元件挠性联轴器：联轴器具有挠性，可补偿两轴的相对位移。 但因无弹性元件，故不能缓冲减振。,有弹性元件挠性联轴器：因联轴器中装有弹性元件，不仅可以补偿 两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。弹性元件所能储蓄 的能量越多，则联轴器的减振能力越强。这类联轴器的品种多，应 用广泛。,对被联接两轴间的各种相对位移有补偿能力，进一步分为：,联轴器及其选用,刚性联轴器,刚性联轴器,凸缘联轴器,套筒联轴器,十字滑块联轴器,万向联轴器,有弹性件挠性联轴器,有弹性元件挠性联轴器,弹性套柱销联轴器,弹性柱销联轴器,梅花形弹性联轴器,选择1,联轴器的选用,大多数联轴器已经标准化或规格化，一般机械设计者的任务是选用联 轴器，选用的基本步骤为：,选择联轴器的类型,选择2,联轴器的选用,选择联轴器的类型,应全面了解工作载荷的大小和性质、转速高低、工作环境等，结合 常用联轴器的性能、应用范围及使用场合选择联轴器的类型。,计算联轴器的计算转矩,KA为工作情况系数。,T为联轴器所传递的公称转矩。,选择3,规定部件相应的安装精度,进行必要的校核,联轴器的选用,确定联轴器的型号,按Tca T，由联轴器标准确定联轴器型号，T为联轴器的许用转矩。,校核最大转速,被联接轴的转速n，不应超过联轴器许用的最高转速nmax，即：,