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1、第十三章 轴下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录第一节第一节 概概 述述第二节第二节 轴的结构轴的结构第三节第三节 轴的计算轴的计算本章目录本章目录下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录第一节 概述一、一、轴的用途轴的用途与分类与分类按轴线几何形状按载荷分直轴曲轴转轴软轴传动轴心 轴光 轴阶梯轴固定心轴转动心轴下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录第一节 概述下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录第一节 概述下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录第一节 概述下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录第一节 概述下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录第一节
2、 概述下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录第一节 概述下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录第一节 概述下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录第一节 概述下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录二、轴的常用材料二、轴的常用材料对轴材料的要求对轴材料的要求:(1)(1)具有足够的强度、足够的塑性、冲击具有足够的强度、足够的塑性、冲击 韧性、抗磨损性和抗腐蚀性；韧性、抗磨损性和抗腐蚀性；(2)(2)对应力集中的敏感性小；对应力集中的敏感性小；(3)(3)具有良好的工艺性；具有良好的工艺性；(4)(4)能通过各种热处理方式提高轴的疲劳能通过各种热处理方式提高轴的疲劳 强度。强
3、度。第一节 概述下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录轴材料的选择 主要采用碳素钢和合金钢。主要采用碳素钢和合金钢。碳钢比合金钢价廉，对应力集中碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较小，应用广泛。的敏感性较小，应用广泛。表表13-113-1第一节 概述下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录三、轴设计中的主要问题三、轴设计中的主要问题-强度和刚度强度和刚度疲劳断裂过大变形(高速)共振主要失效形式主要失效形式设计准则设计准则疲劳强度校核、静强度校核刚度计算振动稳定性计算第一节 概述下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录1.轴的材料选择轴的材料选择2.轴径的初步计算轴径的初步计算3
4、.轴的结构设计轴的结构设计4.轴的强度校核轴的强度校核5.轴的刚度、稳定性计算轴的刚度、稳定性计算轴轴 的的设设 计计步步骤骤第一节 概述下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录第二节第二节 轴的结构轴的结构原则原则:1 1 轴上零件易于安装、调整、拆卸轴上零件易于安装、调整、拆卸2 2 轴的受力合理、应力集中小轴的受力合理、应力集中小3 3 轴上零件定位准确轴上零件定位准确4 4 轴便于加工轴便于加工,加工工艺性好加工工艺性好合理地定出轴各部分的几何形状和尺寸合理地定出轴各部分的几何形状和尺寸下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录一、制造安装要求一、制造安装要求1 轴的形状阶梯轴光
5、轴等强度易于加工第二节第二节 轴的结构轴的结构下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录2 2 轴轴的的装装配配工工艺艺性性第二节第二节 轴的结构轴的结构下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录二、改善轴的受力情况二、改善轴的受力情况1 轴上零件的布置轴上零件的布置第二节第二节 轴的结构轴的结构下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录2 2 减轻轴的应力集中减轻轴的应力集中1 1）阶梯轴相邻轴段直径相差不易过大）阶梯轴相邻轴段直径相差不易过大第二节第二节 轴的结构轴的结构下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录2 2）轴肩过渡圆角应大）轴肩过渡圆角应大第二节第二节 轴的结构轴的结
6、构下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录3 3）在轴上或轮毂上开减载槽）在轴上或轮毂上开减载槽第二节第二节 轴的结构轴的结构下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录4 4）肩环）肩环第二节第二节 轴的结构轴的结构下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录5 5）凹切圆角）凹切圆角第二节第二节 轴的结构轴的结构下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录6 6）柔性轮毂）柔性轮毂第二节第二节 轴的结构轴的结构下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录7)7)轴上尽量避免开横孔，若不可轴上尽量避免开横孔，若不可避免应将孔端倒角，提高表面粗避免应将孔端倒角，提高表面粗糙度等级糙度等级8
7、 8）避免在）避免在轴上打印轴上打印第二节第二节 轴的结构轴的结构下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录三、轴上零件的定位和固定三、轴上零件的定位和固定1 1 轴上零件的周向定位与固定轴上零件的周向定位与固定1）键联接第二节第二节 轴的结构轴的结构下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录2）花键联接第二节第二节 轴的结构轴的结构下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录3）成型联接第二节第二节 轴的结构轴的结构下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录4）销联接第二节第二节 轴的结构轴的结构下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录5）过盈联接第二节第二节 轴的结构轴的结构下一
8、页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录2 轴上零件的轴向定位与固定1）轴肩第二节第二节 轴的结构轴的结构下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录2）轴环第二节第二节 轴的结构轴的结构下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录3）锁紧挡圈第二节第二节 轴的结构轴的结构下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录4）弹性挡圈第二节第二节 轴的结构轴的结构下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录5)轴端挡圈 第二节第二节 轴的结构轴的结构下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录6）圆螺母定位第二节第二节 轴的结构轴的结构下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录7）套筒定位第二节第
9、二节 轴的结构轴的结构下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录8）圆锥形轴头定位第二节第二节 轴的结构轴的结构下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录轴肩轴颈轴头第二节第二节 轴的结构轴的结构下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录四、轴的加工工艺性第二节第二节 轴的结构轴的结构下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录已知：作用在轴上的转矩已知：作用在轴上的转矩T适用：适用：1.传动轴的设计传动轴的设计2.粗粗(初初)估轴径估轴径 3.不重要轴的设计不重要轴的设计第三节 轴的计算一、按扭转强度条件初估轴径一、按扭转强度条件初估轴径强度计算要同时考虑弯曲和扭转对轴的影响。但轴的结
10、构未定前，无法求出弯矩，所以，轴的强度计算分为两步。下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录轴扭转强度计算T轴的扭转应力，N/mm，T轴传递的扭矩，N.mmWT轴的抗扭截面模量，mm3；P轴传递的功率，kW；n轴的转速，r/min；T许用扭转应力，N/mm；第三节 轴的计算下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录轴的最小直径设计公式轴的最小直径设计公式：A由轴材料及承载情况确定的系数，由轴材料及承载情况确定的系数，A=110160,材质好、弯矩较小、无冲击和过载材质好、弯矩较小、无冲击和过载时取小值；反之取大值。时取小值；反之取大值。当轴上有键槽时，应适当增大轴径：单键增大当轴上有键槽
11、时，应适当增大轴径：单键增大4%-5%，双键增大，双键增大7%-10%。第三节 轴的计算下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录已知：各段轴径，轴所受各力、轴承跨距已知：各段轴径，轴所受各力、轴承跨距计算：轴的强度计算：轴的强度步骤：可先画出轴的弯扭合成图，然后步骤：可先画出轴的弯扭合成图，然后计算危险截面的最大弯曲应力。计算危险截面的最大弯曲应力。二、按弯扭合成强度计算二、按弯扭合成强度计算主要用于计算一般重要受弯扭复合的主要用于计算一般重要受弯扭复合的轴。计算精度中等。轴。计算精度中等。第三节 轴的计算下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录第三强度理论第三节 轴的计算下一页下一页
12、上一页上一页退出退出分目录分目录弯曲应力对称循环弯曲应力与扭转切应力的循环特征不同所以引入的应力校正系数弯曲应力与扭转切应力的循环特征不同所以引入的应力校正系数扭转应力不变化的转矩脉动变化的转矩频繁正反变化的转矩-1对称循环许用应力0脉动循环应力轴的许用应力+1静应力状态下轴的许用应力轴的许用弯曲应力，表13-2第三节 轴的计算下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录计算弯矩或校核轴径第三节 轴的计算下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录轴的刚度计算TTy第三节 轴的计算下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录结构设计例题结构设计例题(轴承采用脂润滑轴承采用脂润滑)112一、一、
13、轴承配合不合理轴承配合不合理1 角接触球轴承要求成对使用。左边为角接触球轴承，右边为深沟球轴承。二、二、转动件与静止件转动件与静止件直接接触直接接触2 轴身与轴承端盖加密封件33轴套与轴承外圈轴套与轴承外圈轴轴套转动，轴承外圈静止套转动，轴承外圈静止下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录112三、三、轴上零件定位轴上零件定位4 齿轮轴向定位不可靠(轴套)。1-2mm 5 弹簧挡圈多余内圈已定位37联轴器周向未定 位增加键联接456 联轴器轴向未定位 增加轴肩67结构设计例题结构设计例题(轴承采用脂润滑轴承采用脂润滑)下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录112四、工艺不合理四、工艺
14、不合理8 悬伸轴经加工面过长，轴承安装不便。增加阶梯轴段 9 箱体端面加工面与不加工面未分开增加凸台311轴承右端轴环过大，不符合轴承定位要求增加轴肩4510 键过长 按轮毂长度确定678991011结构设计例题结构设计例题(轴承采用脂润滑轴承采用脂润滑)下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录112五、润滑、密封及轴五、润滑、密封及轴承游隙调整承游隙调整14 缺少挡油盘增加脂润滑挡油盘 13半联轴器端是盲孔应为通孔315轴承透盖处缺少密封增加密封件456789910111212轴套直径过大，不符合轴承定位要求按3中的改131415结构设计例题结构设计例题(轴承采用脂润滑轴承采用脂润滑)下
15、一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录112六、制图错误六、制图错误17 缺少箱体投影线画上 3456789910111216缺少轴承游隙调整垫片增加垫片131415161718分箱面上不应有剖面线去掉剖面线18强调强调齿轮处的键槽与联轴器处的键槽应在同一母线上 结构设计例题结构设计例题(轴承采用脂润滑轴承采用脂润滑)下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录轴的强度计算轴的强度计算弯扭强度校核弯扭强度校核解：解：2下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录例题下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录下一页下一页上一页上一页退出退出分目录分目录上一页上一页分目录分目录