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1、第十五章 轴 15-1 概述 一、轴的用途与分类 1、功用：1）支承回转零件；2）传递运动和动力 2、分类：按承载情况分：转轴扭矩和弯矩 心轴只受弯矩 传动轴主要受扭矩 按轴线形状分 直轴：阶梯轴 光轴曲轴：空心轴和钢丝软轴 二、轴的材料及其选择 碳素钢常用45#，正火调质合金钢对应力集中较敏感。注意：采用合金钢并不能提高轴的刚度。轴的热处理和表面强化可提高轴的疲劳强度。三、轴设计的主要内容 结构设计 工作能力计算 15-2 轴的结构设计 要求：轴和轴上零件要有准确、牢固的工作位置 轴上零件装拆、调整方便 轴应具有良好的制造工艺性等 尽量避免应力集中 一、拟定轴上零件的装配方案 原则：1）轴的
2、结构越简单越合理 2）装配越简单、方便越合理二、轴上零件的定位2）套筒 3）轴用圆螺母 错误正确要求轴肩高度滚动轴承内圈高度当用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈进行零件的轴向定位时，为保证轴向定位可靠，要求L轴L毂4）轴端挡圈 错误 正确正确5）轴承端盖 6）弹性挡圈 7）锁紧挡圈、紧定螺钉或销 轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置 3）紧定螺钉、销 4）过盈配合三、各轴段的直径和长度的确定1、各轴段直径确定 a)按扭矩估算轴段直径d minb)按轴上零件安装、定位要求确定各段轴径，经验值 同一轴径轴段上不能安装三个以上零件。注意：与标准零件相配合轴径应取标准植2、各轴段长度 转动零件与静
3、止零件之间必须有一定的间隙。各轴段与其上相配合零件宽度相对应四、轴的结构工艺性 1）轴肩圆角r 2）轴端倒角 3）砂轮越程槽 4）螺纹退刀槽 轴系结构改错四处错误正确答案三处错误正确答案15-3 轴的强度计算 一、按扭转强度条件计算用于：只受扭矩或主要承受扭矩的传动轴的强度计算 结构设计前按扭矩初估轴的直径dmin 强度条件 设计公式 轴上有键槽时放大轴径：一个键槽：35%两个键槽：710%取标准值二、按弯扭合成强度条件计算条件：已知支点、扭距，弯矩 步骤：1、作轴的空间受力简图3、求垂直平面内支反力RV1、RV2，作垂直平面内的弯矩图 4、作合成弯矩图 5、作扭矩图 6、作当量弯矩图 为将扭
4、矩折算为等效弯矩的折算系数 7、校核 危险截面轴的强度设计公式 三、轴的安全系数校核计算1、疲劳强度校核 2、静强度校核校核轴对塑性变形的抵抗能力 15-4 轴的刚度及振动稳定性 一、轴的刚度计算 1、弯曲刚度 挠曲线方程：挠 度：偏转角：2、扭转刚度 二、轴的振动稳定性及临界转速 弯曲振动（横向）扭转振动 轴向振动（纵向）临界转速 轴引起共振时的转速15-5 提高轴的强度、刚度和减轻轴的重量的措施 一、改进轴的结构，减少应力集中 二、合理布置轴上零件以减少轴的载荷 三、改进轴上零件的结构，减小轴的载荷四、选择受力方式以减小轴的载荷，改善轴的强度和刚度 15-6 轴的设计实例设计图示的斜齿圆柱
5、减速器的从动轴（II轴）。已知：机械设计基础机械设计基础1、选择轴的材料，确定许用应力由传递功率属中小功率，对材料无特殊要求，故选用45钢并经调质处理。15-1机械设计基础3、设计轴的结构并绘制轴的结构草图1）确定轴上零件的位置和固定方式机械设计基础3、设计轴的结构并绘制轴的结构草图2）确定各轴段的直径机械设计基础3、设计轴的结构并绘制轴的结构草图3）确定各轴段的长度轮毂宽度为60mm轴段3的长度略短于齿轮轮毂宽度，取为58mm机械设计基础3、设计轴的结构并绘制轴的结构草图3）确定各轴段的长度为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，应在之间留有一定的间距，取该间距为15mm机械设计基础3、设计轴的结构
6、并绘制轴的结构草图3）确定各轴段的长度为保证轴承安装在箱体轴承座孔中（已知轴承宽度为18mm）,并考虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5mm机械设计基础3、设计轴的结构并绘制轴的结构草图3）确定各轴段的长度所以轴段4的长度为20mm,轴承支点距离机械设计基础3、设计轴的结构并绘制轴的结构草图3）确定各轴段的长度根据相关要求，取机械设计基础3、设计轴的结构并绘制轴的结构草图3）确定各轴段的长度在轴段1、3上分别加工出键槽，使两键槽处于轴的同一圆柱母线上，键槽的长度比相应的轮毂宽度小约510mm，键槽的宽度按轴段直径可以在相应的手册中查得。机械设计基础3、设计轴的结构并绘制轴的结构草图4）
7、、选择轴的结构细节，如圆角、倒角、退刀槽等的尺寸按设计结果画出轴的结构草图。机械设计基础4、按弯扭组合强度校核轴径1）画出轴的受力图机械设计基础4、按弯扭组合强度校核轴径2）作水平面内的弯矩图机械设计基础4、按弯扭组合强度校核轴径3）作垂直面内的弯矩图机械设计基础4、按弯扭组合强度校核轴径3）作垂直面内的弯矩图机械设计基础4、按弯扭组合强度校核轴径3）作垂直面内的弯矩图机械设计基础4、按弯扭组合强度校核轴径3）作垂直面内的弯矩图机械设计基础4、按弯扭组合强度校核轴径4）作合成弯矩图机械设计基础4、按弯扭组合强度校核轴径4）作合成弯矩图机械设计基础4、按弯扭组合强度校核轴径5）作扭矩图机械设计基础4、按弯扭组合强度校核轴径6）求当量弯矩机械设计基础4、按弯扭组合强度校核轴径7）确定危险截面及校核强度机械设计基础5、修改轴的结构6、绘制轴的零件图小 结轴的结构设计轴的强度计算