轴及轴毂连接概要.ppt

8 1概述 一 功用 支承回转件传递扭矩 或只具其一 或兼而有之 第八章轴及轴毂连接 二 分类 1 按外形及结构分类 直轴 曲轴 光轴 阶梯轴 实心轴 空心轴 凸轮轴等 2 按性质分类 软轴 刚性轴 3 按承受载荷的性质分类 心轴 只承受弯拒 不承受扭距的轴 传动轴 只承受扭距 不承受弯拒的轴 转轴 即承受弯拒 又承受扭距的轴 挠性钢丝轴 3 按载荷分 只受弯矩M 只受扭矩T 受扭矩和弯矩 指出各为什么轴 三 轴设计的主要内容 1 选择材料及热处理方式 2 结构设计 轴上零件的安装 固定及其所需的倒角 圆角 键槽等3 强度计算 力学模型 弯扭拒图 定危险剖面 危险剖面的强度校核 4 刚度 计算细长轴 对刚度有要求的轴 四 轴的常用材料 表6 2 碳钢 合金钢 12CrNi2 20Cr 40Cr 18CrMnTi 合金铸铁 球墨铸铁 普通碳素钢Q235 Q255钢 优质碳素钢30 50钢 一 轴的应力 一 心轴的应力1 固定心轴 轴不转动 8 2轴的应力和失效 载荷不变 静应力 2 转动心轴 载荷变化 脉动循环变应力 0 对称循环变应力 二 传动轴 T稳定不变 静应力 T单向运转但载荷变化 脉动循环变应力 0T频繁正反转 对称循环变应力 三 转轴 MT 对称循环变应力 单向运转 脉动循环变应力 0频繁正反转 对称循环变应力 根据第三强度理论 转轴 二 轴的失效形式 疲劳断裂磨损超过允许范围的变形和振动 8 3轴的设计 一 设计步骤1 选择轴的材料及热处理2 拟定轴上零件的布置形式和装配方案3 初估轴径dmin4 按照dmin 3 5 选择轴承型号和尺寸5 轴的结构设计6 轴的强 刚 度校核7 完成轴的零件图 二 初定轴径 一 类比法参考同类机型 比较轴传递的功率 转速和工作条件等初步确定轴的直径 二 按扭转强度计算dminT 9 55 106P nN mm T T wTwT 0 2d3 A0 材质系数 表6 3 分析 1 只考虑T 适合传动轴的设计 2 心轴 只承受弯矩 M 不能用本公式 3 转轴 M T 只能作为最小直径dmin 4 T 考虑了M的影响 当轴承受较小M的轴 可以作为最终计算 例 传动比为i 5的齿轮减速器 高速轴轴端直径d1 20mm 低速轴轴端直径d2 60mm 两轴材料相同 忽略摩擦 试分析用许用扭应力计算时 哪一轴强度高 为什么 若不考虑摩擦 两轴所传功率相同 则 即而今 故低速轴强度高 时与d1等强度 那根轴最粗 三 轴的强度计算 T B B b L1 L2 L3 一 确定支点和力作用点之间尺寸 几点假设 1 支点选择在轴承宽的中点 2 带轮 齿轮等承受的载荷看成集中载荷 载荷作用在轮宽中点 3 旋转零件之间 旋转零件与静止零件之间的距离由经验公式选取 通常选取10 15mm 二 建立力学模型 绘制受力图 折合系数 0 3 0 0 6 1 一般将 看成脉动循环变应力 通常取 0 6 只有在频繁正反转时取 1 七 计算轴的理论直径及危险剖面的强度校核 1 轴的许用应力 查表6 2 分析 均适用 心轴T 0 M 0传动轴M 0 T 0转轴T 0M 0 选取适当的 值 四 轴的刚度验算 Ip 轴截面的极惯性矩 G 轴材料的切变模量 G 8 1 MP 104 m A 取决于每米轴长的扭角 当轴的刚度不够时 改变轴的结构尺寸 刚度条件 五 轴的结构设计 一 基本原则1 强度足够2 拆装方便3 标准化 系列化 通用化 键 轴承 联轴器 倒角 中心孔 等等 4 直径系列化 轴头尺寸以2 5 8 0结尾 轴身 非配合轴段 取整数 5 轴颈处符合轴承要求 6 定位和固定可靠7 良好的工艺8 利于提高强度和刚度 1 轴肩或轴环2 套筒3 圆螺母定位4 弹性挡圈5 紧定螺钉6 轴端挡圈7 锥形轴头 二 轴上零件的轴向定位可固定 三 轴上各段长度 L轴 b轮毂宽 四 制造工艺和结构1 形状在满足使用要求的前提下尽量简单 2 键槽尽量布置在同一侧 3 轴颈尺寸尽量一致 4 圆角半径尽量取同 5 合理的倒角 五 提高轴的强度措施1 合理布局轴上零件2 改善表面质量3 尽量减少应力集中和轴的载荷4 合理的结构 六 提高刚度的措施1 合理的横截面2 采用附加支承 七 轴的装配过程 轴的结构设计 轴向定位和固定 轴上零件的合理布置 大齿轮和卷筒联在一起 转矩经大齿轮直接传给卷筒 卷筒轴只受弯矩而不受扭矩 大齿轮将转矩通过轴传到卷筒 卷筒轴既受弯矩又受扭矩 轴直相对左图大些 轴的结构 轴颈 轴颈 轴身 轴头 轴头 轴环 三 轴的结构设计 轴的结构设计 轴的结构设计改错 8 4轴毂连接 一 功用 传递扭距 固定和定位 轴毂连接 二 键连接的类型和工作原理一 平键 传递扭距 周向定位 限制轴上零件的周向运动 一般不限制轴向运动 键连接 1 普通平键联接 A型平键B型平键C型平键 2 导向平键 动连接 键和轴固联 盘类零件在轴上作一定量的移动 3 滑键 动连接 毂和键固联并沿轴作大距离的移动 二 半圆键 多用于轴端锥面的辅助连接 传递较小的载荷 三 斜键 四 切向键 1 100的斜度 工作面为上下面 三 平键连接的强度计算 斜键 压溃 磨损 一 失效形式 二 平键连接的尺寸选择 尺寸选择原则 轴毂等强度 按照轴径d选择键的结构尺寸 尺寸 b h LL 1 5 1 8 d 不可过长或过短 L B毂 5 10 标记 键b LGB1096 1979 三 平键连接的强度计算键联接 为标准件连接方式 设计时 键不需画零件图 只要会选择 键选择的内容 1 选键的类型2 定键的尺寸3 强度校核工作原理及特点 工作面为侧面 例 有一轮毂宽B 80mm 轴径d 30mm 齿轮为8级精度 试选择此键连接 解 试选A型平键查手册 d 30mm的轴径 b 8mm h 7mmL 80 5 10 75 70 查手册取标准系列L 70mm 键8 70GB1096 1979 平键连接的强度计算准则 1 集中载荷N2 载荷N作用于挤压面的中点3 挤压面积 lkl 键的工作长度k 键与轮毂的接触高度 键受挤压高度 k 0 5h 强度条件 l A型键 l L bB型键 l LC型键 l L b 2 1 静连接 普通平键连接 2 动连接 导键 滑键 p p 许用压强和许用挤压应力 选择键 轴 毂三者中的弱者 见表12 1 分析 和 1 键的强度只与T有关 键只传递扭距 2 键的尺寸b h由轴径d确定 而轴的直径与T和M有关 例有一9级精度的铸铁齿轮 轮毂宽度B 90mm 轴孔直径d 55mm 传递扭距T 600N m 载荷平稳 试选择此键联接 解 9级精度 选平键 试选A型平键查手册 d 55mm的轴径 b 16mm h 10mmL 90 5 10 80 85 查手册取L 80mml L b 80 16 64mm查表12 1得 p 75MPa 键16 80GB1096 1979如果载荷有冲击则 p 55MPa 该如何解决 四 双键联接 平键双键1800布置斜键1200布置 五 键选择步骤1 根据工作要求定类型2 根据轴径d定尺寸 b和h 查手册 3 根据轮毂宽B定键长L4 强度校核 四 半圆键连接 只进行挤压强度计算 k值查标准 l L五 斜键连接 六 花键联接 一 分类 矩形花键 300渐开线花键450渐开