轴的常用材料、结构设计、强度设计

1、内容：内容：轴的功用轴的功用轴的常用材料、结构设计、强度设计轴的常用材料、结构设计、强度设计支承回转零件支承回转零件传递运动和动力传递运动和动力第第 十十 六六 章章 轴和连轴器轴和连轴器1.1.按轴线的形状分按轴线的形状分一、分类一、分类挠性钢丝轴挠性钢丝轴第一节第一节 轴的分类轴的分类直轴直轴曲轴曲轴轴颈轴颈与轴承与轴承配合配合的轴段的轴段轴肩轴肩 支承传动零件、联支承传动零件、联轴器等，并与这些零件轴器等，并与这些零件保持一定的保持一定的配合配合的轴段的轴段轴身轴身联接轴头与轴径的轴段联接轴头与轴径的轴段轴头轴头按轴段所起的作用不同，阶梯轴的轴段可分为三类：按轴段所起的作用不同，阶梯轴的

2、轴段可分为三类：轴环轴环定位轴肩定位轴肩自由轴肩自由轴肩转动心轴转动心轴固定心轴固定心轴2.2.按承载情况分：按承载情况分： 转轴转轴扭矩和弯矩扭矩和弯矩 心轴心轴只受弯矩只受弯矩 传动轴传动轴主要受扭矩主要受扭矩 1.1.选材料选材料3.3.轴的结构设计轴的结构设计4.4.强度校核强度校核设计步骤：设计步骤：2.2.估算轴径估算轴径合理的结构、足够的强度合理的结构、足够的强度二、轴的设计要求和一般设计步二、轴的设计要求和一般设计步骤骤球墨铸铁球墨铸铁适用于曲轴、凸轮轴等形状复杂的轴适用于曲轴、凸轮轴等形状复杂的轴碳素钢碳素钢常用常用4545，正火调质，正火调质合金钢合金钢对应力集中较敏感。对

3、应力集中较敏感。 注意：注意：采用合金钢并不能提高轴的刚度。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。轴的热处理和表面强化可提高轴的疲劳强度。 三轴的材料及其选择三轴的材料及其选择三、轴的材料及其选择三、轴的材料及其选择最小直径最小直径C计算系数，见表计算系数，见表15-315-3T TT TT Td dn nP Pd dn nP PW WT T =3 36 63 36 62 20 01 10 05 55 59 91 16 61 10 05 55 59 9.3 33 36 62 20 0101055559 9n nP P=C=Cn nP Pd dT T . . .

4、 四、四、 轴的基本直径的估算轴的基本直径的估算第二节第二节 轴的设计轴的设计要求：要求： 轴和轴上零件要有准确、牢固的工作位置轴和轴上零件要有准确、牢固的工作位置 轴上零件装拆、调整方便轴上零件装拆、调整方便 轴应具有良好的制造工艺性等轴应具有良好的制造工艺性等 尽量避免应力集中尽量避免应力集中 一、拟定轴上零件的装配方案一、拟定轴上零件的装配方案 原则：原则：1 1）轴的结构越简单越合理）轴的结构越简单越合理 2 2）装配越简单、方便越合理）装配越简单、方便越合理r rC Ca a要求：要求：b=1.4ab=1.4aa=(0.07a=(0.070.1)d0.1)d二、轴上零件的定位二、轴上

5、零件的定位1 1、零件的轴向定位、零件的轴向定位 轴肩和轴环轴肩和轴环 r rR Ra a套筒套筒 a aa aa aa aL = B-(1L = B-(13 3）mm轴套轴套L LB不宜用于高转速轴不宜用于高转速轴正确正确轴端挡圈轴端挡圈错误错误1 1可承受较大轴向力可承受较大轴向力轴用圆螺母轴用圆螺母 L = B-(1L = B-(13 3）mm错误错误2 2弹性挡圈弹性挡圈对中性好，只用于轴端对中性好，只用于轴端轴向力小轴向力小常用于轴承的固定常用于轴承的固定7 7）锁紧挡圈、紧定螺钉或销）锁紧挡圈、紧定螺钉或销 圆锥面（圆锥面（+ +挡圈、螺母）挡圈、螺母） 2 2、零件的周向定位、零

6、件的周向定位 键键花键花键紧定螺钉、销紧定螺钉、销 (4)(4)过盈配合过盈配合3.3.多键槽开在同一直线上多键槽开在同一直线上2.2.越程槽、退刀槽越程槽、退刀槽1.1.轴的直径变化应尽可能少轴的直径变化应尽可能少三、轴的结构工艺性三、轴的结构工艺性IIIIIIIIIIII127.7.非定位轴肩的高度一般为：非定位轴肩的高度一般为：0.50.53 3mm9.9.固定滚动轴承的轴肩高度应小于轴承内圈厚度固定滚动轴承的轴肩高度应小于轴承内圈厚度8.8.轴端应有倒角轴端应有倒角6.6.阶梯轴直径常为中间大两端小阶梯轴直径常为中间大两端小5.5.配合段直径取标准值配合段直径取标准值 4. 4.在可能

7、情况下，应使过度圆角、倒角、键槽、越在可能情况下，应使过度圆角、倒角、键槽、越程槽、退刀槽、中心孔等尺寸分别相等，并符合标准。程槽、退刀槽、中心孔等尺寸分别相等，并符合标准。指出图中轴结构设计中的不合理之处，并绘出改进后指出图中轴结构设计中的不合理之处，并绘出改进后的结构图的结构图2.2.齿轮右侧未作轴向固定齿轮右侧未作轴向固定1.1.轴两端均未倒角轴两端均未倒角7.7.轴端挡圈未直接压在轴轴端挡圈未直接压在轴端轮毂上端轮毂上6.6.齿轮与右轴承装卸不便齿轮与右轴承装卸不便3.3.齿轮处键槽太短齿轮处键槽太短4.4.键槽应开在同一条直线上键槽应开在同一条直线上5.5.左轴承无法拆卸左轴承无法拆

8、卸轴系结构改错轴系结构改错四处错误四处错误正确答案正确答案三处错误三处错误两处错误两处错误1.1.左侧键太长，套筒无法装入左侧键太长，套筒无法装入2.2.多个键应位于同一母线上多个键应位于同一母线上第三节第三节 联联 轴轴 器器 联轴器与离合器：联轴器与离合器：相同点：相同点： 联接两轴、传递运动和转矩联接两轴、传递运动和转矩不同点：不同点：联轴器联轴器联接的两轴只有停车后联接的两轴只有停车后经拆卸才能分离经拆卸才能分离离合器离合器联接的两轴可在机器工联接的两轴可在机器工作中方便地实现分离与作中方便地实现分离与接合接合两轴间可能产生的相对位移：两轴间可能产生的相对位移：一、联轴器的类型、结构和

9、特性一、联轴器的类型、结构和特性 机械式联轴器、液力联轴器、电磁式联轴器机械式联轴器、液力联轴器、电磁式联轴器 弹性联轴器弹性联轴器可移式刚性联轴器可移式刚性联轴器固定式刚性联轴器固定式刚性联轴器机械式联轴器机械式联轴器 刚性联轴器刚性联轴器 1 1）刚性固定式联轴器）刚性固定式联轴器 套筒联轴器套筒联轴器 凸缘联轴器凸缘联轴器 ddAAAA夹壳式联轴器夹壳式联轴器 允许的位移：允许的位移：3030 y0.04d2 2）刚性可移式联轴器）刚性可移式联轴器 十字滑块联轴器十字滑块联轴器 123欲使两轴角速度相等：欲使两轴角速度相等：中间件两端的叉面必须位于同于平面内中间件两端的叉面必须位于同于平

10、面内两轴与中间件的夹角相等两轴与中间件的夹角相等 4 5 4 5万向联轴器（双）万向联轴器（双） 齿轮联轴器齿轮联轴器 123456AA4:12 2、弹性联轴器、弹性联轴器 1 1）弹性套柱销联轴器）弹性套柱销联轴器 LsdD11:10圆 锥 形 孔圆 柱 形 孔短 圆 柱 形 孔2 2）弹性柱销联轴器）弹性柱销联轴器 3 3）轮胎联轴器）轮胎联轴器 A12345载荷平稳的低速轴，轴的刚度大而对中严格载荷平稳的低速轴，轴的刚度大而对中严格 固定式联轴器固定式联轴器冲击、振动较大，有相对位移的高速轴冲击、振动较大，有相对位移的高速轴 弹性可移式联轴器弹性可移式联轴器载荷平稳的低速轴，轴的刚度小，有相对位移载荷平稳的低速轴，轴的刚度小，有相对位移 刚性可移式联轴器刚性可移式联轴器T工作转矩工作转矩K工作情况系数工作情况系数对角位移较大的两轴对角位移较大的两轴万向联轴器万向联轴器Tn标称转矩标称转矩()m mN Nn nP PT T= 95509550n nc