《机械学轴》ppt课件

1、第第1212章章 轴与联轴器轴与联轴器12.1 12.1 轴轴一一 、轴的分类、轴的分类转轴转轴心轴心轴传动轴传动轴任务时既接受弯矩又接受转矩的轴称为转轴。用来支撑转动零件且只接受弯矩而不传送转矩的轴称为心轴。用来传送转矩而不接受弯矩的轴称为传动轴。转动心轴固定心轴按外形按外形1、直轴、直轴按外形按外形2、曲轴、曲轴3、钢丝软轴、钢丝软轴轴的资料主要采用常用的优质碳素钢有30、40、45、和50钢，其中45钢运用最多碳素钢合金钢常用的合金钢有20Cr、40Cr、35SiMn和35CrMo等二、轴的资料二、轴的资料轴的设计轴的设计设计计算构造设计轴的设计分三步进展:1.初定轴径;2.构造设计:

2、画草图, 确定轴的各段尺寸, 得到轴的跨距和力的作用点;3.计算弯矩、弯曲应力及扭剪应力，进展校核计算。知条件选择轴的资料初算轴径构造设计计算弯矩校核计算完善设计修正直径转轴设计程序框图轴的设计主要处理两个方面的问题轴的设计主要处理两个方面的问题12.1.2 12.1.2 轴径的初步估算轴径的初步估算按改动强度计算按改动强度计算2 . 01055. 936dnPWTTmmnPAnPd336 2 . 01055. 9或计算公式对于直径大于对于直径大于100mm的轴颈，有一个键槽时增大的轴颈，有一个键槽时增大3%，两个键槽添加，两个键槽添加7%；对于直径小于；对于直径小于100mm的轴的轴颈，有一

3、个键槽增大颈，有一个键槽增大5%7%，有两个键槽添加，有两个键槽添加10%15%。然后将轴颈圆整为规范直径。然后将轴颈圆整为规范直径。 12.1.3 12.1.3 轴的构造设计轴的构造设计轴的构造设计的主要要求是：1、轴应便于加工，轴上零件应便于装拆。制造安装要求2、轴和轴上零件应有正确而可靠的任务位置。 定位固定要求3、轴的受力合理，尽量减少应力集中等。以减速器的低速轴为例加以阐明减速器低速轴构造图一、制造安装要求一、制造安装要求二、固定要求二、固定要求1.轴上零件的轴向固定固定方法(1)、轴肩固定11rChC轴肩圆角半径倒角轴肩高rRhR轴肩圆角半径圆角半径轴肩高(2)、套筒固定(3)、圆

4、螺母固定(4)、轴端挡圈(5)、弹性挡圈(6)、紧定螺钉1键2花键2.轴上零件的周向固定为了传送运动和转矩,或因某些需求,轴上零件还需有周向固定3紧定螺钉、销 4过盈配合轴系构造改错1.车削螺纹处应有退刀槽车削螺纹处应有退刀槽2.轴承内圈定位的轴肩过高轴承内圈定位的轴肩过高3.联接轴承处轴段应比轴承联接轴承处轴段应比轴承宽度窄。宽度窄。4.轴的阶梯段少轴的阶梯段少1.齿轮轮毂无键槽齿轮轮毂无键槽2.不能用套筒定位不能用套筒定位3.轴承不能用键定位轴承不能用键定位1.左侧键太长，套筒无法装入左侧键太长，套筒无法装入2.多个键应位于同一母线上多个键应位于同一母线上轴的构造设计要点 1.键在轴上的位

5、置应接近装入端，长度应是轮毂长度的0.85倍，间隔轮毂装入端取2-5mm。 2.轴径变化处应有过渡圆角。 3.为易于安装轴上的零件，轴端应有倒角。4.定位轴肩高度普通取h=(0.070.1)d,非定位轴肩取1.5 2mm5.采用套筒、圆螺母、轴端挡圈定位时，为使其与所装零件端面相互靠紧，零件与轴配合的轴段长度普通比轮毂短2 3mmIIIIIIIIIIII126.套筒给轴承轴向定位，高度应低于轴承内圈，便于装拆 7.需求切制螺纹的轴段应留有退刀槽，需求磨削加工的轴段，应留有砂轮越程槽8.轴上有几个键槽时，为便于加工，各轴段键槽应设计在同一加工直线上，并在强度足够条件下尽量采用同一规格的键槽剖面尺

6、寸。0.5mm2-3mm挡油板画法油沟画法油沟油沟四、轴的构造设计四、轴的构造设计4.轴的外伸长度确实定当轴端安装弹性套柱销联轴器时K值由联轴器的型号确定(1)(2)当运用凸缘式轴承盖时k值由联接 螺栓长度确定当轴承盖与轴端零件都不需装配时,普通取K=5mm8mm。(3)12.1.4 轴径的初步估算轴径的初步估算以减速器的输出轴为例来讨论转轴的受力、应力及失效方式在AB之间的恣意截面上，只需弯矩M，因此只需弯曲应力在BC之间的恣意截面上，既作用有弯矩M，又作用有转矩T，因此，即有弯曲应力 ，又有改动剪应力而在CD之间的恣意截面上，只作用有转矩T，因此只需改动剪应力bb弯曲应力 为对称循环变应力

7、，其循环特征r=-1(见图a) 。改动剪应力的循环特征r随转矩的性质而变化。当转矩的大小及方向恒定不变时，改动剪应力 为静应力，其循环特征r=+1见图b。b当转矩T按脉动循环变化时，改动剪应力 也为脉动循环，其循环特征r=0见图c。当转矩T为对称循环时，改动剪应力 也为对称循环，其循环特征r=-1见图d。图a图b图c图db轴的普通失效方式是疲劳断裂。轴的普通失效方式是疲劳断裂。一、轴的计算简图一、轴的计算简图简化原那么简化原那么1.1.将阶梯轴简化为一简支梁将阶梯轴简化为一简支梁2.2.齿轮、带轮等传动件齿轮、带轮等传动件作用于轴上的均布载荷，作用于轴上的均布载荷，简化为集中力，作用点简化为集

8、中力，作用点在轮缘宽度的中点。在轮缘宽度的中点。3.3.作用于轴上的转矩，简化为从传动件轮毂宽度作用于轴上的转矩，简化为从传动件轮毂宽度 中点算起的转矩。中点算起的转矩。4.4.轴的支承反力的作用点随轴承类型和布置方式有关。轴的支承反力的作用点随轴承类型和布置方式有关。b bbe224转轴转轴M Mr=-1r=-1T Tr=-1r=-1r=+1r=+1r=0r=0按第三强度实际合成按第三强度实际合成当量应力当量应力引入折合系数引入折合系数 bbe122)(4二、按弯扭合成强度计算二、按弯扭合成强度计算合系数根据转矩性质而定的折)(4122bbe3 . 0,对于不变的转矩6 . 0,当转矩脉动变

9、化时1,矩对于对称循环变化的转知条件：轴的各段长度，截面尺寸，支反力 作用点校核危险截面的当量应力 be计算步骤：1)作计算简图：力学模型简支粱假设条件，前述2、3、4例：2)计算支反力：按照程度面和垂直面计算ABCD3rF3tF3aF2rF2tF2aF11013080)(aVARVDR3tF2tFABCD3)作垂直面内弯矩图VMVARVDR3tF2tFABCD4)作程度面内弯矩图HMHARHDR3rF2rFABCD2aF3aF22d23d合M/CM/CM/BM/BM)(d5)作合成弯矩图22HVMMM6)作转矩图e7)求危险截面的当量应力 ，即弯扭合成 bbeTbWTTWMM1224 bca

10、eWMWTM122或caM)(f)(/BMca)(/BMca)(/CMca)(/CMcad设计公式设计公式 3b1ca1.0M12.1.5 12.1.5 轴的刚度计算轴的刚度计算设计时的轴的刚度条件为 yy 挠度偏转角扭转角概述112.2 联轴器联轴器和离合器是机械安装中常用的部件，它们主要用于联接轴与轴，以传送运动与转矩，也可用作平安安装。大致有以下类型： 联轴器用于将两轴联接在一同，机器运转时两轴不能分别，只需在机 器停车时才可将两轴分别； 离合器在机器运转过程中，可使两轴随时接合或分别的一种安装。它 可用来支配机器传动的断续，以便进展变速或换向；联轴器和离合器种类繁多，在选用规范件或自行

11、设计时应思索：传送转矩大小、转速高低、改动刚度变化、体积大小、缓冲吸振才干等要素。联轴器的种类和特性1联轴器联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严厉的对中，而是存在着某种程度的相对位移。这就要求设计联轴器时，要从构造上采取各种不同的措施，使之具有顺应一定范围的相对位移的性能。xyxy轴向位移x径向位移y角位移综合位移x、y、一、联轴器所联两轴的相对位移 联轴器的类型联轴器的类型:弹性联轴器弹性联轴器刚性联轴器刚性联轴器:套筒联轴器套筒联轴器凸缘联轴器凸缘联轴器滑块联轴器滑块联轴器齿式联轴器齿式联轴器万向联轴器万向联轴器弹性套柱销联轴器弹性套柱销

12、联轴器弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器轮胎联轴器轮胎联轴器固定式固定式可移式可移式刚性联轴器刚性联轴器-固定式凸缘联轴器套筒联轴器无弹性件挠性联轴器刚性联轴器-可移式滑块联轴器万向联轴器齿式联轴器 有弹性件挠性联轴器弹性联轴器弹性套柱销联轴器弹性柱销联轴器轮胎联轴器 选择1联轴器的选择大多数联轴器曾经规范化或规格化，普通机械设计者的义务是选用联轴器，选用的根本步骤为：选择联轴器的类型计算联轴器的计算转矩进展必要的承载才干校核规定部件相应的安装精度协调轴孔直径校核最大转矩确定联轴器的型号 选择2选择联轴器的类型应全面了解任务载荷的大小和性质、转速高低、任务环境等，结合常用联轴器的性能、运用范围及运用

13、场所选择联轴器的类型。w低速、刚性大的短轴可选用刚性联轴器；w低速、刚性小的长轴可选用无弹元件挠性联轴器；w传送转矩较大的重型机械选用齿式联轴器；w对于高速、有振动和冲击的机械，选用弹性元件挠性联轴器；w轴线位置有较大变动的两轴，应选用万向联轴器；w有平安维护要求的轴，选用平安联轴器。 计算联轴器的计算转矩TKT cK为载荷系数。T为轴的名义转矩。 选择3确定联轴器的型号按TcT，由联轴器规范确定联轴器型号，T为联轴器的许用转矩。校核最大转速被联接轴的转速n，不应超越联轴器许用的最高转速nmax，即：nnmax协调轴孔直径被联接两轴的直径和外形圆柱或圆锥均可以不同，但必需使直径在所选联轴器型号规定的范围内，外形也应满足相应要求。 1.选择或计算联轴器时，应该根据计算转