轴的结构设计

1、 课程名称机械设计基础教学学时4教学内容轴的结构设计教学进程中的位置第 次授课班级11级机电一体化专业上课地点多媒体室上课时间周 第 节 至 第 节教学重点轴的结构分析与设计教学目标专业能力目标社会能力目标方法能力目标1、了解轴的功用、分类和常用材料；2、熟悉轴上零件的定位和固定方式； 3、初步掌握轴的结构设计的方法；1、小组合作能力；2、语言表达能力；3、自我表现的能力；1、主动思考问题的能力；2、分析问题、解决问题的能力。学习型工作任务预期效果轴的常见结构1、知晓轴的功用和常用材料；2、熟悉国上零件的定位和固定方式，及其工艺要求。轴的结构设计能初步使用用类比法设计轴的结构。学习资料教材、多

2、媒体课件、习题册、学习工作页教 学 过 程 设 计步骤教学内容教师活动学生活动教学时间分配教学备注1课题引入从在机械中的广泛应用引出轴及其功用32轴的分类与材料讲授轴的类型听讲并理解8结合实例组织讨论生活、生产中常见机械中轴的类型讨论8讲授轴的常用材料及其特点讨论、听讲6讲讨结合3轴的常见结构展示轴的结构，讲授轴的组成听讲6讲授轴上零件的定位和固定方式，及其结构要求观察、讨论14演示讨论讲授轴的结构的工艺性听讲并理解8组织讨论实例：轴上零件的固定方式思考、讨论8组织讨论实例：轴的结构的合理性讨论12督查、指导完成工作任务8-1-1：分析轴的结构18点评745轴的结构设计讲授轴的结构设计步骤听讲

3、并理解12结合实例组织讨论实例：减速器低速轴的结构设计讨论10督查、指导完成任务8-1-2：设计轴的结构15点评、总结8课后小结课堂教学信息反馈：课后学生情况反馈：作业布置完成练习册。教 学 相 关 知 识备注【课题引入】轴是组成机器中的最基本的和主要的零件。一切作旋转运动的传动零件，都必须安装在轴上才能实现旋转和传递动力。功用：支承回转零件并传递运动和转矩。8.1 轴的类型和材料一、轴的类型1、按轴的轴线形状直轴：直轴在生产中应用最为广泛：分为光轴和阶梯轴曲轴：曲轴可以将旋转运动改变为往复直线运动或作相反的运动转换。挠性轴：挠性钢丝软轴是由几层紧贴在一起的钢丝层构成的软轴，它可以把扭矩和旋转

4、运动灵活地传到任何位置。2、按轴所承受载荷不同心轴：是用来支承转动的零件，只受弯曲作用而不传递转矩。车辆用的转动心轴；支承滑轮用的固定心轴。转轴：转轴的应用特点是既支承转动零件又传递动力，同时承受弯曲和扭转两种作用。传动轴：只受扭转作用而不受弯曲作用。讨论：自行车的前轮轴、中轴和后轮轴是？车床主轴、后轮驱动的汽车前轮轴、后轴轴又是？二、轴的材料1、优质碳素钢，如45：价廉，对应力集中不敏感，应用最为广泛。2、合金钢，如40Cr：承载能力强，重量较轻及耐磨性等。3、球墨铸铁：可代替钢制造外形复杂的曲轴和凸轮轴。8.2轴的常见结构一、轴的主要组成部分轴颈 与轴承配合的轴段。其直径应符合轴承的内径系

5、列。轴头 支撑传动零件的轴段。其直径应符合轴的标准直径系列。轴身 连接轴颈和轴头的轴段。轴肩和轴环 阶梯轴上截面变化之处。二、轴的结构在考虑轴的结构时，应满足三个方面的要求，即：安装在轴上的零件，要牢固而可靠地相对固定；轴的结构应便于加工和尽量减少应力集中：轴上的零件要便于安装和拆卸。1、轴上零件的固定(1)轴上零件的轴向固定轴肩或轴环固定结构简单，定位可靠和能够承受较大轴向力，常用。用轴端挡圈、轴套和圆螺母等固定轴端挡圈只适用于轴端零件的固定。为了防止轴端挡圈松动，应采用带有锁紧装置的固定形式。轴套(也称套筒)：一般用在两个零件的间距较小的场合。圆螺母：一般在无法采用轴套，或嫌轴套太长而选用

6、的。圆螺母装拆方便，固定可靠，能承受较大的轴向力。其它一些轴向固定形式对受轴向力不大的或是为了防止零件偶然沿轴向窜动的场合，可用圆锥销固定、紧定螺钉固定和弹性挡圈固定等形式。（2）轴上零件的周向固定用键作周向固定：应用最广。用过盈配合作周向固定：用压入法或温差法装配。2、轴的结构工艺性(1) 轴的形状力求简单，以便于加工和检验，轴上的台阶数不宜过多。(2) 轴肩处的过渡圆角半径 r应小于零件孔的圆角半径R或倒角 C：(3) 需经磨削加工的表面，在轴肩处应设置砂轮越程槽。(4) 轴上若要车螺纹，在螺纹尾部留有退刀槽。(5) 轴端应有倒角，必要时为轴的两端应设中心孔。(6) 为了加工方便，对于在同

7、一轴上轴径相差不大轴段的键槽，应尽可能采用同一规格的键槽尺寸，并且要安排在同一加工直线例：分析图例轴上零件的固定方式和轴的工艺结构 例：指出图中轴的结构有哪些不合理的地方？【任务8-1-1】分析轴的结构8.3 轴的结构设计在轴的结构设计时应满足三个方面的要求：轴上零件要可靠的定位和固定；轴上零件要便于安装和拆卸；轴的工艺性要好：便于加工、尽量减小应 力集中等。轴的结构设计步骤：1、按扭转强度估算轴的直径P轴所传递的功率，KW；n轴的转速，r/min；A与材料有关的系数，查表24-2。说明： 估算的轴径作为轴的最小直径； 若该轴段要安装标准件，应将计算值圆整成相应标准值。对于设有健槽的轴，应增大

8、直径以补偿键槽对轴的影响：单键时轴径增大3%-5%;双键(同一截面）时轴径增大7%-10% 。当作用在轴上的弯矩较小时，A值取较小值；反之，取较大值。2、设计轴的结构，画出轴的结构草图3、确定各轴段的直径和长度。确定各轴段直径若轴径的变化是为了固定零件或承受轴向力，则直径变化应大些，一般可取（6-8）mm；若轴径的变化是为了装配方便或区别加工表面则直径变化可小些，一般可取（1-3）mm ；当轴段装有滚动轴承、联轴器等标准件时，轴径应取相应的标准值。【例】已知最小轴段的直径为30mm，试确定其它各轴段的直径。 确定各轴段长度各轴段的长度是由所装零件的轮毂的位置和宽度决定。注意：采用轴套、圆螺母、轴端挡圈固定时，轴的端面与零件端面应留有距离L，一般可取L=（1-3）mm。【例】已知轴传递功率30KW,转速n=970r/min,材料为45钢，齿轮和联轴器的宽度均为60mm,采用深沟球轴承