轴和轴毂联接

1、第十四章 轴和轴毂联接§141 概述一、轴的用途与分类 1、功用：1）支承旋转零件；2）传递转矩和运动2、分类： 按承载情况分： 转轴心轴只承受受弯矩不传递转矩传动轴主要传递转矩而不承受弯矩转轴例：减速器中的轴 心轴例：自行车的前轮轴传动轴图141例：汽车中联接变速箱与后桥之间的轴。§142 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、轴结构分析轴与轴承配合处的轴段称为轴径。安装轮毂的轴段称为轴头。轴头与轴径间的轴段称为轴身。轴颈轴头轴身图14-2二、轴上零件的定位1、零件的轴向定位 1

2、）轴肩和轴环 要求r轴<R孔或r轴<C孔 图14-3 错误 正确2）套筒图14-4 3）轴用圆螺母 图14-5图14-64）轴端挡圈 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5）轴承端盖 图14-7如图14-6所示。6）弹性挡圈 如图14-7所示。7）锁紧挡圈、紧定螺钉或销 8）圆锥面（+挡圈、螺母） 2、零件的周向定位 1）键 2）花键图14-8 3）紧定螺钉、销 4）过盈配合图14-9三、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 min ， b) 按轴上零件安装、定位要求确定各段轴径，经验

3、值 注意：与标准零件相配合轴径应取标准植同一轴径轴段上不能安装三个以上零件。2、各轴段长度 各轴段与其上相配合零件宽度相对应转动零件与静止零件之间必须有一定的间隙。 四、轴的结构工艺性 图14-101）轴肩圆角r 2）轴端倒角 3）砂轮越程槽 4）螺纹退刀槽 5）同一轴上键槽位于圆柱同一母线上，且取相同尺寸轴系结构改错四处错误 正确答案三处错误 正确答案图14-11五、提高轴的强度、刚度的措施 1、改进轴的结构，减少应力集中 2、合理布置轴上零件以减少轴的载荷 3、改进轴上零件的结构，减小轴的载荷4、选择受力方式以减小轴的载荷，改善轴的强度和刚度 5、改进表面质量提高轴的疲劳强度§1

4、43 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 求出的直径值，需圆整成标准直径，并作为轴的最小直径。如轴上有一个键槽，可将值增大3%5%，如有两个键槽可增大7%10%。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2、求水平面支反力RH1、RH2作水平面弯矩图 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 7、校核 危险截面轴的强度设计公式 §144 轴的材料及选择轴的常用材料是碳素钢和合

5、金钢。碳素钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为0.250.5%的优质碳素钢，尤其是45号钢。对于不重要或受力较小的轴也可用Q235、 Q275 等碳素结构钢。合金钢具有比碳钢更好的机械性能和淬火性能，但对应力集中比较敏感，且价格较贵，多用于对强度和耐磨性有特殊要求的轴。如20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢，经渗碳淬火处理后可提高耐磨性；20CrMoV、38CrMoAl等合金钢，有良好的高温机械性能，常用于在高温、高速和重载条件下工作的轴。轴的常用材料及部分机械性能§145 轴的设计u 类比法根据

6、轴的工作条件，选择与其相似的轴进行类比及结构设计，画出轴的零件图。u 设计计算法开始设计轴时，通常还不知道轴上零件的位置及支点情况，无法确定轴的受力情况，只有待轴的结构设计基本完成后，才能对轴进行受力分析及强度计算。因此，一般在进行轴的结构设计前先按纯扭转受力情况对轴的直径进行估算。然后进行轴的结构设计后，再按弯扭合成的理论进行轴危险截面的强度校核。设计轴的一般步骤为：1）选材;2）按扭转强度估算轴的最小直径;3）设计轴的结构，绘出轴的结构草图; 确定轴上零件的位置和固定方法；确定各轴段直径、长度。4）按弯扭合成进行轴的强度校核。 一般按一般选23个危险截面进行校核。若危险截面强度不够，则必须

7、重新修改轴的结构。§145 轴毂联接常用的轴毂联接有键联接、花键联接等。轴毂联接主要是用来实现轴和轮毂之间的周向固定并用来传递运动和扭矩。键、花键联接的功能： 实现旋转零件的轮毂与轴的周向固定（有些可承受少量轴向力）。一、键联接1、 键联接的分类和构造按工作前预紧否松键联接（无预紧力）：平键、半圆键紧键联接（有预紧力）：楔键、切向键A. 松键联接1） 平键 工作原理：靠侧面受挤压来传递载荷； 工作面：两侧面； 非工作面：上、下表面； 分类：普通平键、导键、滑键。n 普通平键A型：两端皆为圆头，由指形铣刀加工键槽（应力集中大）B型：两端皆为方头，由盘形铣刀加工键槽（应力集中小）C型：一

8、端方头，一端圆头，由指形铣刀加工键槽（应力集中大），用于轴端。采用两键时，180°布置。A型B型C型图14-12n 导向平键和滑键导向键：工作原理：导键引导传动零件； 类型：A、B型(由螺钉固定于轴上)； 应用：轴向位移较小处。滑键：工作原理：导槽引导传动零件和键； 类型：由各种方式固定于轮毂上； 应用：轴向位移较大处。2)半圆键工作原理：靠侧面受挤压，传递载荷；工作面：两侧面；非工作面：上下表面（起自位作用）；结构加工：键槽由盘形铣刀铣出，键为半圆形；应用：锥形轴端与轮毂的联接 两键布置成一条直线松键联接的特点：优点：制作简易，装拆方便，定心性好，用于高精度处缺点：不能实现轴上零件轴向固定。B. 紧键联接1) 楔键工作原理：靠上下面压紧产生摩擦力承受载荷工作面：上下表面；非工作面：两侧面；结构（加工）：上面由1：100斜面，下面平行轴线；应用：两键时180°布置（合力小，偏心小）。2) 切向键工作原理：挤压力沿轴切向方向产生的力矩承受载荷（也可承受不大的单向轴向力）；结构：两键配合面各有1：100斜度，成对组装，组合后上下表面为工作面；应用：只承受单向转矩；正反转矩都承受，相隔120°135°布置两对