《第十五章轴》ppt课件

1、第十五章第十五章 轴轴 明确轴的功用和分类方法明确轴的功用和分类方法 掌握轴的构造设计的根本方法和要求掌握轴的构造设计的根本方法和要求 掌握轴的强度计算掌握轴的强度计算要要 求求重重 点点 轴的受力和应力分析轴的受力和应力分析轴的构造设计轴的构造设计轴的强度计轴的强度计算算一功用一功用二分类二分类按轴线分：按轴线分： 直轴、曲轴、软轴直轴、曲轴、软轴光轴光轴阶梯轴阶梯轴空心轴空心轴15-1 15-1 概述概述 1. 支撑轴上零件支撑轴上零件 2. 传送运动、动力传送运动、动力 按受载分：心轴静、动、按受载分：心轴静、动、 传动轴、转轴传动轴、转轴1.构造设计：构造设计： 合理地选材及适当的热处

2、置； 思索轴上零件的安装、定位、加工工艺因 素，合理地确定轴的构造方式和尺寸。2.承载才干的计算：承载才干的计算： 轴相当于梁且任务时多数要转动静强度疲劳强度刚度振动稳定性三三. . 轴设计的主要内容轴设计的主要内容四四.轴的失效方式和设计准那么：轴的失效方式和设计准那么：1.失效方式失效方式因强度缺乏发生断裂失稳刚度不够静强度、静强度、疲劳断裂疲劳断裂 对普通机械：保证足够的强度，合理的构造，良好对普通机械：保证足够的强度，合理的构造，良好 的工艺性。的工艺性。 对于刚度为主的轴：设计准那么是刚度，即由刚度来对于刚度为主的轴：设计准那么是刚度，即由刚度来确确 定主要尺寸，验算强度。定主要尺寸

3、，验算强度。 对于高速轴或受周期性变载荷作用的轴：须进展振动对于高速轴或受周期性变载荷作用的轴：须进展振动 稳定性计算。稳定性计算。2.设计准那么设计准那么五五.轴的资料轴的资料& 对轴资料的要求：强度、刚度、耐磨性及良好的加工工对轴资料的要求：强度、刚度、耐磨性及良好的加工工& 艺性。艺性。& 资料： 常用碳钢、合金钢。1.碳钢：碳钢：特特 点点45钢运用最广泛钢运用最广泛 强度、刚度、塑性和韧性等综合机械性能好强度、刚度、塑性和韧性等综合机械性能好 应力集中敏感性小应力集中敏感性小 热处置后提高耐磨性、疲劳强度热处置后提高耐磨性、疲劳强度2. 合金钢合金钢 对应力集中敏感性较大对应力集中敏

4、感性较大 强度和淬火性比碳素钢好强度和淬火性比碳素钢好 价钱比碳素钢贵价钱比碳素钢贵 普通运用于有特殊要求的场所；如要求轴的分量轻，尺寸小而受力大；强度、耐磨性要求高；高温、腐蚀介质下任务等。特特 点点3.高强度的铸铁和球墨铸铁：高强度的铸铁和球墨铸铁：用于制造曲轴用于制造曲轴 对应力集中敏感性较小对应力集中敏感性较小 吸振性、耐磨性好吸振性、耐磨性好 可以做成复杂外形可以做成复杂外形 价廉价廉特特 点点15152 2 轴的构造设计轴的构造设计一一.概述：概述：1.目的目的 使轴各部分具有合理的外形和尺寸使轴各部分具有合理的外形和尺寸2.轴的构造设计应思索的要素：轴的构造设计应思索的要素： 便

5、于装拆装配工艺性、调整。便于装拆装配工艺性、调整。 定位准确、固定可靠任务时轴上零件有位置要求。定位准确、固定可靠任务时轴上零件有位置要求。 便于制造制造工艺性，构造力求简单。便于制造制造工艺性，构造力求简单。 受力合理，有利于提高强度、刚度。受力合理，有利于提高强度、刚度。 并经过构造设计提高这些方面的性能并经过构造设计提高这些方面的性能程序：程序：思索装拆思索装拆定位固定方法与构造定位固定方法与构造兼顾受力与制造兼顾受力与制造3.轴的构造：轴的构造：普通设计成中间大、两端小的阶梯外形，普通设计成中间大、两端小的阶梯外形，二二. 拟定轴上零件的装配方案：拟定轴上零件的装配方案： 轴上零件的装

6、配方向、顺序和相互关系轴向定位的方法轴向定位的方法轴肩定位：轴肩定位：套筒定位：多用于两个零件之间的定位。套筒定位：多用于两个零件之间的定位。圆螺母定位：普通用于轴端零件的固定。圆螺母定位：普通用于轴端零件的固定。轴端挡圈：用于轴端零件的固定。轴端挡圈：用于轴端零件的固定。其它：用于较小轴向力的场所。如：弹性挡圈、紧其它：用于较小轴向力的场所。如：弹性挡圈、紧 定螺钉、锁紧挡圈、圆锥面定位等。定螺钉、锁紧挡圈、圆锥面定位等。轴承端盖定位：轴承端盖定位：方法：键、花键、销、紧定螺钉、过盈配合、成型联接等。2.周向定位：周向定位：1.1.轴向定位轴向定位三三. 轴上零件的定位和固定：轴上零件的定位

7、和固定：轴肩、套筒轴肩、套筒轴向定位轴向定位圆螺母圆螺母轴端挡圈轴端挡圈轴向定位轴向定位轴向定位轴向定位弹性挡圈弹性挡圈紧定螺钉紧定螺钉销销圆锥面圆锥面留意：与标件配合的轴径不能恣意取。留意：与标件配合的轴径不能恣意取。尽能够构造紧凑，同时还要保证零件所需的装配和调整空间。尽能够构造紧凑，同时还要保证零件所需的装配和调整空间。四四.各轴段直径及长度确实定：各轴段直径及长度确实定：留意：各轴段直径d 和长度L确实定。轴的构造设计步骤与方法：轴的构造设计步骤与方法： 1.初定初定dmin; 2.拟定轴上零件装配方案拟定轴上零件装配方案 3.确定轴上零件的定位固定方法；确定轴上零件的定位固定方法；

8、4.确定各端轴径确定各端轴径d 及长度及长度L; 5.设计轴的构造方案设计轴的构造方案-键槽、退刀槽、圆角和倒角。键槽、退刀槽、圆角和倒角。 1.初定初定dmin(1)、类比法、类比法(2)、阅历公式计算、阅历公式计算 高速输入轴的直径高速输入轴的直径 可按与其相联电动机轴的直径可按与其相联电动机轴的直径 估算，估算， ； 各级低速轴的直径各级低速轴的直径 可按同级齿轮传动中心距估算，可按同级齿轮传动中心距估算， 。(3)、按改动强度计算、按改动强度计算mmnPAnPdT30336min2 . 01055. 9 MPandPWTTT362 . 01055. 92.拟定轴上零件装配方案拟定轴上零

9、件装配方案3.确定轴上零件的定位固定方法；确定轴上零件的定位固定方法；4.确定各端轴径确定各端轴径d 及长度及长度L;d7H(1)当轴端安装弹性套当轴端安装弹性套柱销联轴器时柱销联轴器时(2)当运用凸缘式联轴器时当运用凸缘式联轴器时1脂光滑脂光滑2油光滑油光滑d7H1.合理的部置轴上零件以减小轴的载荷：合理的部置轴上零件以减小轴的载荷： 尽能够减小跨距和悬臂长度尽能够不用悬臂支撑方式；五提高轴的强度的措施：五提高轴的强度的措施： 传动零件尽能够接近轴承。2.2.改良轴上零件的构造以减小轴上的载荷：改良轴上零件的构造以减小轴上的载荷：3.减小应力集中尤其合金钢减小应力集中尤其合金钢 圆角过度、圆

10、角过度、 卸载槽卸载槽4.4.改良轴的外表质量以提高轴的疲劳强度：改良轴的外表质量以提高轴的疲劳强度：粗糙度粗糙度外表强化处置外表强化处置六制造、装配工艺性思索六制造、装配工艺性思索2.直径相近的轴段，其过渡圆角、倒角、键槽、退刀槽等直径相近的轴段，其过渡圆角、倒角、键槽、退刀槽等 构造尺寸尽量一致，以减少刀具数量和换刀时间。构造尺寸尽量一致，以减少刀具数量和换刀时间。退刀槽退刀槽越程槽越程槽1.必要的工艺构造退刀槽、越程槽：必要的工艺构造退刀槽、越程槽：已规范化，尺已规范化，尺寸尽量一致寸尽量一致3.不同轴段的各键槽方向应位于同一母线上。不同轴段的各键槽方向应位于同一母线上。4.与零件过盈配

11、合的轴端应有导向锥面。与零件过盈配合的轴端应有导向锥面。5.精度合理：精度合理：前往 15 153 3 轴的强度计算轴的强度计算计算准那么：满足轴的强度、刚度要求，对高速轴还应验计算准那么：满足轴的强度、刚度要求，对高速轴还应验算算 其振动稳定性。其振动稳定性。方法：初步完成构造设计后，再进展校核计算。方法：初步完成构造设计后，再进展校核计算。一一. 轴的强度校核计算轴的强度校核计算对传动轴，按改动强度计算；对传动轴，按改动强度计算；对心轴，按弯曲强度计算；对心轴，按弯曲强度计算；对转轴，按弯扭合成强度条件计算。必要时还应按疲对转轴，按弯扭合成强度条件计算。必要时还应按疲 劳强度条件劳强度条件

12、 进展准确计算；进展准确计算；对瞬时过载很大的轴，还应校核其静强度。以免塑性对瞬时过载很大的轴，还应校核其静强度。以免塑性 变形过大。变形过大。该方法适用于只接受扭矩的传动轴，亦可对转轴进展近似计算。该方法适用于只接受扭矩的传动轴，亦可对转轴进展近似计算。对于转轴对于转轴).(1055. 96mmNnP由轴的构造而定由轴的构造而定T转矩转矩M弯矩弯矩( 跨距？力作用点？跨距？力作用点？)处理方法：处理方法：用降低用降低 来思索来思索 的影响的影响MTmmnPAnPdT30336min2 . 01055. 9见表15-3 MPandPWTTT362 . 01055. 9* 设计式：设计式：抗弯截

13、面模量仅思索仅思索 的强度条件的强度条件 TTTTWT对于实心圆轴对于实心圆轴 的强度条件为：的强度条件为：)2 . 0(3dWT1.按改动强度计算按改动强度计算(初算轴径初算轴径)对于空心圆轴：对于空心圆轴：mmnPAd340min16 . 05 . 01dd空心圆轴的内径留意留意d100mm：开有一个键槽时，增大：开有一个键槽时，增大3%； 有两个键槽时，增大有两个键槽时，增大7%；d 100mm：开有一个键槽时，增大：开有一个键槽时，增大5 7%； 有两个键槽时，增大有两个键槽时，增大10 15%。2.轴上开有键槽时，应增大轴径轴上开有键槽时，应增大轴径3. 该直径只能作为接受扭矩作用的

14、轴段的最小直径该直径只能作为接受扭矩作用的轴段的最小直径dmin。亦可按阅历公式来估算轴径，普通减速机中：亦可按阅历公式来估算轴径，普通减速机中：高速轴Dd2 . 18 . 0电机直径中心距ad4 . 03 . 0各级低速轴1. 1. 是由轴的资料和承载情况确定的系数，是由轴的资料和承载情况确定的系数， M0A取值0A轴构造简图轴构造简图程度弯矩图程度弯矩图转矩图转矩图当量弯矩图当量弯矩图垂直面受力简图垂直面受力简图垂直弯矩图垂直弯矩图合成弯矩图合成弯矩图计算步骤：计算步骤：2. 按弯扭合成强度计算普通轴：按弯扭合成强度计算普通轴： 资料力学第三强度实际，2222)(4)(4TTbcaWTWM

15、bWTM22对于直径 d 的实心轴31 . 0 dW 32 . 0 dWTaFrFtF程度面受力简图程度面受力简图当量弯矩当量弯矩caM轴单向转动时轴双向转动时改动切应力为静应力3 . 011bb6 . 001bb111bb将将 转化为对称循环变化来思索转化为对称循环变化来思索T22)( TMMca折算系数折算系数转轴的强度计算转轴的强度计算22a13()0.1cacMTMWd校核式：校核式：危险截面危险截面caM最大处最大处较大且较大且 较小处较小处caMd1见表见表15-1按弯扭合成强度计算运用场所：按弯扭合成强度计算运用场所：注注 意意1.对转轴：按弯扭合成只思索了循环特性的差别，没思索

16、对转轴：按弯扭合成只思索了循环特性的差别，没思索 应力集中等要素的影响，只是粗略的计算，应力集中等要素的影响，只是粗略的计算，对对 重要轴应作准确计算。重要轴应作准确计算。2.对心轴：对心轴： 转动心轴：2130.1cacaMMWd 固定心轴： 思索启动、停车等的影响，弯矩视脉动循环7 . 110受弯曲、扭剪应力复协作用的强度条件受弯曲、扭剪应力复协作用的强度条件:ScaSSSSSS22caS计算平安系数计算平安系数S受弯矩的平安系数受弯矩的平安系数S受扭矩的平安系数受扭矩的平安系数 SS许用平安系数许用平安系数P366P3663. 准确校核计算准确校核计算(重要轴重要轴)目的：确定变应力情况下轴的平安度。目的：确定变应力情况下轴的平安度。知：轴的外形、尺寸、作用在轴上的载荷。知：轴的外形、尺寸、作用在轴上的载荷。确定危险截面SKSma1SKSma1短时严重过载场所短时严重过载场所AFWMSSSSmaxmaxmaxTSSSWTSmaxmaxSSSSSScaSSSSSS224. 静强度平安系数计算：静强度平安系数计算： 提高轴的强度的常用措施提高轴的强度的常用措施 增大轴径；增大轴径； 改动资料及热处置；改动资料及热处置； 改良轴的外表质量以提高轴的疲劳强度改良轴的外表质量以提高轴的疲劳强度 改良轴