第12章轴-机械原理机械的平衡课件

1、第12章 轴12-1 概述12-2 轴的结构和材料12-3 轴的计算基本要求:了解转轴、心轴和传动轴的载荷的特点掌握轴的结构设计的方法，熟悉轴上零件的轴向和周向定位方法，明确轴的结构设计中应注意的问题掌握轴的三种强度计算方法了解轴的刚度计算方法本章特点：轴的设计过程是结构设计与强度(或刚度)校核计算交替进行，逐步完善的机械设计基础 轴第12章 轴12-1 概述基本要求:机械设计基础 轴12-1 概述机械设计基础 轴二、轴的分类1 按载荷性质分类2 按形状分类轴：支承回转零件的零件一、轴的功用1. 支承旋转零件并传递运动和动力 2. 保证所有轴上零件有确定的轴向工作位置12-1 概述机械设计基础

2、 轴二、轴的分类轴：支承回转1 按载荷性质分类心轴：只承受弯矩，不承受转矩传动轴：主要承受转矩转轴：既承受弯矩，又承受转矩机械设计基础 轴1 按载荷性质分类心轴：只承受弯矩，不承受转矩机械设计基础 2 按形状分类直轴、曲轴、软轴机械设计基础 轴2 按形状分类直轴、曲轴、软轴机械设计基础 轴三、轴设计解决的问题1、结构问题 确定轴的形状和尺寸2、强度问题 防止轴发生疲劳断裂3、刚度问题 防止轴发生过大的弹性变形4、振动稳定性问题 防止轴发生共振机械设计基础 轴1.拟定轴上零件装配方案2.估算轴的最小直径min3.确定各段直径及长度4.确定轴的结构要素轴的结构设计轴的强度计算其它计算1.刚度计算2

3、.振动稳定性计算( 临界转速)1.许用切应力法(扭转强度)2.许用弯曲应力法( 弯扭合成强度 )3.安全系数计算法：疲劳强度计算、静强度计算三、轴设计解决的问题1、结构问题 确定轴的形状和尺寸机12-2 轴的结构和材料机械设计基础 轴一、轴的结构二、轴的材料12-2 轴的结构和材料机械设计基础 轴一、轴的结构一、轴的结构机械设计基础 轴轴肩(轴环)：轴的直径变化所形成的阶梯处轴颈 轴头 轴身 轴头：轴和旋转零件的配合部分轴颈：轴和轴承配合的部分轴身：连接轴颈与轴头部分一、轴的结构机械设计基础 轴轴肩(轴环)：轴的直径变化轴的结构设计的要求机械设计基础 轴3. 定位和固定要求：轴与轴上零件要有准

4、确的工作位置，并牢固地保持这一位置4. 尽量减少应力集中, 改善轴的受力状态1. 制造工艺性要求：轴应有良好的制造工艺，便于加工2. 装拆要求：轴上零件要易于装拆、调整轴的结构设计的要求机械设计基础 轴3. 定位和固定要求1 制造工艺性要求轴应有良好的制造工艺，便于加工机械设计基础 轴加工方法不同，轴的结构也可能不同键槽应位于同一母线上；螺纹退刀槽；砂轮越程槽光轴 等强度轴 阶梯轴 车削 倒角 磨削 砂轮越程槽 1 制造工艺性要求轴应有良好的制造工艺，便于加工机械设计基础2 装拆要求机械设计基础 轴阶梯状轴轴端应有45倒角非定位轴肩(便于装配)、定位轴肩(零件定位)设计轴肩时应注意: 轴承定位

5、轴肩(套筒)不能过高(以便拆卸) 轴长应略短于轮毂宽度(保证零件固定)轴肩圆角轮毂孔圆角(倒角)轴上零件要易于装拆、调整不同的装拆方案，得到不同结构轴的直径应圆整成标准值2 装拆要求机械设计基础 轴阶梯状轴轴端应有453 定位和固定要求机械设计基础 轴周向固定轴向定位和固定轴与轴上零件要有准确的工作位置定位：零件有准确的工作位置固定：零件在轴上的位置牢固可靠3 定位和固定要求机械设计基础 轴周向固定轴与轴上零件周向定位和固定机械设计基础 轴常用的周向固定方法：键、花键、紧定螺钉、过盈配合等防止轴上零件与轴发生相对转动，以传递转矩周向定位和固定机械设计基础 轴常用的周向固定方法：防止轴向定位和固

6、定机械设计基础 轴常用的轴向定位和固定方法：轴肩、套筒、螺母、轴端挡圈等轴头长度 轮毂的轴向长度防止轴上零件工作时发生轴向蹿动轴向定位和固定机械设计基础 轴常用的轴向定位和固定方法4 尽量减少应力集中, 改善轴的受力状态机械设计基础 轴改善零件位置及结构, 以改善轴的受力状态尽量减少应力集中：轴肩处要有过渡圆角相邻轴径的变化不宜太大4 尽量减少应力集中, 改善轴的受力状态机械设计基础 结构示例1机械设计基础 轴结构示例1机械设计基础 轴结构示例2：结构改错机械设计基础 轴 轴承没定位 轴向定位不确定 轴承用错或装错 无调整垫片 端盖端面无凹坑加工量大 无定位轴肩 端盖无密封 键槽太长无非定位轴

7、肩套筒太高结构示例2：结构改错机械设计基础 轴 轴承没定位 二、轴的材料机械设计基础 轴2. 球墨铸铁: QT500-5、QT600-2轴的材料，见表12-11. 钢：碳素钢 ：优质碳素钢:35、 50 、 45 轴钢 普通碳素钢Q235、Q255、Q275合金钢：20Cr、20CrMnTi、40Cr、35SiMn、35CrMo二、轴的材料机械设计基础 轴2. 球墨铸铁:轴的材料，12-3 轴的计算机械设计基础 轴一、轴的强度计算二、轴的刚度计算轴的工作能力主要取决与强度和刚度，高速轴还要校核振动稳定性12-3 轴的计算机械设计基础 轴一、轴的强度计算轴的一、轴的强度计算机械设计基础 轴轴的计

8、算流程：机器的结构轴的长度轴上零件的位置载荷计算简图力学分析简 化强度计算轴径轴的结构设计FT计算方法：按扭转强度计算按弯扭合成强度计算一、轴的强度计算机械设计基础 轴轴的计算流程：机器的结 令其为系数 C1 按扭转强度计算机械设计基础 轴扭剪应力:适用状况：(1)轴只传递转矩，不承受弯矩（或很小的弯矩）(2)弯矩未知，按扭距作初步计算设计公式:系数 C 与轴的材料和承载情况有关，查表12-2注意: 若该轴段有一个键槽，d 值增大3%; 有两个键槽，增大7% 令其为系数 C1 按扭转强度计算机械设计基础 轴扭剪2 按弯扭合成强度计算机械设计基础 轴步骤：绘制受力计算简图计算所有力引起的弯矩合成弯矩M计算扭矩合成当量弯矩M强度条件：适用状况：轴承位置以及作用在轴上的载荷性质、大小、方向和作用点已知准确计算弯、扭联合作用时，采用第三强度理论为扭-弯应力性质折合系数静应力循环应力脉动应力, 不明确2 按弯扭合成强度计算机械设计基础 轴步骤：适用状况：弯扭合成设计公式机械设计基础 轴对只承受弯矩的心轴：对转动心轴：对不转动心