哈工大第十一章 轴(new)

第十一章轴

带式运输机

二级圆柱齿轮减速器

蜗杆传动

轮系工程应用工程应用工程应用工程应用返回工程应用工程应用工程应用工程应用工程应用工程应用工程应用工程应用工程应用工程应用工程应用工程应用工程应用工程应用按轴线的形状分：直轴、曲轴、挠性轴11、1概述11.1.1、轴的分类直轴曲轴挠性轴按照承受载荷情况转轴：工作时既承受弯矩又承受转矩的轴称为转轴。心轴：用来支撑转动零件且只承受弯矩而不传递转矩的轴称为心轴。转动心轴、固定心轴传动轴：用来传递转矩而不承受弯矩的轴称为传动轴。转轴心轴转动心轴固定心轴传动轴按轴的外部结构形状分：光轴、阶梯轴。按轴的截面形状分：实心轴、空心轴。11.1.2轴的设计要求和设计步骤合理的结构和足够的强度是轴的设计必须满足的基本要求。轴的设计步骤：1）选材2）估算轴的直径3）轴的结构设计4）轴的强度校核5）必要时作刚度和稳定性校核11.1.3轴的材料轴的材料主要采用1碳素钢:常用的优质碳素钢有30、40、45、和50钢，其中45钢应用最多。优质碳素钢具有较高的综合机械性能，常用于比较重要或承载较大的轴。2合金钢:常用的合金钢有20Cr、40Cr、35SiMn和35CrMo等合金钢具有较高的综合力学性能和较好的热处理性能，常用于重要、承载大而尺寸受限或有较高耐磨性、防腐性要求的轴。3球墨铸铁：适于制造成形轴，它价廉、强度较高、良好的耐磨性、吸振性和易切性以及对应力集中敏感性较低。11.2轴的结构设计轴的结构设计的主要要求是：1、满足使用要求：

ａ、周向固定；ｂ、轴向固定。2、良好的结构工艺性：

ａ、加工工艺性；ｂ、装配工艺性。3、提高轴的疲劳强度：

ａ、改进轴的结构形状；ｂ、改善轴的表面状态。以减速器的低速轴为例加以说明11.2.1满足使用的要求

为实现轴的功能，必须保证轴上零件有准确的工作位置，要求轴上零件沿周向和轴向固定。1、周向固定键联接花键联接成形联接弹性环联接销联接过盈配合联接２、轴向固定方法（１）轴肩(2)、套筒固定(3)、圆螺母固定(4)、轴端挡圈(5)、弹性挡圈(6)、紧定螺钉（7）锥面

装拆方便，可兼作周向固定。宜用于高速、冲击及对中性要求高的场合。只用于轴端。常与轴端挡圈联合使用，实现零件的双向固定。

11.2.2良好的结构工艺性1、加工工艺性：退刀槽、越程槽以及键槽的布置等。2、装配工艺性

ａ、合理的阶梯轴直径；ｂ、轴端导角；ｃ、满足轴承装拆要求等。过渡肩环轴肩过渡结构内凹圆角11.2.3提高轴的疲劳强度1改善轴的结构形状减小应力集中配合轴段上的卸载槽轮毂上的卸载槽轴的结构设计轴的径向尺寸确定1.箱体内壁位置的确定H=10~15mmA=b+2HA应圆整轴的轴向尺寸确定2.轴承座端面位置的确定C=δ+C1+C2+(5~10)mmδ--箱体壁厚C1、C2--螺栓扳手空间B=A+2C3.轴承在轴承座孔中位置的确定Δ

值尽量小减小支点距离油润滑时Δ=(3~8)mm脂润滑时Δ=(10~15)mm4.轴的外伸长度的确定(1)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(2)当使用凸缘式轴承盖时K值由联接螺栓长度确定(3)当轴承盖与轴端零件都不需拆卸时,一般取K=5mm~8mm减速器低速轴结构图11.3轴的计算轴的强度计算主要有三种方法：１、按许用切应力计算；２、按许用弯曲应力计算；３、安全系数校核计算。

11.3.1轴的强度计算一、按许用切应力计算适用于只承受转矩的轴的精确计算，也可用于既受弯矩又受扭矩的轴的近似计算。对于只传动转矩的圆截面轴，其强度条件为：对于既传递转矩又承受弯矩的轴，设计公式C值见表11.4单键增大3%,双键增大7%二、按弯扭合成强度条件计算危险截面上的当量弯矩：强度条件：按弯扭合成强度计算轴径的一般步骤如下：（1）画出轴的空间受力简图（2）将外载荷分解到水平面和垂直面内。（3）作垂直面弯矩MV图和水平面弯矩MH图；（4）作合成弯矩M图，（5）作转矩T图；（6）弯矩合成，作当量弯矩Me图（7）计算危险截面轴径；按许用安全系数校核轴的疲劳强度是考虑轴上变应力的循环特性、应力集中、表面质量及尺寸因素等对轴疲劳强度影响的精确校核方法斜齿轮减速器低速轴设计11.4轴毂连接轴毂连接：用来实现轴、毂之间的周向固定以传递转矩的连接。常用轴毂连接的类型：

键连接、花键连接、销连接、成型连接和过盈连接。11.4.1键联接11.4键联接键主要用来实现轴和轴上零件的周向固定以传递转矩。有些类型的键还可实现轴上零件的周向固定或周向移动。1.平键联接平键的两侧是工作面，上表面与轮毂键槽底面间有间隙常用的平键有普通平键和导向平键。（1）普通平键1、类型：A型（圆头)、B型（方头）、C型（单圆头）。2、轴上键槽加工方法：指状铣刀（A、C型）或盘铣刀（B型）。3、毂上键槽加工方法：插削或拉削。普通平键连接属于静连接

普通平键连接

（2）导向平键连接导向平键连接属于动连接

导向平键实例2.半圆键连接特点：键的侧面为工作面，键的上表面与毂槽底面间有间隙。适于轻载、锥形轴端的连接。3.楔键联接特点：楔键的上下面分别与毂和轴上的键槽的底面贴合，为工作面，靠摩擦力传递转矩。楔键分为普通楔键和钩头楔键

4、平键联接的尺寸选择和强度校核

键的材料及尺寸选择：键的材料：抗拉强度不低于600MPa钢材。尺寸选择：键的截面尺寸根据键所在轴径d由标准中查取。键长L根据轮毂的宽度确定，但应符合标准系列。平键联接的失效形式：

工作面的压溃和键的剪断。强度计算：对于标准材料的标准连接，通常只校验挤压强度

键的强度校验

假设：键的侧面的作用力沿键的工作长度和高度均匀分布。挤压强度条件为：11.4.2花键联接轴和轮毂周向均布的多个键齿构成的联接称为花键联接。比平键联接具有承载能力高，对轴削弱程度小（齿浅、应力集中小），定心好和导向性能好。矩形花键联接渐开线花键11.4.3销联接11.4.4成型联接柱形面锥形面11.3.2轴的刚度计算简介设计时的轴的刚度条件为

11.3.3轴的振动稳定性概念轴的转速达到一定值时，运转便不稳定而发生显著的反复变形，这种现象叫轴的振动。若轴所受的外力频率与轴的自振频率一致时,运转便不稳定而发生显著的振动,这种现象称为轴的共振。产生共振时轴的转速称为临界转速。轴的临界转速可以有许多个,一阶、二阶、三阶……刚性轴:工作转速低于一阶临界转速的轴。挠性轴:超过一阶临界转速的轴。轴系结构改错图中有一处错误，请改正。错误原因r>c使得轴上零件与轴肩的配合不够紧密。轴系结构改错图中有四处错误，请改正。错误原因1.轴肩太高，滚动轴承无法拆卸。2.轴上未留退刀槽，不便于螺纹加工。3.圆螺母无法装入。轴系结构改错图中有三处错误，请改正。错误原因3.滚动轴承内圈