东北大学机械设计课件第8章轴

第八章轴下一页总目录退出第一节概述第二节轴的材料第三节轴的结构设计第四节轴的强度计算第五节轴的刚度计算第六节轴的共振和临界转速的概念第一节概述一、轴的用途与分类按外形分按载荷分直轴曲轴转轴软轴传动轴心轴光轴阶梯轴空心轴固定心轴转动心轴轴的分类第一节概述第一节概述空心轴第一节概述第一节概述第一节概述第一节概述第一节概述第一节概述第一节概述二、轴的失效形式及设计准那么疲劳断裂过大变形(高速)共振主要失效形式设计准那么疲劳强度校核、静强度校核刚度计算振动稳定性计算第一节概述1.轴的材料选择2.轴径的初步计算3.轴的结构设计4.轴的强度校核5.轴的刚度、振动稳定性计算轴的设计步骤第一节概述对轴材料的要求:(1)具有足够的强度、足够的塑性、冲击韧性、抗磨损性和抗腐蚀性；(2)对应力集中的敏感性小；(3)具有良好的工艺性；(4)能通过各种热处理方式提高轴的疲劳强度。第二节轴的材料轴材料的选择

主要采用碳素钢和合金钢。碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较小，应用广泛。形状复杂的轴可采用球墨铸铁。表8-1第二节轴的材料第三节轴的结构设计原那么: 1轴上零件易于安装、调整、拆卸 2轴的受力合理、应力集中小 3轴上零件定位准确 4轴便于加工,加工工艺性好合理地定出轴各局部的几何形状和尺寸一、制造安装要求1轴的形状阶梯轴光轴等强度易于加工第三节轴的结构设计2轴的装配工艺性第三节轴的结构设计二、改善轴的受力情况1轴上零件的布置第三节轴的结构设计2减轻轴的应力集中1〕阶梯轴相邻轴段直径相差不易过大

第三节轴的结构设计2〕轴肩过渡圆角应大第三节轴的结构设计3〕在轴上或轮毂上开减载槽第三节轴的结构设计4〕肩环第三节轴的结构设计5〕凹切圆角第三节轴的结构设计6〕柔性轮毂第三节轴的结构设计7〕盘铣刀开键槽

第三节轴的结构设计8)轴上尽量防止开横孔，假设不可防止应将孔端倒角，提高外表粗糙度等级9〕防止在轴上打印第三节轴的结构设计三、轴上零件的定位和固定1轴上零件的周向定位与固定1〕键联接第三节轴的结构设计2〕花键联接1轴上零件的周向定位与固定第三节轴的结构设计3〕成型联接1轴上零件的周向定位与固定第三节轴的结构设计4〕弹性环联接1轴上零件的周向定位与固定第三节轴的结构设计5〕销联接1轴上零件的周向定位与固定第三节轴的结构设计6〕过盈联接1轴上零件的周向定位与固定第三节轴的结构设计2轴上零件的轴向定位与固定1〕轴肩第三节轴的结构设计2〕轴环2轴上零件的轴向定位与固定第三节轴的结构设计3〕锁紧挡圈2轴上零件的轴向定位与固定第三节轴的结构设计4〕弹性挡圈2轴上零件的轴向定位与固定第三节轴的结构设计2轴上零件的轴向定位与固定

5)轴端挡圈

第三节轴的结构设计6〕圆螺母定位2轴上零件的轴向定位与固定第三节轴的结构设计7〕轴套定位2轴上零件的轴向定位与固定第三节轴的结构设计8〕圆锥形轴头定位2轴上零件的轴向定位与固定第三节轴的结构设计9〕螺钉锁紧挡圈2轴上零件的轴向定位与固定第三节轴的结构设计四、轴的加工工艺性第三节轴的结构设计四、轴的加工工艺性第三节轴的结构设计：作用在轴上的转矩T适用：1.传动轴的设计2.粗(初)估轴径3.不重要轴的设计第四节轴的强度计算一、按扭转强度条件初估轴径强度计算要同时考虑弯曲和扭转对轴的影响。但轴的结构未定前，无法求出弯矩，所以，轴的强度计算分为两步。轴扭转强度计算τT——轴的扭转应力，N/mm，T——轴传递的扭矩，N.mmWT——轴的抗扭截面模量，mm3；P——轴传递的功率，kW；n——轴的转速，r/min；[τT]——许用扭转应力，N/mm；轴的最小直径设计公式：A——由轴材料及承载情况确定的系数，A=110~160,材质好、弯矩较小、无冲击和过载时取小值；反之取大值。当轴上有键槽时，应适当增大轴径：单键增大3%-5%，双键增大7%-10%。第四节轴的强度计算：各段轴径，轴所受各力、轴承跨距计算：轴的强度步骤：可先画出轴的弯扭合成图，然后计算危险截面的最大弯曲应力。二、按弯扭合成强度计算主要用于计算一般重要，受弯扭复合的轴。计算精度中等。第四节轴的强度计算第三强度理论第四节轴的强度计算弯曲应力对称循环弯曲应力与扭转切应力的循环特征不同所以引入的应力校正系数α扭转应力不变化的转矩脉动变化的转矩频繁正反变化的转矩[σ]-1对称循环许用应力[σ]0脉动循环应力轴的许用应力[σ]+1静应力状态下轴的许用应力轴的许用弯曲应力，表8-3计算弯矩或校核轴径第四节轴的强度计算：各段轴径、轴所受各力、轴承跨距、过渡圆角、外表粗糙度、轴毂配合计算：轴的强度用于重要的轴，计算精度高且复杂三、按疲劳强度计算平安系数第四节轴的强度计算轴的疲劳强度许用安全系数[S]＝1.3-1.5,用于材料均匀[S]=1.5-1.8,用于材料不够均匀[S]=1.8-2.5,用于材料均匀性及计算精确度很低,或轴径d>200mm第四节轴的强度计算S0=1.2~1.4，用于高塑性材料；S0=1.4~1.8，用于中等塑性材料S0=1.8~2，用于低塑性材料的轴S0=2~3，用于铸造轴.四、按静强度条件计算平安系数第四节轴的强度计算