第15章+轴.ppt

1、15章轴，15 .1概述15 .1 .1轴的分类1)沿轴的载荷情况(1)传动轴在工作时仅传递扭矩，经不起弯矩，或弯矩较小的轴称为传动轴。(2)中心轴工作时，仅承受弯矩而不传递扭矩的轴称为中心轴。图15-1驱动轴图15-2中心轴，(3)铰链工作时同时接收弯矩和扭矩的轴称为轴。2)逐轴分割轴形状(1)直线轴可以分为光轴(图15-4a)和阶梯轴(图15-4b) (2)曲轴(3)柔性轴，a)光轴b)阶梯轴图15-3轴另外，加工和热处理等也要方便。轴的一般材料主要是优质碳钢、合金钢、球墨铸铁。碳钢比合金钢价格便宜，对应力集中的敏感度低，通过热处理可以改善综合机械性能，应用很广。常用的35、45钢合金钢是

2、具有高机械强度和良好淬火性能轴的毛坯，一般滚动圆钢或锻造墨水铸铁适用于曲轴、凸轮轴等成形轴的制造。根据作业条件选取材料，预先估算轴的最小直径，执行轴的结构设计，检查所需的强度、刚性或震动稳定性等，最后绘制轴的工作图。15 .1 .3轴设计要求和常规设计阶段，15 .2轴结构设计，轴的结构形状必须(1)轴和轴的零件的工作位置已确定，并且满足固定可靠的基本要求。(2)优良的加工装配工艺性能；(3)提高轴的强度和刚度，努力使轴的力合理，有助于最小化或减少应力集中。(4)符合相应的标准或规格。轴主要由轴颈、轴头和轴本体三部分组成，轴颈、传动零件(皮带轮、齿轮、联轴器)的配合部分称为轴头，连接轴颈和轴头

3、的配合部分统称为轴。图15-8阶梯轴结构，15 .2 .1轴上零件的定位和固定，1)轴上零件的轴向定位和固定凸肩，轴环，套筒，螺母，释压垫圈，扣环，螺钉挡圈，轴端挡圈，圆锥和轴端挡圈，15 .2 .2轴的结构工艺性，装配工艺加工工艺性，四轮筒和螺纹底切，14；16；18；20；22；24；25；28；30；32；35；38；40；42；45；48；50；55；56；60；63；65；70；71；75；80，15 .2 .3避免或减少应力集中。适合滚动轴承的轴颈直径必须符合滚动轴承内径的标准系列。轴上车后，螺纹部分的直径应符合外螺纹长颈的标准系列。安装联接器的轴头直径应调整为联接器的直径范围。适

4、合零件(例如齿轮、皮带轮等)的轴头直径必须使用根据优先顺序系统设定的标准大小。配合段轴的长度略小于轮毂宽度23mm。15 .2 .4确定轴直径和长度，尽量避免在轴上放置引起应力集中的结构(例如螺纹、水平孔、槽等)。适当增加阶梯轴肩处的圆角半径，使用凹圆角或过渡肩环，使用表面强化处理方法(例如滚动、喷涂或渗碳、氰化、氮化、高频淬火)提高轴的载荷能力。根据15 .3轴的强度计算，以15 .3 .1扭转强度计算驱动轴的强度环形轴扭转的强度条件轴的设计公式计算的轴颈，对于具有一个键槽的轴段，必须增加3，对于具有两个键槽的轴段，必须增加7。15 .3 .2根据弯曲和扭转合成强度计算驱动轴的强度。同时接受

5、弯矩和扭矩的钢轴，根据第三强度理论计算轴的等效弯矩。检查强度的基本公式是设计公式弯曲和扭转合成强度计算的具体步骤。(1)绘制轴的空间力示意图，并将齿轮等轴的零件到轴载荷分解为水平和垂直面获取、(2)水平平面力、水平平面弯矩，然后绘制水平平面力矩图。(3)力求垂直面上的弯矩，绘制垂直面力矩图。(4)计算合成弯矩，绘制合成力矩图。(5)计算轴的转矩t并绘制转矩图。(6)计算等效弯矩，绘制等效弯矩图。(7)检查危险截面强度。根据等效力矩图和每个区段轴直径寻找最危险的剖面，以执行强度检查计算。示例15-1说明了单级锥齿轮减速器的电动示意图，如图15-11所示。已知的从动轴传动功率P=7.5kW，转速n

6、2=160 rmin，齿轮节圆直径d2=350mm，圆周力Ft2=2656N，径向力Fr2=952N，轴向力Fa2=544N，轮毂宽度分析(I)根据轴的材料和热处理方法选择(II)扭转强度估算最小直径。轴头具有键槽，因此必须将轴直径增加5，即D=41.461.05=43.53mm。此轴头安装联接器，因此根据联接镗孔的直径，需要d=45mm。请确保轴的每个段直径轴段都是轴的最小直径。d1=45mm设置为。轴段考虑联接器的位置，根据标准尺寸d2=53mm采取。轴段为d3=55mm(轴承模型6211)，因为它移除了d3d2，且与轴承内径标准系列相对应，从而便于安装和拆卸轴承。轴段安装齿轮，可能的标准

7、系列值，d4=60mm；轴段考虑齿轮位置和固定，d5=70mm取的轴环。轴段考虑到左侧轴承的分解，d6=64mm找到。需要轴段和轴段直径，d7=55mm。确定轴的段长度，以确保齿轮固定可靠。轴段的长度必须小于齿轮轮毂宽度2mm，l4=78mm中选择所需的构件。齿轮端面与箱体内壁不碰撞，且为了便于轴承拆卸，齿轮端面与箱体内壁之间必须有间隙，间隙为23mm必须是。轴段，长度L5 L6=25mm，因为轴承包含在盒子轴承孔中，并且轴承端面距盒子内壁2mm，从而考虑轴承润滑；根据轴承宽度B=21mm，轴段长度l7=21mm；轴段L3=(2 23 2 21) Mm=48mm，因为两个轴承相对于齿轮对称；采

8、用L2=(22 46) MM=68M，以防止联接器与轴承端盖碰撞。根据耦合轴孔长度82，采用l1=80mm。因此，决定轴的跨距l=(10.5 25 78 2 25 10.5)mm=151mm。通常，支承是在轴承宽度的中点计算的。(III)扭转和弯曲组合进行强度检查。(1)绘制轴的力(图15-13a) (2)求出水平面内的原地面力和弯曲距离，绘制力矩图(图15-13b)求出反作用力。齿轮对称放置，轴仅接收一个外力。因此，在FHA=FHB=2656/2N=1326N剖面C中寻找弯矩：MHC=FHA=(1328151/2)NMM=10000 NMM，图15-13轴线的力和力矩图表剖面C的(7)计算危

9、险剖面中的轴直径。对于、=37.87mm、15 .4轴的刚度计算和临界速度以及15 .4 .1轴的刚度计算刚度要求的轴，必须执行刚度计算。也就是说，挠曲YY偏转角扭转角度15 .4 .2轴线的临界速度概念轴线旋转时，由于外部干涉力的影响，轴线会发生横向震动。发生轴向共振时的旋转速度称为轴的临界速度。重要的轴，特别是高速轴，必须计算临界速度，以确保运行速度避免临界速度。15 .5轴轮毂连接(用于固定传递转矩的轴和轴上零件的圆周方向)称为轴轮毂连接。15 .5 .1键联接键连接通过键在圆周上固定轴和轴的零件来传递转矩，某些键起到轴固定的作用。1平键联接平键是放置在轴和零件轮毂孔的键槽内部的矩形截面

10、的联接器，可实现圆周固定或连接(图15-14)。平键的工作面是两个面(图A)，通过键和键槽侧面的挤压传递转矩。，(1)常规平键连接如果需要沿轴移动普通平键的末端图形，则可以使用导向平键或滑动关键点连接：圆头(A型)、方头(B型)或半圆头(C型)(2)导向平键和滑动关键点连接轮毂。导向平键用螺钉固定在轴上(图15-15a)，轮毂的键槽和键是间隙配合，轮毂移动时键充当导向。滑块与轮毂连接(图15-15b)，轴上的键槽和键是间隙配合，图15-14一般平键连接，(a)引导平键连接，(b)滑动键连接图15-15引导平键和滑动键连接，2半圆键连接半圆键连接(键连接)顶面和底面为工作面，两侧为非工作面。典型

11、楔和钩键连接，图15-16半圆键连接，a)普通键连接b)钩键连接图15-17键连接3楔连接，4平键连接的设计(1)尺寸选择根据平键的截面尺寸(宽度b和高度h)轴，(2)强度检查挤压强度条件不足传递的转矩T=1250Nm，载荷已知有轻微冲击，与齿轮配合的轴直径d=80mm，轮毂长度l1=120mm。解决方案(1)选择键类型：(2)确定大小：根据轴直径d=80mm在表15-6中确定：键宽度22mm；身高为14mm。根据轮毂长度和键长度系列，键长度L=(12010)=110mm。(3)强度检查：所以强度足够。密钥标记为关键点22110gb/t10961979，15.5.2样条线连接。云形线连接由沿主方向均匀凸起的多条外部云形线和具有相应槽的内部云形线组成。如图15-19所示，花键齿的两侧是工作平面，根据花键轴和花键孔齿侧的挤压传递转矩。与平行键联接相比，可以传递较大的转矩，对中性和导向都有好处。制造比较复杂，成本高。(a) (b)图15-20矩形花键联接和渐开线花键联接、花键联接设计和键联接设计类似。首先选择运动类型，了解规格