单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十一章 轴,第十一章,1,11.1 概述,一、轴的用途与分类,1、功用：1）支承回转零件；2）传递运动和动力,2、分类：,按承载情况分：,11.1 概述 一、轴的用途与分类 1、功用：1）支承回转,2,(1)转轴扭矩和弯矩,(1)转轴扭矩和弯矩,3,(2)心轴只受弯矩,(2)心轴只受弯矩,4,(3)传动轴主要受扭矩,(3)传动轴主要受扭矩,5,按轴线形状分,(1)直轴：,(2)阶梯轴,光轴,(3)曲轴：,空心轴和钢丝软轴,按轴线形状分(1)直轴：(2)阶梯轴 光轴(3)曲轴,6,二、轴设计的主要内容,1、结构设计,2、工作能力计算,二、轴设计的主要内容 1、结构设计 2、工作能力计算,7,11.2 轴的材料及选择,轴的材料主要是,碳钢和合金钢,。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢,和锻件。锻件的内部组织均匀，强度较好，重要的轴、大尺寸或,阶梯尺寸变化较大的轴，应采用锻制毛坯。对直径较小的轴，可,直接用圆钢加工。,由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也,可以用热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故轴采用碳钢,制造最广泛，其中最常用的是45号钢。不重要或低速轻载的轴以,及一般传动的轴也可以使用Q235、Q275等普通碳钢制造。,11.2 轴的材料及选择 轴的材料主,8,合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。因此，在传递大动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴的耐磨性，以及处于高温条件下工作的轴，常采用合金钢。,高强度铸铁和球墨铸铁由于容易作成复杂的形状，而且价廉，吸振性和耐磨性好，对应力集中的敏感性较低，故常用于制造外形复杂的轴。,合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。,9,11.3,最小轴径的估算,1传递转矩的圆截面轴，其强度条件为,=,=,（MPa）,2既传递转矩又承受弯矩的轴，按扭转强度条件估算轴径的,设计公式为,（mm）,11.3最小轴径的估算 1传递转矩的圆截面轴，其强度条件为,10,11.4 轴的结构设计,要求,：,轴和轴上零件要有准确、牢固的工作位置,轴上零件装拆、调整方便,轴应具有良好的制造工艺性等,尽量避免应力集中,11.4 轴的结构设计要求：轴和轴上零件要有准确、牢固,11,轴上零件的轴向定位及固定,.轴向固定(轴肩、轴环、螺母、套筒及轴端挡圈定位等),轴上零件的轴向定位及固定.轴向固定(轴肩、轴环、螺母、套筒,12,机械设计基础-轴ppt课件,13,机械设计基础-轴ppt课件,14,要求r,轴,R,孔,或r,轴,C,孔,错误,正确,1）轴肩和轴环,要求r轴R孔或r轴C孔 错误 正确1）轴肩和轴环,15,要求轴肩高度滚动轴承内圈高度,错误,正确,2）套筒,要求轴肩高度滚动轴承内圈高度错误 正确2）套筒,16,3）轴用圆螺母,当用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈进行零件的轴向定位时，为保证轴向定位可靠，要求,L,轴,L,毂,4）轴端挡圈,3）轴用圆螺母 当用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈进行零,17,正确,正确,正确正确,18,轴上零件的周向定位及固定,为了满足机器传递运动和转矩的要求，轴上零件,除了需要轴向定位外，还必须有可靠的周向定位。常,用的周向定位及固定方法有键、花键、销、过盈配合及,紧定螺钉等。,轴上零件的周向定位及固定 为了满足机器传递运动和转矩的,19,1）键,2）花键,3）紧定螺钉、销,4）过盈配合,1）键2）花键3）紧定螺钉、销 4）过盈配合,20,轴的结构工艺性,（）轴的结构应便于加工与装配。形状力求简单，阶梯,轴的级数尽可能少，而且各段直径不易相差太大。,（）轴上需磨削的轴段应设计出砂轮越程槽，需车制螺,纹的轴段应有退刀槽。,轴的结构工艺性（）轴的结构应便于加工与装配。形状力求简,21,（,）轴上各圆角、倒角、砂轮越程槽及退刀槽等尺寸尽可能统一，同一轴上的各个键槽应开在,同一母线,位置上。,（）为便于装配，轴端应有倒角。轴肩高度不能妨碍零件的拆卸。,（）对于阶梯轴一般设计成,两端小中间大,的形 状，以便于零件从两端装拆。,（）轴上各圆角、倒角、砂轮越程槽及退刀槽等尺寸尽可能统一，,22,注意：,（2）同一轴径轴段上不能安装三个以上零件。,（1）与标准零件相配合轴径应取标准值。,（4）转动零件与静止零件之间必须有一定的间隙。,（3）各轴段与其上相配合零件宽度相对应。,（5）同一轴上键槽位于圆柱同一母线上，且取相同,尺寸。,注意：（2）同一轴径轴段上不能安装三个以上零件。（1）与标,23,11.5 轴的强度和刚度校核计算,一、按扭转强度条件计算,用于：只受扭矩或主要承受扭矩的传动轴的强度计算,结构设计前按扭矩初估轴的直径d,min,11.5 轴的强度和刚度校核计算一、按扭转强度条件计算用,24,强度条件,设计公式,放大轴径：一个键槽：35%,二个键槽：710%,取标准值,轴上有键槽时：,强度条件 设计公式 放大轴径：一个键槽：35%轴上有键槽时,25,二、按弯扭合成强度条件计算,条件：已知支点、扭距，弯矩,步骤,：,1、作轴的空间受力简图,二、按弯扭合成强度条件计算条件：已知支点、扭距，弯矩 步骤：,26,2、求水平面支反力R,H1,、R,H2,作水平面弯矩图,2、求水平面支反力RH1、RH2作水平面弯矩图,27,3、求垂直平面内支反力R,V1,、R,V2,，作垂直平面内的弯矩图,4、作合成弯矩图,3、求垂直平面内支反力RV1、RV2，作垂直平面内的弯矩图,28,5、作扭矩图,6、作当量弯矩图,为将扭矩折算为等效弯矩的折算系数,5、作扭矩图 6、作当量弯矩图 为将扭矩折算为等效弯矩的折,29,7、校核,危险截面轴的强度,设计公式,三、轴的安全系数校核计算,1、疲劳强度校核,2、静强度校核校核轴对塑性变形的抵抗能力,7、校核 危险截面轴的强度设计公式 三、轴的安全系数校核计算,30,四、轴的刚度计算,1、弯曲刚度,挠曲线方程：,挠 度：,偏转角：,四、轴的刚度计算 1、弯曲刚度 挠曲线方程：挠 度：,31,2、扭转刚度,2、扭转刚度,32,11.6 轴的设计计算,设计轴的一般步骤为：,1）选材,2）按扭转强度估算轴的最小直径,3）设计轴的结构，绘出轴的结构草图（确定轴上零,件的位置和固定方法；确定各轴段直径、长度。）,4）按弯扭合成进行轴的强度校核。一般选23个危,险截面进行校核。若危险截面强度不够或强度裕,度太大，则必须重新修改轴的结构。,11.6 轴的设计计算设计轴的一般步骤为：1）选材4）按,33,机械设计基础-轴ppt课件,34,例：图示为一电动机通过一级直齿圆柱齿轮减速器带,动带传动的简图。已知电动机功率为30KW,转速,n=970r/min,减速器效率为0.92，传动比i=4,单向,传动，从动齿轮分度圆直径d2=410mm,轮毂长度,105mm,采用深沟球轴承。试设计从动齿轮轴的结,构和尺寸。,例：图示为一电动机通过一级直齿圆柱齿轮减速器带,35,解：（1）求输出轴的转速与输出功率。,n2=n1/i=970/4=242.5r/min,P2=0.92*P1=0.92*30=27.6KW,（2）选择轴的材料和热处理方法。,轴采用45钢正火处理。查表b=600MPa。,（3）估算轴的最小直径,（4）轴的结构设计及绘制结构草图,解：（1）求输出轴的转速与输出功率。（2）选择轴的材料和热处,36,机械设计基础-轴ppt课件,37,机械设计基础-轴ppt课件,38,(,5)按弯、扭组合作用验算轴的强度,(6)键槽设计及其公差,(7)确定轴的各处倒角、圆角，公差,(8)绘制轴的工作图,(5)按弯、扭组合作用验算轴的强度,39,