轴的结构.pptx

项目三常用机械和机构项目三项目三 常用机械和机构常用机械和机构o任务一任务一 常用铰链四杆机构的拆装常用铰链四杆机构的拆装o任务二任务二 活塞连杆组的拆卸活塞连杆组的拆卸o任务三任务三 顶置凸轮式气门传动组的拆卸顶置凸轮式气门传动组的拆卸o任务四任务四 齿轮传动装置的拆装齿轮传动装置的拆装o任务五任务五 手动变速器动力传递路线手动变速器动力传递路线o任务六任务六 圆锥齿轮传动机构的拆卸圆锥齿轮传动机构的拆卸o任务七任务七 蜗轮蜗杆传动机构的拆装蜗轮蜗杆传动机构的拆装o任务八任务八 带传动装置带传动装置o任务九任务九 链传动装置链传动装置o任务十任务十 健连接装置健连接装置o任务十一任务十一 销连接装置销连接装置o任务十二任务十二 螺纹连接件螺纹连接件o任务十三任务十三 轴的结构轴的结构o任务十四任务十四 轴承的类型与应用轴承的类型与应用任务十三 轴轴类类零零件件一一般般用用于于支支承承旋旋转转零零件件工工作作，在在日日常常生生活活中中随随处处可可见见，在在汽汽车车上上的的应应用用也也非非常常广广泛泛，种种类类繁繁多多。各各种种轴轴都都由由轴轴承承支支承承，一一旦旦失失效效，将将会会影影响响轴轴的的正正常常运运转转。通通过过对对桑桑塔塔纳纳变变速速器器的的拆装，了解和掌握轴的相关知识。拆装，了解和掌握轴的相关知识。任务导入任务导入轴轴 轴是机器中的重要零件之一，用作轴是机器中的重要零件之一，用作支撑旋转的机械零件支撑旋转的机械零件（如齿轮、带轮、链轮等）和传递运动及动力（如齿轮、带轮、链轮等）和传递运动及动力。机器的工作能力在很大程度上与轴有关，轴一般都是非标准件。o（1）了解轴和轴承的分类和应用。）了解轴和轴承的分类和应用。o（2）了解轴和轴承的结构特点及装配关系。）了解轴和轴承的结构特点及装配关系。o（3）掌握滑动轴承的结构特点和装配要求。）掌握滑动轴承的结构特点和装配要求。o（4）了解滚动轴承代号的构成和应用特点。）了解滚动轴承代号的构成和应用特点。任务要求任务要求7轴按外形分直轴曲轴钢丝挠轴光轴阶梯轴空心轴按载荷分转轴心轴传动轴转动心轴固定心轴一、轴的分类一、轴的分类8光轴光轴特点：特点：形状简单，加工容易，应力集中减少；但轴上零件不容易装配及定位。应用：应用：主要用作传动轴，比如机床主轴。9阶梯轴阶梯轴特点：特点：加工复杂，应力集中源较多；容易实现轴上零件的装配和定位。应用：应用：常用作转轴，比如减速器中的轴。10曲轴曲轴应用：应用：主要应用于作往复运动的机械中，如各类发动机中。11钢丝挠轴钢丝挠轴特点：特点：可以把回转运动灵活地灵活地传动到任何位置。应用：应用：用于受连续振动的场合，具有缓和冲击的作用，如用于振捣器等设备中。动力源被驱动装置接头接头钢丝软轴钢丝软轴12转轴转轴特点：特点：同时承受转矩和弯矩。应用：应用：最为广泛，比如减速器和变速箱中的轴。13转动心轴转动心轴特点：特点：轴只受弯矩，转动的心轴受变应力。应用：应用：如机车轮轴。14固定心轴固定心轴特点：特点：轴只受弯矩，不受转矩，不转的心轴受静应力。应用：应用：如自行车的前轮轴。15传动轴传动轴特点：特点：只受转矩，不受弯矩或弯矩很小。应用：应用：广泛应用于车辆前后桥之间的传动中。16问：根据承载情况下列各轴分别为哪种类型？0 轴：轴：轴：轴：轴：轴：传动轴转轴转动心轴转轴转轴转动心轴如何判断轴是否传递转矩：从原动机向工作机画传动路线，若传动路从原动机向工作机画传动路线，若传动路线线沿该轴轴线沿该轴轴线走过一段距离，则该轴传递转矩。走过一段距离，则该轴传递转矩。如何判断轴是否承受弯矩：该轴上该轴上除联轴器外除联轴器外是否还有是否还有其它传动零件其它传动零件，若有则该轴承受弯矩，否则不承受弯矩。若有则该轴承受弯矩，否则不承受弯矩。二、轴的材料二、轴的材料o轴的功用，主要承受弯矩和扭矩。轴的功用，主要承受弯矩和扭矩。o轴的失效形式是疲劳断裂，应具有足够的强度、韧性轴的失效形式是疲劳断裂，应具有足够的强度、韧性和耐磨性。和耐磨性。o轴的常用材料是：轴的常用材料是：碳素钢碳素钢和和合金钢等合金钢等。o在一般工作温度下，各种碳钢和合金钢的弹性模量相在一般工作温度下，各种碳钢和合金钢的弹性模量相差不大，故在选择钢的种类和热处理方法时，所差不大，故在选择钢的种类和热处理方法时，所依据依据的主要是强度和耐磨性的主要是强度和耐磨性，而不是轴的弯曲刚度和扭转，而不是轴的弯曲刚度和扭转刚度等。刚度等。1 1、碳素钢：、碳素钢：l碳素钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性碳素钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广；好，故应用最广；l一般用途的轴，一般用途的轴，多用含碳量为多用含碳量为0.250.250.5%0.5%的的优质优质碳素钢碳素钢，尤其是，尤其是4545号钢。号钢。l对于不重要或受力较小的轴也可用对于不重要或受力较小的轴也可用Q235Q235、Q275 Q275 等等碳素结构钢碳素结构钢。2 2、合金钢：、合金钢：具有比碳钢更好的机械性能和淬火性能，但对应具有比碳钢更好的机械性能和淬火性能，但对应力集中比较敏感，且价格较贵；力集中比较敏感，且价格较贵；多用于对强度和耐磨性多用于对强度和耐磨性有特殊要求的轴有特殊要求的轴。如。如20Cr20Cr、20CrMnTi20CrMnTi等低碳合金钢，经渗碳淬火处理后可等低碳合金钢，经渗碳淬火处理后可提高耐磨性；提高耐磨性；20CrMoV20CrMoV、38CrMoAl38CrMoAl等合金钢，有良好的高温机械等合金钢，有良好的高温机械性能，常用于在高温、高速和重载条件下工作的性能，常用于在高温、高速和重载条件下工作的轴。轴。3 3、球墨铸铁、球墨铸铁o球墨铸铁吸振性和耐磨性好，对应力集中敏感低，球墨铸铁吸振性和耐磨性好，对应力集中敏感低，价格低廉，使用铸造制成外形复杂的轴。例如：价格低廉，使用铸造制成外形复杂的轴。例如：内燃机中的曲轴。内燃机中的曲轴。o对于形状复杂的轴，如曲轴、凸轮轴等，也采用对于形状复杂的轴，如曲轴、凸轮轴等，也采用球墨铸铁或高强度铸造材料来进行铸造加工，易球墨铸铁或高强度铸造材料来进行铸造加工，易于得到所需形状，而且具有较好的吸振性能和好于得到所需形状，而且具有较好的吸振性能和好的耐磨性，对应力集中的敏感性也较低。的耐磨性，对应力集中的敏感性也较低。轴的材料及选择1)满足强度要求、便于加工、轻质、便于安装和定位，大多采用阶梯轴；轴的结构形式取决于轴上零件的装配方案。2)对于一般剖分式箱体中的轴，它的直径从轴端逐渐向中间增大。3)为使轴上零件易于安装，轴端及各轴段的端部应有倒角。4)轴上磨削的轴段，应有砂轮越程槽；车制螺纹的轴段，应有退刀槽。5)在满足使用要求的情况下，轴的形状和尺寸应力求简单，以便于加工。轴端挡圈带轮 轴承盖套筒齿轮滚动轴承典型轴系结构 三、轴的结构设计三、轴的结构设计1.1.轴的结构组成轴的结构组成轴头：与传动零件或联轴器、离合器相配部分；轴头：与传动零件或联轴器、离合器相配部分；轴颈：与轴承相配部分轴颈：与轴承相配部分轴身：联接轴头和轴颈之间部分；轴身：联接轴头和轴颈之间部分；（轴的结构图）（轴的结构图）轴端轴头轴颈轴头轴身 为了保证轴上零件在轴上有准确可靠的工作位置，进行轴为了保证轴上零件在轴上有准确可靠的工作位置，进行轴的结构设计时，必须考虑轴上零件的轴向定位和周向定位。的结构设计时，必须考虑轴上零件的轴向定位和周向定位。v轴上零件的轴向定位及固定。轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈端挡圈、轴承端盖、弹性挡圈和止动垫圈、螺钉锁紧、销、挡圈以及圆锥面和轴端挡圈等。v轴上零件的周向固定。轴上零件常用的周向固定方法有：键、花键、销、弹性环、过盈配合及成形联接等。其中，以键和花键连接应用最广。在传力不大时，也可用紧定螺钉做 周向固定。2.轴的结构设计轴的结构设计轴上零件的定位和固定零件的轴向定位 1）轴肩和轴环:要求要求r轴轴R孔孔或或r轴轴C孔孔 错误错误正确正确为了使轴上零件的端面能与轴肩紧贴，轴肩的圆角半径R 必须小于零件孔端的圆角半径 R1或倒角C1；否则，无法紧贴。轴肩或轴环的高度h必须大于R1 或 C1。轴环与轴肩尺寸：轴环与轴肩尺寸：h=（0.07d3）（0.1d5）mm 轴环宽度：轴环宽度：bl.4h 要求轴肩高度要求轴肩高度 滚动轴承内圈高度滚动轴承内圈高度错错误误 正正确确2 2）套筒）套筒3 3）轴用圆螺母）轴用圆螺母 特点：特点：定位可靠，定位可靠，装拆方便，可承装拆方便，可承受较大的轴向力受较大的轴向力 由于切制螺纹使由于切制螺纹使轴的疲劳强度下轴的疲劳强度下降。降。应用：应用：常用于轴常用于轴的中部和端部的中部和端部当用轴肩、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毂正确正确正确正确错误错误 4）轴端挡圈轴承端盖与机座间加垫片，轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置以调整轴的位置 6 6）弹性挡圈）弹性挡圈5）轴承端盖）轴承端盖8 8）其它固定形式其它固定形式7 7）锁紧挡圈、紧定螺钉或销）锁紧挡圈、紧定螺钉或销 这两种固定的方法，常用于轴向力较小的场合。这两种固定的方法，常用于轴向力较小的场合。锥形面或过盈配合联锥形面或过盈配合联接接零件的周向定位零件的周向定位1）键）键2）花键）花键3）紧定螺钉、销）紧定螺钉、销4）过盈配合）过盈配合仅受扭矩的轴段上如有键槽,应适当增大轴径，且键槽的长度略小于轴段长度。为了加工方便，各轴段的键槽应设计在同一加工直线上，并应尽可能采用同一规格的键槽截面尺寸；轴段直径应与该段所装配零件的标准孔径匹配,并取标准值;非配合轴段直径可不取标准值,但应取整数;相邻段直径之差通常取5-10mm；轴段长度略小于(约2-3mm)所装配零件与其配合部分的轴向尺寸；安装标准件(如轴承)的轴段长度由标准件与其配合部分的轴向尺寸确定；为了保证轴上零件紧靠定位面（轴肩），轴肩的圆角半径r必须小于相配零件的倒角C1或圆角半径R，轴肩高h必须大于C1或R。轴的结构设计轴的结构设计轴各段尺寸的确定3.3.轴的结构工艺轴的结构工艺性性1 1）轴肩圆角）轴肩圆角r r2 2）轴端倒角）轴端倒角 3 3）砂轮越程槽）砂轮越程槽 4 4）螺纹退刀槽）螺纹退刀槽 5 5）同一轴上键槽位于圆柱同一母线上，且取相同尺寸）同一轴上键槽位于圆柱同一母线上，且取相同尺寸l同一根轴上所有圆角半径和倒角的大小应尽可能同一根轴上所有圆角半径和倒角的大小应尽可能一致，以减少刀具规格和换刀次数。一致，以减少刀具规格和换刀次数。l为便于加工定位，轴的两端面上应做出中心孔。为便于加工定位，轴的两端面上应做出中心孔。1)圆角半径和倒角圆角半径和倒角o为使轴上零件容易装拆，轴端和各轴段端部都应为使轴上零件容易装拆，轴端和各轴段端部都应有有4545的倒角。的倒角。2)2)轴端倒角轴端倒角o轴上磨削的轴段应设有轴上磨削的轴段应设有砂轮越程槽砂轮越程槽，以便，以便磨削时砂轮可以磨削到轴肩的端部。磨削时砂轮可以磨削到轴肩的端部。3)砂轮越程槽砂轮越程槽o轴上车螺纹的轴段应设有轴上车螺纹的轴段应设有螺纹退刀槽螺纹退刀槽，以，以保证螺纹牙均能达到预期的高度。保证螺纹牙均能达到预期的高度。4)螺纹退刀槽螺纹退刀槽o轴上沿长度方向开有几个轴上沿长度方向开有几个键槽键槽时，应将键槽安排时，应将键槽安排在轴的同一母线上。在轴的同一母线上。5)键槽键槽轴的结构设计轴的结构设计轴的结构工艺轴的结构应便于加工和轴上零件的装拆；轴的结构应便于加工和轴上零件的装拆；同一根轴上有两个键槽时同一根轴上有两个键槽时,键槽应开在同一条母线上键槽应开在同一条母线上,且键且键槽的尺寸也应尽可能一致；槽的尺寸也应尽可能一致；同一根轴上的圆角应尽可能取相同半径；同一根轴上的圆角应尽可能取相同半径；当轴需要磨削或切制螺纹时当轴需要磨削或切制螺纹时,应设有砂轮越程槽或退刀槽应设有砂轮越程槽或退刀槽,尺寸取相同标准值尺寸取相同标准值,轴上倒角的尺寸也应取相同值；轴上倒角的尺寸也应取相同值；为了便于轴上零件装拆为了便于轴上零件装拆,轴应设计成阶梯形轴应设计成阶梯形,且轴端应加工且轴端应加工出出45(45(或或30 30 或或 60)60)倒角；倒角；有过盈联接的轴段有过盈联接的轴段,压入端常加工出导向锥面；压入端常加工出导向锥面；安装轴承处轴肩或套筒的定位高度应小于轴承内圈的厚度安装轴承处轴肩或套筒的定位高度应小于轴承内圈的厚度,以便于拆卸轴承。以便于拆卸轴承。39轴系设计分析轴系设计分析40轴系设计分析轴系设计分析41轴系设计分析轴系设计分析左端装配轴肩圆角半径选择轴肩圆角半径选择42轴系设计分析轴系设计分析左端装配轴段长度选择（与轴上零件轮毂长度关系）轴段长度选择（与轴上零件轮毂长度关系）43轴系设计分析轴系设计分析左端装配齿轮零件在轴上的周向固位键长选择齿轮零件在轴上的周向固位键长选择44轴系设计分析轴系设计分析左端装配齿轮在轴上的轴向固位套筒选择齿轮在轴上的轴向固位套筒选择45轴系设计分析轴系设计分析左端装配右端轴承装入右端轴承装入继续继续46轴系设计分析轴系设计分析左端装配带轮装配带轮装配47轴系设计分析轴系设计分析右端装配o桑塔纳变速器齿轮箱主要由齿轮箱壳、倒挡桑塔纳变速器齿轮箱主要由齿轮箱壳、倒挡齿轮、倒挡轴、拨叉轴、输入轴、输出轴、齿轮、倒挡轴、拨叉轴、输入轴、输出轴、拨叉等组成拨叉等组成o通过拆装桑塔纳变速器齿轮箱，了解桑塔纳通过拆装桑塔纳变速器齿轮箱，了解桑塔纳变速器齿轮箱的装配关系和扭矩传递路线。变速器齿轮箱的装配关系和扭矩传递路线。技能训练技能训练技能训练技能训练