轴的结构设计..pptx

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,13.1,概述,13.2,轴的结构设计,13.3,轴的强度计算,13.4,轴的材料及选择,13.5,轴的设计,第十三章 轴和轴毂联接,13.1,概述,按照承受载荷的不同，轴可分为：,转轴同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。,心轴只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。,传动轴只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。,一、轴的用途与分类,转轴,心轴,传动轴,13.1,概述,除了刚性轴外，还有空心轴和钢丝软轴。,直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴。,按照轴线形状的不同，轴可分为曲轴和直轴两大类。,13.1,概述,二、轴设计的基本内容及步骤,1.,刚度计算,2.,振动稳定性计算,(,临界转速,),1.,拟定轴上零件装配方案,2.,估算轴的最小直径,min,3.,确定各段直径及长度,4.,确定轴的结构要素,1.,许用切应力法,(,扭转强度,),2.,许用弯曲应力法,(,弯扭合成强度,),3.,安全系数计算法 疲劳强度计算,静强度计算,结构设计,强度计算,其它计算,13.1,概述,13.2,轴的结构设计,对轴的结构进行设计主要是,:,确定轴的结构形状和尺寸,无论何种具体因素，轴的结构都应满足以下要求：,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,一、基本要求,二、,零件在轴上的固定,1,、周向固定,为了传递运动和转矩，防止轴上零件与轴作相对转动。常用的周向固定方法有,键、花键、销、过盈配合、,弹性环联接、成形联接等,。,13.2,轴的结构设计,2,、轴向固定,零件在轴上能承受轴向力而不产生轴向位移，是利用轴肩、圆螺母（止动片）、套筒、弹性挡圈、紧定螺钉、轴端挡圈定位等,13.2,轴的结构设计,三、轴上零件要便于装拆、调整,13.2,轴的结构设计,定位轴肩零件定位,h,35 mm,非定位轴肩便于装配,h=(0.5,1)mm,1.,为便于装拆一般做成阶梯轴,/d,min,在最外端,必有初定位轴环,轴肩,(1),轴承定位轴肩,(,套筒,),不能过高,2.,设计轴肩时应注意,:,(2),轴长,应略短于,轮毂宽度,(3),安装标准件轴段直径，,(a),滚动轴承,(b),联轴器,(c),密封件,(4),轴肩圆角 轮毂孔圆角,(,倒角,),四、轴的加工和装配工艺性,1,、轴的形状要力求简单，阶梯轴的级数应尽可能少，轴上各段的键槽、圆角半径、倒角、中心孔等尺寸应尽可能统一，以利于加工和检验,2,、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,3,、当轴上有多处键槽时，应使各键槽位于轴的同一母线上,4,、为使轴便于装配，轴端应有倒角,5,、轴的结构设计应使各零件在装配时尽量不接触其他零件的配合表面，轴肩高度不能妨碍零件的拆卸,13.2,轴的结构设计,思考题：,试指出图中结构不合理的地方，并予以改正。,13.2,轴的结构设计,13.3,轴的强度计算,一、,轴的扭转强度计算,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,强度条件,设计公式,放大轴径：一个键槽：,35%,二个键槽：,710%,取标准植,轴上有键槽时：,对于圆截面的实心轴，其抗扭强度条件为：,二、,轴的弯扭合成强度计算,13.3,轴的强度计算,转轴同时承受扭矩和弯矩，必须按二者组合强度进行计算。通常把轴当作置于铰链支座上的梁，作用于轴上零件的力作为集中力，其作用点取为零件轮毂宽度的中点上。具体的计算步骤如下：,1,）画出轴的空间力系图；（分解为水平面分力和垂直面分力）,2,）计算水平面和垂直面上的弯矩并作出弯矩图；,3,）计算合成弯矩,M,并作出弯矩图；,4,）计算转矩,M,T,并作出转矩图；,5,）计算当量弯矩,M,，绘出当量弯矩图。,6,）根据当量弯矩图找出危险截面，进行轴的强度校核。,13.3,轴的强度计算,13.3,轴的强度计算,三、,轴的刚度计算,1.,轴的弯曲刚度校核计算,轴的弯曲刚度条件为,挠度,y,y,偏转角,2,轴的扭转刚度校核计算,轴的扭转刚度以扭转角,来度量。轴的扭转刚度条件为,y,和,分别为轴的许用挠度及许用偏转角。,轴的弯曲刚度以挠度,y,和偏转角,来度量。,对于光轴，可直接用材料力学中的公式计算其挠度或偏转角。,对于阶梯轴，可将其转化为,当量直径的光轴,后计算其挠度或偏转角。,13.3,轴的强度计算,13.4,轴的材料及选择,碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性比较低，适用于一般要求的轴。合金钢比碳钢有更高的力学性能和更好的淬火性能，在传递大功率并要求减小尺寸和质量、要求高的耐磨性，以及处于高温、低温和腐蚀条件下的轴常采用合金钢。在一般工作温度下（低于,200,），各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不多，因此相同尺寸的碳钢和合金钢轴的刚度相差不多。,轴的概述,3,轴的材料主要是碳钢和合金钢，钢轴的毛坯多数用圆钢或锻件，各种热处理和表面强化处理可以显著提高轴的抗疲劳强度。,高强度铸铁和球墨铸铁可用于制造外形复杂的轴，且具有价廉、良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，但是质较脆。,