第15章 軸(第15章)

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1、第15章軸1、概述2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3、軸的強(qiáng)度計(jì)算4、軸的剛度計(jì)算5、軸的臨界轉(zhuǎn)速6、提高軸的強(qiáng)度、剛度和減輕重量的措施§15.1、概述一、主要功用二、分類1、按承載分心軸：只承受彎曲，不傳遞扭矩軸的功用：1）支承回轉(zhuǎn)件；2）傳遞運(yùn)動和動力。轉(zhuǎn)軸：既傳遞轉(zhuǎn)矩、又承受彎矩如：減速器中的軸。傳動軸：只受扭矩，不受彎矩如：汽車下的傳動軸。根據(jù)承載情況下列各軸分別為哪種類型？0軸：Ⅰ軸：Ⅴ軸：Ⅱ軸：Ⅲ軸：Ⅳ軸：傳動軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動心軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動心軸如何判斷軸是否傳遞扭矩：從原動機(jī)向工作機(jī)畫傳動路線，若傳動路線沿該軸軸線走過一段距離，則該軸傳遞轉(zhuǎn)矩。如何判斷軸是否承受彎矩：該軸上除聯(lián)軸器外

2、是否還有其它傳動零件，若有則該軸承受彎矩，否則不承受彎矩。曲軸：發(fā)動機(jī)專用零件2、按軸線形狀分直軸又可分為實(shí)心、空心（加工困難）光軸階梯軸鋼絲軟軸：軸線可任意彎曲，傳動靈活。鋼絲軟軸的繞制三、軸的材料（表15-1）1、碳素鋼：30、35、45、50(正火或調(diào)質(zhì))，45應(yīng)用最廣。價(jià)廉，對應(yīng)力集中不敏感，良好的加工性。2、中、低碳合金鋼：強(qiáng)度高、壽命長，對應(yīng)力集中敏感，用于重載、小尺寸的軸。動力源被驅(qū)動裝置接頭接頭鋼絲軟軸注意：鋼材種類熱處理對鋼材彈性模量E影響很小，3、合金鑄鐵、QT：鑄造成形，吸振，可靠性低，品質(zhì)難控制，常用于凸輪軸、曲軸。合金鋼比碳鋼有更高的強(qiáng)度和更好的淬火

3、性能。一般情況下用碳鋼，重要的軸用合金鋼。合金鋼代替碳鋼并不能提高軸的剛度。軸的概述3四、軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容軸的設(shè)計(jì)過程：根據(jù)軸上零件的安裝、固定及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)和尺寸。校核軸的強(qiáng)度、剛度和振動穩(wěn)定性等。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：承載能力計(jì)算：軸的設(shè)計(jì)包括：選材料驗(yàn)算合格?結(jié)束yesno軸的承載能力計(jì)算估算軸的直徑軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、要求1、軸與軸上零件要有準(zhǔn)確的相對位置；2、受力合理——軸結(jié)構(gòu)有利于提高軸的強(qiáng)度和剛度；3、軸的加工、裝配有良好的工藝性、減少應(yīng)力集中；三、軸的毛坯d小——圓鋼（棒料）：車制；d大——鍛造毛坯；空心軸：充分利用材料，↓質(zhì)量，但加工困難。§

4、15.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、目的確定軸的尺寸、形狀：d、l；結(jié)構(gòu)復(fù)雜——鑄造毛坯，如曲軸；4、節(jié)省材料、減輕重量四、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)F等強(qiáng)度階梯軸1、擬定軸上零件裝配方案組成軸頸：裝軸承處尺寸=軸承內(nèi)徑；軸頭：裝輪轂處直徑與輪轂內(nèi)徑相當(dāng)；軸身：聯(lián)接軸頸和軸頭部分；軸身軸頸軸頭裝配方案的比較：2、零件在軸上的固定（1）軸向固定a）借助軸本身形狀定位：軸肩、圓錐形軸頭；b）借助擋圈、圓螺母、套筒等定位；注意：L軸段長度=B輪轂寬-(2~3)mm保證軸上零件可靠定位：軸圓角半徑r＜軸上零件倒角尺寸c＜軸肩高度h或軸圓角半徑r＜軸上零件圓角半徑R＜軸肩高度h軸肩與軸環(huán)套筒定位軸肩：h=(0.

5、07~0.1)dd：軸頸尺寸；非定位軸肩：h=(1~2)mm；軸系常用緊固件軸端擋圈圓螺母彈性擋圈軸系常用緊固件?.同時(shí)可以對零件周向固定緊定螺釘銷過盈配合（2）周向固定鍵、花鍵、成形聯(lián)接、彈性環(huán)聯(lián)接、過盈、銷等——軸轂聯(lián)接五、各軸段尺寸的確定1、d：由載荷→dmin→由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求確定各段的d。2、L：由軸上零件相對位置及零件寬度決定，同時(shí)考慮：1）軸段長比輪轂寬小2~3mm——可靠定位。2）傳動件、箱體、軸承、聯(lián)軸器等零件間距離(查手冊)。3）軸頸的長度一般等于軸承的寬度六、軸的結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)1、需磨削的軸段：砂輪越程槽。3、軸端應(yīng)有倒角：c×45°——便于裝配。4、裝配

6、段不宜過長。5、固定不同零件的各鍵槽應(yīng)布置在同一母線上，以減少裝夾次數(shù)。2、需切制螺紋的軸段：螺紋退刀槽。四處錯(cuò)誤正確答案三處錯(cuò)誤正確答案軸系結(jié)構(gòu)改錯(cuò)錯(cuò)誤1.左側(cè)鍵太長，套筒無法裝入2.多個(gè)鍵應(yīng)位于同一母線上§15.3軸的強(qiáng)度計(jì)算一、按許用切應(yīng)力計(jì)算（按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算）強(qiáng)度條件：式中：WT——抗扭截面系數(shù)，mm3[τT]——許用切應(yīng)力C——與材料有關(guān)的系數(shù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度公式一般用來初算軸的直徑，計(jì)算出的d作為軸最細(xì)處的直徑dmin。彎矩相對轉(zhuǎn)矩較小或只受轉(zhuǎn)矩時(shí)，C取小值。若考慮到開鍵槽對軸強(qiáng)度的削弱，則軸的直徑應(yīng)相應(yīng)增大。對于d＞100mm，開一個(gè)鍵槽，d值增大3%,開兩個(gè)鍵槽，增大

7、7%；對于d≤100mm，開一個(gè)鍵槽，d值增大5~7%,開兩個(gè)鍵槽，增大10~15%；彎矩較大時(shí)，C取大值。注意：系數(shù)C與軸的材料和承載情況有關(guān)。公式應(yīng)用：a）傳動軸的計(jì)算；b）轉(zhuǎn)軸的初估軸徑dmin——結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，逐步階梯化c）對于轉(zhuǎn)軸：算出dmin→結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)→彎矩圖→彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算；二、按許用彎曲應(yīng)力計(jì)算（彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算）已知條件：作用力大小、位置、軸d、l、支點(diǎn)位置由dmin(扭轉(zhuǎn)初估)→結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)→支點(diǎn)、力大小、作用點(diǎn)→畫出M、T合成彎矩圖→危險(xiǎn)截面→計(jì)算。1、畫出軸的空間受力簡圖：力分解到水平