机械加工轴第十三章

第十三章轴下一页上一页退出分目录第一节概述第二节轴的结构第三节轴的计算本章目录下一页上一页退出分目录第一节概述一、轴的用途与分类按轴线几何形状按载荷分直轴曲轴转轴软轴传动轴心轴光轴阶梯轴固定心轴转动心轴下一页上一页退出分目录第一节概述下一页上一页退出分目录第一节概述下一页上一页退出分目录第一节概述下一页上一页退出分目录第一节概述下一页上一页退出分目录第一节概述下一页上一页退出分目录第一节概述下一页上一页退出分目录第一节概述下一页上一页退出分目录第一节概述下一页上一页退出分目录二、轴的常用材料对轴材料的要求:(1)具有足够的强度、足够的塑性、冲击韧性、抗磨损性和抗腐蚀性；(2)对应力集中的敏感性小；(3)具有良好的工艺性；(4)能通过各种热处理方式提高轴的疲劳强度。第一节概述下一页上一页退出分目录轴材料的选择主要采用碳素钢和合金钢。碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较小，应用广泛。表13-1第一节概述下一页上一页退出分目录三、轴设计中的主要问题-强度和刚度疲劳断裂过大变形(高速)共振主要失效形式设计准则疲劳强度校核、静强度校核刚度计算振动稳定性计算第一节概述下一页上一页退出分目录1.轴的材料选择2.轴径的初步计算3.轴的结构设计4.轴的强度校核5.轴的刚度、稳定性计算轴的设计步骤第一节概述下一页上一页退出分目录第二节轴的结构原则:1轴上零件易于安装、调整、拆卸2轴的受力合理、应力集中小3轴上零件定位准确4轴便于加工,加工工艺性好合理地定出轴各部分的几何形状和尺寸下一页上一页退出分目录一、制造安装要求1轴的形状阶梯轴光轴等强度易于加工第二节轴的结构下一页上一页退出分目录2轴的装配工艺性第二节轴的结构下一页上一页退出分目录二、改善轴的受力情况1轴上零件的布置第二节轴的结构下一页上一页退出分目录2减轻轴的应力集中1）阶梯轴相邻轴段直径相差不易过大第二节轴的结构下一页上一页退出分目录2）轴肩过渡圆角应大第二节轴的结构下一页上一页退出分目录3）在轴上或轮毂上开减载槽第二节轴的结构下一页上一页退出分目录4）肩环第二节轴的结构下一页上一页退出分目录5）凹切圆角第二节轴的结构下一页上一页退出分目录6）柔性轮毂第二节轴的结构下一页上一页退出分目录7)轴上尽量避免开横孔，若不可避免应将孔端倒角，提高表面粗糙度等级8）避免在轴上打印第二节轴的结构下一页上一页退出分目录三、轴上零件的定位和固定1轴上零件的周向定位与固定1）键联接第二节轴的结构下一页上一页退出分目录2）花键联接第二节轴的结构下一页上一页退出分目录3）成型联接第二节轴的结构下一页上一页退出分目录4）销联接第二节轴的结构下一页上一页退出分目录5）过盈联接第二节轴的结构下一页上一页退出分目录2轴上零件的轴向定位与固定1）轴肩第二节轴的结构下一页上一页退出分目录2）轴环第二节轴的结构下一页上一页退出分目录3）锁紧挡圈第二节轴的结构下一页上一页退出分目录4）弹性挡圈第二节轴的结构下一页上一页退出分目录5)轴端挡圈第二节轴的结构下一页上一页退出分目录6）圆螺母定位第二节轴的结构下一页上一页退出分目录7）套筒定位第二节轴的结构下一页上一页退出分目录8）圆锥形轴头定位第二节轴的结构下一页上一页退出分目录轴肩轴颈轴头第二节轴的结构下一页上一页退出分目录四、轴的加工工艺性第二节轴的结构下一页上一页退出分目录已知：作用在轴上的转矩T适用：1.传动轴的设计2.粗(初)估轴径3.不重要轴的设计第三节轴的计算一、按扭转强度条件初估轴径强度计算要同时考虑弯曲和扭转对轴的影响。但轴的结构未定前，无法求出弯矩，所以，轴的强度计算分为两步。下一页上一页退出分目录轴扭转强度计算23N/mm2.01095503TTTdnPWTτT——轴的扭转应力，N/mm，T——轴传递的扭矩，N.mmWT——轴的抗扭截面模量，mm3；P——轴传递的功率，kW；n——轴的转速，r/min；[τT]——许用扭转应力，N/mm；第三节轴的计算下一页上一页退出分目录mm2.0109550333nPAnPdT轴的最小直径设计公式：A——由轴材料及承载情况确定的系数，A=110~160,材质好、弯矩较小、无冲击和过载时取小值；反之取大值。当轴上有键槽时，应适当增大轴径：单键增大4%-5%，双键增大7%-10%。第三节轴的计算下一页上一页退出分目录已知：各段轴径，轴所受各力、轴承跨距计算：轴的强度步骤：可先画出轴的弯扭合成图，然后计算危险截面的最大弯曲应力。二、按弯扭合成强度计算主要用于计算一般重要受弯扭复合的轴。计算精度中等。第三节轴的计算下一页上一页退出分目录222N/mm4bTbca第三强度理论bTcaTTbWTMWTWMWTdTWTdMWM222332422.01.0第三节轴的计算下一页上一页退出分目录122][)(bcacaWTMWM弯曲应力对称循环弯曲应力与扭转切应力的循环特征不同所以引入的应力校正系数α扭转应力不变化的转矩脉动变化的转矩频繁正反变化的转矩,3.011bb,6.001bb,111bb[σ]-1对称循环许用应力[σ]0脉动循环应力轴的许用应力[σ]+1静应力状态下轴的许用应力轴的许用弯曲应力，表13-2第三节轴的计算下一页上一页退出分目录311.0bMd122][)(bcacaWTMWM计算弯矩或校核轴径第三节轴的计算下一页上一页退出分目录轴的刚度计算][][][扭转角偏转角挠度yyTTy第三节轴的计算下一页上一页退出分目录结构设计例题(轴承采用脂润滑)112一、轴承配合不合理1角接触球轴承要求成对使用。左边为角接触球轴承，右边为深沟球轴承。二、转动件与静止件直接接触2轴身与轴承端盖—加密封件33轴套与轴承外圈—轴套转动，轴承外圈静止下一页上一页退出分目录112三、轴上零件定位4齿轮轴向定位不可靠(轴套)。1-2mm5弹簧挡圈多余—内圈已定位37联轴器周向未定位—增加键联接456联轴器轴向未定位—增加轴肩67结构设计例题(轴承采用脂润滑)下一页上一页退出分目录112四、工艺不合理8悬伸轴经加工面过长，轴承安装不便。—增加阶梯轴段9箱体端面加工面与不加工面未分开—增加凸台311轴承右端轴环过大，不符合轴承定位要求—增加轴肩4510键过长—按轮毂长度确定678991011结构设计例题(轴承采用脂润滑)下一页上一页退出分目录112五、润滑、密封及轴承游隙调整14缺少挡油盘—增加脂润滑挡油盘13半联轴器端是盲孔—应为通孔315轴承透盖处缺少密封—增加密封件456789910111212轴套直径过大，不符合轴承定位要求—按3中的改131415结构设计例题(轴承采用脂润滑)下一页上一页退出分目录112六、制图错误17缺少箱体投影线—画上3456789910111216缺少轴承游隙调整垫片—增加垫片131415161718分箱面上不应有剖面线—去掉剖面线18强调齿轮处的键槽与联轴器处的键槽应在同一母线上结构设计例题(轴承采用脂润滑)下一页上一页退出分目录轴的强度计算——弯扭强度校核解：2下一页上一页退出分目录例题下一页上一页退出分目录下一页上一页退出分目录下一页上一页退出分目录下一页上一页退出分目录下一页上一页退出分目录上一页分目录