第九章 軸和聯(lián)軸器

1、1 第九章第九章 軸、聯(lián)軸器、離合器軸、聯(lián)軸器、離合器 一一 . . 軸的功用軸的功用 支承旋轉(zhuǎn)零件并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力支承旋轉(zhuǎn)零件并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 1 1 軸軸 內(nèi)容：內(nèi)容：軸的分類(lèi)和材料，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)軸的分類(lèi)和材料，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì) 算；聯(lián)軸器和離合器的類(lèi)型、特點(diǎn)及應(yīng)用算；聯(lián)軸器和離合器的類(lèi)型、特點(diǎn)及應(yīng)用 重點(diǎn)：重點(diǎn)：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 二二. . 軸的分類(lèi)軸的分類(lèi) 1按載荷性質(zhì)分類(lèi)按載荷性質(zhì)分類(lèi) 心軸心軸（彎矩彎矩M M 0 0，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T = 0T = 0） 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸（彎矩彎矩M M 0 0，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T T 0 0） 傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸（彎矩彎矩M M = = 0 0，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩

2、T T 0 0） 2 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸 心軸心軸 傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸 轉(zhuǎn)動(dòng)心軸轉(zhuǎn)動(dòng)心軸 固定心軸固定心軸 3 2 . .按軸線形狀分按軸線形狀分 3 . .按截面形狀分按截面形狀分 直軸直軸 空心軸空心軸 曲軸曲軸 撓性軸撓性軸 實(shí)心軸實(shí)心軸 4 5 二、軸的結(jié)構(gòu)二、軸的結(jié)構(gòu) 1.1.滿足強(qiáng)度、剛度的要求滿足強(qiáng)度、剛度的要求; ; 2.2.滿足工藝性要求滿足工藝性要求: : 軸上零件軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置、便要有準(zhǔn)確的工作位置、便 于裝拆和調(diào)整；于裝拆和調(diào)整； 軸應(yīng)有良好的制造工藝、軸應(yīng)有良好的制造工藝、應(yīng)力集中應(yīng)力集中 少，軸的受力狀態(tài)好少，軸的受力狀態(tài)好。 二、軸的設(shè)計(jì)內(nèi)容、特點(diǎn)和步驟二、軸的設(shè)計(jì)內(nèi)

3、容、特點(diǎn)和步驟 1.1.內(nèi)容：內(nèi)容：強(qiáng)度強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)穩(wěn)定性剛度、振動(dòng)穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.2.特點(diǎn)：特點(diǎn)：三邊：三邊：邊計(jì)算、邊畫(huà)圖、邊修改邊計(jì)算、邊畫(huà)圖、邊修改 三結(jié)合：三結(jié)合：估算與精算、計(jì)算與畫(huà)圖、軸的設(shè)計(jì)與軸上零件的設(shè)計(jì)估算與精算、計(jì)算與畫(huà)圖、軸的設(shè)計(jì)與軸上零件的設(shè)計(jì) 3.3.步驟：步驟：選材選材初定軸徑初定軸徑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精確驗(yàn)算（強(qiáng)度校核）精確驗(yàn)算（強(qiáng)度校核） 軸的材料和結(jié)構(gòu)軸的材料和結(jié)構(gòu) 一、軸的材料一、軸的材料 1.1.碳素鋼碳素鋼 3535、4545、5050 2.2.合金鋼合金鋼 20Cr20Cr、 40Cr40Cr 常用材料及力學(xué)性能常用材料及力學(xué)性能 （

4、表（表9-19-1） 6 （一）軸的外形結(jié)構(gòu)（一）軸的外形結(jié)構(gòu) （二）軸上零件的（二）軸上零件的 定位和固定方法定位和固定方法 階梯軸階梯軸 軸頸、軸頭、軸身軸頸、軸頭、軸身 軸向、周向軸向、周向 軸肩、套筒、軸端擋圈軸肩、套筒、軸端擋圈 彈簧擋圈彈簧擋圈 圓螺母圓螺母 鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接花鍵聯(lián)接花鍵聯(lián)接 銷(xiāo)聯(lián)接銷(xiāo)聯(lián)接過(guò)盈聯(lián)接過(guò)盈聯(lián)接 7 定位軸肩定位軸肩零件定位零件定位 h 35 mm 非定位軸肩非定位軸肩便于裝配便于裝配 h=(0.5 1)mm 為便于裝拆為便于裝拆 階梯軸階梯軸軸肩軸肩 d d minmin在最外端、必有定位軸環(huán) 在最外端、必有定位軸環(huán) 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意: : 軸承定位

5、軸肩軸承定位軸肩( (套筒套筒) )不能過(guò)高不能過(guò)高( (以便拆卸以便拆卸) ) 軸長(zhǎng)軸長(zhǎng) 輪轂寬度輪轂寬度 安裝標(biāo)準(zhǔn)件軸段直徑，安裝標(biāo)準(zhǔn)件軸段直徑， (a)(a)滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承 (b)(b)聯(lián)軸器聯(lián)軸器 (c)(c)密封件密封件 軸肩圓角軸肩圓角 輪轂孔圓角輪轂孔圓角( (倒角倒角) ) (保證零件固定保證零件固定) 應(yīng)套其內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)套其內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn) ( (為保證軸上零件與軸肩貼合為保證軸上零件與軸肩貼合) ) 8 9 10 11 1) 1) 軸肩處要有過(guò)渡圓角軸肩處要有過(guò)渡圓角 2) 2) 鍵槽應(yīng)位于同一母線上鍵槽應(yīng)位于同一母線上 3) 3) 螺紋退刀槽螺紋退刀槽 4) 4) 砂輪越程槽砂輪

6、越程槽 13 三三. 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟 1.擬定軸上零件裝配方案擬定軸上零件裝配方案不同的結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu) 較好較好 14 15 33 3 6 3 3 2 . 0 1055. 9 2 . 0 2 . 0 n P C n pT d d T W T TT T T T (3) 只計(jì)轉(zhuǎn)矩只計(jì)轉(zhuǎn)矩按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度 16 1）由外向內(nèi)定各段）由外向內(nèi)定各段直徑直徑 2）由內(nèi)向外定各段）由內(nèi)向外定各段長(zhǎng)度長(zhǎng)度 4.確定軸上零件周向固定及結(jié)構(gòu)要素確定軸上零件周向固定及結(jié)構(gòu)要素 17 兩端軸承蓋與箱體之間兩端軸承蓋與箱體之間無(wú)調(diào)整墊片；無(wú)調(diào)整墊片； 軸承與軸承與齒輪齒輪之間之間無(wú)定位軸套、裝齒輪的

7、軸段長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)；無(wú)定位軸套、裝齒輪的軸段長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)； 齒輪與軸之間齒輪與軸之間無(wú)鍵聯(lián)接；無(wú)鍵聯(lián)接； 軸肩過(guò)高，難以拆卸軸承；軸肩過(guò)高，難以拆卸軸承； 軸頸過(guò)長(zhǎng)，軸頸過(guò)長(zhǎng)，軸承裝拆不方便；無(wú)退刀槽。軸承裝拆不方便；無(wú)退刀槽。 軸承蓋與軸之間軸承蓋與軸之間無(wú)無(wú)間隙，且間隙，且無(wú)密封件；無(wú)密封件； 聯(lián)軸器無(wú)定位軸肩；聯(lián)軸器無(wú)定位軸肩； 鍵過(guò)長(zhǎng)（應(yīng)短于輪轂長(zhǎng)度）。鍵過(guò)長(zhǎng)（應(yīng)短于輪轂長(zhǎng)度）。 18 四處錯(cuò)誤正確答案 三處錯(cuò)誤正確答案 19 20 四四 軸的計(jì)算軸的計(jì)算 軸的工作能力主要取決于軸的工作能力主要取決于強(qiáng)度強(qiáng)度和剛度，和剛度， 高速軸還要校核振動(dòng)穩(wěn)定性。高速軸還要校核振動(dòng)穩(wěn)定性。 軸的強(qiáng)度計(jì)算軸的

8、強(qiáng)度計(jì)算、軸的剛度計(jì)算、軸的剛度計(jì)算( (略略) ) 一、軸的強(qiáng)度計(jì)算一、軸的強(qiáng)度計(jì)算 1.1.按扭矩計(jì)算按扭矩計(jì)算 應(yīng)用條件：應(yīng)用條件： (1)(1)軸只傳遞轉(zhuǎn)矩，不承受彎矩（或很小的彎矩）軸只傳遞轉(zhuǎn)矩，不承受彎矩（或很小的彎矩） (2)(2) 彎矩未知，按扭矩作初步計(jì)算。彎矩未知，按扭矩作初步計(jì)算。 21 2.2.按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算（當(dāng)量彎矩）（當(dāng)量彎矩） 應(yīng)用條件：應(yīng)用條件：已知軸承位置以及作用在軸上的載荷性質(zhì)、大已知軸承位置以及作用在軸上的載荷性質(zhì)、大 小小、方向和作用點(diǎn)。、方向和作用點(diǎn)。 步步 驟：驟：繪制受力計(jì)算簡(jiǎn)圖繪制受力計(jì)算簡(jiǎn)圖，計(jì)算所有力引起的彎矩，合，計(jì)算

9、所有力引起的彎矩，合 成彎矩成彎矩M M；計(jì)算扭矩，合成當(dāng)量彎矩；計(jì)算扭矩，合成當(dāng)量彎矩M MV V。 合成彎矩合成彎矩 當(dāng)量彎矩當(dāng)量彎矩 設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)公式 22 水平垂直 MMM 22 )(TMMV 3 1 .0 1b V M d 校正系數(shù)校正系數(shù) 見(jiàn)見(jiàn)P P236 236： ： 不變的轉(zhuǎn)矩不變的轉(zhuǎn)矩 0.30.3 脈動(dòng)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的轉(zhuǎn)矩 0.60.6 對(duì)稱的轉(zhuǎn)矩對(duì)稱的轉(zhuǎn)矩 1 1 -1b -1b 見(jiàn)表 見(jiàn)表9-39-3 軸上有單鍵，直徑增大軸上有單鍵，直徑增大4 % ; ;有雙鍵有雙鍵, ,直徑增大直徑增大10 % 22 2 2 聯(lián)軸器和離合器聯(lián)軸器和離合器 聯(lián)軸器和離合器主要是用于軸與軸間

10、的聯(lián)接，聯(lián)軸器和離合器主要是用于軸與軸間的聯(lián)接， 使兩根軸一起旋轉(zhuǎn)并傳遞扭矩。使兩根軸一起旋轉(zhuǎn)并傳遞扭矩。 兩者的區(qū)別：兩者的區(qū)別： 聯(lián)軸器和離合器均已標(biāo)準(zhǔn)化了，應(yīng)用聯(lián)軸器和離合器均已標(biāo)準(zhǔn)化了，應(yīng)用 時(shí)根據(jù)需要選用。時(shí)根據(jù)需要選用。 類(lèi)型？型號(hào)？類(lèi)型？型號(hào)？ 安全聯(lián)軸器與離合器安全聯(lián)軸器與離合器-機(jī)器工作時(shí)，若轉(zhuǎn)矩超過(guò)規(guī)定值，即機(jī)器工作時(shí)，若轉(zhuǎn)矩超過(guò)規(guī)定值，即 可自行斷開(kāi)或打滑，可自行斷開(kāi)或打滑， 以保證機(jī)器中的主要零件不因過(guò)載而損壞；以保證機(jī)器中的主要零件不因過(guò)載而損壞； 特殊功用的聯(lián)軸器與離合器特殊功用的聯(lián)軸器與離合器用于某些特殊要求處，如：在用于某些特殊要求處，如：在 一定的回轉(zhuǎn)方向或達(dá)

11、到一定轉(zhuǎn)速時(shí)，聯(lián)軸器或離合器即可自動(dòng)一定的回轉(zhuǎn)方向或達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)，聯(lián)軸器或離合器即可自動(dòng) 接合或分離等；接合或分離等； 23 24 被聯(lián)接兩軸間的各種相對(duì)位移無(wú)補(bǔ)償能力，故被聯(lián)接兩軸間的各種相對(duì)位移無(wú)補(bǔ)償能力，故 對(duì)兩軸對(duì)中性的要求高。當(dāng)兩軸有相對(duì)位移時(shí)，會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)引起對(duì)兩軸對(duì)中性的要求高。當(dāng)兩軸有相對(duì)位移時(shí)，會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)引起 附加載荷。這類(lèi)聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。附加載荷。這類(lèi)聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。 25 傳遞的轉(zhuǎn)矩大、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、壽命長(zhǎng)；對(duì)沖擊載荷較敏感、傳遞的轉(zhuǎn)矩大、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、壽命長(zhǎng)；對(duì)沖擊載荷較敏感、 要求兩軸對(duì)中。適用于兩軸嚴(yán)格對(duì)中的場(chǎng)合。要求兩軸對(duì)中。適用于兩軸嚴(yán)格對(duì)中的場(chǎng)合。 聯(lián)軸器

12、聯(lián)軸器 剛性剛性 撓性撓性 凸緣聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器 套筒聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器 夾殼聯(lián)軸器夾殼聯(lián)軸器 盤(pán)銷(xiāo)聯(lián)軸器盤(pán)銷(xiāo)聯(lián)軸器 滑塊聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器 萬(wàn)向聯(lián)軸器萬(wàn)向聯(lián)軸器 彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器 彈性圓盤(pán)聯(lián)軸器彈性圓盤(pán)聯(lián)軸器 金屬?gòu)椥栽闲月?lián)軸器金屬?gòu)椥栽闲月?lián)軸器 具有緩沖、吸振性；強(qiáng)度低、壽命短。適用于頻繁啟動(dòng)、具有緩沖、吸振性；強(qiáng)度低、壽命短。適用于頻繁啟動(dòng)、 高速及雙向運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。高速及雙向運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。 無(wú)彈性元件無(wú)彈性元件 有彈性元件有彈性元件 26 套筒聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器 凸緣聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器 27 夾殼聯(lián)軸器夾殼聯(lián)軸器 滑塊聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器 萬(wàn)向聯(lián)軸器萬(wàn)向聯(lián)軸器 28 潘存云教授

13、研制 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：利用一條公用的雙排鏈條同時(shí)與兩個(gè)齒數(shù)相同利用一條公用的雙排鏈條同時(shí)與兩個(gè)齒數(shù)相同 的并列鏈輪嚙合來(lái)實(shí)現(xiàn)兩半鏈軸器的聯(lián)接。的并列鏈輪嚙合來(lái)實(shí)現(xiàn)兩半鏈軸器的聯(lián)接。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、質(zhì)量小、裝拆方便、維結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、質(zhì)量小、裝拆方便、維 修容易、成本低廉。修容易、成本低廉。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、質(zhì)量小、裝拆方便、維修容易、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、質(zhì)量小、裝拆方便、維修容易、 成本低廉，有一定的補(bǔ)償性能和緩沖性能。成本低廉，有一定的補(bǔ)償性能和緩沖性能。 因鏈條的套筒與鏈輪之間存在間隙，不適于逆向傳動(dòng)和因鏈條的套筒與鏈輪之間存在間隙，不適于逆向傳動(dòng)和 啟動(dòng)頻繁或立式軸傳動(dòng)。同時(shí)受離心力的影響不適于高速傳動(dòng)。啟動(dòng)頻繁或立式軸傳動(dòng)。同時(shí)受離心力的影響不適于高速傳動(dòng)。 29 尼龍銷(xiāo)尼龍銷(xiāo) 擋板擋板 cc 銷(xiāo)與擋板之銷(xiāo)與擋板之 間留有間隙間留有間隙 潘存云教授研制 c 圓柱孔圓柱孔 圓錐孔圓錐孔 31 二、二、 聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的選擇 1.1.根據(jù)工作條件確定類(lèi)型根據(jù)工作條件確定類(lèi)型 對(duì)中性？轉(zhuǎn)速對(duì)中性？轉(zhuǎn)速? ? 轉(zhuǎn)矩？轉(zhuǎn)矩？ 載荷平穩(wěn)性？載荷平穩(wěn)性？ 2.2.由軸徑由軸徑d d、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩T T、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速n n 確定型號(hào)確定型號(hào) TKT Aj 計(jì)算轉(zhuǎn)矩計(jì)算轉(zhuǎn)矩= =工作情況系數(shù)工作情況系數(shù) 名義轉(zhuǎn)矩名義轉(zhuǎn)矩 原