機械設(shè)計ppt課件軸的的概述結(jié)構(gòu)設(shè)計計算及設(shè)計實例分析

1、1 軸的概述2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計3 軸的計算 軸4 軸的設(shè)計實例軸的概述1一、軸的用途及分類軸的概述軸的主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運動和動力。 按照承受載荷的不同，軸可分為： 除了剛性軸外，還有鋼絲軟軸，可以把回轉(zhuǎn)運動靈活地傳到不開敞地空間位置。 轉(zhuǎn)軸同時承受彎矩和扭矩的軸，如減速器的軸。 心軸只承受彎矩的軸，如火車車輪軸。 傳動軸只承受扭矩的軸，如汽車的傳動軸。直軸根據(jù)外形的不同，可分為光軸和階梯軸。按照軸線形狀的不同，軸可分為曲軸和直軸兩大類。軸一般是實心軸，有特殊要求時也可制成空心軸，如航空發(fā)動機的主軸。圖例 軸的概述2二、軸設(shè)計的主要內(nèi)容 軸的設(shè)計包括結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作能力驗算兩方面的內(nèi)容。

2、（1）根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地 確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。 （2）軸的承載能力驗算指的是軸的強度、剛度和振動穩(wěn)定性等方面的驗算。 軸的概述根據(jù)總體結(jié)構(gòu)的要求進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的承載能力驗算驗算合格?結(jié) 束yesno 軸的設(shè)計過程是：碳鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性比較低，適用于一般要求的軸。合金鋼比碳鋼有更高的力學(xué)性能和更好的淬火性能，在傳遞大功率并要求減小尺寸和質(zhì)量、要求高的耐磨性，以及處于高溫、低溫和腐蝕條件下的軸常采用合金鋼。在一般工作溫度下（低于200），各種碳鋼和合金鋼的彈性模量均相差不多，因此相同尺寸的碳鋼和合金鋼軸的剛度相差不多。軸的概述3軸

3、的概述三、軸的材料軸的材料主要是碳鋼和合金鋼，鋼軸的毛坯多數(shù)用圓鋼或鍛件，各種熱處理和表面強化處理可以顯著提高軸的抗疲勞強度。 軸的常用材料及其主要力學(xué)特性表 高強度鑄鐵和球墨鑄鐵可用于制造外形復(fù)雜的軸，且具有價廉、良好的吸振性和耐磨性，以及對應(yīng)力集中的敏感性較低等優(yōu)點，但是質(zhì)較脆。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該確定：軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計一、擬定軸上零件的裝配方案 二、軸上零件的定位 軸上零件的軸向定位是以軸肩、套筒、軸端擋圈和圓螺母等來保證的。 軸上零件的周向定位是通過鍵、花鍵、銷、緊定螺釘以及過盈配合來實現(xiàn)的。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該保證： 軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位

4、置； 軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整； 軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。軸上零件的裝配方案不同，則軸的結(jié)構(gòu)形狀也不相同。設(shè)計時可擬定幾種裝配方案，進(jìn)行分析與選擇。 詳細(xì)介紹 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計三、各軸轂直徑和長度的確定 首先按軸所受的扭矩估算軸徑，作為軸的最小軸徑dmin。 有配合要求的軸段，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑。 安裝標(biāo)準(zhǔn)件的軸徑，應(yīng)滿足裝配尺寸要求。 有配合要求的零件要便于裝拆。 應(yīng)保證軸上零件能可靠的軸向固定。四、提高軸的強度的常用措施 合理布置軸上零件以減小軸的載荷 改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)以減小軸的載荷 改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)以減小應(yīng)力集中的影響 改進(jìn)軸的表面質(zhì)量以提高軸的疲勞強度 詳細(xì)說明軸的結(jié)構(gòu)設(shè)

5、計3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計五、軸的結(jié)構(gòu)工藝性 在滿足使用要求的前提下，軸的結(jié)構(gòu)越簡單，工藝性越好。軸上應(yīng)有滿足加工和裝配所要求的倒角、圓角、螺紋退刀槽和砂輪越程槽等。 軸的計算1軸的計算一、軸的強度校核計算 1扭轉(zhuǎn)強度條件計算 這種方法用于只受扭矩或主要受扭矩的不太重要的軸的強度計算。在作軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，通常用這種方法初步估算軸徑。實心軸的直徑為： 3333033 2 . 0109550 2 . 0109550npanpnpdtt 2 . 010955033tttdnpwt軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為為了計及鍵槽對軸的削弱，可按以下方式修正軸徑有一個鍵槽有兩個鍵槽軸徑d100mm軸徑增大3%軸徑增大7%軸徑d10

6、0mm軸徑增大5%7%軸徑增大10%15%軸的計算2軸的計算2 按彎扭合成進(jìn)行強度條件驗算 一般的轉(zhuǎn)軸強度用這種方法驗算。計算步驟如下： 軸的彎矩與扭矩分析 軸的計算3)()2(4)(12222wtmwtwmca為考慮彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力循環(huán)特性不同時的折合系數(shù)。 校核軸的強度軸的彎扭合成強度條件為：軸的計算2按彎扭合成進(jìn)行強度條件驗算 一般的轉(zhuǎn)軸強度用這種方法驗算。計算步驟如下： 軸的彎矩與扭矩分析式中-1為對稱循環(huán)變應(yīng)力時軸的許用彎曲應(yīng)力（可查表選?。辉敿?xì)內(nèi)容 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力靜應(yīng)力脈動循環(huán)變應(yīng)力對稱循環(huán)變應(yīng)力彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力 0.3 0. =1軸的計算4軸的計算3按疲勞強度條件進(jìn)行校

7、核 在已知軸的外形、尺寸及載荷的情況下，可對軸的疲勞強度進(jìn)行校核，軸的疲勞強度條件為 ssssssca224按靜強度條件進(jìn)行校核 對于瞬時過載很大，或應(yīng)力循環(huán)的不對稱性較為嚴(yán)重的軸，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行靜強度條件校核。軸的靜強度條件為： sssssscassssss22詳細(xì)內(nèi)容詳細(xì)內(nèi)容 軸的計算5軸的計算二、軸的剛度校核計算 1. 軸的彎曲剛度校核計算 軸的彎曲剛度條件為 撓度 yy 偏轉(zhuǎn)角 2軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計算 軸的扭轉(zhuǎn)剛度以扭轉(zhuǎn)角來度量。軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件為 y和分別為軸的許用撓度及許用偏轉(zhuǎn)角。 軸的彎曲剛度以撓度y和偏轉(zhuǎn)角來度量。對于光軸，可直接用材料力學(xué)中的公式計算其撓度或偏轉(zhuǎn)角。對于階梯軸，可將

8、其轉(zhuǎn)化為當(dāng)量直徑的光軸后計算其撓度或偏轉(zhuǎn)角。 更多內(nèi)容詳細(xì)說明 軸的計算6軸的計算三、軸的振動及振動穩(wěn)定性的概念 軸是一彈性體，旋轉(zhuǎn)時，會產(chǎn)生彎曲振動、扭轉(zhuǎn)振動及縱向振動。 當(dāng)軸的振動頻率與軸的自振頻率相同時，就會產(chǎn)生共振。 共振時軸的轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速。 臨界轉(zhuǎn)速可以有很多個，其中一階臨界轉(zhuǎn)速下振動最為激烈，最為危險，一般通用機械中的軸很少發(fā)生共振。若發(fā)生共振，多為彎曲共振。一階臨界轉(zhuǎn)速 013030260ygmkncc 剛性軸：工作轉(zhuǎn)速低于一階臨界轉(zhuǎn)速的軸； 撓性軸：工作轉(zhuǎn)速超過一階臨界轉(zhuǎn)速的軸；一般情況下，應(yīng)使軸的工作轉(zhuǎn)速n0.85nc1，或1.15 nc1n0.85 nc2。滿足上述條件的軸就是具有了彎曲振動的穩(wěn)定性。 詳細(xì)推導(dǎo)軸的設(shè)計實例軸的結(jié)構(gòu)分析裝配過程演示軸的設(shè)計實例一、軸的結(jié)構(gòu)分析軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整，軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。下面通過一具體