機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸PPT教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸u按軸形狀分：按軸形狀分： 第1頁/共26頁二、軸的材料二、軸的材料1.1.碳素鋼碳素鋼3535，4545，5050等優(yōu)質(zhì)中碳鋼應(yīng)用較多。其中以等優(yōu)質(zhì)中碳鋼應(yīng)用較多。其中以4545鋼應(yīng)用最廣。鋼應(yīng)用最廣。2.2.合金鋼合金鋼29Cr29Cr，20CrMnTi20CrMnTi等低合金鋼。等低合金鋼。 在高溫、重載和高速下常用在高溫、重載和高速下常用40CrNi40CrNi，38CrMoAl38CrMoAl等合金結(jié)構(gòu)鋼。等合金結(jié)構(gòu)鋼。三、軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容三、軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.1.選擇軸適宜材料選擇軸適宜材料2.2.確定軸的合理結(jié)構(gòu)確定軸的合理結(jié)構(gòu)3.3.計(jì)算軸

2、的工作能力計(jì)算軸的工作能力強(qiáng)度強(qiáng)度剛度剛度振動(dòng)穩(wěn)定性振動(dòng)穩(wěn)定性第2頁/共26頁10-2 10-2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一一、軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則、軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則滿足工作需要滿足工作需要質(zhì)量輕，尺寸小，工藝性好質(zhì)量輕，尺寸小，工藝性好 二、軸的組成二、軸的組成 軸頭：軸頭：軸與傳動(dòng)件輪轂之間的配合。軸與傳動(dòng)件輪轂之間的配合。軸頸：軸頸：軸與軸承之間的配合。軸與軸承之間的配合。軸身：軸身：連接軸頭與軸頸而設(shè)置的軸段。連接軸頭與軸頸而設(shè)置的軸段。第3頁/共26頁軸頭軸頭軸頸軸頸軸身軸身軸頭軸頭二、軸的組成二、軸的組成 第4頁/共26頁二、軸的組成二、軸的組成 第5頁/共26頁三、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、軸

3、的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.1.制造安裝要求制造安裝要求軸上零件的軸向固定與夾緊。軸上零件的軸向固定與夾緊。 固定固定： 套筒套筒 ，螺母螺母 ，軸肩，軸肩 ，軸端擋圈，軸端擋圈 夾緊：夾緊：鎖緊擋圈，彈性擋圈鎖緊擋圈，彈性擋圈 ，套筒，套筒 ，圓螺母，圓螺母 ，軸端擋圈，軸端擋圈 第6頁/共26頁 軸上周向固定軸上周向固定 三、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鍵，花鍵，銷，過盈配合。鍵，花鍵，銷，過盈配合。第7頁/共26頁u幾個(gè)注意問題幾個(gè)注意問題 軸肩的圓倒角必須小于相配零件的倒角或圓角半徑；軸肩的圓倒角必須小于相配零件的倒角或圓角半徑； 軸肩高度必須大于零件的倒角或圓角半徑。軸肩高度必須大于零件的倒角或圓

4、角半徑。,aarr rc,ar ac和和 第8頁/共26頁套筒、螺母、軸端擋圈作軸向固定時(shí)，裝零件的軸段長度應(yīng)比零套筒、螺母、軸端擋圈作軸向固定時(shí)，裝零件的軸段長度應(yīng)比零 件輪轂短件輪轂短2 23mm3mm。確保套筒、螺母、軸端擋圈能靠緊零件端面。確保套筒、螺母、軸端擋圈能靠緊零件端面。u幾個(gè)注意問題幾個(gè)注意問題 第9頁/共26頁u幾個(gè)注意問題幾個(gè)注意問題 軸上磨削的軸段，應(yīng)有砂輪越程槽；車制螺紋應(yīng)有退刀槽。軸上磨削的軸段，應(yīng)有砂輪越程槽；車制螺紋應(yīng)有退刀槽。1.6磨削磨削螺紋螺紋同一軸上，鍵槽在軸的同一側(cè)，且盡量尺寸相同。同一軸上，鍵槽在軸的同一側(cè)，且盡量尺寸相同。第10頁/共26頁2.2.

5、軸上零件的布置與結(jié)構(gòu)軸上零件的布置與結(jié)構(gòu)盡量減小軸上載荷盡量減小軸上載荷 改變軸上零件結(jié)構(gòu)減小軸上載荷改變軸上零件結(jié)構(gòu)減小軸上載荷3 3避免或減小應(yīng)力集中避免或減小應(yīng)力集中階梯軸，應(yīng)圓角過渡階梯軸，應(yīng)圓角過渡盡量不在軸上開橫孔盡量不在軸上開橫孔 在重要結(jié)構(gòu)中，采用卸載槽，增大軸肩圓角半徑在重要結(jié)構(gòu)中，采用卸載槽，增大軸肩圓角半徑 三、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第11頁/共26頁軸承內(nèi)圈軸承內(nèi)圈無法固定無法固定螺母無法擰入螺母無法擰入無螺紋退刀槽無螺紋退刀槽軸肩太高軸肩太高改正之后改正之后例題例題1 1 軸的結(jié)構(gòu)分析軸的結(jié)構(gòu)分析 第12頁/共26頁例題例題2 2 軸的結(jié)構(gòu)分析軸的結(jié)構(gòu)分析 套筒

6、無法裝入套筒無法裝入軸承處不需鍵軸承處不需鍵鍵無法裝入鍵無法裝入改正之后改正之后第13頁/共26頁多個(gè)鍵應(yīng)在多個(gè)鍵應(yīng)在同一母線上同一母線上左側(cè)鍵太長套筒無法裝入左側(cè)鍵太長套筒無法裝入例題例題3 3 軸的結(jié)構(gòu)分析軸的結(jié)構(gòu)分析 改正之后改正之后第14頁/共26頁10-3 10-3 軸的強(qiáng)度計(jì)算軸的強(qiáng)度計(jì)算一、傳動(dòng)軸的強(qiáng)度計(jì)算一、傳動(dòng)軸的強(qiáng)度計(jì)算由材料力學(xué)，圓截面軸抗扭強(qiáng)度條件：由材料力學(xué)，圓截面軸抗扭強(qiáng)度條件：6339.55 100.20.2TTTTTpWdd n設(shè)計(jì)公式：設(shè)計(jì)公式：633339.55 100.20.2TTTpPdCnn一般開一個(gè)鍵槽：一般開一個(gè)鍵槽： 開兩個(gè)鍵槽：開兩個(gè)鍵槽： 注

7、：注： 1.03d1.07d上式為軸頸的初步估算值，是軸上受扭段的最小直徑。上式為軸頸的初步估算值，是軸上受扭段的最小直徑。將軸徑取為標(biāo)準(zhǔn)值。將軸徑取為標(biāo)準(zhǔn)值。第15頁/共26頁二、心軸的強(qiáng)度計(jì)算二、心軸的強(qiáng)度計(jì)算心軸的彎曲強(qiáng)度條件：心軸的彎曲強(qiáng)度條件： 30.1wwMMWd設(shè)計(jì)公式：設(shè)計(jì)公式： 30.1wMd靜應(yīng)力狀態(tài)下：靜應(yīng)力狀態(tài)下： 脈動(dòng)應(yīng)力狀態(tài)下：脈動(dòng)應(yīng)力狀態(tài)下： 軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)：軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)： 1ww 0ww 1ww式中式中第16頁/共26頁三、轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度計(jì)算三、轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度計(jì)算鋼軸危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎曲應(yīng)力強(qiáng)度條件：鋼軸危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎曲應(yīng)力強(qiáng)度條件：222213()1()0.1eewwMMTMT

8、d設(shè)計(jì)公式：設(shè)計(jì)公式：310.1ewMd對不變轉(zhuǎn)矩：對不變轉(zhuǎn)矩： 對脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩：對脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩： 對對稱循環(huán)轉(zhuǎn)矩：對對稱循環(huán)轉(zhuǎn)矩： 110.3ww100.6ww111.0ww式中式中當(dāng)量彎矩當(dāng)量彎矩若若考慮鍵槽對軸強(qiáng)度的削弱考慮鍵槽對軸強(qiáng)度的削弱求得的直徑應(yīng)增大求得的直徑應(yīng)增大4%4%7%7%。單鍵取小值；雙鍵取大值。單鍵取小值；雙鍵取大值。第17頁/共26頁單級斜齒圓柱齒輪減速器單級斜齒圓柱齒輪減速器 例題例題已知：已知：軸上齒輪的分度圓直徑，作用在齒輪上的切向力，徑向力，軸上齒輪的分度圓直徑，作用在齒輪上的切向力，徑向力，軸向力，傳動(dòng)不逆轉(zhuǎn)軸向力，傳動(dòng)不逆轉(zhuǎn)，軸的材料為軸的材料為4545鋼，進(jìn)行

9、調(diào)質(zhì)處理。鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。 試校核：試校核：該軸的強(qiáng)度。該軸的強(qiáng)度。 第18頁/共26頁例題（續(xù)）例題（續(xù)）第19頁/共26頁例題（續(xù)）例題（續(xù)）解：這是一轉(zhuǎn)軸：彎扭組合，解：這是一轉(zhuǎn)軸：彎扭組合，tF產(chǎn)生扭矩，其余產(chǎn)生彎矩。產(chǎn)生扭矩，其余產(chǎn)生彎矩。1 1求水平面反力求水平面反力 AHBHF,F080800AHBHAHBHcAHBHtMFFFFFFF AHBHF= F= 2750N2 2求垂直面反力求垂直面反力 AVBVF,F0802 800200rxBVAAVBVrdMFFFFFFF BVAVF= 2326NF= 254N第20頁/共26頁例題（續(xù)）例題（續(xù)）3 3畫彎矩圖畫彎矩圖水平方向

10、彎矩圖水平方向彎矩圖HM由由 產(chǎn)生。產(chǎn)生。 ,AHBHFF垂直方向彎矩圖垂直方向彎矩圖 由由 產(chǎn)生。產(chǎn)生。 ,AVBVrFFFVM第21頁/共26頁例題（續(xù)）例題（續(xù)） 合成彎矩圖合成彎矩圖 222222221122020.3221220186288cHCVCcHCVCMMMNmMMMNm第22頁/共26頁例題（續(xù)）例題（續(xù)）4 4畫扭矩圖畫扭矩圖280550077022tdTFNm5 5求當(dāng)量彎矩求當(dāng)量彎矩 2222211()221(0.6 770)512288512cecc eceMMTNmMMNmMNm第23頁/共26頁例題（續(xù)）例題（續(xù)）6 6計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸直徑計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸直徑軸材料選用軸材料選用4545鋼，調(diào)質(zhì)處理。鋼，調(diào)質(zhì)處理。 160wMPa31