軸和軸轂連接設(shè)計(jì)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)6- -1 概概 述述一、軸的功用一、軸的功用 支撐回轉(zhuǎn)零件支撐回轉(zhuǎn)零件 傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩二、軸的類型二、軸的類型 心心 軸軸 只承受彎矩只承受彎矩 傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸 只承受轉(zhuǎn)矩只承受轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 軸軸 既受彎矩、又受轉(zhuǎn)矩既受彎矩、又受轉(zhuǎn)矩按受載按受載 直直 軸軸 曲曲 軸軸按軸心線按軸心線 撓性鋼絲軸撓性鋼絲軸其其 他他轉(zhuǎn)動(dòng)心軸轉(zhuǎn)動(dòng)心軸固定心軸固定心軸機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)概述軸和軸轂連接設(shè)計(jì)概述機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)概述軸和軸轂連接設(shè)計(jì)概述機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)概述軸和軸轂連接設(shè)計(jì)概述機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械

2、設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)概述軸和軸轂連接設(shè)計(jì)概述機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)概述軸和軸轂連接設(shè)計(jì)概述機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)概述軸和軸轂連接設(shè)計(jì)概述機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)概述軸和軸轂連接設(shè)計(jì)概述機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)概述軸和軸轂連接設(shè)計(jì)概述機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2、強(qiáng)度問題、強(qiáng)度問題 防止軸發(fā)生疲勞斷裂或塑性變形防止軸發(fā)生疲勞斷裂或塑性變形3、剛度問題、剛度問題 防止軸發(fā)生過大的彈性變形防止軸發(fā)生過大的彈性變形4、振動(dòng)穩(wěn)定性問題、振動(dòng)穩(wěn)定性問

3、題 防止軸系發(fā)生共振防止軸系發(fā)生共振三、軸設(shè)計(jì)時(shí)所要解決的問題三、軸設(shè)計(jì)時(shí)所要解決的問題1、結(jié)構(gòu)問題、結(jié)構(gòu)問題 確定軸的形狀和尺寸確定軸的形狀和尺寸6- -2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸頸軸頸 與軸承相配的與軸承相配的部分；部分；軸頭軸頭 與與輪轂輪轂相配的相配的部分；部分；軸身軸身 連接軸頸與軸連接軸頸與軸頭的部分；頭的部分；軸頸軸頸 軸頭軸頭 軸身軸身 輪轂輪轂機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足的基本要求：軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足的基本要求：加工工藝性要好加工工藝性要好, ,材料省、重量輕材料省、重量輕便于軸上零件裝拆便于軸上零件裝拆軸上零件

4、要有準(zhǔn)確的定位軸上零件要有準(zhǔn)確的定位軸上零件要有可靠的固定軸上零件要有可靠的固定盡量減小應(yīng)力集中盡量減小應(yīng)力集中光軸光軸 等強(qiáng)度軸等強(qiáng)度軸 階梯軸階梯軸 d機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)倒角倒角 加工方法不同，軸的結(jié)構(gòu)也可能不同加工方法不同，軸的結(jié)構(gòu)也可能不同 裝拆應(yīng)方便：裝拆應(yīng)方便： 軸的直徑應(yīng)圓整成標(biāo)準(zhǔn)值。軸的直徑應(yīng)圓整成標(biāo)準(zhǔn)值。加工螺紋應(yīng)加工螺紋應(yīng)有退刀槽有退刀槽 鍵槽靠近零鍵槽靠近零件裝入端件裝入端 軸上鍵槽應(yīng)處于同一加工方向，且寬度盡可能相等。軸上鍵槽應(yīng)處于同一加工方向，且寬度盡可能相等。 r倒角、倒角、導(dǎo)向錐面導(dǎo)向錐面； 砂輪越程槽砂

5、輪越程槽 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定位定位 使軸上零件處于正確的工作位置；使軸上零件處于正確的工作位置；軸肩或軸環(huán)軸肩或軸環(huán)固定固定 使軸上零件牢固地保持這一位置，使軸上零件牢固地保持這一位置，防止軸上零件工作時(shí)發(fā)生軸向躥動(dòng)。防止軸上零件工作時(shí)發(fā)生軸向躥動(dòng)。常用的軸向定位和固定方法：常用的軸向定位和固定方法：定位軸肩：定位軸肩：非定位軸肩非定位軸肩：為保證定位準(zhǔn)確，為保證定位準(zhǔn)確， C 或或 R r 軸環(huán)寬度一般?。狠S環(huán)寬度一般?。篵 1.4 h 圓整成整數(shù)圓整成整數(shù) 軸過渡圓角半徑軸過渡圓角半徑軸徑軸徑h12 mm，作用是便于軸上零件的裝

6、拆，作用是便于軸上零件的裝拆h( (0.070.1) )d機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)套套 筒筒軸端擋圈軸端擋圈彈性擋圈彈性擋圈圓圓 螺螺 母母錐錐 面面對軸上零件起固定作用。對軸上零件起固定作用。常用于近距離的兩個(gè)零件間的固定。常用于近距離的兩個(gè)零件間的固定。用于軸上兩零件距離較遠(yuǎn)時(shí)，或軸端。用于軸上兩零件距離較遠(yuǎn)時(shí)，或軸端。需切制螺紋，削弱了軸的強(qiáng)度。需切制螺紋，削弱了軸的強(qiáng)度。需切環(huán)槽，削弱了軸的強(qiáng)度。需切環(huán)槽，削弱了軸的強(qiáng)度。承受不大的軸向力。承受不大的軸向力。用于固定軸端零件，能承受較大的軸向力。用于固定軸端零件，能承受較大的軸向力。

7、常與軸端擋圈配合使用。常與軸端擋圈配合使用。注意：注意：采用這些方法固定軸采用這些方法固定軸上零件時(shí)，為保證固上零件時(shí)，為保證固定可靠，定可靠，應(yīng)使：應(yīng)使：軸頭長度比輪軸頭長度比輪轂寬度短轂寬度短23 mm，即：即：lB - - (23)緊定螺釘緊定螺釘機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鍵鍵 連連 接接目的目的 防止軸上零件與軸發(fā)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)，以傳遞轉(zhuǎn)矩。防止軸上零件與軸發(fā)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)，以傳遞轉(zhuǎn)矩。常用的周向固定方法常用的周向固定方法：花鍵連接花鍵連接成形連接成形連接過盈配合過盈配合軸轂連接軸轂連接機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸

8、和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鍵連接鍵連接平平 鍵鍵半圓鍵半圓鍵楔楔 鍵鍵 普通平鍵普通平鍵導(dǎo)向平鍵導(dǎo)向平鍵（短距離短距離）滑滑 鍵鍵（長距離長距離 ）動(dòng)連接動(dòng)連接靜連接靜連接切向鍵切向鍵普通平鍵類型：普通平鍵類型：A型（圓頭）型（圓頭）B型（方頭）型（方頭）C型（半圓頭）型（半圓頭）特點(diǎn)：特點(diǎn)： 工作面為兩側(cè)面，定心性好，裝拆方便工作面為兩側(cè)面，定心性好，裝拆方便機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸上鍵槽加工軸上鍵槽加工適合適合A 型鍵型鍵或或 B 型鍵型鍵適合適合C型鍵型鍵用于軸端用于軸端適合適合 B 型鍵型鍵B型鍵型鍵B型鍵型鍵孔內(nèi)鍵槽加工孔內(nèi)鍵槽加工

9、插刀插刀 或或 拉刀拉刀機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)向平鍵：導(dǎo)向平鍵：用螺釘將鍵固定于鍵槽中，用螺釘將鍵固定于鍵槽中，用于軸向滑移量不大的場合，用于軸向滑移量不大的場合，如齒輪變速箱。如齒輪變速箱?；I：滑鍵：與輪轂一起沿鍵槽做軸向滑與輪轂一起沿鍵槽做軸向滑移，用于滑移量大的場合。移，用于滑移量大的場合。半圓鍵：半圓鍵：兩側(cè)面工作，鍵槽深，對軸兩側(cè)面工作，鍵槽深，對軸強(qiáng)度削弱大，用于輕載。強(qiáng)度削弱大，用于輕載。機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)楔鍵：楔鍵：頂面有斜度（頂面有斜度（1: :100），）

10、，頂面和底面為工作面；靠頂面和底面為工作面；靠摩擦力傳動(dòng)；軸向敲入，摩擦力傳動(dòng)；軸向敲入，對中性差。對中性差。切向鍵：切向鍵：兩個(gè)楔鍵組合而成，兩個(gè)楔鍵組合而成，工作面的受力沿切向作用，工作面的受力沿切向作用，承載能力強(qiáng)。承載能力強(qiáng)。一組切向鍵只傳遞單向轉(zhuǎn)矩，一組切向鍵只傳遞單向轉(zhuǎn)矩，兩組切向鍵可傳遞雙向轉(zhuǎn)矩。兩組切向鍵可傳遞雙向轉(zhuǎn)矩。機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)花鍵連接花鍵連接矩形花鍵矩形花鍵漸開線花鍵漸開線花鍵多對鍵齒同時(shí)傳遞載荷，承多對鍵齒同時(shí)傳遞載荷，承載能力強(qiáng)，對中性好。載能力強(qiáng)，對中性好。既可用于靜連接，又可用于既可用于靜連接，又可

11、用于動(dòng)連接。動(dòng)連接。非圓截面的軸與相應(yīng)的輪非圓截面的軸與相應(yīng)的輪轂孔組成的連接。轂孔組成的連接。無鍵連接形式，應(yīng)力集中小，無鍵連接形式，應(yīng)力集中小，強(qiáng)度高，但加工困難。強(qiáng)度高，但加工困難。機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)利用孔、軸之間的過盈量實(shí)現(xiàn)連接，也是無鍵連接。利用孔、軸之間的過盈量實(shí)現(xiàn)連接，也是無鍵連接。機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減小應(yīng)力集中減小應(yīng)力集中截面變化不要過大截面變化不要過大；適當(dāng)加大過渡圓角半徑。；適當(dāng)加大過渡圓角半徑?；虿捎茫夯虿捎茫喊记袌A角凹切圓角過渡肩環(huán)過渡肩環(huán)減載槽減載槽

12、改善軸的受力狀況改善軸的受力狀況改變軸上零件的結(jié)構(gòu)或布置，使軸的受載減小。改變軸上零件的結(jié)構(gòu)或布置，使軸的受載減小。機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸和軸轂連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示例軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示例問題：問題：滾動(dòng)軸承和套筒是否需要滾動(dòng)軸承和套筒是否需要用鍵作周向固定？用鍵作周向固定？斜齒輪軸系裝配斜齒輪軸系裝配錐齒輪軸系裝配錐齒輪軸系裝配機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算軸和軸轂連接設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算6- -3 軸的強(qiáng)度計(jì)算軸的強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力分析：應(yīng)力分析：彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力b 扭剪應(yīng)力扭剪應(yīng)力T 對稱循環(huán)變應(yīng)力；對稱循環(huán)變應(yīng)力； 循環(huán)特征根據(jù)實(shí)際循環(huán)特

13、征根據(jù)實(shí)際TF anmaxmin對稱循環(huán)變應(yīng)力對稱循環(huán)變應(yīng)力（或或）btO軸單向、平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)：軸單向、平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)： 振動(dòng)、頻繁啟動(dòng)或情況不明：振動(dòng)、頻繁啟動(dòng)或情況不明：軸經(jīng)常雙向運(yùn)轉(zhuǎn)：軸經(jīng)常雙向運(yùn)轉(zhuǎn)：Tb情況而定情況而定TtO機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算軸和軸轂連接設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算方法：計(jì)算方法： 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算 按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算 安全系數(shù)法計(jì)算安全系數(shù)法計(jì)算一般的軸一般的軸TTWT 16/10955033dnP 扭剪應(yīng)力：扭剪應(yīng)力：重要的軸重要的軸ndP332 . 0109550 T 強(qiáng)度計(jì)算的主要目的強(qiáng)度計(jì)算的主要目的 防止疲勞斷裂防

14、止疲勞斷裂常見失效形式：常見失效形式：疲勞斷裂、塑性變形、過大的彈性變形。疲勞斷裂、塑性變形、過大的彈性變形。TTd機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算軸和軸轂連接設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算對于轉(zhuǎn)軸，扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度公式一般用來對于轉(zhuǎn)軸，扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度公式一般用來，扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度設(shè)計(jì)式扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度設(shè)計(jì)式: 33T32 . 0109550nPd mm3nPC 令其為系數(shù)令其為系數(shù) C系數(shù)系數(shù) C 與軸的材料和承載情況有關(guān)，與軸的材料和承載情況有關(guān)，查表查表6- -3。只受轉(zhuǎn)矩或彎矩相對轉(zhuǎn)矩較小時(shí)，只受轉(zhuǎn)矩或彎矩相對轉(zhuǎn)矩較小時(shí)，C 取小值。取小值。若該軸段同一剖面上有一個(gè)鍵槽，若該軸段同一剖面上有一個(gè)鍵槽，d 值增大

15、值增大5% ,彎矩較大時(shí)，彎矩較大時(shí)，C 取大值。取大值。計(jì)算出的計(jì)算出的 d 作為作為 。注意：注意：有有兩個(gè)鍵槽兩個(gè)鍵槽，增大，增大10% 。危險(xiǎn)截面的軸徑危險(xiǎn)截面的軸徑機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算軸和軸轂連接設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算既考慮彎矩又考慮轉(zhuǎn)矩，比前法精確。既考慮彎矩又考慮轉(zhuǎn)矩，比前法精確。軸的支反力作用點(diǎn)、外載荷的大小及位置。軸的支反力作用點(diǎn)、外載荷的大小及位置。彎、扭聯(lián)合作用時(shí)，采用第三強(qiáng)度理論彎、扭聯(lián)合作用時(shí)，采用第三強(qiáng)度理論2T2bca4 則軸危險(xiǎn)截面上的當(dāng)量應(yīng)力：則軸危險(xiǎn)截面上的當(dāng)量應(yīng)力：對于直徑為對于直徑為 d 的實(shí)心軸：的實(shí)心軸：WM b 16/3TT

16、dTWT 32/3dM 31 . 0 dM 32 . 0 dT WT2 2224 WTWMWTM22 d機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算軸和軸轂連接設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算WTM22ca)( 由于由于 b 與與 T 的循環(huán)特征可能不同，故對強(qiáng)度影響程度不同，的循環(huán)特征可能不同，故對強(qiáng)度影響程度不同，則強(qiáng)度條件為：則強(qiáng)度條件為：3ca1 . 0 dM 22ca)( TMM 折合系數(shù)折合系數(shù)的取值：的取值： 對于不變的轉(zhuǎn)矩，對于不變的轉(zhuǎn)矩， T 看成靜應(yīng)力：看成靜應(yīng)力：3 . 0b1b1 頻繁啟動(dòng)、振動(dòng)或情況不明，頻繁啟動(dòng)、振動(dòng)或情況不明，6 . 0b0b1 經(jīng)常雙向運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)常雙向運(yùn)轉(zhuǎn)，

17、 T 看成對稱循環(huán)：看成對稱循環(huán)：1b1b1 對稱循環(huán)變對稱循環(huán)變應(yīng)力下的許應(yīng)力下的許用彎曲應(yīng)力用彎曲應(yīng)力 T 看成脈動(dòng)循環(huán)：看成脈動(dòng)循環(huán)：WTM22ca b1 需引進(jìn)折合系數(shù)需引進(jìn)折合系數(shù)將將 T 折合成對稱循環(huán)變應(yīng)力。折合成對稱循環(huán)變應(yīng)力。機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算軸和軸轂連接設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)式：設(shè)計(jì)式： mm1 . 03b1ca Md所計(jì)算危險(xiǎn)截面若有鍵槽，則將軸徑加大，方法同前。所計(jì)算危險(xiǎn)截面若有鍵槽，則將軸徑加大，方法同前。對于心軸：對于心軸：T 0， McaM22ca)( TMM 危險(xiǎn)截面軸徑危險(xiǎn)截面軸徑- -1b 根據(jù)軸的材料查表根據(jù)軸的材料查表 6-

18、 -4； 對軸作受力分析，求出危險(xiǎn)截面對軸作受力分析，求出危險(xiǎn)截面的的 、 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算軸和軸轂連接設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算一般的軸用前述方法已足夠精確。一般的軸用前述方法已足夠精確。重要的軸需用安全系數(shù)法進(jìn)行校核。重要的軸需用安全系數(shù)法進(jìn)行校核。目的目的 防止疲勞斷裂防止疲勞斷裂 截面變化處、過盈配合處、鍵槽、橫孔；截面變化處、過盈配合處、鍵槽、橫孔； 表面粗糙易產(chǎn)生初始裂紋；表面粗糙易產(chǎn)生初始裂紋； 零件的截面尺寸越大，隱含的缺陷越多。零件的截面尺寸越大，隱含的缺陷越多。還要考慮影響疲勞強(qiáng)度的其他因素：還要考慮影響疲勞強(qiáng)度的其他因素：除了考慮材料性能、應(yīng)力大小

19、等因素對軸強(qiáng)度的影響外，除了考慮材料性能、應(yīng)力大小等因素對軸強(qiáng)度的影響外，如第二章所述，引進(jìn)應(yīng)力集中系數(shù)如第二章所述，引進(jìn)應(yīng)力集中系數(shù) 、表面狀態(tài)系表面狀態(tài)系數(shù)數(shù)、絕對尺寸系數(shù)、絕對尺寸系數(shù) 來考慮。來考慮。機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算軸和軸轂連接設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算復(fù)合變應(yīng)力作用下，安全系數(shù)及強(qiáng)度條件：復(fù)合變應(yīng)力作用下，安全系數(shù)及強(qiáng)度條件：( (見第二章見第二章) )22caSSSSSS maD1)( KSmaD1)( KS0012 0012 D)(kK D)(kK 彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力 計(jì)算安全系數(shù)計(jì)算安全系數(shù)0.10.2許用安全系數(shù)許用安全系數(shù)查表查表 6- -5 扭剪應(yīng)力

20、扭剪應(yīng)力 計(jì)算安全系數(shù)計(jì)算安全系數(shù)0.050.1- -1、- -1 軸材料軸材料的疲勞極限，查表的疲勞極限，查表 6- -1查附表查附表 1附表附表 7機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算軸和軸轂連接設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算maD1)( KSmaD1)( KSWM bmaxa 0m TTmaxaWT 0m WM222bmaxma TTmaxma222WT 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算軸和軸轂連接設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算(K)D 、(K)D 應(yīng)力較大且有應(yīng)力集中源處。應(yīng)力較大且有應(yīng)力集中源處。安全系數(shù)不滿足要求時(shí)：安全系數(shù)不滿足要求時(shí)：降低應(yīng)力集中、表面強(qiáng)化、增大軸徑、改選材

21、料等降低應(yīng)力集中、表面強(qiáng)化、增大軸徑、改選材料等如軸肩如軸肩 A 處：處：截面變化、鍵槽、截面變化、鍵槽、過盈配合等過盈配合等k、k可查得多個(gè)值可查得多個(gè)值機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算軸和軸轂連接設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算02020000SSSSSS 計(jì)算安全系數(shù)計(jì)算安全系數(shù)maxs0 S 彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力 計(jì)算安全系數(shù)計(jì)算安全系數(shù)maxs0 Ss、s 材料的抗彎、抗扭屈服極限材料的抗彎、抗扭屈服極限max、max 尖峰載荷作用時(shí)的彎曲、扭剪應(yīng)力尖峰載荷作用時(shí)的彎曲、扭剪應(yīng)力 許用安全系數(shù)許用安全系數(shù)查表查表 6- -6 扭剪應(yīng)力扭剪應(yīng)力 計(jì)算安全系數(shù)計(jì)算安全系數(shù)機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第

22、六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法軸和軸轂連接設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法6- -4 軸設(shè)計(jì)的一般步驟和方法軸設(shè)計(jì)的一般步驟和方法1、選擇材料，根據(jù)功率、選擇材料，根據(jù)功率 P 和轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速 n ，用，用扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度公式初算受扭段的最小直徑扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度公式初算受扭段的最小直徑dmin 2、根據(jù)初算軸徑，進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、根據(jù)初算軸徑，進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3、按彎、扭合成強(qiáng)度、按彎、扭合成強(qiáng)度( (一般軸一般軸) )或安全系或安全系數(shù)法數(shù)法( (重要軸重要軸) )校核軸的危險(xiǎn)截面校核軸的危險(xiǎn)截面N目的防止過大的彈性變形目的防止過大的彈性變形剛度條件：剛度條件：y y 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法

23、軸和軸轂連接設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法將將 dmin 圓整成標(biāo)準(zhǔn)直徑（查圓整成標(biāo)準(zhǔn)直徑（查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)）受扭段受扭段受扭段最小受扭段最小直徑直徑 dminmm05. 13min nPCd（有一個(gè)鍵槽，（有一個(gè)鍵槽，dmin增大增大5）機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法軸和軸轂連接設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法危險(xiǎn)截面：危險(xiǎn)截面：2V2HMMM 畫出空間受力圖，求出支反力；畫出空間受力圖，求出支反力； 作鉛垂面受力圖和水平面受力圖；作鉛垂面受力圖和水平面受力圖； 作鉛垂面和水平面彎矩圖作鉛垂面和水平面彎矩圖MV和和MH ； 求合成彎矩：求合成彎矩：22ca)( TMM 作出轉(zhuǎn)矩圖；作出轉(zhuǎn)

24、矩圖； 按彎、扭合成強(qiáng)度條件校核：按彎、扭合成強(qiáng)度條件校核： b1caca WM 求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩：求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩： 或按安全系數(shù)法校核：或按安全系數(shù)法校核： SS ca注意各分力注意各分力方向的判斷方向的判斷不要忽視不要忽視Fa產(chǎn)生的彎矩產(chǎn)生的彎矩注意彎矩突注意彎矩突變的方向變的方向注意該截面注意該截面的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)綜合示例軸和軸轂連接設(shè)計(jì)綜合示例解：解：1、選擇軸的材料、選擇軸的材料電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)本例中等功率，轉(zhuǎn)速不高，故選本例中等功率，轉(zhuǎn)速不高，故選45鋼，調(diào)質(zhì)鋼，調(diào)質(zhì)查表查表6- -1得，得，B650 MPa， s360 MPa， -

25、 -1300MPa， - -1155 MPa，- -1b60MPa。2、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算最小軸徑、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算最小軸徑查查表表6- -3，因彎矩較大，取，因彎矩較大，取C118。3minnPCd 有單鍵槽，增大有單鍵槽，增大505. 1 mm4 .3405. 1700151183 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)綜合示例軸和軸轂連接設(shè)計(jì)綜合示例3、進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裝配方案：小齒輪從左端裝入。裝配方案：小齒輪從左端裝入。確定各軸段直徑：由確定各軸段直徑：由入手，考慮軸上零件裝拆入手，考慮軸上零件裝拆機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)綜合示例軸和軸轂連接

26、設(shè)計(jì)綜合示例1015mm35mm機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)綜合示例軸和軸轂連接設(shè)計(jì)綜合示例mm82.136229cos/275cos/01n zmdN.mm2046437001510955010955033 nPTN299182 dTFN1103229cos20tan2991costan00ntr FFN493229tan2991tan0ta FF電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)綜合示例軸和軸轂連接設(shè)計(jì)綜合示例1395 .692/5 .233raQVA FdFFRN3818 VArQVBRFFR N915381811031

27、800 N14962/29912/tHBHA FRR不要忽視不要忽視Fa引起的彎矩引起的彎矩“”號(hào)表示與號(hào)表示與假設(shè)方向相反假設(shè)方向相反1395 .6911032/82.1364935 .2331800 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)綜合示例軸和軸轂連接設(shè)計(jì)綜合示例)5 .695 .94(5 .69QVAVa FRMN.mm29849 N.mm635935 .69VBVa RMN.mm1701005 .94QVA FMN.mm1039725 .69HAHa RM注意彎矩突注意彎矩突變的方向變的方向機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)綜合示例軸和軸轂連接設(shè)計(jì)綜合示例22

28、a)a(ca)( TMM 2V2HMMM 2Va2Haa)(MMM N.mm1081722984910397222a M2Va2Haa)(MMM N.mm1218786359310397222a MMcaAMca(a)Mca(a)22ca)( TMM N.mm163638 22a)a(ca)( TMM aM N.mm209786)(22AcaA TMM121878 注意該截注意該截面的轉(zhuǎn)矩面的轉(zhuǎn)矩右側(cè)右側(cè) T=0左側(cè)左側(cè) T=204643N.mm機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)綜合示例軸和軸轂連接設(shè)計(jì)綜合示例McaAMca(a)Mca(a)危險(xiǎn)截面：危險(xiǎn)截面： b1caca WM

29、MPa23451 . 02097861 . 0333caAca dM MPa60b1 有鍵槽時(shí)有鍵槽時(shí), ,查附表查附表 8強(qiáng)度滿足要求。強(qiáng)度滿足要求。機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)綜合示例軸和軸轂連接設(shè)計(jì)綜合示例危險(xiǎn)截面危險(xiǎn)截面：以以22caSSSSSS maD1)( KSmaD1)( KS機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)綜合示例軸和軸轂連接設(shè)計(jì)綜合示例maD1)( KSmaD1)( KSWM ba 331 . 0 dM 3451 . 0119050 MPa13 0m Ta2WT 332 . 02dT 3452 . 02204643 MPa6 . 5 MPa6

30、. 5am N.mm119050 M機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)綜合示例軸和軸轂連接設(shè)計(jì)綜合示例 D)(kK D)(kK 5 .224550 rdD044.0452 dr機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)綜合示例軸和軸轂連接設(shè)計(jì)綜合示例22caSSSSSS maD1)( KSmaD1)( KS0.2,0.1 4 .392.084.0625.2)(D kK63.292.078.089.1)(D kK79. 602 . 0134 . 3300 S14.106 . 51 . 06 . 563. 2155 S64. 514.1079. 614.1079. 622ca S機(jī)

31、械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)軸轂連接軸和軸轂連接設(shè)計(jì)軸轂連接6- -5 軸轂連接設(shè)計(jì)軸轂連接設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)先選擇類型、尺寸，再進(jìn)行校核計(jì)算設(shè)計(jì)時(shí)先選擇類型、尺寸，再進(jìn)行校核計(jì)算類型選擇類型選擇靜連接靜連接 普通平鍵、半圓鍵、楔鍵、花鍵普通平鍵、半圓鍵、楔鍵、花鍵動(dòng)連接動(dòng)連接 導(dǎo)向平鍵、滑鍵、花鍵導(dǎo)向平鍵、滑鍵、花鍵尺寸選擇尺寸選擇根據(jù)軸徑根據(jù)軸徑 d 查標(biāo)準(zhǔn)查標(biāo)準(zhǔn)( (GB1095) )，確定鍵寬確定鍵寬 b、鍵高、鍵高 h根據(jù)輪轂寬度或工作行程，根據(jù)輪轂寬度或工作行程，確定鍵長確定鍵長 L（標(biāo)準(zhǔn)值）（標(biāo)準(zhǔn)值）對于普通平鍵對于普通平鍵，L輪轂寬度輪轂寬度Bd機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第

32、六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)軸轂連接軸和軸轂連接設(shè)計(jì)軸轂連接平鍵連接的失效形式：平鍵連接的失效形式：1）工作面壓潰）工作面壓潰靜連接靜連接( (普通平鍵普通平鍵) )2）工作面磨損）工作面磨損動(dòng)連接動(dòng)連接( (導(dǎo)鍵或滑鍵導(dǎo)鍵或滑鍵) )每個(gè)工作面的受力：每個(gè)工作面的受力：dTP2 擠壓應(yīng)力：擠壓應(yīng)力：klP p l 鍵的工作長度：鍵的工作長度：hldTlhP4)2/( 平鍵連接的校核計(jì)算：平鍵連接的校核計(jì)算：對于對于 A 型鍵型鍵 l = L b ；對于對于 B 型鍵型鍵 l = L ； 對于對于 C 型鍵型鍵 l = L- - b/2機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)軸轂連接軸和軸轂連

33、接設(shè)計(jì)軸轂連接強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件：防止壓潰防止壓潰MPa4pp hldT防止磨損防止磨損MPa4phldTp 查表查表 6- -8選擇平鍵選擇平鍵連接類型連接類型按靜或動(dòng)連按靜或動(dòng)連接校核計(jì)算接校核計(jì)算設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟根據(jù)軸徑、轂寬查根據(jù)軸徑、轂寬查標(biāo)準(zhǔn)確定鍵的尺寸標(biāo)準(zhǔn)確定鍵的尺寸設(shè)計(jì)時(shí)注意：設(shè)計(jì)時(shí)注意：對于普通平鍵，要確定具體類型，對于普通平鍵，要確定具體類型，A？B？還是？還是 C 型？以便決定型？以便決定 l機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)軸轂連接軸和軸轂連接設(shè)計(jì)軸轂連接取決于強(qiáng)度較弱的那種材料取決于強(qiáng)度較弱的那種材料 增大鍵長增大鍵長許用應(yīng)力許用應(yīng)力p、p強(qiáng)度不夠時(shí)強(qiáng)度不

34、夠時(shí)不同軸段的鍵槽應(yīng)開在同一方位，不同軸段的鍵槽應(yīng)開在同一方位，以便加工以便加工 同一截面采用同一截面采用（考慮載荷分布不均，按（考慮載荷分布不均，按1.5個(gè)鍵計(jì)算）個(gè)鍵計(jì)算）5.14pp hldT機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第六章第六章 軸和軸轂連接設(shè)計(jì)小結(jié)軸和軸轂連接設(shè)計(jì)小結(jié)軸的分類軸的分類按軸心線：按軸心線：直軸直軸、曲軸、曲軸按按 受受 載：載：心軸心軸( (彎距彎距) )、傳動(dòng)軸、傳動(dòng)軸( (轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩) )、轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸( (彎、轉(zhuǎn)彎、轉(zhuǎn)) )軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（階梯軸）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（階梯軸）目的：目的：合理確定各軸段的直徑和長度合理確定各軸段的直徑和長度影響結(jié)構(gòu)的要素：影響結(jié)構(gòu)的要素：軸上零件的定位和固定方法；裝配方軸上零件的定位和固定方法；裝配方法；軸的加工方法；載荷的大小及位置；強(qiáng)度要求等法；軸的加工方法；載荷的大小及位置；強(qiáng)度要求等定位和固定方法：定位和固定方法：軸肩、套筒、圓螺母、彈性擋圈、軸軸肩、套筒、圓螺母、彈性擋圈、軸端擋圈、錐面等；注意各種固定件的特點(diǎn)和應(yīng)用場合端擋圈、錐面等；注意各種固定件的特點(diǎn)和應(yīng)用場合幾個(gè)具體問題：幾個(gè)具體問題：有配合處