汽車機(jī)械基礎(chǔ)—軸系零部件

1、第四章 軸第二篇軸系零部件第四章 軸第二篇：軸系零部件第二篇：軸系零部件 研究對(duì)象：研究對(duì)象：主要是機(jī)器內(nèi)部傳動(dòng)的各種零部件：軸、軸承、聯(lián)軸器、離合器及各種聯(lián)接件； 研究?jī)?nèi)容：研究?jī)?nèi)容： 1.軸的類型、結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度計(jì)算2.滾動(dòng)軸承的類型選擇、尺寸選擇和組合設(shè)計(jì) 3.聯(lián)軸器和離合器制動(dòng)器的類型及選擇.各種聯(lián)接件的種類、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用； 重點(diǎn)：重點(diǎn)：軸、軸承第四章 軸 導(dǎo)入：導(dǎo)入： 1、汽車的傳動(dòng)軸為什么做成同一直徑？ 2、變速箱上的軸為什么做成階梯形？第四章 軸概述概述本篇教學(xué)目標(biāo)本篇教學(xué)目標(biāo)1）掌握汽車機(jī)械中軸系零部件的結(jié)構(gòu)原理、性能特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和選用；2）了解軸與軸上零件以及支承零件的組

2、合設(shè)計(jì)；3）具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)等設(shè)計(jì)資料的能 力；4）了解、使用、維護(hù)軸系零部件的一些基礎(chǔ)知識(shí)。第四章 軸本章教學(xué)目標(biāo)本章教學(xué)目標(biāo) 第四章第四章 軸軸1）認(rèn)識(shí)軸的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用，了 解軸的材料及選用，常見失效形式； 2）掌握軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法、考慮因素及提高軸的強(qiáng)度的措施；3）了解軸的疲勞強(qiáng)度計(jì)算及剛度計(jì)算方法。 第四章 軸本章內(nèi)容本章內(nèi)容第二節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第三節(jié) 軸的強(qiáng)度與剛度校核第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 軸的分類軸的分類第四章第四章 軸軸第四章 軸第四章 軸引子: 軸的功用軸的功用支承其他回轉(zhuǎn)件，承受轉(zhuǎn)矩與彎矩，并傳支承其他回轉(zhuǎn)件，承受轉(zhuǎn)矩與彎矩，并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。遞運(yùn)動(dòng)

3、和動(dòng)力。第四章 軸1.1.按所受載荷特點(diǎn)分三種：按所受載荷特點(diǎn)分三種： 心軸：心軸： 只承受彎矩只承受彎矩; ;如如 傳動(dòng)軸：只承受轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)軸：只承受轉(zhuǎn)矩; ;如如 轉(zhuǎn)軸：同時(shí)承受彎矩和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)軸：同時(shí)承受彎矩和轉(zhuǎn)矩; ;如如第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 一一.軸的分類軸的分類第四章 軸 直軸，曲軸；直軸，曲軸； 光軸，階梯軸；光軸，階梯軸； 空心軸，實(shí)心軸；空心軸，實(shí)心軸； 剛性軸，撓性軸。剛性軸，撓性軸。重點(diǎn)：階梯軸重點(diǎn)：階梯軸例汽車軸例汽車軸2.2.按軸的結(jié)構(gòu)形狀分：按軸的結(jié)構(gòu)形狀分：第四章 軸階梯軸階梯軸第四章 軸曲軸：曲軸：第四章 軸撓性鋼絲軸撓性鋼絲軸第四章 軸l 轉(zhuǎn)軸：轉(zhuǎn)軸：機(jī)機(jī)器中最常

4、器中最常見的軸，見的軸，通常簡(jiǎn)稱通常簡(jiǎn)稱為軸。為軸。 工作時(shí)既工作時(shí)既承受彎矩承受彎矩又承受轉(zhuǎn)又承受轉(zhuǎn)矩。矩。例：減速器中的軸例：減速器中的軸第四章 軸l心軸：心軸： 用來支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件，用來支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件，只承受彎矩而不傳遞轉(zhuǎn)只承受彎矩而不傳遞轉(zhuǎn)矩。矩。例：車輛軸和滑輪軸，圖中為自行車的前輪軸。例：車輛軸和滑輪軸，圖中為自行車的前輪軸。第四章 軸自行車的前輪軸自行車的前輪軸第四章 軸l傳動(dòng)軸：傳動(dòng)軸：主要用于傳遞轉(zhuǎn)矩而不承受彎主要用于傳遞轉(zhuǎn)矩而不承受彎 矩，矩，或所承受的彎矩很小的軸?；蛩惺艿膹澗睾苄〉妮S。例：汽車中例：汽車中聯(lián)接變速箱聯(lián)接變速箱與后橋之間與后橋之間的軸。的軸。傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸第四

5、章 軸l傳動(dòng)軸：傳動(dòng)軸：第四章 軸二、軸的材料二、軸的材料 軸的功用，主要承受彎矩和扭矩。軸的功用，主要承受彎矩和扭矩。 軸的失效形式是軸的失效形式是疲勞斷裂疲勞斷裂，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。韌性和耐磨性。 軸的常用材料是：軸的常用材料是：碳素鋼碳素鋼和和合金鋼等合金鋼等。 在一般工作溫度下，各種碳鋼和合金鋼的彈性模在一般工作溫度下，各種碳鋼和合金鋼的彈性模量相差不大，故在選擇鋼的種類和熱處理方法時(shí)，量相差不大，故在選擇鋼的種類和熱處理方法時(shí)，所所依據(jù)的主要是強(qiáng)度和耐磨性依據(jù)的主要是強(qiáng)度和耐磨性，而不是軸的彎曲，而不是軸的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度等。剛度和扭轉(zhuǎn)剛度等。第四

6、章 軸1 1、碳素鋼：、碳素鋼：l 碳素鋼比合金鋼價(jià)格低廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感碳素鋼比合金鋼價(jià)格低廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低，可通過熱處理改善其綜合性能，加工工性低，可通過熱處理改善其綜合性能，加工工藝性好，故應(yīng)用最廣；藝性好，故應(yīng)用最廣；l 一般用途的軸，一般用途的軸，多用含碳量為多用含碳量為0.250.250.5%0.5%的的優(yōu)優(yōu)質(zhì)碳素鋼質(zhì)碳素鋼，尤其是，尤其是4545號(hào)鋼。號(hào)鋼。l 對(duì)于不重要或受力較小的軸也可用對(duì)于不重要或受力較小的軸也可用Q235Q235、 Q275 Q275 等等碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼。第四章 軸2 2、合金鋼：、合金鋼： 具有比碳鋼更好的機(jī)械性能和淬火性能，但具有比碳鋼

7、更好的機(jī)械性能和淬火性能，但對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，且價(jià)格較貴；對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，且價(jià)格較貴；多用于對(duì)強(qiáng)度和耐磨性多用于對(duì)強(qiáng)度和耐磨性有特殊要求的軸有特殊要求的軸。如。如20Cr20Cr、20CrMnTi20CrMnTi等低碳合金鋼，經(jīng)滲碳淬火處等低碳合金鋼，經(jīng)滲碳淬火處理后可提高耐磨性；理后可提高耐磨性；20CrMoV20CrMoV、38CrMoAl38CrMoAl等合金鋼，有良好的高溫等合金鋼，有良好的高溫機(jī)械性能，常用于在高溫、高速和重載條件下機(jī)械性能，常用于在高溫、高速和重載條件下工作的軸。工作的軸。第四章 軸3 3、球墨鑄鐵、球墨鑄鐵 球墨鑄鐵吸振性和耐磨性好，對(duì)應(yīng)力集中敏感球墨鑄鐵吸

8、振性和耐磨性好，對(duì)應(yīng)力集中敏感低，價(jià)格低廉，使用鑄造制成外形復(fù)雜的軸。低，價(jià)格低廉，使用鑄造制成外形復(fù)雜的軸。例如：內(nèi)燃機(jī)中的曲軸。例如：內(nèi)燃機(jī)中的曲軸。 對(duì)于形狀復(fù)雜的軸，如曲軸、凸輪軸等，也采對(duì)于形狀復(fù)雜的軸，如曲軸、凸輪軸等，也采用球墨鑄鐵或高強(qiáng)度鑄造材料來進(jìn)行鑄造加工，用球墨鑄鐵或高強(qiáng)度鑄造材料來進(jìn)行鑄造加工，易于得到所需形狀，而且具有較好的吸振性能易于得到所需形狀，而且具有較好的吸振性能和好的耐磨性，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性也較低。和好的耐磨性，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性也較低。第四章 軸軸的材料及選擇第四章 軸第二節(jié)第二節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第四章 軸軸的結(jié)構(gòu)組成；軸結(jié)構(gòu)決定因素；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

9、的幾個(gè)方面。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第四章 軸結(jié)構(gòu)要求結(jié)構(gòu)要求： 軸和軸上零件要有準(zhǔn)確、牢固的軸和軸上零件要有準(zhǔn)確、牢固的 工作位置工作位置 軸上零件裝拆、調(diào)整方便軸上零件裝拆、調(diào)整方便 軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等 盡量避免應(yīng)力集中盡量避免應(yīng)力集中 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn): : 擬定軸上零件的裝配方案擬定軸上零件的裝配方案 原則：原則： 軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單越合理軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單越合理 裝配越簡(jiǎn)單、方便越合理裝配越簡(jiǎn)單、方便越合理 軸上零件的定位軸上零件的定位, ,固定及位置調(diào)整固定及位置調(diào)整第四章 軸一一. .軸的結(jié)構(gòu)組成軸的結(jié)構(gòu)組成軸頭：與傳動(dòng)零件或聯(lián)軸器、離合器相配部分；軸

10、頭：與傳動(dòng)零件或聯(lián)軸器、離合器相配部分；軸頸：與軸承相配部分軸頸：與軸承相配部分軸身：聯(lián)接軸頭和軸頸之間部分；軸身：聯(lián)接軸頭和軸頸之間部分； （軸的結(jié)構(gòu)圖）（軸的結(jié)構(gòu)圖）軸端軸頭軸頸軸頭軸身第四章 軸二二. .軸結(jié)構(gòu)影響、決定因素軸結(jié)構(gòu)影響、決定因素軸的毛坯種類；軸的毛坯種類；軸上作用力的大小及其分布情況；軸上作用力的大小及其分布情況；軸上零件的位置、配合性質(zhì)及其聯(lián)軸上零件的位置、配合性質(zhì)及其聯(lián)接固定的方法；接固定的方法；軸承的類型、尺寸和位置；軸承的類型、尺寸和位置；軸的加工方法、裝配方法以及其他特殊要軸的加工方法、裝配方法以及其他特殊要求?？梢娪绊戄S的結(jié)構(gòu)與尺寸的因素很多，求。可見影響軸的

11、結(jié)構(gòu)與尺寸的因素很多，設(shè)計(jì)軸時(shí)要全面綜合的考慮各種因素。設(shè)計(jì)軸時(shí)要全面綜合的考慮各種因素。第四章 軸三三. .設(shè)計(jì)考慮的幾個(gè)方面設(shè)計(jì)考慮的幾個(gè)方面1 1、軸上零件的布置；、軸上零件的布置；2 2、軸徑估算、各軸段直徑、長(zhǎng)度的確定；、軸徑估算、各軸段直徑、長(zhǎng)度的確定；3 3、軸上零件的定位和固定；、軸上零件的定位和固定；4 4、軸上零件的裝拆和調(diào)整；、軸上零件的裝拆和調(diào)整；5 5、提高軸疲勞強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)措施；、提高軸疲勞強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)措施；6 6、制造工藝要求；、制造工藝要求；7 7、材料選擇。、材料選擇。第四章 軸一般結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的已知條件有：一般結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的已知條件有： 機(jī)器的裝配簡(jiǎn)圖；機(jī)器的裝配簡(jiǎn)圖；

12、 軸的轉(zhuǎn)速；軸的轉(zhuǎn)速； 傳遞的功率；傳遞的功率； 軸上零件的主要參數(shù)和尺寸等。軸上零件的主要參數(shù)和尺寸等。 軸的設(shè)計(jì)區(qū)別于其它零件設(shè)計(jì)過程的顯著特點(diǎn)是：軸的設(shè)計(jì)區(qū)別于其它零件設(shè)計(jì)過程的顯著特點(diǎn)是：必須先進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后才能進(jìn)行工作能力必須先進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后才能進(jìn)行工作能力的核算。的核算。 第四章 軸機(jī)器的裝配簡(jiǎn)圖機(jī)器的裝配簡(jiǎn)圖第四章 軸 結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析軸頸軸頸軸頭軸頭軸身軸身l軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第四章 軸( (一一) )軸上零件的布置軸上零件的布置 在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)按傳動(dòng)簡(jiǎn)圖上所給在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)按傳動(dòng)簡(jiǎn)圖上所給出的各主要零件的相互位置關(guān)系擬訂軸上零件出的各主要零件

13、的相互位置關(guān)系擬訂軸上零件的裝配方案；的裝配方案； 軸上零件的裝配方案不同，軸的結(jié)構(gòu)形狀也軸上零件的裝配方案不同，軸的結(jié)構(gòu)形狀也不同；不同； 在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，往往擬訂幾種不同的裝配在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，往往擬訂幾種不同的裝配方案進(jìn)行比較，從中選出一種最佳方案。方案進(jìn)行比較，從中選出一種最佳方案。 第四章 軸圖4-7 汽車變速器輸出軸的零件分布 第四章 軸( (二二) )軸的基本直徑的估算及各段直軸的基本直徑的估算及各段直徑和長(zhǎng)度的確定：徑和長(zhǎng)度的確定：軸不是標(biāo)準(zhǔn)零件軸不是標(biāo)準(zhǔn)零件, ,需要自己設(shè)計(jì)計(jì)算。需要自己設(shè)計(jì)計(jì)算。 開始設(shè)計(jì)軸時(shí)，通常還不知道軸上零件的位置及開始設(shè)計(jì)軸時(shí)，通常還不知道軸上零

14、件的位置及支點(diǎn)情況，無法確定軸的受力情況，只有待軸的支點(diǎn)情況，無法確定軸的受力情況，只有待軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本完成后，才能對(duì)軸進(jìn)行受力分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本完成后，才能對(duì)軸進(jìn)行受力分析及強(qiáng)度計(jì)算；強(qiáng)度計(jì)算；一般在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前先按純扭轉(zhuǎn)受力情況一般在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前先按純扭轉(zhuǎn)受力情況對(duì)軸的直徑進(jìn)行估算；對(duì)軸的直徑進(jìn)行估算；按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算：這種計(jì)算方法主要應(yīng)用于傳動(dòng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算：這種計(jì)算方法主要應(yīng)用于傳動(dòng)軸，也可以初步估算軸的最小直徑，在此基礎(chǔ)上軸，也可以初步估算軸的最小直徑，在此基礎(chǔ)上進(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)。第四章 軸1.1.軸的基本直徑的估算軸的基本直徑的估算 設(shè)軸在轉(zhuǎn)矩設(shè)軸在轉(zhuǎn)

15、矩T T的作用下，產(chǎn)生剪應(yīng)力的作用下，產(chǎn)生剪應(yīng)力。對(duì)于圓。對(duì)于圓截面的實(shí)心軸，其抗扭強(qiáng)度條件為：截面的實(shí)心軸，其抗扭強(qiáng)度條件為：p估算直徑估算直徑：A由上式求出的直徑值，需圓整成標(biāo)準(zhǔn)直徑，并作為軸的最由上式求出的直徑值，需圓整成標(biāo)準(zhǔn)直徑，并作為軸的最小直徑。如軸上有一個(gè)鍵槽，可將值增大小直徑。如軸上有一個(gè)鍵槽，可將值增大3%5%3%5%，如有兩，如有兩個(gè)鍵槽可增大個(gè)鍵槽可增大7%10%7%10%。第四章 軸 上式中上式中,許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力: MPa: MPa T-T-軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，也是軸承受的扭矩：軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，也是軸承受的扭矩：NmmNmm W Wp p-軸的抗扭截面系數(shù)軸的抗扭

16、截面系數(shù): W: Wp p =0.2d =0.2d3 3mmmm3 3 P-P-軸傳遞的功率軸傳遞的功率: kw: kw d-d-軸的直徑軸的直徑: mm: mm n-n-軸的轉(zhuǎn)速軸的轉(zhuǎn)速: r/min: r/min 空心軸的計(jì)算公式見課本空心軸的計(jì)算公式見課本P121P121式式3-23-2上式中：上式中：第四章 軸軸直徑估算軸直徑估算空心軸直徑估算公式為：見課本見課本P?式式4-2幾種常用軸材料的許用切應(yīng)力及A值軸的材料Q235A,20鋼35鋼45鋼40Cr,35SiMn,40MnB,38SiMnMo,20CrMnTi/MPa1525203525453555A149126135112126

17、10311297第四章 軸2.2.確定各段軸的直徑和長(zhǎng)度確定各段軸的直徑和長(zhǎng)度 軸上零件的裝配方案和定位方法確定之后，軸的軸上零件的裝配方案和定位方法確定之后，軸的基本形狀就確定下來了?；拘螤罹痛_定下來了。 軸的最小直徑確定后，可按軸上零件的裝配方案軸的最小直徑確定后，可按軸上零件的裝配方案和定位要求，逐步確定各軸段的直徑；和定位要求，逐步確定各軸段的直徑； 根據(jù)軸上零件的軸向尺寸、各零件的相互位置關(guān)根據(jù)軸上零件的軸向尺寸、各零件的相互位置關(guān)系以及零件裝配所需的裝配和調(diào)整空間，確定軸系以及零件裝配所需的裝配和調(diào)整空間，確定軸的各段長(zhǎng)度的各段長(zhǎng)度。第四章 軸需要注意的問題：需要注意的問題： 1

18、 1）軸上與標(biāo)準(zhǔn)零件相配合的直徑應(yīng)取為標(biāo)準(zhǔn)值，）軸上與標(biāo)準(zhǔn)零件相配合的直徑應(yīng)取為標(biāo)準(zhǔn)值，非配合軸段允許為非標(biāo)準(zhǔn)值，但最好取為整數(shù)；非配合軸段允許為非標(biāo)準(zhǔn)值，但最好取為整數(shù)； 2 2）與滾動(dòng)軸承相配合的直徑，必須符合滾動(dòng)軸）與滾動(dòng)軸承相配合的直徑，必須符合滾動(dòng)軸承的內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)；承的內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)； 3 3）安裝聯(lián)軸器的軸徑應(yīng)與聯(lián)軸器的孔徑范圍相）安裝聯(lián)軸器的軸徑應(yīng)與聯(lián)軸器的孔徑范圍相適應(yīng)；適應(yīng)； 4 4）軸上的螺紋直徑應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)。）軸上的螺紋直徑應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)。第四章 軸 5 5）軸上與零件相配合部分的軸段長(zhǎng)度，應(yīng)比輪）軸上與零件相配合部分的軸段長(zhǎng)度，應(yīng)比輪轂長(zhǎng)度短轂長(zhǎng)度短23mm23mm，以保證零件軸向定

19、位可靠。，以保證零件軸向定位可靠。 6 6）若在軸上裝要滑移的零件，應(yīng)該考慮零件的）若在軸上裝要滑移的零件，應(yīng)該考慮零件的滑移距離。滑移距離。 7 7）軸上各零件之間應(yīng)該留有適當(dāng)?shù)拈g隙，以防）軸上各零件之間應(yīng)該留有適當(dāng)?shù)拈g隙，以防止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相碰。止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相碰。需要注意的問題：需要注意的問題：第四章 軸( (三三) )軸上零件的定位和固定軸上零件的定位和固定 為了傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，保證機(jī)械的工作精度和為了傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，保證機(jī)械的工作精度和使用可靠，零件必須可靠地安裝在軸上，不允使用可靠，零件必須可靠地安裝在軸上，不允許零件沿軸向發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此，軸上零件許零件沿軸向發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此，軸上零件都

20、必須有可靠的軸向定位措施；都必須有可靠的軸向定位措施； 軸上零件的軸向定位方法取決于零件所承受軸上零件的軸向定位方法取決于零件所承受的軸向載荷大??；的軸向載荷大小； 零件的定位分：軸向定位、周向定位。零件的定位分：軸向定位、周向定位。第四章 軸1.1.軸上零件的軸向定位和固定軸上零件的軸向定位和固定 軸向定位和固定是指將軸上的零件沿軸線方向進(jìn)行定位和固定。常用方式： 軸肩、軸環(huán) 套筒、圓螺母 彈性擋圈、緊定螺釘； 軸端擋圈、圓錐面。第四章 軸第四章 軸零件的軸向定位 1）軸肩和軸環(huán):要求要求r軸軸R孔孔或或r軸軸C孔孔 錯(cuò)誤錯(cuò)誤正確正確為了使軸上零件的端面能與軸肩緊貼，軸肩的圓角半徑R 必須小

21、于零件孔端的圓角半徑 R1或倒角C1 ；否則，無法緊貼。軸肩或軸環(huán)的高度h必須大于R1 或 C1。 軸環(huán)與軸肩尺寸：軸環(huán)與軸肩尺寸：h=（0.07d3）（0.1d5）mm 軸環(huán)寬度：軸環(huán)寬度： bl.4h 第四章 軸要求軸肩高度要求軸肩高度 滾動(dòng)軸承內(nèi)圈高度滾動(dòng)軸承內(nèi)圈高度錯(cuò)錯(cuò)誤誤 正正確確2 2）套筒）套筒3 3）軸用圓螺母）軸用圓螺母 特點(diǎn)：特點(diǎn)：定位可靠，定位可靠，裝拆方便，可承裝拆方便，可承受較大的軸向力受較大的軸向力 由于切制螺紋使由于切制螺紋使軸的疲勞強(qiáng)度下軸的疲勞強(qiáng)度下降。降。應(yīng)用：應(yīng)用：常用于軸常用于軸的中部和端部的中部和端部第四章 軸4 4）軸端擋圈）軸端擋圈I II當(dāng)用軸肩

22、、軸環(huán)、套筒、圓螺母、軸端擋圈進(jìn)行零件的軸向定位時(shí)，為保證軸向定位可靠，要求L軸L轂正確正確正確正確錯(cuò)誤錯(cuò)誤 第四章 軸5 5）軸承端蓋）軸承端蓋軸承端蓋與機(jī)座間加墊片，軸承端蓋與機(jī)座間加墊片，以調(diào)整軸的位置以調(diào)整軸的位置 6 6）彈性擋圈）彈性擋圈III第四章 軸8 8）其它固定形式其它固定形式7 7）鎖緊擋圈、緊定螺釘或銷）鎖緊擋圈、緊定螺釘或銷 這兩種固定的方法，常用于軸向力較小的場(chǎng)合。這兩種固定的方法，常用于軸向力較小的場(chǎng)合。 錐形面或過盈配合聯(lián)錐形面或過盈配合聯(lián)接接第四章 軸2.零件的周向定位零件的周向定位1）鍵）鍵2）花鍵）花鍵3）緊定螺釘、銷）緊定螺釘、銷4）過盈配合）過盈配合第

23、四章 軸( (四四) ) 提高軸的強(qiáng)度、剛度和減輕軸的重量的措施提高軸的強(qiáng)度、剛度和減輕軸的重量的措施 1 1、改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)，減少應(yīng)力集中、改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)，減少應(yīng)力集中rr(a)rr(a)d1d1.05ddr第四章 軸2 2、合理布置軸上零件以減少軸的載荷、合理布置軸上零件以減少軸的載荷T1T4T3T2T1T3T443214312T23 3、改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)，減小軸的載荷、改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)，減小軸的載荷QQ(a)(b)第四章 軸4 4、選擇受力方式以減小軸的載荷，改善軸的強(qiáng)度和、選擇受力方式以減小軸的載荷，改善軸的強(qiáng)度和剛度剛度(a)(a)第四章 軸5 5、改進(jìn)表面質(zhì)量提高軸的疲勞強(qiáng)度、改進(jìn)

24、表面質(zhì)量提高軸的疲勞強(qiáng)度第四章 軸( (五五) )軸的結(jié)構(gòu)工藝性軸的結(jié)構(gòu)工藝性 由于由于階梯軸階梯軸接近于等強(qiáng)度，而且便于加工和軸接近于等強(qiáng)度，而且便于加工和軸上零件的定位和拆裝，所以實(shí)際上的軸多為階上零件的定位和拆裝，所以實(shí)際上的軸多為階梯形梯形. .1 1、關(guān)于軸的形狀：、關(guān)于軸的形狀：階梯軸階梯軸第四章 軸2 2、關(guān)于軸的有關(guān)尺寸、關(guān)于軸的有關(guān)尺寸為了能選用合適的圓鋼和減少切削用量，階梯軸為了能選用合適的圓鋼和減少切削用量，階梯軸各軸段的直徑不宜相差過大，一般取為各軸段的直徑不宜相差過大，一般取為510MM510MM。為了便于切削加工，一根軸上的圓角應(yīng)盡可能取為了便于切削加工，一根軸上的

25、圓角應(yīng)盡可能取相同的半徑；相同的半徑；退刀槽取相同的寬度；退刀槽取相同的寬度；倒角尺寸相同；倒角尺寸相同；若需開鍵槽的軸段直徑相差不大時(shí)，應(yīng)盡可能采若需開鍵槽的軸段直徑相差不大時(shí)，應(yīng)盡可能采用相同寬度的鍵槽（如圖），一根軸上各鍵槽應(yīng)用相同寬度的鍵槽（如圖），一根軸上各鍵槽應(yīng)開在同一母線上，以減少換刀次數(shù)。開在同一母線上，以減少換刀次數(shù)。第四章 軸第四章 軸3.3.軸的結(jié)構(gòu)工藝軸的結(jié)構(gòu)工藝性性1 1）軸肩圓角）軸肩圓角r r2 2）軸端倒角）軸端倒角 3 3）砂輪越程槽）砂輪越程槽 4 4）螺紋退刀槽）螺紋退刀槽 5 5）同一軸上鍵槽位于圓柱同一母線上，且取相同尺寸）同一軸上鍵槽位于圓柱同一母線

26、上，且取相同尺寸1 .6第四章 軸l同一根軸上所有圓角半徑和倒角的大小應(yīng)盡可能同一根軸上所有圓角半徑和倒角的大小應(yīng)盡可能一致，以減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù)。一致，以減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù)。l為便于加工定位，軸的兩端面上應(yīng)做出中心孔。為便于加工定位，軸的兩端面上應(yīng)做出中心孔。 完畢1)圓角半徑和倒角圓角半徑和倒角第四章 軸 為使軸上零件容易裝拆，軸端和各軸段端部都為使軸上零件容易裝拆，軸端和各軸段端部都應(yīng)有應(yīng)有4545的倒角。的倒角。 2)2)軸端倒角軸端倒角第四章 軸 軸上磨削的軸段應(yīng)設(shè)有軸上磨削的軸段應(yīng)設(shè)有砂輪越程槽砂輪越程槽，以，以便磨削時(shí)砂輪可以磨削到軸肩的端部。便磨削時(shí)砂輪可以磨削到軸肩的

27、端部。3)砂輪越程槽砂輪越程槽第四章 軸 軸上車螺紋的軸段應(yīng)設(shè)有軸上車螺紋的軸段應(yīng)設(shè)有螺紋退刀槽螺紋退刀槽，以保證螺紋牙均能達(dá)到預(yù)期的高度以保證螺紋牙均能達(dá)到預(yù)期的高度。 4)螺紋退刀槽螺紋退刀槽第四章 軸 軸上沿長(zhǎng)度方向開有幾個(gè)軸上沿長(zhǎng)度方向開有幾個(gè)鍵槽鍵槽時(shí)，應(yīng)將鍵槽安時(shí)，應(yīng)將鍵槽安排在軸的同一母線上。排在軸的同一母線上。 5) 鍵槽鍵槽第四章 軸軸系結(jié)構(gòu)改錯(cuò)軸系結(jié)構(gòu)改錯(cuò)四處錯(cuò)誤四處錯(cuò)誤正確答案正確答案三處錯(cuò)誤三處錯(cuò)誤正確答案正確答案第四章 軸兩處錯(cuò)誤兩處錯(cuò)誤1.1.左側(cè)鍵太長(zhǎng)，套筒無法裝入左側(cè)鍵太長(zhǎng)，套筒無法裝入2.2.多個(gè)鍵應(yīng)位于同一母線上多個(gè)鍵應(yīng)位于同一母線上軸系結(jié)構(gòu)改錯(cuò)軸系結(jié)構(gòu)改錯(cuò)

28、第四章 軸(六六) 軸上的零件裝拆和調(diào)整軸上的零件裝拆和調(diào)整為了能夠順利地裝拆軸上零件，軸的結(jié)構(gòu)多半設(shè)計(jì)成中間粗兩端逐漸細(xì)的階梯軸形狀。為裝拆方便，軸肩一般可取為13mm。安裝軸承的軸肩高度應(yīng)小于軸承內(nèi)圈厚度，以便拆卸。第四章 軸例:汽車軸(某汽車型號(hào))第四章 軸第三節(jié)第三節(jié). .軸的強(qiáng)度、剛度校核軸的強(qiáng)度、剛度校核一、軸的失效形式一、軸的失效形式疲勞斷裂;過載的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形.在設(shè)計(jì)軸的過程中，應(yīng)注意根據(jù)軸的受載特點(diǎn)分別對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的校核。第四章 軸二、軸的強(qiáng)度校核計(jì)算二、軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 ( (一一). ). 軸的強(qiáng)度計(jì)算軸的強(qiáng)度計(jì)算1.1.按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算 用于

29、：用于：只受扭矩或主要承受扭矩的傳動(dòng)軸的強(qiáng)度計(jì)算只受扭矩或主要承受扭矩的傳動(dòng)軸的強(qiáng)度計(jì)算 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前按扭矩初估軸的直徑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前按扭矩初估軸的直徑d dminmin 強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件2 . 01055. 936TTTdnPWT設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)公式30361055. 95nPAnPdT軸上有鍵槽時(shí)：軸徑：一個(gè)鍵槽：軸上有鍵槽時(shí)：軸徑：一個(gè)鍵槽：35% 二個(gè)鍵槽：二個(gè)鍵槽：710% 取標(biāo)準(zhǔn)植取標(biāo)準(zhǔn)植第四章 軸( (二二).).按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算條件：已知支點(diǎn)、扭距，彎矩條件：已知支點(diǎn)、扭距，彎矩 步驟：步驟：1 1）作軸的空間受力簡(jiǎn)圖）作軸的空間受力簡(jiǎn)圖 L1ATRv1Rv1

30、RH1BCFtFrFaDRH2Rv2L2L3FtRH1MHRH2MHFrRv1=FaRv1FaRv2Mv1Mv2M1M2MvMMMcaMca1Mca2TMa=FaD2(a)(b)(c)(d)(e)(f)第四章 軸2 2）求水平面支反力）求水平面支反力R RH1H1、R RH2H2作水平面彎矩圖作水平面彎矩圖 L1ATRv1Rv1RH1BCFtFrFaDRH2Rv2L2L3FtRH1MHRH2MHFrRv1=FaRv1FaRv2Mv1Mv2M1M2MvMMMcaMca1Mca2TMa=FaD2(a)(b)(c)(d)(e)(f)第四章 軸3 3）求垂直平面內(nèi)支反力）求垂直平面內(nèi)支反力R RV1V

31、1、R RV2V2，作垂直平面內(nèi)的彎矩圖，作垂直平面內(nèi)的彎矩圖 L1ATRv1Rv1RH1BCFtFrFaDRH2Rv2L2L3FtRH1MHRH2MHFrRv1=FaRv1FaRv2Mv1Mv2M1M2MvMMMcaMca1Mca2TMa=FaD2(a)(b)(c)(d)(e)(f)第四章 軸4）作合成彎矩圖）作合成彎矩圖 22VHMMML1ATRv1Rv1RH1BCFtFrFaDRH2Rv2L2L3FtRH1MHRH2MHFrRv1=FaRv1FaRv2Mv1Mv2M1M2MvMMMcaMca1Mca2TMa=FaD2(a)(b)(c)(d)(e)(f)5）作扭矩圖）作扭矩圖L1ATRv1Rv1RH1BCFtFrFaDRH2Rv2L2L3FtRH1MHRH2MHFrRv1=FaRv1FaRv2Mv1Mv2M1M2MvMMMcaMca1Mca2TMa=FaD2(a)(b)(c)(d)(e)(f)第四章 軸6 6）作當(dāng)量彎矩圖）作當(dāng)量彎矩圖 22)(TMMcaL1ATRv1Rv1RH1BCFtFrFaDRH2Rv2L2L3FtRH1MHRH