第十一章_軸2課件

1、第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計第三節(jié)第三節(jié) 軸的強(qiáng)度計算軸的強(qiáng)度計算第四節(jié)第四節(jié) 軸的剛度計算軸的剛度計算第五節(jié)第五節(jié) 軸的振動與臨界轉(zhuǎn)速軸的振動與臨界轉(zhuǎn)速第十一章第十一章 軸軸第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、主要功用一、主要功用二、分類二、分類1. 按按承載承載分分：1. 支承支承軸上回轉(zhuǎn)零件軸上回轉(zhuǎn)零件：軸轉(zhuǎn)動：軸固定2. 傳遞傳遞運(yùn)動和動力運(yùn)動和動力問：火車輪軸問：火車輪軸屬于什么類型？屬于什么類型？問：問：自行車軸自行車軸屬于什么類型？屬于什么類型？： 如：如：減速器中的軸減速器中的軸。：如：汽車下的傳動軸。如：汽車下的傳動軸。下列各軸分別為哪種類型？下列各軸分

2、別為哪種類型？0 軸：軸：軸：軸：軸：軸：傳動軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動心軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動心軸如何判斷軸是否傳遞轉(zhuǎn)矩？如何判斷軸是否傳遞轉(zhuǎn)矩？如何判斷軸是否承受彎矩？如何判斷軸是否承受彎矩？ ：發(fā)動機(jī)專用零件：發(fā)動機(jī)專用零件2、按軸線形狀分、按軸線形狀分又可分為實心、空心（加工困難）又可分為實心、空心（加工困難）：軸線可任意彎曲，傳動靈活。：軸線可任意彎曲，傳動靈活。動力源被驅(qū)動裝置接頭接頭三、軸設(shè)計的主要內(nèi)容三、軸設(shè)計的主要內(nèi)容失效形式失效形式：1、疲勞破壞疲勞破壞 疲勞強(qiáng)度校核。疲勞強(qiáng)度校核。2、變形過大變形過大 剛度驗算（如機(jī)床主軸）剛度驗算（如機(jī)床主軸）。3、振動折斷振動折斷 高速軸，自振頻率與軸轉(zhuǎn)速接

3、近高速軸，自振頻率與軸轉(zhuǎn)速接近。4、塑性變形塑性變形 短期尖峰載荷短期尖峰載荷 驗算屈服強(qiáng)度驗算屈服強(qiáng)度。設(shè)計的主要內(nèi)容設(shè)計的主要內(nèi)容：1.合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計零件定位、固定、裝拆及調(diào)整零件定位、固定、裝拆及調(diào)整a、有足夠的、有足夠的強(qiáng)度強(qiáng)度 疲勞強(qiáng)度、靜強(qiáng)度；疲勞強(qiáng)度、靜強(qiáng)度；b、有足夠的、有足夠的剛度剛度 防止產(chǎn)生大的變形；防止產(chǎn)生大的變形；c、有足夠的、有足夠的穩(wěn)定性穩(wěn)定性 防止共振防止共振 穩(wěn)定性計算。穩(wěn)定性計算。2.工作能力計算工作能力計算四、軸的材料四、軸的材料1. .材料要求材料要求1)足夠的疲勞強(qiáng)度足夠的疲勞強(qiáng)度2)較小的應(yīng)力集中較小的應(yīng)力集中3)良好的加工工藝性良好的

4、加工工藝性2. .常用材料常用材料優(yōu)質(zhì)中碳鋼優(yōu)質(zhì)中碳鋼: :45鋼鋼1) 一般情況一般情況調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理2) 受力小或不重要受力小或不重要普通碳素鋼普通碳素鋼: :Q235,Q2753) 強(qiáng)度高、尺寸小或特殊要求強(qiáng)度高、尺寸小或特殊要求低碳合金鋼低碳合金鋼: :20Cr，20CrMnTi中碳合金鋼中碳合金鋼: :40Cr，40CrNi滲碳淬火滲碳淬火表面淬火表面淬火4) 結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜高強(qiáng)度鑄鐵或球墨鑄鐵高強(qiáng)度鑄鐵或球墨鑄鐵注意：鋼材種類熱處理對鋼材彈性模量彈性模量E E影響很小，問：當(dāng)軸的剛度不足時，如何問：當(dāng)軸的剛度不足時，如何提高軸的剛度提高軸的剛度？用熱處理第二節(jié)第二節(jié) 軸

5、的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計目的：目的：主要尺寸主要尺寸形狀形狀尺寸尺寸細(xì)節(jié)尺寸細(xì)節(jié)尺寸越程槽越程槽鍵槽鍵槽倒角倒角要求：要求： 1、軸與軸上零件要有、軸與軸上零件要有準(zhǔn)確的相對位置準(zhǔn)確的相對位置；2、受力合理受力合理軸結(jié)構(gòu)有利于提高軸的強(qiáng)度和剛度軸結(jié)構(gòu)有利于提高軸的強(qiáng)度和剛度；3、軸的、軸的加工、裝配有良好的工藝性加工、裝配有良好的工藝性、減少應(yīng)力集中、減少應(yīng)力集中；階梯軸的結(jié)構(gòu)：階梯軸的結(jié)構(gòu)：裝軸承裝軸承處處 ：裝輪轂裝輪轂處處：聯(lián)接：聯(lián)接和和部分部分一、制造、安裝和結(jié)構(gòu)工藝性：一、制造、安裝和結(jié)構(gòu)工藝性：1. 軸上零件的軸上零件的裝拆與固定裝拆與固定，且接近于，且接近于等強(qiáng)度梁等強(qiáng)度梁階梯軸階

6、梯軸2. 結(jié)構(gòu)力求簡單，軸肩盡可能少，相鄰軸段直徑相差不宜過大，結(jié)構(gòu)力求簡單，軸肩盡可能少，相鄰軸段直徑相差不宜過大，以選擇合適的圓鋼，減少切削用量。以選擇合適的圓鋼，減少切削用量。 定位定位軸肩：軸肩：510mm；非定位非定位：23mm3.固定不同零件的各固定不同零件的各鍵槽鍵槽應(yīng)布置在應(yīng)布置在同一母線同一母線上，以減少裝夾次數(shù)。上，以減少裝夾次數(shù)。4.圓角半徑、退刀槽寬度、倒角尺寸相同圓角半徑、退刀槽寬度、倒角尺寸相同5. 需磨削的軸段：砂輪越程槽；需磨削的軸段：砂輪越程槽；需切削螺紋的軸段，應(yīng)留有退刀槽。需切削螺紋的軸段，應(yīng)留有退刀槽。6. .為便于加工和檢驗，軸徑應(yīng)圓整；軸頸應(yīng)等于軸承

7、為便于加工和檢驗，軸徑應(yīng)圓整；軸頸應(yīng)等于軸承內(nèi)徑；螺紋應(yīng)符合螺紋標(biāo)準(zhǔn)。內(nèi)徑；螺紋應(yīng)符合螺紋標(biāo)準(zhǔn)。7.7.為便于裝配，軸端應(yīng)倒角；過盈配合零件裝入端應(yīng)為便于裝配，軸端應(yīng)倒角；過盈配合零件裝入端應(yīng)加工導(dǎo)向錐面。加工導(dǎo)向錐面。倒角倒角二、二、軸上零件的固定軸上零件的固定1. 軸向固定軸向固定1) 目的目的保證軸上零件工作位置的可靠。保證軸上零件工作位置的可靠。彈彈性性擋擋圈圈套套筒筒軸軸肩肩與與軸軸環(huán)環(huán)軸軸端端擋擋圈圈圓圓錐錐面面圓圓螺螺母母緊緊定定螺螺釘釘 分分 類類2) 方法方法(1) 軸肩與軸環(huán)軸肩與軸環(huán)RC軸肩軸肩軸環(huán)軸環(huán)rrd2d3特點特點簡單可靠；應(yīng)用廣泛簡單可靠；應(yīng)用廣泛應(yīng)力集中；不利

8、加工應(yīng)力集中；不利加工設(shè)計要點設(shè)計要點r R 或或 Ch=(0.070.1)db=1.4h(2) 套筒套筒特點特點簡化軸的結(jié)構(gòu)，不削弱強(qiáng)度；簡化軸的結(jié)構(gòu)，不削弱強(qiáng)度；近距離零件間的相對固定；近距離零件間的相對固定；不宜用于高速轉(zhuǎn)軸。不宜用于高速轉(zhuǎn)軸。注意注意間隙配合間隙配合(3) 軸端擋圈軸端擋圈特點特點工作可靠，承受較大軸向載荷。工作可靠，承受較大軸向載荷。注意注意只用于軸端，應(yīng)采用止動墊圈。只用于軸端，應(yīng)采用止動墊圈。2. 周周向固定向固定1)目的目的保證軸上零件與軸之間可靠傳動。保證軸上零件與軸之間可靠傳動?；ㄦI聯(lián)接花鍵聯(lián)接平鍵聯(lián)接平鍵聯(lián)接2)方法方法過盈配合聯(lián)接過盈配合聯(lián)接銷釘聯(lián)接銷釘

9、聯(lián)接三、三、提高軸的強(qiáng)度和剛度提高軸的強(qiáng)度和剛度1. 減小應(yīng)力集中減小應(yīng)力集中1)增大過渡圓角半徑增大過渡圓角半徑2)避免開設(shè)橫孔、切口和凹槽避免開設(shè)橫孔、切口和凹槽2. 改善軸的表面質(zhì)量改善軸的表面質(zhì)量1)合理選擇表面粗糙度合理選擇表面粗糙度2)采用表面強(qiáng)化處理采用表面強(qiáng)化處理3. 合理布置軸上零件以減少軸所受的載荷合理布置軸上零件以減少軸所受的載荷maxMmaxMFF心軸心軸4. 改善軸的受力狀況改善軸的受力狀況結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)軸的載荷軸的載荷軸強(qiáng)度和剛度軸強(qiáng)度和剛度 軸轂配合軸轂配合兩處兩處轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動不轉(zhuǎn)動不轉(zhuǎn)動注意：各軸段直徑d 和長度L的確定。第三節(jié)第三節(jié) 軸的強(qiáng)度計算軸的強(qiáng)度計算一、軸的力學(xué)

10、計算簡圖一、軸的力學(xué)計算簡圖1）將軸簡化成為一將軸簡化成為一簡支梁簡支梁2）確定確定支點位置支點位置（P248：圖：圖11-16）3）確定力的大小、方向和作用點）確定力的大小、方向和作用點4）確定轉(zhuǎn)矩（從輪轂寬度的中點）確定轉(zhuǎn)矩（從輪轂寬度的中點）二、軸的強(qiáng)度計算二、軸的強(qiáng)度計算 三種方法：轉(zhuǎn)矩法、三種方法：轉(zhuǎn)矩法、當(dāng)量彎矩法當(dāng)量彎矩法和安全系數(shù)校和安全系數(shù)校核法。核法。( (一一) )轉(zhuǎn)矩法轉(zhuǎn)矩法強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件： aTTTTMPWnPWT61055. 9mmnPCnPdT3336 2 . 01055. 9式中：式中：WWT T 抗扭截面系數(shù)，抗扭截面系數(shù)，mmmm3 3 T T 許用切應(yīng)力

11、許用切應(yīng)力C C與材料有關(guān)的系數(shù)與材料有關(guān)的系數(shù)（二）當(dāng)量彎矩法（二）當(dāng)量彎矩法2. .彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖4. . 危險剖面的強(qiáng)度驗算危險剖面的強(qiáng)度驗算軸上零件載荷軸上零件載荷軸的支點位置軸的支點位置1. .支反力支反力平衡方程平衡方程3. .當(dāng)量應(yīng)力當(dāng)量應(yīng)力第三強(qiáng)度理論第三強(qiáng)度理論步步驟驟第三強(qiáng)度理論第三強(qiáng)度理論22e)(TMM22e)(1TMW當(dāng)量彎矩當(dāng)量彎矩當(dāng)量應(yīng)力當(dāng)量應(yīng)力1 1）單向旋轉(zhuǎn)、載荷穩(wěn)定）單向旋轉(zhuǎn)、載荷穩(wěn)定：0.32 2）單向旋轉(zhuǎn)、載荷不穩(wěn)定）單向旋轉(zhuǎn)、載荷不穩(wěn)定：0.63 3）連續(xù)正反轉(zhuǎn)、載荷不穩(wěn)定）連續(xù)正反轉(zhuǎn)、載荷不穩(wěn)定：1（三）軸的安全系數(shù)校核計算（精確計算）（三）軸的安全系數(shù)校核計算（精確計算）1、疲勞強(qiáng)度校核、疲勞強(qiáng)度校核尺寸系數(shù)尺寸系數(shù)（、）表面狀態(tài)表面狀態(tài)應(yīng)力集中應(yīng)力集中（k、k） 當(dāng)量彎矩法沒有精確計入影響疲勞強(qiáng)度的當(dāng)量彎矩法沒有精確計入影響疲勞強(qiáng)度的其它重要因素。其它重要因素。1NamkSk單純受彎單純受彎：maNkkS1單純受