某大學(xué)機(jī)械行業(yè)及軸管理設(shè)計(jì)分析

1、Tuesday, May 03, Tuesday, May 03, 20222022機(jī)機(jī) 械械 原理及設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)（）一功用：支承回轉(zhuǎn)零件，并傳遞轉(zhuǎn)矩一功用：支承回轉(zhuǎn)零件，并傳遞轉(zhuǎn)矩二分類(lèi)二分類(lèi)1按載荷分按載荷分心軸：只受彎矩，不受轉(zhuǎn)矩心軸：只受彎矩，不受轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)心軸，固定心軸（應(yīng)力性質(zhì)不同）轉(zhuǎn)動(dòng)心軸，固定心軸（應(yīng)力性質(zhì)不同）轉(zhuǎn)軸：同時(shí)受彎矩和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)軸：同時(shí)受彎矩和轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)軸：只受轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)軸：只受轉(zhuǎn)矩FFTT15-115-1概述概述2按形狀分按形狀分直軸直軸光軸光軸階梯軸階梯軸曲軸曲軸特殊軸特殊軸三設(shè)計(jì)內(nèi)容三設(shè)計(jì)內(nèi)容軸的工作能力計(jì)算：強(qiáng)度，剛度，振動(dòng)穩(wěn)定性軸的工作能力計(jì)算：強(qiáng)度，剛度，振動(dòng)穩(wěn)

2、定性軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：確定軸段的長(zhǎng)度和直徑軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：確定軸段的長(zhǎng)度和直徑四材料選擇四材料選擇疲勞強(qiáng)度高疲勞強(qiáng)度高對(duì)應(yīng)力集中的敏感性小對(duì)應(yīng)力集中的敏感性小碳鋼如：碳鋼如：45 40特點(diǎn)：價(jià)廉、對(duì)應(yīng)力集中敏感性低、可進(jìn)行熱處理。特點(diǎn)：價(jià)廉、對(duì)應(yīng)力集中敏感性低、可進(jìn)行熱處理。合金鋼如：合金鋼如：40Cr20Cr 特點(diǎn)：機(jī)械性能比碳鋼高，淬火性能更好，但價(jià)高、特點(diǎn)：機(jī)械性能比碳鋼高，淬火性能更好，但價(jià)高、 對(duì)應(yīng)力集中敏感性高、可進(jìn)行熱處理。對(duì)應(yīng)力集中敏感性高、可進(jìn)行熱處理。鑄鐵如：鑄鐵如：QT6003特點(diǎn)：容易制造復(fù)雜形狀的零件、價(jià)廉、有良好的吸振特點(diǎn)：容易制造復(fù)雜形狀的零件、價(jià)廉、有良好的吸振 性、

3、和耐磨性、性、和耐磨性、對(duì)應(yīng)力集中敏感性低。對(duì)應(yīng)力集中敏感性低。要求要求常用材料常用材料一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求1定位、固定要求定位、固定要求2裝拆方便合理裝拆方便合理3制造工藝性制造工藝性重點(diǎn)重點(diǎn)二結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路二結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路（一）擬定軸上零件的裝配方案（一）擬定軸上零件的裝配方案（二）軸上零件的定位固定（二）軸上零件的定位固定軸上零件的定位固定：軸肩、套筒、軸承端蓋軸上零件的定位固定：軸肩、套筒、軸承端蓋圓螺母、圓螺母、 軸承擋圈、彈性擋圈、緊定螺釘?shù)容S承擋圈、彈性擋圈、緊定螺釘?shù)?軸上零件的軸向定位固定軸上零件的軸向定位固定軸肩分二類(lèi)軸肩分二類(lèi)定位軸肩定位軸肩h=(0.07

4、0.1)d rC(或或R)h非定位軸肩非定位軸肩h=12mm 作用：過(guò)渡（方便裝拆）作用：過(guò)渡（方便裝拆）軸環(huán)軸環(huán)b=0.4a30nPAd初值軸向定位的方法軸向定位的方法軸肩定位：多用于軸向力較大的場(chǎng)合軸肩定位：多用于軸向力較大的場(chǎng)合。（表（表15-2）規(guī)范）規(guī)范套筒定位：多用于兩個(gè)零件之間的定位。套筒定位：多用于兩個(gè)零件之間的定位。圓螺母定位：可承受大的軸向力，一般用于軸端零件的圓螺母定位：可承受大的軸向力，一般用于軸端零件的固定。（圖固定。（圖15-9）軸端擋圈：用于軸端零件的固定。軸端擋圈：用于軸端零件的固定。其它：用于較小軸向力的場(chǎng)合。如：彈性擋圈、緊定螺釘、其它：用于較小軸向力的場(chǎng)合

5、。如：彈性擋圈、緊定螺釘、鎖緊擋圈、圓錐面定位等。（圖鎖緊擋圈、圓錐面定位等。（圖15-10-圖圖15-13）軸承端蓋定位：一般也用于整個(gè)軸系的軸向定位軸承端蓋定位：一般也用于整個(gè)軸系的軸向定位2軸上零件的周向固定：軸上零件的周向固定：鍵，花鍵，銷(xiāo)，過(guò)盈配合鍵，花鍵，銷(xiāo)，過(guò)盈配合 緊定螺釘、成型聯(lián)接緊定螺釘、成型聯(lián)接（三）確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度（三）確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度直徑：直徑：長(zhǎng)度：根據(jù)結(jié)構(gòu)確定長(zhǎng)度：根據(jù)結(jié)構(gòu)確定 303T6T36TTnPAdnP2 . 01055. 9dd2 . 0nP1055. 9WT圖示：與輪轂相配的圖示：與輪轂相配的軸段長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂短軸段長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂短23mm（四

6、）結(jié)構(gòu)工藝性（制造、安裝、拆卸）（四）結(jié)構(gòu)工藝性（制造、安裝、拆卸）1軸端應(yīng)倒角，且倒角尺寸應(yīng)盡量相同軸端應(yīng)倒角，且倒角尺寸應(yīng)盡量相同2應(yīng)注意留有砂輪越程槽、螺紋退刀槽等應(yīng)注意留有砂輪越程槽、螺紋退刀槽等3不同軸段鍵槽應(yīng)布置在同一母線上不同軸段鍵槽應(yīng)布置在同一母線上4. 考慮軸上零件的裝拆工藝性的要求考慮軸上零件的裝拆工藝性的要求如：軸肩或套筒的高度低于軸承內(nèi)圈的高度如：軸肩或套筒的高度低于軸承內(nèi)圈的高度 利用過(guò)渡軸肩以方便軸上零件的裝拆利用過(guò)渡軸肩以方便軸上零件的裝拆具體見(jiàn)軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具體見(jiàn)軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算：傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)或轉(zhuǎn)動(dòng)軸初估按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算：傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)或轉(zhuǎn)動(dòng)軸初估強(qiáng)度條件強(qiáng)度

7、條件 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力軸徑轉(zhuǎn)速傳遞功率抗扭截面模量轉(zhuǎn)矩T33TTdnPd2 . 016dWWT一強(qiáng)度計(jì)算一強(qiáng)度計(jì)算重點(diǎn)重點(diǎn)公式只適用于實(shí)心圓軸公式只適用于實(shí)心圓軸對(duì)外伸軸：對(duì)外伸軸：A0可取小值可取小值中間軸：中間軸：A0可取大值可取大值當(dāng)有鍵槽時(shí)：當(dāng)有鍵槽時(shí)： 一個(gè)鍵一個(gè)鍵d 增加增加57%(d100mm)二個(gè)鍵二個(gè)鍵d 增加增加1015%WTMWT4WM4222T22ca式中說(shuō)明說(shuō)明2按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算：轉(zhuǎn)軸校核按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算：轉(zhuǎn)軸校核122caWTM強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件軸的許用彎曲應(yīng)力抗彎截面模量133d1.0d32WW16.03.0110111為對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力若為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力若為靜應(yīng)力

8、若為對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)當(dāng)應(yīng)力折算系數(shù) 式中式中ssssss22ca為何要引入應(yīng)力折算系數(shù)？為何要引入應(yīng)力折算系數(shù)？當(dāng)當(dāng)為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，上述公式及為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，上述公式及如何？如何？對(duì)心軸：以對(duì)心軸：以 T=0 代入計(jì)算。代入計(jì)算。計(jì)算時(shí)應(yīng)找計(jì)算時(shí)應(yīng)找 23 個(gè)危險(xiǎn)截面。個(gè)危險(xiǎn)截面。說(shuō)明說(shuō)明問(wèn)題問(wèn)題3安全系數(shù)法精確校核計(jì)算安全系數(shù)法精確校核計(jì)算疲勞強(qiáng)度條件疲勞強(qiáng)度條件ma1Nma1NKKsKKs式中0WMmmaxa為對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)當(dāng)TmaxmaW2T21為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)當(dāng)sssssss2s2sssca靜強(qiáng)度條件靜強(qiáng)度條件TmaxssanaxmaxssWTsAFWMs式中2V2HMMM總彎矩4按靜強(qiáng)度條件進(jìn)行校核（防止過(guò)載）按靜強(qiáng)度條件進(jìn)行校核（防止過(guò)載）二剛度計(jì)算及振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算（略）二剛度計(jì)算及振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算（略）三軸的強(qiáng)度計(jì)算過(guò)程三軸的強(qiáng)度計(jì)算過(guò)程1作計(jì)算簡(jiǎn)圖作計(jì)算簡(jiǎn)圖（力的分解與合成）（力的分解與合成）2作彎矩圖作彎矩圖22caTMM3 作轉(zhuǎn)矩圖作轉(zhuǎn)矩圖4作當(dāng)量彎矩圖作當(dāng)量彎矩圖NoImage5按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算（按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算（23 個(gè)危險(xiǎn)截面）個(gè)危險(xiǎn)截面） 6按安全系數(shù)法精確校核計(jì)算（按安全系數(shù)法精確校核計(jì)算（23 個(gè)危險(xiǎn)截面）個(gè)危險(xiǎn)截面）四提高軸的強(qiáng)度措施四提高軸的強(qiáng)度措施1