某大學機械行業(yè)及軸管理設計分析

1、Tuesday, May 03, Tuesday, May 03, 20222022機機 械械 原理及設計原理及設計（）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)矩二分類二分類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)動心軸，固定心軸（應力性質(zhì)不同）轉(zhuǎn)動心軸，固定心軸（應力性質(zhì)不同）轉(zhuǎn)軸：同時受彎矩和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)軸：同時受彎矩和轉(zhuǎn)矩傳動軸：只受轉(zhuǎn)矩傳動軸：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計內(nèi)容三設計內(nèi)容軸的工作能力計算：強度，剛度，振動穩(wěn)定性軸的工作能力計算：強度，剛度，振動穩(wěn)

2、定性軸的結(jié)構(gòu)設計：確定軸段的長度和直徑軸的結(jié)構(gòu)設計：確定軸段的長度和直徑四材料選擇四材料選擇疲勞強度高疲勞強度高對應力集中的敏感性小對應力集中的敏感性小碳鋼如：碳鋼如：45 40特點：價廉、對應力集中敏感性低、可進行熱處理。特點：價廉、對應力集中敏感性低、可進行熱處理。合金鋼如：合金鋼如：40Cr20Cr 特點：機械性能比碳鋼高，淬火性能更好，但價高、特點：機械性能比碳鋼高，淬火性能更好，但價高、 對應力集中敏感性高、可進行熱處理。對應力集中敏感性高、可進行熱處理。鑄鐵如：鑄鐵如：QT6003特點：容易制造復雜形狀的零件、價廉、有良好的吸振特點：容易制造復雜形狀的零件、價廉、有良好的吸振 性、

3、和耐磨性、性、和耐磨性、對應力集中敏感性低。對應力集中敏感性低。要求要求常用材料常用材料一結(jié)構(gòu)設計的基本要求一結(jié)構(gòu)設計的基本要求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重點二結(jié)構(gòu)設計思路二結(jié)構(gòu)設計思路（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軸肩分二類定位軸肩定位軸肩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：過渡（方便裝拆）作用：過渡（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合軸肩定位：多用于軸向力較大的場合。（表（表15-2）規(guī)范）規(guī)范套筒定位：多用于兩個零件之間的定位。套筒定位：多用于兩個零件之間的定位。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合。如：彈性擋圈、緊定螺釘、其它：用于較小軸向力的場合

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：一般也用于整個軸系的軸向定位軸承端蓋定位：一般也用于整個軸系的軸向定位2軸上零件的周向固定：軸上零件的周向固定：鍵，花鍵，銷，過盈配合鍵，花鍵，銷，過盈配合 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度（三）確定軸的各段直徑和長度直徑：直徑：長度：根據(jù)結(jié)構(gòu)確定長度：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度應比輪轂短軸段長度應比輪轂短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軸端應倒角，且倒角尺寸應盡量相同軸端應倒角，且倒角尺寸應盡量相同2應注意留有砂輪越程槽、螺紋退刀槽等應注意留有砂輪越程槽、螺紋退刀槽等3不同軸段鍵槽應布置在同一母線上不同軸段鍵槽應布置在同一母線上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 利用過渡軸肩以方便軸上零件的裝拆利用過渡軸肩以方便軸上零件的裝拆具體見軸系結(jié)構(gòu)設計具體見軸系結(jié)構(gòu)設計1按扭轉(zhuǎn)強度計算：傳動軸設計或轉(zhuǎn)動軸初估按扭轉(zhuǎn)強度計算：傳動軸設計或轉(zhuǎn)動軸初估強度條件強度

7、條件 許用扭轉(zhuǎn)切應力軸徑轉(zhuǎn)速傳遞功率抗扭截面模量轉(zhuǎn)矩T33TTdnPd2 . 016dWWT一強度計算一強度計算重點重點公式只適用于實心圓軸公式只適用于實心圓軸對外伸軸：對外伸軸：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有鍵槽時：當有鍵槽時： 一個鍵一個鍵d 增加增加57%(d100mm)二個鍵二個鍵d 增加增加1015%WTMWT4WM4222T22ca式中說明說明2按彎扭合成強度計算：轉(zhuǎn)軸校核按彎扭合成強度計算：轉(zhuǎn)軸校核122caWTM強度條件強度條件軸的許用彎曲應力抗彎截面模量133d1.0d32WW16.03.0110111為對稱循環(huán)變應力若為脈動循環(huán)變應力若為靜應力

8、若為對稱循環(huán)變應力時當應力折算系數(shù) 式中式中ssssss22ca為何要引入應力折算系數(shù)？為何要引入應力折算系數(shù)？當當為脈動循環(huán)變應力時，上述公式及為脈動循環(huán)變應力時，上述公式及如何？如何？對心軸：以對心軸：以 T=0 代入計算。代入計算。計算時應找計算時應找 23 個危險截面。個危險截面。說明說明問題問題3安全系數(shù)法精確校核計算安全系數(shù)法精確校核計算疲勞強度條件疲勞強度條件ma1Nma1NKKsKKs式中0WMmmaxa為對稱循環(huán)變應力時當TmaxmaW2T21為脈動循環(huán)變應力時當sssssss2s2sssca靜強度條件靜強度條件TmaxssanaxmaxssWTsAFWMs式中2V2HMMM總彎矩4按靜強度條件進行校核（防止過載）按靜強度條件進行校核（防止過載）二剛度計算及振動穩(wěn)定性計算（略）二剛度計算及振動穩(wěn)定性計算（略）三軸的強度計算過程三軸的強度計算過程1作計算簡圖作計算簡圖（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作當量彎矩圖作當量彎矩圖NoImage5按彎扭合成強度計算（按彎扭合成強度計算（23 個危險截面）個危險截面） 6按安全系數(shù)法精確校核計算（按安全系數(shù)法精確校核計算（23 個危險截面）個危險截面）四提高軸的強度措施四提高軸的強度措施1