《第十五章軸》ppt課件

1、第十五章第十五章 軸軸 明確軸的功用和分類方法明確軸的功用和分類方法 掌握軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)的根本方法和要求掌握軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)的根本方法和要求 掌握軸的強(qiáng)度計(jì)算掌握軸的強(qiáng)度計(jì)算要要 求求重重 點(diǎn)點(diǎn) 軸的受力和應(yīng)力分析軸的受力和應(yīng)力分析軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)軸的強(qiáng)度計(jì)軸的強(qiáng)度計(jì)算算一功用一功用二分類二分類按軸線分：按軸線分： 直軸、曲軸、軟軸直軸、曲軸、軟軸光軸光軸階梯軸階梯軸空心軸空心軸15-1 15-1 概述概述 1. 支撐軸上零件支撐軸上零件 2. 傳送運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力傳送運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力 按受載分：心軸靜、動(dòng)、按受載分：心軸靜、動(dòng)、 傳動(dòng)軸、轉(zhuǎn)軸傳動(dòng)軸、轉(zhuǎn)軸1.構(gòu)造設(shè)計(jì)：構(gòu)造設(shè)計(jì)： 合理地選材及適當(dāng)?shù)臒崽?/p>

2、置； 思索軸上零件的安裝、定位、加工工藝因 素，合理地確定軸的構(gòu)造方式和尺寸。2.承載才干的計(jì)算：承載才干的計(jì)算： 軸相當(dāng)于梁且任務(wù)時(shí)多數(shù)要轉(zhuǎn)動(dòng)靜強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度剛度振動(dòng)穩(wěn)定性三三. . 軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容四四.軸的失效方式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么：軸的失效方式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么：1.失效方式失效方式因強(qiáng)度缺乏發(fā)生斷裂失穩(wěn)剛度不夠靜強(qiáng)度、靜強(qiáng)度、疲勞斷裂疲勞斷裂 對(duì)普通機(jī)械：保證足夠的強(qiáng)度，合理的構(gòu)造，良好對(duì)普通機(jī)械：保證足夠的強(qiáng)度，合理的構(gòu)造，良好 的工藝性。的工藝性。 對(duì)于剛度為主的軸：設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么是剛度，即由剛度來(lái)對(duì)于剛度為主的軸：設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么是剛度，即由剛度來(lái)確確 定主要尺寸，驗(yàn)算強(qiáng)度。定主要尺寸

3、，驗(yàn)算強(qiáng)度。 對(duì)于高速軸或受周期性變載荷作用的軸：須進(jìn)展振動(dòng)對(duì)于高速軸或受周期性變載荷作用的軸：須進(jìn)展振動(dòng) 穩(wěn)定性計(jì)算。穩(wěn)定性計(jì)算。2.設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么五五.軸的資料軸的資料& 對(duì)軸資料的要求：強(qiáng)度、剛度、耐磨性及良好的加工工對(duì)軸資料的要求：強(qiáng)度、剛度、耐磨性及良好的加工工& 藝性。藝性。& 資料： 常用碳鋼、合金鋼。1.碳鋼：碳鋼：特特 點(diǎn)點(diǎn)45鋼運(yùn)用最廣泛鋼運(yùn)用最廣泛 強(qiáng)度、剛度、塑性和韌性等綜合機(jī)械性能好強(qiáng)度、剛度、塑性和韌性等綜合機(jī)械性能好 應(yīng)力集中敏感性小應(yīng)力集中敏感性小 熱處置后提高耐磨性、疲勞強(qiáng)度熱處置后提高耐磨性、疲勞強(qiáng)度2. 合金鋼合金鋼 對(duì)應(yīng)力集中敏感性較大對(duì)應(yīng)力集中敏

4、感性較大 強(qiáng)度和淬火性比碳素鋼好強(qiáng)度和淬火性比碳素鋼好 價(jià)錢比碳素鋼貴價(jià)錢比碳素鋼貴 普通運(yùn)用于有特殊要求的場(chǎng)所；如要求軸的分量輕，尺寸小而受力大；強(qiáng)度、耐磨性要求高；高溫、腐蝕介質(zhì)下任務(wù)等。特特 點(diǎn)點(diǎn)3.高強(qiáng)度的鑄鐵和球墨鑄鐵：高強(qiáng)度的鑄鐵和球墨鑄鐵：用于制造曲軸用于制造曲軸 對(duì)應(yīng)力集中敏感性較小對(duì)應(yīng)力集中敏感性較小 吸振性、耐磨性好吸振性、耐磨性好 可以做成復(fù)雜外形可以做成復(fù)雜外形 價(jià)廉價(jià)廉特特 點(diǎn)點(diǎn)15152 2 軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)一一.概述：概述：1.目的目的 使軸各部分具有合理的外形和尺寸使軸各部分具有合理的外形和尺寸2.軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)思索的要素：軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)思索的要素： 便

5、于裝拆裝配工藝性、調(diào)整。便于裝拆裝配工藝性、調(diào)整。 定位準(zhǔn)確、固定可靠任務(wù)時(shí)軸上零件有位置要求。定位準(zhǔn)確、固定可靠任務(wù)時(shí)軸上零件有位置要求。 便于制造制造工藝性，構(gòu)造力求簡(jiǎn)單。便于制造制造工藝性，構(gòu)造力求簡(jiǎn)單。 受力合理，有利于提高強(qiáng)度、剛度。受力合理，有利于提高強(qiáng)度、剛度。 并經(jīng)過(guò)構(gòu)造設(shè)計(jì)提高這些方面的性能并經(jīng)過(guò)構(gòu)造設(shè)計(jì)提高這些方面的性能程序：程序：思索裝拆思索裝拆定位固定方法與構(gòu)造定位固定方法與構(gòu)造兼顧受力與制造兼顧受力與制造3.軸的構(gòu)造：軸的構(gòu)造：普通設(shè)計(jì)成中間大、兩端小的階梯外形，普通設(shè)計(jì)成中間大、兩端小的階梯外形，二二. 擬定軸上零件的裝配方案：擬定軸上零件的裝配方案： 軸上零件的裝

6、配方向、順序和相互關(guān)系軸向定位的方法軸向定位的方法軸肩定位：軸肩定位：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：普通用于軸端零件的固定。圓螺母定位：普通用于軸端零件的固定。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)所。如：彈性擋圈、緊其它：用于較小軸向力的場(chǎng)所。如：彈性擋圈、緊 定螺釘、鎖緊擋圈、圓錐面定位等。定螺釘、鎖緊擋圈、圓錐面定位等。軸承端蓋定位：軸承端蓋定位：方法：鍵、花鍵、銷、緊定螺釘、過(guò)盈配合、成型聯(lián)接等。2.周向定位：周向定位：1.1.軸向定位軸向定位三三. 軸上零件的定位和固定：軸上零件的定位

7、和固定：軸肩、套筒軸肩、套筒軸向定位軸向定位圓螺母圓螺母軸端擋圈軸端擋圈軸向定位軸向定位軸向定位軸向定位彈性擋圈彈性擋圈緊定螺釘緊定螺釘銷銷圓錐面圓錐面留意：與標(biāo)件配合的軸徑不能恣意取。留意：與標(biāo)件配合的軸徑不能恣意取。盡能夠構(gòu)造緊湊，同時(shí)還要保證零件所需的裝配和調(diào)整空間。盡能夠構(gòu)造緊湊，同時(shí)還要保證零件所需的裝配和調(diào)整空間。四四.各軸段直徑及長(zhǎng)度確實(shí)定：各軸段直徑及長(zhǎng)度確實(shí)定：留意：各軸段直徑d 和長(zhǎng)度L確實(shí)定。軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)步驟與方法：軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)步驟與方法： 1.初定初定dmin; 2.擬定軸上零件裝配方案擬定軸上零件裝配方案 3.確定軸上零件的定位固定方法；確定軸上零件的定位固定方法；

8、4.確定各端軸徑確定各端軸徑d 及長(zhǎng)度及長(zhǎng)度L; 5.設(shè)計(jì)軸的構(gòu)造方案設(shè)計(jì)軸的構(gòu)造方案-鍵槽、退刀槽、圓角和倒角。鍵槽、退刀槽、圓角和倒角。 1.初定初定dmin(1)、類比法、類比法(2)、閱歷公式計(jì)算、閱歷公式計(jì)算 高速輸入軸的直徑高速輸入軸的直徑 可按與其相聯(lián)電動(dòng)機(jī)軸的直徑可按與其相聯(lián)電動(dòng)機(jī)軸的直徑 估算，估算， ； 各級(jí)低速軸的直徑各級(jí)低速軸的直徑 可按同級(jí)齒輪傳動(dòng)中心距估算，可按同級(jí)齒輪傳動(dòng)中心距估算， 。(3)、按改動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算、按改動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算mmnPAnPdT30336min2 . 01055. 9 MPandPWTTT362 . 01055. 92.擬定軸上零件裝配方案擬定軸上零

9、件裝配方案3.確定軸上零件的定位固定方法；確定軸上零件的定位固定方法；4.確定各端軸徑確定各端軸徑d 及長(zhǎng)度及長(zhǎng)度L;d7H(1)當(dāng)軸端安裝彈性套當(dāng)軸端安裝彈性套柱銷聯(lián)軸器時(shí)柱銷聯(lián)軸器時(shí)(2)當(dāng)運(yùn)用凸緣式聯(lián)軸器時(shí)當(dāng)運(yùn)用凸緣式聯(lián)軸器時(shí)1脂光滑脂光滑2油光滑油光滑d7H1.合理的部置軸上零件以減小軸的載荷：合理的部置軸上零件以減小軸的載荷： 盡能夠減小跨距和懸臂長(zhǎng)度盡能夠不用懸臂支撐方式；五提高軸的強(qiáng)度的措施：五提高軸的強(qiáng)度的措施： 傳動(dòng)零件盡能夠接近軸承。2.2.改良軸上零件的構(gòu)造以減小軸上的載荷：改良軸上零件的構(gòu)造以減小軸上的載荷：3.減小應(yīng)力集中尤其合金鋼減小應(yīng)力集中尤其合金鋼 圓角過(guò)度、圓

10、角過(guò)度、 卸載槽卸載槽4.4.改良軸的外表質(zhì)量以提高軸的疲勞強(qiáng)度：改良軸的外表質(zhì)量以提高軸的疲勞強(qiáng)度：粗糙度粗糙度外表強(qiáng)化處置外表強(qiáng)化處置六制造、裝配工藝性思索六制造、裝配工藝性思索2.直徑相近的軸段，其過(guò)渡圓角、倒角、鍵槽、退刀槽等直徑相近的軸段，其過(guò)渡圓角、倒角、鍵槽、退刀槽等 構(gòu)造尺寸盡量一致，以減少刀具數(shù)量和換刀時(shí)間。構(gòu)造尺寸盡量一致，以減少刀具數(shù)量和換刀時(shí)間。退刀槽退刀槽越程槽越程槽1.必要的工藝構(gòu)造退刀槽、越程槽：必要的工藝構(gòu)造退刀槽、越程槽：已規(guī)范化，尺已規(guī)范化，尺寸盡量一致寸盡量一致3.不同軸段的各鍵槽方向應(yīng)位于同一母線上。不同軸段的各鍵槽方向應(yīng)位于同一母線上。4.與零件過(guò)盈配

11、合的軸端應(yīng)有導(dǎo)向錐面。與零件過(guò)盈配合的軸端應(yīng)有導(dǎo)向錐面。5.精度合理：精度合理：前往 15 153 3 軸的強(qiáng)度計(jì)算軸的強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算準(zhǔn)那么：滿足軸的強(qiáng)度、剛度要求，對(duì)高速軸還應(yīng)驗(yàn)計(jì)算準(zhǔn)那么：滿足軸的強(qiáng)度、剛度要求，對(duì)高速軸還應(yīng)驗(yàn)算算 其振動(dòng)穩(wěn)定性。其振動(dòng)穩(wěn)定性。方法：初步完成構(gòu)造設(shè)計(jì)后，再進(jìn)展校核計(jì)算。方法：初步完成構(gòu)造設(shè)計(jì)后，再進(jìn)展校核計(jì)算。一一. 軸的強(qiáng)度校核計(jì)算軸的強(qiáng)度校核計(jì)算對(duì)傳動(dòng)軸，按改動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算；對(duì)傳動(dòng)軸，按改動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算；對(duì)心軸，按彎曲強(qiáng)度計(jì)算；對(duì)心軸，按彎曲強(qiáng)度計(jì)算；對(duì)轉(zhuǎn)軸，按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算。必要時(shí)還應(yīng)按疲對(duì)轉(zhuǎn)軸，按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算。必要時(shí)還應(yīng)按疲 勞強(qiáng)度條件勞強(qiáng)度條件

12、 進(jìn)展準(zhǔn)確計(jì)算；進(jìn)展準(zhǔn)確計(jì)算；對(duì)瞬時(shí)過(guò)載很大的軸，還應(yīng)校核其靜強(qiáng)度。以免塑性對(duì)瞬時(shí)過(guò)載很大的軸，還應(yīng)校核其靜強(qiáng)度。以免塑性 變形過(guò)大。變形過(guò)大。該方法適用于只接受扭矩的傳動(dòng)軸，亦可對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)展近似計(jì)算。該方法適用于只接受扭矩的傳動(dòng)軸，亦可對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)展近似計(jì)算。對(duì)于轉(zhuǎn)軸對(duì)于轉(zhuǎn)軸).(1055. 96mmNnP由軸的構(gòu)造而定由軸的構(gòu)造而定T轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩M彎矩彎矩( 跨距？力作用點(diǎn)？跨距？力作用點(diǎn)？)處理方法：處理方法：用降低用降低 來(lái)思索來(lái)思索 的影響的影響MTmmnPAnPdT30336min2 . 01055. 9見(jiàn)表15-3 MPandPWTTT362 . 01055. 9* 設(shè)計(jì)式：設(shè)計(jì)式：抗彎截

13、面模量?jī)H思索僅思索 的強(qiáng)度條件的強(qiáng)度條件 TTTTWT對(duì)于實(shí)心圓軸對(duì)于實(shí)心圓軸 的強(qiáng)度條件為：的強(qiáng)度條件為：)2 . 0(3dWT1.按改動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算按改動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算(初算軸徑初算軸徑)對(duì)于空心圓軸：對(duì)于空心圓軸：mmnPAd340min16 . 05 . 01dd空心圓軸的內(nèi)徑留意留意d100mm：開(kāi)有一個(gè)鍵槽時(shí)，增大：開(kāi)有一個(gè)鍵槽時(shí)，增大3%； 有兩個(gè)鍵槽時(shí)，增大有兩個(gè)鍵槽時(shí)，增大7%；d 100mm：開(kāi)有一個(gè)鍵槽時(shí)，增大：開(kāi)有一個(gè)鍵槽時(shí)，增大5 7%； 有兩個(gè)鍵槽時(shí)，增大有兩個(gè)鍵槽時(shí)，增大10 15%。2.軸上開(kāi)有鍵槽時(shí)，應(yīng)增大軸徑軸上開(kāi)有鍵槽時(shí)，應(yīng)增大軸徑3. 該直徑只能作為接受扭矩作用的

14、軸段的最小直徑該直徑只能作為接受扭矩作用的軸段的最小直徑dmin。亦可按閱歷公式來(lái)估算軸徑，普通減速機(jī)中：亦可按閱歷公式來(lái)估算軸徑，普通減速機(jī)中：高速軸Dd2 . 18 . 0電機(jī)直徑中心距ad4 . 03 . 0各級(jí)低速軸1. 1. 是由軸的資料和承載情況確定的系數(shù)，是由軸的資料和承載情況確定的系數(shù)， M0A取值0A軸構(gòu)造簡(jiǎn)圖軸構(gòu)造簡(jiǎn)圖程度彎矩圖程度彎矩圖轉(zhuǎn)矩圖轉(zhuǎn)矩圖當(dāng)量彎矩圖當(dāng)量彎矩圖垂直面受力簡(jiǎn)圖垂直面受力簡(jiǎn)圖垂直彎矩圖垂直彎矩圖合成彎矩圖合成彎矩圖計(jì)算步驟：計(jì)算步驟：2. 按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算普通軸：按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算普通軸： 資料力學(xué)第三強(qiáng)度實(shí)際，2222)(4)(4TTbcaWTWM

15、bWTM22對(duì)于直徑 d 的實(shí)心軸31 . 0 dW 32 . 0 dWTaFrFtF程度面受力簡(jiǎn)圖程度面受力簡(jiǎn)圖當(dāng)量彎矩當(dāng)量彎矩caM軸單向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)軸雙向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)改動(dòng)切應(yīng)力為靜應(yīng)力3 . 011bb6 . 001bb111bb將將 轉(zhuǎn)化為對(duì)稱循環(huán)變化來(lái)思索轉(zhuǎn)化為對(duì)稱循環(huán)變化來(lái)思索T22)( TMMca折算系數(shù)折算系數(shù)轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度計(jì)算轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度計(jì)算22a13()0.1cacMTMWd校核式：校核式：危險(xiǎn)截面危險(xiǎn)截面caM最大處最大處較大且較大且 較小處較小處caMd1見(jiàn)表見(jiàn)表15-1按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算運(yùn)用場(chǎng)所：按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算運(yùn)用場(chǎng)所：注注 意意1.對(duì)轉(zhuǎn)軸：按彎扭合成只思索了循環(huán)特性的差別，沒(méi)思索

16、對(duì)轉(zhuǎn)軸：按彎扭合成只思索了循環(huán)特性的差別，沒(méi)思索 應(yīng)力集中等要素的影響，只是粗略的計(jì)算，應(yīng)力集中等要素的影響，只是粗略的計(jì)算，對(duì)對(duì) 重要軸應(yīng)作準(zhǔn)確計(jì)算。重要軸應(yīng)作準(zhǔn)確計(jì)算。2.對(duì)心軸：對(duì)心軸： 轉(zhuǎn)動(dòng)心軸：2130.1cacaMMWd 固定心軸： 思索啟動(dòng)、停車等的影響，彎矩視脈動(dòng)循環(huán)7 . 110受彎曲、扭剪應(yīng)力復(fù)協(xié)作用的強(qiáng)度條件受彎曲、扭剪應(yīng)力復(fù)協(xié)作用的強(qiáng)度條件:ScaSSSSSS22caS計(jì)算平安系數(shù)計(jì)算平安系數(shù)S受彎矩的平安系數(shù)受彎矩的平安系數(shù)S受扭矩的平安系數(shù)受扭矩的平安系數(shù) SS許用平安系數(shù)許用平安系數(shù)P366P3663. 準(zhǔn)確校核計(jì)算準(zhǔn)確校核計(jì)算(重要軸重要軸)目的：確定變應(yīng)力情況下軸的平安度。目的：確定變應(yīng)力情況下軸的平安度。知：軸的外形、尺寸、作用在軸上的載荷。知：軸的外形、尺寸、作用在軸上的載荷。確定危險(xiǎn)截面SKSma1SKSma1短時(shí)嚴(yán)重過(guò)載場(chǎng)所短時(shí)嚴(yán)重過(guò)載場(chǎng)所AFWMSSSSmaxmaxmaxTSSSWTSmaxmaxSSSSSScaSSSSSS224. 靜強(qiáng)度平安系數(shù)計(jì)算：靜強(qiáng)度平安系數(shù)計(jì)算： 提高軸的強(qiáng)度的常用措施提高軸的強(qiáng)度的常用措施 增大軸徑；增大軸徑； 改動(dòng)資料及熱處置；改動(dòng)資料及熱處置； 改良軸的外表質(zhì)量以提高軸的疲勞強(qiáng)度改良軸的外表質(zhì)量以提高軸的疲勞強(qiáng)度 改良軸