第十三章軸及軸轂聯(lián)接

1、第十三章第十三章 軸及軸轂聯(lián)接軸及軸轂聯(lián)接 131 概述概述 一、軸的用途與分類一、軸的用途與分類 1、功用：、功用：1）支承回轉(zhuǎn)零件；）支承回轉(zhuǎn)零件；2）傳遞運動和動力）傳遞運動和動力 2、分類：、分類： 按承載情況分：按承載情況分： 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸扭矩和彎矩扭矩和彎矩 心軸心軸只受彎矩只受彎矩 傳動軸傳動軸主要受扭矩主要受扭矩 按軸線形狀分按軸線形狀分 直軸：直軸：階梯軸階梯軸 光軸光軸曲軸：曲軸： 空心軸和鋼絲軟軸空心軸和鋼絲軟軸(變速器的轉(zhuǎn)速傳變速器的轉(zhuǎn)速傳到儀表板到儀表板) 二二. .軸的材料（見表軸的材料（見表13-113-1）軸的材料種類很多，選擇時應(yīng)主要考慮如下因素：軸的材料種類很多

2、，選擇時應(yīng)主要考慮如下因素：1.1.軸的強度、剛度及耐磨性要求；軸的強度、剛度及耐磨性要求；2.2.軸的熱處理方法及機加工工藝性的要求；軸的熱處理方法及機加工工藝性的要求；3.3.軸的材料來源和經(jīng)濟性等。軸的材料來源和經(jīng)濟性等。軸的常用材料是碳素鋼和合金鋼。軸的常用材料是碳素鋼和合金鋼。碳素鋼比合金鋼價格低廉，對應(yīng)力集中的敏感性低，可通過熱處理改善其綜碳素鋼比合金鋼價格低廉，對應(yīng)力集中的敏感性低，可通過熱處理改善其綜合性能，加工工藝性好，故應(yīng)用最廣，一般用途的軸，多用含碳量為合性能，加工工藝性好，故應(yīng)用最廣，一般用途的軸，多用含碳量為0.250.250.5%0.5%的中碳素鋼。尤其是的中碳素鋼

3、。尤其是4545號鋼，對于不重要或受力較小的軸也可用號鋼，對于不重要或受力較小的軸也可用Q235AQ235A等普通碳等普通碳素鋼。合金鋼具有比碳素鋼更好的機械性能和淬火性能，但對應(yīng)力集中比較敏感，素鋼。合金鋼具有比碳素鋼更好的機械性能和淬火性能，但對應(yīng)力集中比較敏感，且價格較貴，多用于對強度和耐磨性有特殊要求的軸。如且價格較貴，多用于對強度和耐磨性有特殊要求的軸。如20Cr20Cr、20CrMnTi20CrMnTi等低碳等低碳合金鋼，經(jīng)滲碳處理后可提高耐磨性；合金鋼，經(jīng)滲碳處理后可提高耐磨性；20CrMoV20CrMoV、38CrMoAl38CrMoAl等合金鋼，有良好的等合金鋼，有良好的高溫

4、機械性能，常用于在高溫、高速和重載條件下工作的軸。高溫機械性能，常用于在高溫、高速和重載條件下工作的軸。值得注意的是：由于常溫下合金鋼與碳素鋼的彈性模量相差不多，因此當(dāng)其他值得注意的是：由于常溫下合金鋼與碳素鋼的彈性模量相差不多，因此當(dāng)其他條件相同時，如想通過選用合金鋼來提高軸的剛度是難以實現(xiàn)的。條件相同時，如想通過選用合金鋼來提高軸的剛度是難以實現(xiàn)的。球墨鑄鐵和高強度鑄鐵因其具有良好的工藝性，不需要鍛壓設(shè)備，吸振性好，球墨鑄鐵和高強度鑄鐵因其具有良好的工藝性，不需要鍛壓設(shè)備，吸振性好，對應(yīng)力集中的敏感性低，近年來被廣泛應(yīng)用于制造結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的曲軸等。只是對應(yīng)力集中的敏感性低，近年來被廣泛應(yīng)用

5、于制造結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的曲軸等。只是鑄件質(zhì)量難于控制。鑄件質(zhì)量難于控制。軸的毛坯多用軋制的圓鋼或鍛鋼。鍛鋼內(nèi)部組織均勻，強度較好，因此，重軸的毛坯多用軋制的圓鋼或鍛鋼。鍛鋼內(nèi)部組織均勻，強度較好，因此，重要的大尺寸的軸，常用鍛造毛坯。要的大尺寸的軸，常用鍛造毛坯。軸設(shè)計的主要內(nèi)容軸設(shè)計的主要內(nèi)容 ：結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計 工作能力計算工作能力計算 二二.設(shè)計軸的要求：設(shè)計軸的要求： 足夠的強度，剛度，合理的結(jié)構(gòu)，有的還要求有良好足夠的強度，剛度，合理的結(jié)構(gòu)，有的還要求有良好的振動穩(wěn)定性的振動穩(wěn)定性132 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 要求：要求： 軸和軸上零件要有準確的工作位置軸和軸上零件要有準確的工作位置

6、 軸上零件應(yīng)有可靠的相對固定軸上零件應(yīng)有可靠的相對固定 軸應(yīng)具有良好的制造工藝性和安裝工藝性等軸應(yīng)具有良好的制造工藝性和安裝工藝性等 形狀和尺寸應(yīng)有利于避免應(yīng)力集中形狀和尺寸應(yīng)有利于避免應(yīng)力集中 軸的結(jié)構(gòu)和形狀取決于下面幾個因素：（軸的結(jié)構(gòu)和形狀取決于下面幾個因素：（1 1）軸的毛坯種類：）軸的毛坯種類：（2 2）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；（3 3）軸上零件的）軸上零件的位置、配合性質(zhì)及其聯(lián)接固定的方法；（位置、配合性質(zhì)及其聯(lián)接固定的方法；（4 4）軸承的類型、）軸承的類型、尺寸和位置；（尺寸和位置；（5 5）軸的加工方法、裝配方法以及其他特殊）軸的加工方

7、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，設(shè)計軸時要要求。可見影響軸的結(jié)構(gòu)與尺寸的因素很多，設(shè)計軸時要全面綜合的考慮各種因素。全面綜合的考慮各種因素。一、便于軸上零件的裝配一、便于軸上零件的裝配軸身軸身 1、零件的軸向定位和固定、零件的軸向定位和固定 1）軸肩和軸環(huán)）軸肩和軸環(huán) 定位軸肩：定位軸肩：r r軸軸RR孔孔或或r r軸軸CC孔孔軸肩或軸環(huán)的高度軸肩或軸環(huán)的高度h h必須大于必須大于 R R孔孔或或 C C孔孔軸肩高度軸肩高度 滾動軸承內(nèi)圈高度滾動軸承內(nèi)圈高度h=h=（0.07d0.07d3 3）（）（0.1d0.1d5 5）mm mm 軸環(huán)寬度軸環(huán)寬度 bl.4

8、h bl.4h 非定位軸肩：非定位軸肩：h=1.5-2mm,r=(D-d)/2h=1.5-2mm,r=(D-d)/2二、保證軸上零件的準確定位和可靠固定二、保證軸上零件的準確定位和可靠固定2）套筒）套筒 軸用圓螺母軸用圓螺母 錯錯誤誤 正正確確要求軸肩高度要求軸肩高度滾動軸承內(nèi)圈高度滾動軸承內(nèi)圈高度當(dāng)用軸肩、軸環(huán)、套當(dāng)用軸肩、軸環(huán)、套筒、圓螺母、軸端擋圈筒、圓螺母、軸端擋圈進行零件的軸向定位時，進行零件的軸向定位時，為保證軸向定位可靠，為保證軸向定位可靠，要求要求L軸軸 L轂轂4）軸端擋圈）軸端擋圈 錯誤錯誤 正確正確正確正確5）軸承端蓋）軸承端蓋 6）彈性擋圈）彈性擋圈 7）鎖緊擋圈、緊定螺

9、釘或銷）鎖緊擋圈、緊定螺釘或銷 軸承端蓋與機座間加軸承端蓋與機座間加墊片，以調(diào)整軸的位置墊片，以調(diào)整軸的位置 8）圓錐面（）圓錐面（+擋圈、螺母）擋圈、螺母） 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）過盈配合三、良好的制造工藝性和裝配工藝性三、良好的制造工藝性和裝配工藝性 1）軸肩圓角）軸肩圓角r和倒角高度和倒角高度C 2）軸端倒角）軸端倒角 3）砂輪越程槽）砂輪越程槽 4）螺紋退刀槽）螺紋退刀槽 5）多個鍵槽）多個鍵槽 四四. .減小應(yīng)力集中，改善軸的受力情況減小應(yīng)力集中，改善軸的受力情況 1.1.減小應(yīng)力集中減小應(yīng)力集中 2

10、.2.提高軸的表面質(zhì)量提高軸的表面質(zhì)量五五. .軸上零件的裝拆和調(diào)整軸上零件的裝拆和調(diào)整1.1.中間粗兩端細中間粗兩端細 2.2.軸肩高度軸肩高度1-3mm1-3mm（定位軸鍵大）（定位軸鍵大）3.3.軸承定位軸肩高度軸承定位軸肩高度 8-103*331.81.410-124*44+0.030 0+0.078 +0.0300 -0.030+0.016 -0.016-0.012 -0.0422.51.812-175*553.02.30.160.2517-226*663.52.822-308*78+0.036 0+0.098 +0.0400 -0.036+0.018 -0.018-0.015 -0

11、.0514.0+0.2 03.3+0.2 0 0.250.4030-3810*8105.03.338-4412*812+0.043 0+0.120 +0.0500 -0.043+0.0215 -0.0215-0.018 -0.0615.03.344-5014*9145.53.850-5816*10166.04.358-6518*11187.04.465-7520*1220+0.052 0 +0.140 +0.0650 -0.052+0.026 -0.026-0.022 -0.0747.54.975-8522*14229.05.40.400.60平鍵聯(lián)接的標準、尺寸和公差平鍵聯(lián)接的標準、尺寸和公

12、差 注：注：1 1、表中的基本尺寸系原標準中的公稱尺寸。、表中的基本尺寸系原標準中的公稱尺寸。 2 2、（、（d-td-t）和（）和（d+td+t）兩組組合尺寸的偏差按相應(yīng)的）兩組組合尺寸的偏差按相應(yīng)的t t和和t1t1偏差選取，但（偏差選取，但（d-td-t）偏差應(yīng)取負號；）偏差應(yīng)取負號； 3 3、鍵的長度系列：、鍵的長度系列：6 6、8 8、1010、1212、1414、1515、1818、2020、2222、2525、2828、3232、3636、4040、4545、5151、5656、6363、7070、8080、9090、100100、 110110、125125、140140、16

13、0160、180180、200200、220220、250250、320320、360mm360mm。 4 4、普通平鍵標記示例：平頭普通平鍵（、普通平鍵標記示例：平頭普通平鍵（B B型）型）b=18mm,h=11mm,L=100mm,b=18mm,h=11mm,L=100mm,標記：鍵標記：鍵B18B18100 GB1096-79100 GB1096-79。A A型的型的A A可可省去不寫。省去不寫。2 2半圓鍵聯(lián)接半圓鍵聯(lián)接 鍵呈半圓形，其側(cè)面為工作面，鍵能在軸鍵呈半圓形，其側(cè)面為工作面，鍵能在軸上的鍵槽中繞其圓心擺動，上的鍵槽中繞其圓心擺動， 以適應(yīng)輪轂上鍵槽的以適應(yīng)輪轂上鍵槽的斜度，安

14、裝方便。常用與錐形軸端漁輪故的聯(lián)接。斜度，安裝方便。常用與錐形軸端漁輪故的聯(lián)接。4 4切向鍵切向鍵由兩個斜度為由兩個斜度為1:1001:100的楔鍵組成。一個切向鍵只能傳遞一個方向的轉(zhuǎn)矩，的楔鍵組成。一個切向鍵只能傳遞一個方向的轉(zhuǎn)矩，傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時，須用互成傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時，須用互成120120130130角的兩個鍵。角的兩個鍵。詳細說明詳細說明楔鍵的上、下表面為工作面，兩側(cè)面楔鍵的上、下表面為工作面，兩側(cè)面為非工作面。鍵的上表面與鍵槽底面均有為非工作面。鍵的上表面與鍵槽底面均有1:100 1:100 的斜度。工作時，鍵的上下兩工作的斜度。工作時，鍵的上下兩工作面分別與輪轂和軸的鍵槽工作面壓緊，

15、靠面分別與輪轂和軸的鍵槽工作面壓緊，靠其摩擦力和擠壓傳遞扭矩。其摩擦力和擠壓傳遞扭矩。3 3楔鍵楔鍵聯(lián)接聯(lián)接詳細說明詳細說明詳細說明詳細說明1.1.尺寸選擇：尺寸選擇：1)1)根據(jù)鍵聯(lián)接的工作要求和使用特點，選擇平鍵的類型根據(jù)鍵聯(lián)接的工作要求和使用特點，選擇平鍵的類型2)2)按照軸的公稱直徑按照軸的公稱直徑d d，從國家標準中選擇平鍵的尺寸，從國家標準中選擇平鍵的尺寸bXhbXh3)3)根據(jù)輪轂長度選擇鍵長根據(jù)輪轂長度選擇鍵長L:L:鍵的長度鍵的長度L L應(yīng)略小于輪轂的長度應(yīng)略小于輪轂的長度B B，L=B-(510)mmL=B-(510)mm。鍵長。鍵長L L應(yīng)符合標準長度系列應(yīng)符合標準長度系

16、列二二. .平鍵聯(lián)接的選擇和計算平鍵聯(lián)接的選擇和計算2.2.強度計算：強度計算：1)1)失效形式：鍵與被聯(lián)接件較弱工作面被壓潰（一般沒有剪切）失效形式：鍵與被聯(lián)接件較弱工作面被壓潰（一般沒有剪切） 磨損（動聯(lián)接）磨損（動聯(lián)接）2)2)強度計算強度計算擠壓強度條件：擠壓強度條件：PPhldThldTAF42/2 pdhlTp4耐磨性計算：耐磨性計算：l:l:鍵的工作長度：鍵的工作長度：A A型型 B B型型 C C型型 T-T-軸上傳遞的轉(zhuǎn)矩（軸上傳遞的轉(zhuǎn)矩（N.mmN.mm） d-d-軸的直徑軸的直徑(mm)(mm)h-h-鍵的高度鍵的高度 - -鍵、軸和輪轂中擠壓強度最低的材料的許用應(yīng)力鍵、

17、軸和輪轂中擠壓強度最低的材料的許用應(yīng)力如果計算鍵的強度不夠，在結(jié)構(gòu)允許的條件下，可適當(dāng)增加輪轂和鍵的長度如果計算鍵的強度不夠，在結(jié)構(gòu)允許的條件下，可適當(dāng)增加輪轂和鍵的長度或間隔布置或間隔布置180180兩個鍵?？紤]到兩個鍵的載荷分配不均勻性，在驗算鍵的兩個鍵。考慮到兩個鍵的載荷分配不均勻性，在驗算鍵的強度時只按強度時只按1 15 5個鍵計算。個鍵計算。P例例 選擇如圖所示的減速器輸出軸與齒輪間的平鍵聯(lián)接。已知傳遞選擇如圖所示的減速器輸出軸與齒輪間的平鍵聯(lián)接。已知傳遞的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩=600N.m=600N.m，齒輪材料為鑄鋼，齒輪材料為鑄鋼， 載荷有輕微沖擊。載荷有輕微沖擊。 解：（解：（1 1）

18、尺寸選擇。由軸徑）尺寸選擇。由軸徑d=75mmd=75mm及輪轂寬度及輪轂寬度80mm80mm，按表，按表6-2 6-2 選擇選擇A A型平鍵型平鍵b=20mm, h=12mm, L=70mm,b=20mm, h=12mm, L=70mm, 標記為：鍵標記為：鍵2020* *70GB1095-7970GB1095-79。 （2 2）強度驗算。）強度驗算。 （3 3）鍵槽的尺寸公差）鍵槽的尺寸公差 例題 花鍵花鍵聯(lián)接是將具有均布的多個凸齒的軸置于輪轂相應(yīng)的聯(lián)接是將具有均布的多個凸齒的軸置于輪轂相應(yīng)的凹槽中所構(gòu)成的聯(lián)接。其工作面是鍵齒側(cè)。凹槽中所構(gòu)成的聯(lián)接。其工作面是鍵齒側(cè)。 花鍵聯(lián)接是多齒傳遞載荷