軸及軸轂連接概要

1、8-1概述一、功用支承回轉(zhuǎn)件傳遞扭矩或只具其一，或兼而有之第八章 軸及軸轂連接軸及軸轂連接概要二、分類1、按外形及結(jié)構(gòu)分類： 直軸、曲軸、光軸、階梯軸、實(shí)心軸、空心軸、凸輪軸等.2、按性質(zhì)分類：軟軸、剛性軸3、按承受載荷的性質(zhì)分類： 心軸-只承受彎拒，不承受扭距的軸。傳動(dòng)軸-只承受扭距，不承受彎拒的軸。轉(zhuǎn)軸-即承受彎拒，又承受扭距的軸。軸及軸轂連接概要撓性鋼絲軸軸及軸轂連接概要3）按載荷分QQFrFt只受彎矩M只受扭 矩TT受扭矩和彎矩軸及軸轂連接概要軸及軸轂連接概要指出各為什么軸？軸及軸轂連接概要三、軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.選擇材料及熱處理方式。2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-軸上零件的安裝、固定及其所需的倒角、

2、圓角、鍵槽等3.強(qiáng)度計(jì)算-力學(xué)模型、彎扭拒圖、定危險(xiǎn)剖面、危險(xiǎn)剖面的強(qiáng)度校核。4.剛度-計(jì)算細(xì)長(zhǎng)軸、對(duì)剛度有要求的軸軸及軸轂連接概要四、軸的常用材料表6-2碳鋼合金鋼12CrNi2，20Cr，40Cr，18CrMnTi合金鑄鐵；球墨鑄鐵 普通碳素鋼 Q235Q255鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼 3050鋼軸及軸轂連接概要 一、軸的應(yīng)力（一）、心軸的應(yīng)力 1、固定心軸（軸不轉(zhuǎn)動(dòng)）8-2軸的應(yīng)力和失效載荷不變-靜應(yīng)力+t2、轉(zhuǎn)動(dòng)心軸t載荷變化-脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力0t對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力-軸及軸轂連接概要（二）、傳動(dòng)軸tT穩(wěn)定不變-靜應(yīng)力+T單向運(yùn)轉(zhuǎn)但載荷變化-脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力0T頻繁正反轉(zhuǎn)-對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力-tt軸及軸轂連接概

3、要（三）、轉(zhuǎn)軸MT對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力-單向運(yùn)轉(zhuǎn)-脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力0頻繁正反轉(zhuǎn)-對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力-根據(jù)第三強(qiáng)度理論：轉(zhuǎn)軸軸及軸轂連接概要二、軸的失效形式：疲勞斷裂磨損超過(guò)允許范圍的變形和振動(dòng)。軸及軸轂連接概要 83軸的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)步驟1、選擇軸的材料及熱處理2、擬定軸上零件的布置形式和裝配方案3、初估軸徑dmin4、按照dmin+（35）選擇軸承型號(hào)和尺寸5、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6、軸的強(qiáng)（剛）度校核7、完成軸的零件圖軸及軸轂連接概要軸及軸轂連接概要二、初定軸徑（一）、類比法 參考同類機(jī)型，比較軸傳遞的功率、轉(zhuǎn)速和工作條件等初步確定軸的直徑。（二）、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算 dminT=9.55106P/n N.mm T

4、=T/w T w T 0.2d3軸及軸轂連接概要A0-材質(zhì)系數(shù)。表6-3軸及軸轂連接概要分析：1）只考慮T，適合傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)；2）心軸 -只承受彎矩（M）不能用本公式；3）轉(zhuǎn)軸-（M+T）只能作為最小直徑dmin。4） T-考慮了M的影響，當(dāng)軸承受較小M的軸，可以作為最終計(jì)算。軸及軸轂連接概要例：傳動(dòng)比為i=5的齒輪減速器，高速軸軸端直徑d1=20mm，低速軸軸端直徑d2=60mm，兩軸材料相同，忽略摩擦，試分析用許用扭應(yīng)力計(jì)算時(shí)，哪一軸強(qiáng)度高？為什么？軸及軸轂連接概要若不考慮摩擦，兩軸所傳功率相同，則即而今，故低速軸強(qiáng)度高。時(shí)與d1 等強(qiáng)度。軸及軸轂連接概要那根軸最粗？軸及軸轂連接概要三、軸

5、的強(qiáng)度計(jì)算TBBbL1L2L3（一）確定支點(diǎn)和力作用點(diǎn)之間尺寸幾點(diǎn)假設(shè)：1） 支點(diǎn)選擇在軸承寬的中點(diǎn)。2）帶輪、齒輪等承受的載荷看成集中載荷，載荷作用在輪寬中點(diǎn)。3）旋轉(zhuǎn)零件之間、旋轉(zhuǎn)零件與靜止零件之間的距離由經(jīng)驗(yàn)公式選取，通常選取1015mm。軸及軸轂連接概要（二）建立力學(xué)模型（繪制受力圖）（三）繪制水平面與鉛垂面內(nèi)的彎拒圖M V 與MH（四）繪制合成彎拒圖M M=M 2V +M2H（五）繪制扭距圖T（六）繪制當(dāng)量彎拒圖Mca Me =M 2 +（T ） 2-折合系數(shù)。軸及軸轂連接概要+ =0.30 =0.6- =1 一般將看成脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，通常取=0.6，只有在頻繁正反轉(zhuǎn)時(shí)取=1。軸及軸

6、轂連接概要（七）計(jì)算軸的理論直徑及危險(xiǎn)剖面的強(qiáng)度校核-1-軸的許用應(yīng)力。查表62軸及軸轂連接概要分析均適用心軸 T=0 ，M0傳動(dòng)軸 M=0 ，T0 轉(zhuǎn)軸 T0 M0（選取適當(dāng)?shù)?值）軸及軸轂連接概要四、軸的剛度驗(yàn)算Ip軸截面的極慣性矩G 軸材料的切變模量G=8.1(MP)104(/m)軸及軸轂連接概要A取決于每米軸長(zhǎng)的扭角。當(dāng)軸的剛度不夠時(shí)？改變軸的結(jié)構(gòu)尺寸。剛度條件：軸及軸轂連接概要五、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（一）基本原則1.強(qiáng)度足夠2.拆裝方便3.標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化（鍵、軸承、聯(lián)軸器、倒角、中心孔等等）軸及軸轂連接概要4.直徑系列化- 軸頭尺寸以2、5、8、0結(jié)尾，軸身（非配合軸段）取整數(shù)，5

7、.軸頸處符合軸承要求。6.定位和固定可靠7.良好的工藝8.利于提高強(qiáng)度和剛度。軸及軸轂連接概要1.軸肩或軸環(huán)2.套筒3.圓螺母定位4.彈性擋圈5.緊定螺釘6.軸端擋圈7.錐形軸頭（二）軸上零件的軸向定位可固定軸及軸轂連接概要（三）軸上各段長(zhǎng)度L軸b輪轂寬（四）制造工藝和結(jié)構(gòu)1.形狀在滿足使用要求的前提下盡量簡(jiǎn)單；2.鍵槽盡量布置在同一側(cè)；3.軸頸尺寸盡量一致；4.圓角半徑盡量取同；5.合理的倒角。軸及軸轂連接概要（五）提高軸的強(qiáng)度措施1.合理布局軸上零件2.改善表面質(zhì)量3.盡量減少應(yīng)力集中和軸的載荷4.合理的結(jié)構(gòu)（六）提高剛度的措施1.合理的橫截面2.采用附加支承.（七）軸的裝配過(guò)程軸及軸轂連

8、接概要軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸及軸轂連接概要軸向定位和固定軸及軸轂連接概要軸上零件的合理布置大齒輪和卷筒聯(lián)在一起，轉(zhuǎn)矩經(jīng)大齒輪直接傳給卷筒，卷筒軸只受彎矩而不受扭矩；大齒輪將轉(zhuǎn)矩通過(guò)軸傳到卷筒，卷筒軸既受彎矩又受扭矩；軸直相對(duì)左圖大些。軸及軸轂連接概要軸的結(jié)構(gòu)輸入軸工作機(jī)軸頸軸頸軸身軸頭軸頭軸環(huán)軸及軸轂連接概要三、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸及軸轂連接概要軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸及軸轂連接概要軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改錯(cuò)軸及軸轂連接概要84軸轂連接無(wú)預(yù)應(yīng)力有預(yù)應(yīng)力-過(guò)盈聯(lián)接材料性聯(lián)接-粘、焊圓軸成型軸鍵銷緊定螺釘平鍵斜鍵半圓鍵切向鍵方軸型軸A型平鍵B型平鍵C型平鍵一、功用：傳遞扭距；固定和定位。軸轂連接軸及軸轂連接概要二、鍵連接的類型和工

9、作原理一）平鍵傳遞扭距；周向定位-限制軸上零件的周向運(yùn)動(dòng)，一般不限制軸向運(yùn)動(dòng)。軸及軸轂連接概要鍵連接軸及軸轂連接概要1、普通平鍵聯(lián)接A型平鍵B型平鍵C型平鍵軸及軸轂連接概要2、導(dǎo)向平鍵動(dòng)連接。鍵和軸固聯(lián)，盤類零件在軸上作一定量的移動(dòng)。3、滑鍵-動(dòng)連接。轂和鍵固聯(lián)并沿軸作大距離的移動(dòng)。軸及軸轂連接概要二）半圓鍵多用于軸端錐面 的輔助連接。傳遞較小的載荷。軸及軸轂連接概要三）斜鍵四）切向鍵1：100的斜度。工作面為上下面。軸及軸轂連接概要三、平鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算普通平鍵-壓潰導(dǎo)鍵和滑鍵- 磨損 壓潰平鍵斜鍵-壓潰 、磨損一）失效形式軸及軸轂連接概要二）平鍵連接的尺寸選擇尺寸選擇原則： 軸轂等強(qiáng)度。按

10、照軸徑d選擇鍵的結(jié)構(gòu)尺寸。尺寸： bhL L=（1.51.8）d（不可過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短） L=B轂-（510）標(biāo)記：鍵bL GB1096-1979軸及軸轂連接概要三）平鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算鍵聯(lián)接-為標(biāo)準(zhǔn)件連接方式。設(shè)計(jì)時(shí)，鍵不需畫零件圖，只要會(huì)選擇。 鍵選擇的內(nèi)容： 1）選鍵的類型 2）定鍵的尺寸 3）強(qiáng)度校核工作原理及特點(diǎn)- （工作面為側(cè)面）軸及軸轂連接概要例 ：有一輪轂寬B=80mm，軸徑d=30mm，齒輪為8級(jí)精度，試選擇此鍵連接。解：試選A型平鍵查手冊(cè)，d=30mm的軸徑，b=8mm；h=7mmL=80-（510）=7570；查手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)系列L=70mm鍵870 GB1096-1979軸及軸轂連

11、接概要平鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則：1）集中載荷N2）載荷N作用于擠壓面的中點(diǎn)3）擠壓面積lkl-鍵的工作長(zhǎng)度k-鍵與輪轂的接觸高度 （鍵受擠壓高度）k=0.5h軸及軸轂連接概要強(qiáng)度條件lA型鍵-l=L-bB型鍵-l=LC型鍵-l=L-b/21）靜連接（普通平鍵連接）軸及軸轂連接概要2）動(dòng)連接（導(dǎo)鍵、滑鍵） p、 p- 許用壓強(qiáng)和許用擠壓應(yīng)力。選擇鍵、軸、轂三者中的弱者。見(jiàn)表12-1軸及軸轂連接概要分析：和1）鍵的強(qiáng)度只與T有關(guān)（鍵只傳遞扭距）2）鍵的尺寸bh由軸徑d確定，而軸的直徑與T和M有關(guān)。軸及軸轂連接概要例 有一9級(jí)精度的鑄鐵齒輪，輪轂寬度B=90mm，軸孔直徑d=55mm，傳遞扭距T=600N.m，載荷平穩(wěn)，試選擇此鍵聯(lián)接。軸及軸轂連接概要解：9級(jí)精度，選平鍵，試選A型平鍵查手冊(cè)，d=55mm的軸徑，b=16mm；h=10mmL=90-（510）=8085；查手冊(cè)取L=80mml=L-b=80-16=64mm查表12-1得： p= 75MPa鍵1680 GB1096-1979如果載荷有沖擊則 p= 55MPa，該如何解決？軸及軸轂連接概要四）雙鍵聯(lián)接：平鍵雙鍵1800布置斜鍵1200布置五）鍵選擇步驟1.根據(jù)工作要求定類型2.根據(jù)軸徑d定尺寸：b和h（查手冊(cè)）3.根據(jù)輪轂寬B定鍵長(zhǎng)L4.強(qiáng)度校核軸及軸轂連接概要四、半圓鍵連接只進(jìn)行擠壓強(qiáng)度計(jì)算，k值查