軸的分類與結(jié)構(gòu)設(shè)計及其應(yīng)用

第十五章軸第一頁，共五十三頁。§15-1概述1軸的用途及分類2軸的設(shè)計3軸的材料第二頁，共五十三頁。1軸的用途及分類軸的功用支撐回轉(zhuǎn)零件，傳遞運動和動力。第三頁，共五十三頁。軸的分類按承受載荷不同分類①轉(zhuǎn)軸：既承受彎矩又承受扭矩的軸，如齒輪軸第四頁，共五十三頁。②心軸：只承受彎矩而不承受扭矩的軸，如自行車前軸、滑輪軸、火車車輪軸。分為轉(zhuǎn)動心軸和固定心軸。固定心軸固定件轉(zhuǎn)動心軸前輪輪轂前叉自行車前輪軸火車輪軸車廂重力支撐反力轉(zhuǎn)動心軸第五頁，共五十三頁。第六頁，共五十三頁。

③傳動軸：工作時只承受扭矩，不承受彎矩或所承受彎矩很小的軸。如汽車傳動軸，萬向聯(lián)軸器中間軸。雙萬向聯(lián)軸器中間軸發(fā)動機后橋傳動軸第七頁，共五十三頁。按軸線形狀分類①曲軸：通過連桿可將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動。如汽車發(fā)動機曲軸。潘存云教授研制第八頁，共五十三頁。②直軸：直軸又分為光軸、階梯軸；實心軸、空心軸光軸：軸上零件不易裝配定位，主要用于心軸和傳動軸階梯軸：軸上零件易于裝配定位，轉(zhuǎn)軸多為階梯軸

第九頁，共五十三頁。鋼絲軟軸：又稱鋼絲撓性軸，具有良好的撓性，可靈活地將回轉(zhuǎn)運動傳遞到不開敞的位置。鋼絲軟軸的繞制鋼絲軟軸的應(yīng)用第十頁，共五十三頁。鋼絲軟軸

第十一頁，共五十三頁。管道疏通器第十二頁，共五十三頁。2軸的設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要解決軸上零件的安裝、拆卸、定位以及軸的加工制造工藝等問題，結(jié)合工作能力計算確定軸的合理結(jié)構(gòu)形狀及各部分尺寸。軸的工作能力設(shè)計保證軸具有足夠的承載能力，根據(jù)工作要求對軸進行強度計算、剛度計算、振動穩(wěn)定性計算等。軸設(shè)計應(yīng)解決的兩方面問題第十三頁，共五十三頁。根據(jù)總體結(jié)構(gòu)的要求進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的承載能力驗算驗算合格?結(jié)束yesno軸的設(shè)計過程是：第十四頁，共五十三頁。3軸的材料軸的材料：主要是碳鋼和合金鋼軸的毛坯：軋制圓鋼：d<100mm，鍛件d>100mm①.一般應(yīng)用:45鋼(35、50代用)，調(diào)質(zhì)正火②.傳遞大動力，要求減少尺寸及重量，提高強度、耐磨性時：40Cr40CrNi40MnB等，調(diào)質(zhì)或軸頸表面淬火。③.高速、沖擊載荷時，應(yīng)提高軸的抗疲勞強度20Cr20CrMnTi20Cr2Ni4A等，表面處理（滲碳淬火、氧化、氮化），表面強化處理（噴丸、滾壓）。④.形狀復(fù)雜的軸（曲軸、齒輪軸、空心軸）：球墨鑄鐵、合金鑄鐵。第十五頁，共五十三頁。

軸的材料第十六頁，共五十三頁。§15-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1擬訂軸上零件的裝配方案2軸上零件的定位3各軸段直徑和長度的確定4軸的結(jié)構(gòu)工藝性5提高軸的強度的常用措施第十七頁，共五十三頁。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要要求：軸的結(jié)構(gòu)沒有標(biāo)準(zhǔn)的形式，應(yīng)視具體情況設(shè)計，但都應(yīng)滿足如下要求：（1）軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置。（2）軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整。（3）軸應(yīng)具有良好的制造工藝性。定位固定要求安裝要求制造加工要求第十八頁，共五十三頁。軸的組成第十九頁，共五十三頁。1擬訂軸上零件的裝配方案典型軸系結(jié)構(gòu)軸端擋圈帶輪軸承蓋套筒齒輪滾動軸承裝配方案包括：軸上主要零件的裝配方向、裝配順序和相互關(guān)系。第二十頁，共五十三頁。潘存云教授研制第二十一頁，共五十三頁。軸上零件的裝配方案不同，則軸的結(jié)構(gòu)形狀也不相同。設(shè)計時可擬定幾種裝配方案，進行分析與選擇。圖示減速器輸出軸就有兩種裝配方案。潘存云教授研制saBcLa圓錐圓柱齒輪二級減速器第二十二頁，共五十三頁。方案二需要一個用于軸向定位的長套筒，且質(zhì)量較大，故不如方案一合理。第二十三頁，共五十三頁。2軸上零件的定位軸上零件常用的軸向定位方法有：軸肩、套筒軸端擋圈、圓螺母、軸承端蓋等。⑴軸上零件的軸向定位第二十四頁，共五十三頁。階梯軸上截面變化處，叫軸肩。①軸肩軸肩分為定位軸肩和非定位軸肩兩類。第二十五頁，共五十三頁。

定位軸肩

軸承定位軸肩齒輪定位軸肩①②⑤ⅣⅢⅡⅠⅤⅥ半聯(lián)軸器定位軸肩①②⑤第二十六頁，共五十三頁。定位軸肩特點：a.方便可靠b.能承受較大的軸向力c.使軸徑增大，階梯處形成應(yīng)力集中d.軸肩過多時，將不利于加工。第二十七頁，共五十三頁。設(shè)計時注意：a.滾動軸承的定位軸肩高度必須低于軸承內(nèi)圈高度，以便拆卸軸承。b.為保證零件與定位面靠緊，軸肩處的過渡圓角半徑r必須小于零件圓角半徑R或倒角C。第二十八頁，共五十三頁。結(jié)構(gòu)不合理！結(jié)構(gòu)不合理！第二十九頁，共五十三頁。非定位軸肩為加工裝配方便設(shè)定，高度及過渡部位無特殊要求，但不應(yīng)引起應(yīng)力集中，高度取1～2mm。③④ⅣⅢⅡⅠⅤⅥ⑥第三十頁，共五十三頁。②套筒定位

套筒特點：a.簡單可靠c.簡化了軸的結(jié)構(gòu)且不削弱軸的強度。b.可實現(xiàn)兩端定位。第三十一頁，共五十三頁。設(shè)計時注意：a.如兩零件的間距較大時，不宜采用套筒定位。b.如軸的轉(zhuǎn)速很高時，也不宜采用套筒定位。第三十二頁，共五十三頁。③圓螺母：可承受較大的軸向力，但因切制螺紋而易引起應(yīng)力集中，降低軸的疲勞強度雙圓螺母主要用于軸端或軸上兩零件間距較大時。第三十三頁，共五十三頁。④軸端擋圈

只適用于定位軸端零件。第三十四頁，共五十三頁。⑤彈性擋圈、緊釘螺釘、鎖緊擋圈作軸向定位特點：承受軸向力能力較差，適用于軸向力不大的場合。彈性擋圈緊釘螺定鎖緊擋圈第三十五頁，共五十三頁。6圓錐面定位特點：⑥多用于承受沖擊載荷和同心度要求較高的軸端零件。⑦軸承蓋特點：可承受較大的軸向力，通常通過螺釘或榫槽與箱體聯(lián)接，通過軸承可對整個軸起軸向定位作用

第三十六頁，共五十三頁。⑵零件的周向定位作用：防止和限制軸上零件與軸發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。常用定位零件：鍵、花鍵、銷、緊釘螺定、有時可用過盈配合、型面聯(lián)接等。第三十七頁，共五十三頁。3各軸段直徑和長度的確定⑴各軸段直徑的確定首先按扭轉(zhuǎn)強度初步估算軸的直徑A0值查表確定然后考慮軸上零件的裝配方案和定位要求，確定各軸段的直徑按純扭T確定dmin從dmin(處于軸端)開始軸中間(d)第三十八頁，共五十三頁。在確定各軸段直徑時應(yīng)注意的問題；（1）安裝標(biāo)準(zhǔn)件的部位的軸徑，應(yīng)取為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值。（2）為了使齒輪、軸承等零件裝拆方便，可設(shè)置非定位軸肩。第三十九頁，共五十三頁。⑵各軸段長度的確定軸的各段長度主要是根據(jù)軸上零件的寬度及它們的相對位置來確定。第四十頁，共五十三頁。在確定軸長時注意：

①為了保證軸向定位可靠，與齒輪和聯(lián)軸器等零件相配合部分的軸段長度一般應(yīng)比輪轂長度短2~3mm。結(jié)構(gòu)不合理！第四十一頁，共五十三頁。②保證零件所需的裝配空間、調(diào)整空間。應(yīng)考慮軸上零件之間的距離及軸上零件與機架之間的距離第四十二頁，共五十三頁。4軸的結(jié)構(gòu)工藝性主要考慮以下因素：（1）為了便于裝配零件并去掉毛刺，軸端應(yīng)制出45的倒角。第四十三頁，共五十三頁。（2）需要磨削加工的軸段，應(yīng)留有砂輪越程槽。（3）需要切制螺紋的軸段，應(yīng)留有退刀槽。第四十四頁，共五十三頁。（4）為了減少裝夾工件的時間，同一軸上不同軸段的鍵槽應(yīng)布置在軸的同一母線上。（5）為了減少加工刀具種類和提高勞動生產(chǎn)率，軸上直徑相近處的圓角、倒角、鍵槽寬度、砂輪越程槽寬度和退刀槽寬度等應(yīng)盡可能采用相同的尺寸。第四十五頁，共五十三頁。④②③⑥⑦①⑤①倒角第四十六頁，共五十三頁。5提高軸的強度的常用措施盡量減小懸臂長度或不采用懸臂布置；軸上零件盡量靠近支承，減小支承之間跨距，減小彎矩；軸上幾個傳動件時，應(yīng)合理布置其順序，盡量將輸入放中間，減小轉(zhuǎn)矩。（1）合理布置軸上傳動零件的位置，以減小軸的載荷第四十七頁，共五十三頁。（2）合理設(shè)計軸上零件的結(jié)構(gòu)，以減小軸的載荷第四十八頁，共五十三頁。（3）減小軸上的應(yīng)力集中。軸徑突變處盡量采用大的過渡圓角，若軸肩為定位軸肩，且不允許大的圓角過渡時，可采用過渡肩環(huán)或內(nèi)凹圓角第四十九頁，共五十三頁。內(nèi)圓角小圓角大圓角尖角應(yīng)力場第五十頁，共五十三頁。⑷改進軸的表面質(zhì)量：降低表面粗糙度值，采取表面強化措施。第五十一頁，共五十三頁。謝謝！第五十二頁，共五十三頁。內(nèi)容梗概第十五章軸。①轉(zhuǎn)軸：既承受彎矩又承受扭矩的軸，如齒輪軸。分為轉(zhuǎn)動心軸和固定心軸。③傳動軸：工作時只承受扭矩，不承受彎矩或所承受彎矩很小的軸。①曲軸：通過連桿可將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動。實心軸、空心軸。階梯軸：軸上零件易于裝配定位，轉(zhuǎn)軸多為階梯軸。鋼絲軟軸：又稱鋼絲撓性軸，具有良好的撓性，可靈活地將回轉(zhuǎn)運動傳遞到不開敞的位置。保證軸具有足夠的承載能力，根據(jù)工作要求對軸進行強度計算、剛度計算、振動穩(wěn)定性計算等。根據(jù)總體結(jié)構(gòu)的要求進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計。軸的毛坯：軋制圓鋼：d<100mm，鍛件d>100mm。②.傳遞大動力，要求減少尺寸及重量，提高。（滲碳淬火、氧化、氮化），表面強化處理。5提高軸的強度的常用措施。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要要求：。軸的結(jié)構(gòu)沒有標(biāo)準(zhǔn)的形式，應(yīng)視具體情況設(shè)計，但都應(yīng)