《軸和軸轂聯(lián)接》教學(xué)課件

第11章軸和軸轂聯(lián)接第一節(jié)軸的功用、類(lèi)型和材料第二節(jié)軸的構(gòu)造分析第三節(jié)軸的工作能力分析第四節(jié)軸轂聯(lián)接第五節(jié)軸的使用與維護(hù)

第11章軸和軸轂聯(lián)接第一節(jié)軸的功用、類(lèi)型和材料1軸是組成機(jī)器的重要零件之一，其主要功能是支持作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件(如齒輪、蝸輪等)，并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。

第一節(jié)軸的功能、類(lèi)型和材料一、軸的功能和分類(lèi)

帶式運(yùn)輸機(jī)減速器電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸類(lèi)型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩。按承受載荷分有：分類(lèi)：按軸的形狀分有：軸是組成機(jī)器的重要零件之一，其主要功能是支持作回轉(zhuǎn)第一節(jié)軸2類(lèi)型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩。按承受載荷分有：分類(lèi)：按軸的形狀分有：傳動(dòng)軸---只傳遞扭矩發(fā)動(dòng)機(jī)后橋傳動(dòng)軸類(lèi)型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩。按承受載荷分有：分類(lèi)：按3《軸和軸轂聯(lián)接》教學(xué)課件4類(lèi)型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類(lèi)：按軸的形狀分有：傳動(dòng)軸---只傳遞扭矩心軸---只承受彎矩前輪輪轂固定心軸火車(chē)輪軸車(chē)廂重力前叉自行車(chē)前輪軸支撐反力轉(zhuǎn)動(dòng)心軸類(lèi)型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類(lèi)：按5類(lèi)型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類(lèi)：傳動(dòng)軸---只傳遞扭矩心軸---只承受彎矩直軸光軸階梯軸按軸的形狀分有：一般情況下，直軸做成實(shí)心軸，需要減重時(shí)做成空心軸類(lèi)型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類(lèi)：傳6類(lèi)型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類(lèi)：按軸的形狀分有：傳動(dòng)軸---只傳遞扭矩心軸---只承受彎矩直軸光軸階梯軸曲軸類(lèi)型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類(lèi)：按7類(lèi)型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類(lèi)：按軸的形狀分有：傳動(dòng)軸---只傳遞扭矩心軸---只承受彎矩直軸光軸階梯軸曲軸撓性鋼絲軸類(lèi)型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類(lèi)：按8二、軸的材料及選擇

軸工作時(shí)多為轉(zhuǎn)軸，產(chǎn)生的應(yīng)力多為變應(yīng)力。失效：疲勞損壞，軸頸過(guò)渡磨損、失圓或軸變形過(guò)大碳鋼：35、45、50，尤其是45號(hào)鋼。對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低，加工工藝性好，故應(yīng)用最廣，對(duì)于不重要或受力較小的軸也可用Q235A等普通碳素鋼。合金鋼：具有比碳鋼更好的機(jī)械性能和淬火性能，但對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，且價(jià)格較貴，多用于對(duì)強(qiáng)度和耐磨性有特殊要求的軸。軸的毛坯:一般用圓鋼或鍛件，有時(shí)也用鑄鋼或球墨鑄鐵。正火或調(diào)質(zhì)處理。二、軸的材料及選擇軸工作時(shí)多為轉(zhuǎn)軸，產(chǎn)生的應(yīng)力多為變應(yīng)力9軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)：根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的構(gòu)造形式和尺寸。工作能力計(jì)算：軸的承載能力驗(yàn)算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方面的驗(yàn)算。軸的設(shè)計(jì)過(guò)程：N選擇材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的承載能力驗(yàn)算驗(yàn)算合格?結(jié)束Y軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)：工作能力計(jì)算：軸的設(shè)計(jì)過(guò)程：N選擇材料10第二節(jié)軸的構(gòu)造分析軸的構(gòu)造分析：包括定出軸的合理的外形和全部構(gòu)造尺寸1.軸應(yīng)便于制造，軸上零件要易于裝拆；(制造安裝)

2.軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置；(定位)3.各零件要結(jié)實(shí)而可靠地相對(duì)固定；(固定)4.改善應(yīng)力狀況，減小應(yīng)力集中。第二節(jié)軸的構(gòu)造分析軸的構(gòu)造分析：包括定出軸的合理的外形和全11軸的構(gòu)造軸主要由軸頸、軸頭、軸身三局部組成(如圖10-5)。軸上被支承的局部為軸頸，如圖中③，⑦段；安裝輪轂的局部稱(chēng)做軸頭，如圖中①，④段；聯(lián)接軸頸和軸頭的局部稱(chēng)做軸身，如圖中②，⑥段。軸的構(gòu)造軸主要由軸頸、軸頭、軸身三局部組成(如圖1012一、軸上零件的裝配方案據(jù)軸上零件定位、加工要求以及不同的零件裝配方案，參考軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)的根本要求，得出如下圖的兩種不同軸結(jié)構(gòu)。一、軸上零件的裝配方案據(jù)軸上零件定位、加工要求以及不同的零件13零件的軸向定位由軸肩〔軸環(huán)〕或套筒來(lái)實(shí)現(xiàn)。二、軸上零件的固定

軸肩及軸環(huán)----階梯軸上截面變化之處。1、軸上零件的定位特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，定位可靠，可承受較大的軸向力應(yīng)用：齒輪、帶輪、聯(lián)軸器、軸承等的軸向定位零件的軸向定位由軸肩〔軸環(huán)〕或套筒來(lái)實(shí)現(xiàn)。二、軸上零件的固定14圓螺母特點(diǎn)：定位可靠，裝拆方便，可承受較大的軸向力由于切制螺紋使軸的疲勞強(qiáng)度下降應(yīng)用：常用于軸的中部和端部圓螺母特點(diǎn)：定位可靠，裝拆方便，可承受較大的軸向力15彈性擋圈特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單緊湊，只能承受很小的軸向力。應(yīng)用：常用于固定滾動(dòng)軸承等的軸向定位彈性擋圈特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單緊湊，只能承受很小的軸向力。應(yīng)用：常16軸端壓板應(yīng)用：用于軸端零件的固定，特點(diǎn)：可承受劇烈振動(dòng)和沖擊。軸端壓板應(yīng)用：用于軸端零件的固定，特點(diǎn)：可承受劇烈振動(dòng)和沖擊17緊定螺釘應(yīng)用：適用于軸向力很小，轉(zhuǎn)速低的場(chǎng)合特點(diǎn)：可承受很小的軸向力。緊定螺釘應(yīng)用：適用于軸向力很小，轉(zhuǎn)速低的場(chǎng)合特點(diǎn)：可承受很小182.軸上零件的周向固定為了傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，防止軸上零件與軸作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，軸和軸上零件必須可靠地沿周向固定〔連接〕。常用的周向固定方法有：銷(xiāo)、鍵、花鍵、過(guò)盈配合和成形聯(lián)接等，其中以鍵和花鍵聯(lián)接應(yīng)用最廣。鍵連接花鍵連接銷(xiāo)釘連接2.軸上零件的周向固定為了傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，防止軸上零19各軸段所需的直徑與軸上的載荷大小有關(guān)。初步求出的直徑作為承受扭矩的軸段的最小直徑dmin，然后再按軸上零件的裝配方案和定位要求，從dmin處起逐一確定各段軸的直徑。1、各軸段直徑確定三、各軸段直徑和長(zhǎng)度確實(shí)定各軸段所需的直徑與軸上的載荷大小有關(guān)。初步求出的直徑作為承受201.軸上裝配標(biāo)準(zhǔn)件〔滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器、密封圈等)的軸段〔①②③⑦〕，其直徑必須符合標(biāo)準(zhǔn)件的直徑系列值2與一般零件〔齒輪和帶輪〕相配合的軸段直徑和零件轂孔直徑一樣，采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸。不予零件配合的軸段〔5，6〕，其值不用去標(biāo)準(zhǔn)值。3起定位作用的軸肩高度應(yīng)按11－3原那么確定，如12，45，67；非定位軸肩〔23，34，56〕，高度一般1－3mm。1.軸上裝配標(biāo)準(zhǔn)件〔滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器、密封圈等)的軸段〔①212.各軸段長(zhǎng)度確實(shí)定1.盡可能構(gòu)造緊湊，保證零件所需要的裝配和調(diào)整空間如L應(yīng)根據(jù)軸承端蓋和聯(lián)軸器裝拆要求定出3為保證各傳動(dòng)件軸向固定，軸與傳動(dòng)件輪轂相配局部的長(zhǎng)度一般比輪轂長(zhǎng)度短1－3mm。2各軸段長(zhǎng)度主要由各零件和軸裝配局部的軸向尺寸和各零件相對(duì)位置尺寸確定2.各軸段長(zhǎng)度確實(shí)定1.盡可能構(gòu)造緊湊，保證零件所需要的裝223.構(gòu)造設(shè)計(jì)的根本要求軸的構(gòu)造沒(méi)計(jì)主要是使軸的各局部具有合理的外形尺寸。軸的構(gòu)造應(yīng)滿足以下幾個(gè)方面的要求：〔1〕對(duì)裝配在軸上的零件，應(yīng)進(jìn)展可靠的軸向固定和周向固定?！?〕便于軸的加工和軸上零件的裝拆?！?〕有利于提高軸的強(qiáng)度和剛度，以及節(jié)省材料，減輕重量。3.構(gòu)造設(shè)計(jì)的根本要求23②③④⑤⑥⑦①倒角1〕為便于軸上零件的裝拆，一般軸都做成從軸端逐漸向中間增大的階梯狀。零件的安裝次序四、軸的構(gòu)造工藝性2〕裝零件的軸端應(yīng)有倒角，需要磨削的軸端有砂輪越程槽，車(chē)螺紋的軸端應(yīng)有退刀槽。②③④⑤⑥⑦①倒角1〕為便于軸上零件的裝拆，一般軸都做成從軸24圖10-6越程槽和退刀槽圖10-6越程槽和退刀槽25〔2〕軸上所有鍵槽應(yīng)沿軸的同一母線布置。減少加工裝夾次數(shù)?！?〕為了便于軸上零件的裝配和去除毛刺，軸及軸肩端部一般均應(yīng)制出45°的倒角。過(guò)盈配合軸段的裝入端常加工出半錐角為30°的導(dǎo)向錐面(如圖10-7)?！?〕軸上所有鍵槽應(yīng)沿軸的同一母線布置。減少加工裝夾次數(shù)26(4)為便于加工，應(yīng)使軸上直徑相近處的圓角、倒角、鍵槽、退刀槽和越程槽等尺寸一致。(5)假設(shè)各軸段具有較高同軸度，在軸兩端開(kāi)設(shè)中心孔(4)為便于加工，應(yīng)使軸上直徑相近處的圓角、倒角、鍵(27五、提高軸的強(qiáng)度和剛度的常用措施輸出輸出輸入輸出輸出輸入2.合理布置軸上零件，減小軸上的載荷Tmax=T1T1T1+T2T2合理Tmax=T1+T2T2T1T1+T2不合理1〕改進(jìn)軸上零件構(gòu)造，減小軸的載荷五、提高軸的強(qiáng)度和剛度的常用措施輸出輸出輸入輸出輸出輸入2.283.減小應(yīng)力集中合金鋼對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，應(yīng)加以注意。應(yīng)力集中出現(xiàn)在截面突然發(fā)生變化的。措施：1.用圓角過(guò)渡；2.盡量防止在軸上開(kāi)橫孔、切口或凹槽;3.重要構(gòu)造可增加卸載槽B、過(guò)渡肩環(huán)、凹切圓角、增大圓角半徑。也可以減小過(guò)盈配合處的局部應(yīng)力。過(guò)渡肩環(huán)30?r凹切圓角dd/4B位置d/43.減小應(yīng)力集中合金鋼對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，應(yīng)加以注意。應(yīng)力集29第三節(jié)、軸的工作能力分析一、對(duì)于只傳遞扭轉(zhuǎn)的圓截面軸，強(qiáng)度條件為：設(shè)計(jì)公式為：對(duì)于既傳遞扭轉(zhuǎn)又傳遞彎矩的軸，可按上式初步估算軸的直徑。計(jì)算結(jié)果為：最小直徑！軸的材料A3,20354540Cr,35SiMn[τ](N/mm)12~2020~3030~4040~52A160~135135~118118~107107~92表14-2常用材料的[τ]值和C值注:當(dāng)作用在軸上的彎矩比傳遞的轉(zhuǎn)矩小或只傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí),A取較小值;否則取較大值軸上有鍵槽時(shí)，考慮到鍵會(huì)削弱軸的強(qiáng)度，應(yīng)將直徑計(jì)算值加大。單鍵加大3％，雙鍵加大7％第三節(jié)、軸的工作能力分析一、對(duì)于只傳遞扭轉(zhuǎn)的圓截面軸，強(qiáng)度條30二、按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算1、軸上力的簡(jiǎn)化一般配合過(guò)盈配合2、軸上支點(diǎn)的位置二、按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算1、軸上力的簡(jiǎn)化一般配合過(guò)盈配合31軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)初步完成后，通常要對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)展彎扭合成強(qiáng)度校核。對(duì)于鋼制軸可按第三強(qiáng)度理論計(jì)算，強(qiáng)度條件為(10-3)式中：σe——當(dāng)量應(yīng)力(N／mm2)；Me——當(dāng)量彎矩(N·mm)， ；M——危險(xiǎn)截面上的合成彎矩， ，MH、MV分別為水平面上、垂直面上的彎矩；軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)初步完成后，通常要對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)展彎扭32材料σb[σ+1][σ0][σ-1]40013070405001707545600200955570023011065800270130759003001408010003301509050012070404001005030軸的許用彎曲應(yīng)力碳素鋼合金鋼鑄鋼折合系數(shù)取值α=0.3----轉(zhuǎn)矩不變；0.6----脈動(dòng)變化；1----對(duì)稱(chēng)循環(huán)轉(zhuǎn)矩〔頻繁正反轉(zhuǎn)〕靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力設(shè)計(jì)公式：材料σb33折合系數(shù)取值：α=0.3----轉(zhuǎn)矩不變；0.6----脈動(dòng)變化；1----頻繁正反轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)公式：材料σb[σ+1][σ0][σ-1]40013070405001707545600200955570023011065800270130759003001408010003301509050012070404001005030軸的許用彎曲應(yīng)力碳素鋼合金鋼鑄鋼脈動(dòng)循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力折合系數(shù)取值：α=0.3----轉(zhuǎn)矩不變；0.634折合系數(shù)取值：α=0.3----轉(zhuǎn)矩不變；0.6----脈動(dòng)變化；1----頻繁正反轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)公式：材料σb[σ+1][σ0][σ-1]40013070405001707545600200955570023011065800270130759003001408010003301509050012070404001005030軸的許用彎曲應(yīng)力碳素鋼合金鋼鑄鋼對(duì)稱(chēng)循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力折合系數(shù)取值：α=0.3----轉(zhuǎn)矩不變；0.635彎扭合成強(qiáng)度的計(jì)算按以下步驟進(jìn)展：(1)繪出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，標(biāo)出作用力的方向及作用點(diǎn)的位置。(2)取定坐標(biāo)系，將作用在軸上的力分解為水平分力和垂直分力，并求其支反力。(3)分別繪制出水平面和垂直面內(nèi)的彎矩圖。(5)繪制轉(zhuǎn)矩圖。(7)確定危險(xiǎn)剖面，校核危險(xiǎn)剖面的彎扭合成強(qiáng)度。(6)按照強(qiáng)度理論求出當(dāng)量彎矩，并做當(dāng)量彎矩圖(4)計(jì)算合成彎矩，并繪制出合成彎矩圖。彎扭合成強(qiáng)度的計(jì)算按以下步驟進(jìn)展：(2)取36對(duì)2點(diǎn)取矩舉例：計(jì)算某減速器高速軸危險(xiǎn)截面的直徑。作用在齒輪上的圓周力Ft=17400N,徑向力，F(xiàn)r=6140N,軸向力Fa=2860N,齒輪分度圓直徑d2=146mm,作用在軸右端帶輪上外力F=4500N〔方向未定〕,L=193mm,K=206mmL/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12解：1)求垂直面的支反力和軸向力=Fad2aad對(duì)2點(diǎn)取矩舉例：計(jì)算某減速器高速軸危險(xiǎn)截面的直徑。作用在齒輪37MavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2F2)求水平面的支反力L/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12=Fad2aadF3)求F力在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力4)繪制垂直面的彎矩圖5)繪制水平面的彎矩圖MavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2F2)求水平38MaMavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2FM2F6)求F力產(chǎn)生的彎矩圖L/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12=Fad2aadF7)繪制合成彎矩圖考慮F可能與H、V內(nèi)合力共面a-a截面F力產(chǎn)生的彎矩為：MaFM’aMaMavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2FM2F639MaMavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2FM2F8)求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩L/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12=Fad2aadF9)求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩MaFM2M’aT扭切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù):α=0.6MaMavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2FM2F840求考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱，將d值增大4%，故得：10)計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑選45鋼，調(diào)質(zhì)，σb=650MPa,[σ-1]

=60MPa符合直徑系列。求考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱，將d值增大4%，故得：10)計(jì)算危險(xiǎn)41【例11-2】：設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)減速器的主動(dòng)軸.傳遞功率P=10kW,轉(zhuǎn)速n=200r/min,齒輪齒寬B=100mm,齒數(shù)z=40,模數(shù)m=5mm,螺旋角β＝，軸端裝有聯(lián)軸器。解：1、計(jì)算軸上轉(zhuǎn)矩和齒輪作用力軸傳遞的轉(zhuǎn)矩：N.mmN齒輪的圓周力：N齒輪的徑向力：齒輪的軸向力：N【例11-2】：設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)減速器的主動(dòng)軸.傳解：1、42《軸和軸轂聯(lián)接》教學(xué)課件43軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，需開(kāi)鍵槽，故將最小軸徑增加5%，變?yōu)?2.525mm。查?機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)?，取標(biāo)準(zhǔn)直徑45mm。2、選擇軸的材料和熱處理方式選擇軸的材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,其機(jī)械性能查表得3、初算軸的最小軸徑那么軸的最小直徑為：軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，需開(kāi)鍵槽，2、選擇軸44根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩、最小軸徑、軸的轉(zhuǎn)速，查標(biāo)準(zhǔn)GB5014-85或手冊(cè)，選用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，其型號(hào)為：

4、選擇聯(lián)軸器

取載荷系數(shù)KA

=1.3，那么聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為：5、初選軸承因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用。應(yīng)選用角接觸球軸承。根據(jù)工作要求及輸入端的直徑(為45mm)，由軸承產(chǎn)品目錄中選取型號(hào)為7211C的滾動(dòng)軸承，其尺寸〔內(nèi)徑×外徑×寬度〕為d×D×b=55×100×21。根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩、最小軸徑、軸的轉(zhuǎn)速，查標(biāo)準(zhǔn)GB5014-4、456、軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)6、軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)46由于聯(lián)軸器型號(hào)已定，左端用軸端擋圈定位,右端用軸肩定位。故軸段6的直徑即為相配合的半聯(lián)軸器的直徑，取D6=45mm。軸段6的長(zhǎng)度比半聯(lián)軸器的轂孔長(zhǎng)度要(為84mm)短2～3mm，這樣可保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故該段軸長(zhǎng)取為L(zhǎng)6=82mm。

(2)確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度聯(lián)軸器是靠軸段5的軸肩來(lái)進(jìn)展軸向定位的，為了保證定位可靠，h＝〔0.07－0.1〕d6＝3.15－4.5，軸段5要比軸段6的直徑大6～9mm，取h＝3.5，軸段5的直徑D5=52mm由于聯(lián)軸器型號(hào)已定，左端用軸端擋圈定位,右端用軸肩定(2)確47軸段1和軸段4均是放置滾動(dòng)軸承的，所以直徑與滾動(dòng)軸承內(nèi)圈直徑一樣，為D1=D4=55mm,軸段1的長(zhǎng)度即為滾動(dòng)軸承的寬度，查手冊(cè)為L(zhǎng)1=21mm考慮拆卸的方便，軸段3的直徑只要比軸段4的直徑稍大就行了，并取標(biāo)準(zhǔn)值〔齒輪〕這里取為D3=58mm。軸段3的長(zhǎng)度要比齒輪的輪轂寬度(為100mm)短2～3mm，故該段軸長(zhǎng)取為L(zhǎng)3=98mm軸段1和軸段4均是放置滾動(dòng)軸承的，所以直徑與滾動(dòng)軸承內(nèi)圈直徑48軸承端蓋的總寬度為25mm〔由減速器及軸承端蓋的構(gòu)造設(shè)計(jì)而定〕。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=20mm，故取軸段5的長(zhǎng)度為L(zhǎng)5=45mm。軸段2是一軸環(huán)，右側(cè)用來(lái)定位齒輪，左側(cè)用來(lái)定位滾動(dòng)軸承，查滾動(dòng)軸承的手冊(cè)，可得該型號(hào)的滾動(dòng)軸承內(nèi)圈安裝尺寸最小為64mm，同時(shí)軸環(huán)的直徑還要滿足比軸段3的直徑(為58mm)大5～10mm的要求，故這段直徑最終取D2=66mm。軸環(huán)2寬度取為L(zhǎng)2=18mm(b＝1.4h＝6.4〕軸承端蓋的總寬度為25mm〔由減速器及軸承端蓋的構(gòu)造設(shè)軸段249取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離為10mm，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離，取5mm。滾動(dòng)軸承寬度為21mm，齒輪輪轂長(zhǎng)為100mm,那么軸段4的長(zhǎng)度為：10＋5＋(100-98)+21=38mm取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離為10mm，考慮到箱體的鑄造誤差，在確50齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。對(duì)于齒輪，由手冊(cè)查得平鍵的截面尺寸寬×高=16×10(GB1095-79)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為80mm(標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見(jiàn)GB1096-79),同時(shí)為了保證齒輪輪轂與軸的配合為H7/n6；(4)軸上零件的周向定位同樣，半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用平鍵為14×9×63，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為k6。(5)確定軸上圓角和倒角尺寸。

取軸端倒角為2×45齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。對(duì)于(4)軸上51畫(huà)軸空間受力簡(jiǎn)圖c，將軸上作用力分解為垂直面受力圖d和水平受力圖e。分別求出垂直面上的支反力和水平面上支反力。對(duì)于零件作用于軸上的分布載荷或轉(zhuǎn)矩(因軸上零件如齒輪、聯(lián)軸器等均有寬度)可當(dāng)作集中力作用于軸上零件的寬度中點(diǎn)。對(duì)于支反力的位置，隨軸承類(lèi)型和布置方式不同而異，其中a值參見(jiàn)滾動(dòng)軸承樣本，跨距較大時(shí)可近似認(rèn)為支反力位于軸承寬度的中點(diǎn)7、按彎扭合成校核(1)畫(huà)受力簡(jiǎn)圖(2)計(jì)算作用于軸上的支反力

水平面內(nèi)支反力垂直面內(nèi)支反力畫(huà)軸空間受力簡(jiǎn)圖c，將軸上作用力分解為垂直面受力圖d和7、按52(3)計(jì)算軸的彎矩，并畫(huà)彎、轉(zhuǎn)矩圖

分別作出垂直面和水平面上的彎矩圖f、g，并按

計(jì)算合成彎矩(4)計(jì)算并畫(huà)當(dāng)量彎矩圖

轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)變化計(jì)算,取(3)計(jì)算軸的彎矩，并畫(huà)彎、轉(zhuǎn)矩圖

分別作出垂直面和水平面上53(5)校核軸的強(qiáng)度一般而言，軸的強(qiáng)度是否滿足要求只需對(duì)危險(xiǎn)截面進(jìn)展校核即可，而軸的危險(xiǎn)截面多發(fā)生在當(dāng)量彎矩最大或當(dāng)量彎矩較大且軸的直徑較小處。a-a截面處當(dāng)量彎矩為：

故平安(5)校核軸的強(qiáng)度一般而言，軸的強(qiáng)度是否滿足要求只需對(duì)危險(xiǎn)截54三、軸的剛度計(jì)算軸的剛度包括扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度，前者以扭轉(zhuǎn)角φ度量，后者以撓度y或偏轉(zhuǎn)角θ度量。軸的剛度計(jì)算就是計(jì)算出軸受載時(shí)的變形量，并使其控制在允許的范圍內(nèi)，即(10-4)彎矩→彎曲變形扭矩→扭轉(zhuǎn)變形一、彎曲變形計(jì)算方法有：1.按微分方程求解2.變形能法→適用于等直徑軸?！m用于階梯軸。三、軸的剛度計(jì)算軸的剛度包括扭轉(zhuǎn)剛度和彎55圖11-1軸的饒度和轉(zhuǎn)角

圖11-2軸的扭角圖11-1軸的饒度和轉(zhuǎn)角

56表11-5軸的撓度、偏轉(zhuǎn)角和扭轉(zhuǎn)角的允許值表11-5軸的撓度、偏轉(zhuǎn)角和扭轉(zhuǎn)角的允許值57軸的振動(dòng)概念當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于外界干擾力的影響，軸會(huì)產(chǎn)生橫向振動(dòng)。轉(zhuǎn)速到達(dá)某個(gè)數(shù)值，使外界干擾力產(chǎn)生的振動(dòng)頻率和軸的自然振動(dòng)頻率一樣或相近時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)共振現(xiàn)象，其振幅和動(dòng)載荷可能導(dǎo)致軸和機(jī)器的破壞，軸發(fā)生共振時(shí)的轉(zhuǎn)速稱(chēng)為軸的臨界轉(zhuǎn)速。如果轉(zhuǎn)速繼續(xù)提高，振動(dòng)就會(huì)減弱，軸的轉(zhuǎn)動(dòng)趨于平穩(wěn)。但當(dāng)轉(zhuǎn)速到達(dá)另一較高的數(shù)值時(shí)，共振可能再次出現(xiàn)。其中，最低的臨界轉(zhuǎn)速稱(chēng)為第一階臨界轉(zhuǎn)速nc1。軸的振動(dòng)計(jì)算就是計(jì)算其臨界轉(zhuǎn)速，使軸的工作轉(zhuǎn)速避開(kāi)其各階臨界轉(zhuǎn)速以防止共振的發(fā)生。軸的振動(dòng)概念當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于外界干擾力的影響58軸的臨界轉(zhuǎn)速取決于回轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量和軸的剛度，質(zhì)量越大，剛度越小，那么軸的臨界轉(zhuǎn)速越低。工作轉(zhuǎn)速n低于一階臨界轉(zhuǎn)速的軸稱(chēng)為剛性軸，超過(guò)一階臨界轉(zhuǎn)速的軸稱(chēng)為撓性軸。通常情況下，對(duì)于剛性軸，應(yīng)使n＜0.85nc1；對(duì)于撓性軸，應(yīng)使n＞1.15nc1滿足上述條件并避開(kāi)各高階臨界轉(zhuǎn)速的軸，都具有振動(dòng)穩(wěn)定性。軸及軸上零件材料本身的不均勻安裝對(duì)中性不好制造誤差等造成軸及軸上零件的重心偏移外界常見(jiàn)的周期性干擾力因素軸旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生離心力高速轉(zhuǎn)動(dòng)的軸都要經(jīng)過(guò)平衡試驗(yàn)，以滿足運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性的要求。軸的臨界轉(zhuǎn)速取決于回轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量和軸的剛度，質(zhì)量越大，剛度59第四節(jié)軸轂聯(lián)接

作用：聯(lián)接軸和軸上零件，實(shí)現(xiàn)周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)。一、鍵聯(lián)接的類(lèi)型類(lèi)型：平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵等。1、平鍵聯(lián)接構(gòu)造簡(jiǎn)單、裝拆方便，應(yīng)用廣泛。按用途不同分為：普通平鍵導(dǎo)向平鍵滑鍵第四節(jié)軸轂聯(lián)接作用：聯(lián)接軸和軸上零件，實(shí)現(xiàn)60工作面間隙〔1〕普通平鍵兩側(cè)面為工作面工作面間隙〔1〕普通平鍵61■普通平鍵的類(lèi)型單圓頭(C型)：用于軸端圓頭(A型)：端銑刀加工，固定良好平頭(B型)：盤(pán)銑刀加工，應(yīng)力集中小盤(pán)銑刀

■普通平鍵的類(lèi)型單圓頭(C型)：用于軸端圓頭(A型)：端銑刀62〔2〕導(dǎo)向平鍵加長(zhǎng)平鍵，軸向移動(dòng)量不大的動(dòng)聯(lián)接，用螺釘固定在軸上〔3〕滑鍵聯(lián)接圖10-16導(dǎo)向平鍵和滑鍵聯(lián)接軸向移動(dòng)量大的動(dòng)聯(lián)接，滑鍵在輪轂上，與輪轂一起在軸上移動(dòng)〔2〕導(dǎo)向平鍵〔3〕滑鍵聯(lián)接圖10-16導(dǎo)向平鍵和滑鍵聯(lián)632.半圓鍵聯(lián)接圖10-17半圓鍵聯(lián)接2.半圓鍵聯(lián)接圖10-17半圓鍵聯(lián)接643.楔鍵聯(lián)接構(gòu)造：楔鍵的上、下面為工作面，鍵的上外表及輪轂鍵槽底面均有1:100的斜度。特點(diǎn)：能承受單向軸向力。但對(duì)中性很差。。應(yīng)用：用于低速、輕載和對(duì)中性要求不高的場(chǎng)合。聯(lián)接。3.楔鍵聯(lián)接構(gòu)造：楔鍵的上、下面為工作面，鍵的上65d斜度1：1004、切向鍵構(gòu)造：由兩個(gè)斜度為1:100的楔鍵組成。特點(diǎn)：承載能力較大，但對(duì)中性差。傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時(shí)，須用兩個(gè)鍵且分布成120~130?。應(yīng)用：常用于對(duì)中精度要求不高的重型機(jī)械。d斜度1：1004、切向鍵構(gòu)造：由兩個(gè)斜度為1:10066二、花鍵聯(lián)接1)均勻受力；§6－2花鍵聯(lián)接6)可用磨削方法提高加工精度及聯(lián)接質(zhì)量。

構(gòu)造：外花鍵〔花鍵軸〕和內(nèi)花鍵〔花鍵孔〕組成。鍵齒側(cè)面是工作面。

特點(diǎn)：承載能力高，對(duì)中性好;但制造要采用專(zhuān)用設(shè)備，本錢(qián)較高。

應(yīng)用：用于定心精度要求高、載荷較大的場(chǎng)合。二、花鍵聯(lián)接1)均勻受力；§6－2花鍵聯(lián)接6)可用67矩形花鍵三角形花鍵1〕矩形花鍵1、矩形花鍵加工方便〔可通過(guò)磨削獲得高精度〕，應(yīng)用廣泛。2、漸開(kāi)線花鍵工藝性好，強(qiáng)度高，承載能力大。用于重載、定心精度要求高的聯(lián)接壓力角α＝30°壓力角α＝45°漸開(kāi)線花鍵

★壓力角α＝45°：內(nèi)花鍵為三角形，故稱(chēng)為三角形花鍵，其鍵齒細(xì)而多，適用于薄壁零件。矩形花鍵三角形花鍵1〕矩形花鍵1、矩形花鍵2、漸68圖10-20漸開(kāi)線花鍵聯(lián)接圖10-20漸開(kāi)線花鍵聯(lián)接69三、平鍵的選用和強(qiáng)度校核1、平鍵的選用〔1〕鍵的尺寸選擇斷面尺寸b×h：根據(jù)軸徑d查標(biāo)準(zhǔn)確定，表16-1。鍵長(zhǎng)L：應(yīng)略短于輪轂的寬度，并符合標(biāo)準(zhǔn)尺寸系列。附：鍵的長(zhǎng)度系列：

1012141618202225323640455063708090100110125140160…..〔2〕鍵的標(biāo)記B型平鍵b×h×L=10×16×125→鍵B10×125

A型鍵可不標(biāo)型號(hào)三、平鍵的選用和強(qiáng)度校核1、平鍵的選用〔1〕鍵的尺寸選擇附：70dbhC或rLtt1半徑r

表16-1鍵的尺寸鍵槽軸的直徑自6~8226~201.21〉8~10330.16~0.256~361.81.40.08~0.16〉10~12448~452.51.8〉12~175510~563.02.3〉17~22660.25~0.414~703.52.80.16~0.25〉22~308718~904.03.3〉30~3810822~1105.03.3〉38~4412828~1405.03.3〉44~501490.4~0.636~1605.53.80.25~0.4

〉50~58161045~1806.54.3〉58~65181150~2007.04.4〉65~75201256~2207.54.9dbh71〔2〕、平鍵的主要失效形式普通平鍵：壓潰——按擠壓強(qiáng)度計(jì)算。◆極個(gè)別情況會(huì)出現(xiàn)鍵被剪斷；◆導(dǎo)向平鍵的主要失效形是工作面的磨損。擠壓強(qiáng)度條件：擠壓應(yīng)力：sp——工作面所受擠壓應(yīng)力T——轉(zhuǎn)矩(N.mm)A——擠壓面積(mm)h——鍵高，mmd——軸段的直徑，mmMPa〔2〕、平鍵的主要失效形式擠壓強(qiáng)度條件：擠壓應(yīng)力：sp—72對(duì)于導(dǎo)向平鍵聯(lián)接，計(jì)算依據(jù)是磨損，應(yīng)限制壓強(qiáng)：鋼125~150100~12060~90表6-1鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力、許用壓力

許用值

輪轂材料靜載荷輕微沖擊沖

擊載荷性質(zhì)鑄鐵70~8050~6030~45鋼504030[p][σp

]l——鍵的接觸長(zhǎng)度，mm圓頭平鍵：平頭平鍵：?jiǎn)螆A頭平鍵：[σp

]——材料的許用擠壓應(yīng)力，MPa對(duì)于導(dǎo)向平鍵聯(lián)接，計(jì)算依據(jù)是磨損，應(yīng)限制壓強(qiáng)：鋼73導(dǎo)向平鍵聯(lián)接主要失效形式是工作面的磨損。因此，要做耐磨性計(jì)算，限制其壓強(qiáng)p，強(qiáng)度條件為(10-6)式中：［p］——許用壓強(qiáng)，MPa，見(jiàn)表10-6；其他參數(shù)同式(10-5)。圖10-15平鍵聯(lián)接的受力分析導(dǎo)向平鍵聯(lián)接主要失效形式是工作面的磨損。因此74〔3〕其他軸轂聯(lián)接簡(jiǎn)介1.成形聯(lián)接圖10-21成形聯(lián)接〔3〕其他軸轂聯(lián)接簡(jiǎn)介圖10-21成形聯(lián)接752.彈性環(huán)聯(lián)接圖10-22彈性環(huán)聯(lián)接2.彈性環(huán)聯(lián)接圖10-22彈性環(huán)聯(lián)接763.過(guò)盈配合聯(lián)接圖10-23過(guò)盈配合聯(lián)接3.過(guò)盈配合聯(lián)接圖10-23過(guò)盈配合聯(lián)接77軸是最容易損壞的零件之一，其失效將危急整部機(jī)器，所以要注重軸的維護(hù)和使用第五節(jié)軸的維護(hù)與使用使用前：裝配可靠，與零件間隙適當(dāng)，軸頸潤(rùn)滑使用中：不突加載、減載、超載大修和中修：檢驗(yàn)裂紋、彎曲，軸頸磨損等，及時(shí)修復(fù)和更換使用修復(fù)斷裂更換軸頸磨損磨損不大:鍍鉻、鐵等磨損大：堆焊〔加工到原來(lái)尺寸〕、鑲套〔過(guò)盈配合〕螺紋螺紋碰傷，車(chē)削修整；掉牙和滑絲：車(chē)掉螺紋，堆焊，加工輕微磨損：銼刀磨損大：擴(kuò)大鍵槽或焊堵槽，其他位置重銑鍵槽鍵槽軸是最容易損壞的零件之一，其失效將危急整部機(jī)第五節(jié)軸的維護(hù)78修復(fù)裂紋彎曲變形花鍵槽非重要軸：焊補(bǔ)或粘接重要軸、裂紋深、重載：更換表形小于長(zhǎng)度8/1000：冷壓校正變形大、精度要求高：局部火焰加熱校正磨損不大：退火局部加熱，敲擊齒頂，增加鍵寬磨損大:堆焊修復(fù)，加工齒形修復(fù)裂紋彎曲變形花鍵槽非重要軸：焊補(bǔ)或粘接重要軸、裂紋深、重79第11章軸和軸轂聯(lián)接第一節(jié)軸的功用、類(lèi)型和材料第二節(jié)軸的構(gòu)造分析第三節(jié)軸的工作能力分析第四節(jié)軸轂聯(lián)接第五節(jié)軸的使用與維護(hù)

第11章軸和軸轂聯(lián)接第一節(jié)軸的功用、類(lèi)型和材料80軸是組成機(jī)器的重要零件之一，其主要功能是支持作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件(如齒輪、蝸輪等)，并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。

第一節(jié)軸的功能、類(lèi)型和材料一、軸的功能和分類(lèi)

帶式運(yùn)輸機(jī)減速器電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸類(lèi)型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩。按承受載荷分有：分類(lèi)：按軸的形狀分有：軸是組成機(jī)器的重要零件之一，其主要功能是支持作回轉(zhuǎn)第一節(jié)軸81類(lèi)型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩。按承受載荷分有：分類(lèi)：按軸的形狀分有：傳動(dòng)軸---只傳遞扭矩發(fā)動(dòng)機(jī)后橋傳動(dòng)軸類(lèi)型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩。按承受載荷分有：分類(lèi)：按82《軸和軸轂聯(lián)接》教學(xué)課件83類(lèi)型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類(lèi)：按軸的形狀分有：傳動(dòng)軸---只傳遞扭矩心軸---只承受彎矩前輪輪轂固定心軸火車(chē)輪軸車(chē)廂重力前叉自行車(chē)前輪軸支撐反力轉(zhuǎn)動(dòng)心軸類(lèi)型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類(lèi)：按84類(lèi)型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類(lèi)：傳動(dòng)軸---只傳遞扭矩心軸---只承受彎矩直軸光軸階梯軸按軸的形狀分有：一般情況下，直軸做成實(shí)心軸，需要減重時(shí)做成空心軸類(lèi)型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類(lèi)：傳85類(lèi)型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類(lèi)：按軸的形狀分有：傳動(dòng)軸---只傳遞扭矩心軸---只承受彎矩直軸光軸階梯軸曲軸類(lèi)型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類(lèi)：按86類(lèi)型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類(lèi)：按軸的形狀分有：傳動(dòng)軸---只傳遞扭矩心軸---只承受彎矩直軸光軸階梯軸曲軸撓性鋼絲軸類(lèi)型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類(lèi)：按87二、軸的材料及選擇

軸工作時(shí)多為轉(zhuǎn)軸，產(chǎn)生的應(yīng)力多為變應(yīng)力。失效：疲勞損壞，軸頸過(guò)渡磨損、失圓或軸變形過(guò)大碳鋼：35、45、50，尤其是45號(hào)鋼。對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低，加工工藝性好，故應(yīng)用最廣，對(duì)于不重要或受力較小的軸也可用Q235A等普通碳素鋼。合金鋼：具有比碳鋼更好的機(jī)械性能和淬火性能，但對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，且價(jià)格較貴，多用于對(duì)強(qiáng)度和耐磨性有特殊要求的軸。軸的毛坯:一般用圓鋼或鍛件，有時(shí)也用鑄鋼或球墨鑄鐵。正火或調(diào)質(zhì)處理。二、軸的材料及選擇軸工作時(shí)多為轉(zhuǎn)軸，產(chǎn)生的應(yīng)力多為變應(yīng)力88軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)：根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的構(gòu)造形式和尺寸。工作能力計(jì)算：軸的承載能力驗(yàn)算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方面的驗(yàn)算。軸的設(shè)計(jì)過(guò)程：N選擇材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的承載能力驗(yàn)算驗(yàn)算合格?結(jié)束Y軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)：工作能力計(jì)算：軸的設(shè)計(jì)過(guò)程：N選擇材料89第二節(jié)軸的構(gòu)造分析軸的構(gòu)造分析：包括定出軸的合理的外形和全部構(gòu)造尺寸1.軸應(yīng)便于制造，軸上零件要易于裝拆；(制造安裝)

2.軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置；(定位)3.各零件要結(jié)實(shí)而可靠地相對(duì)固定；(固定)4.改善應(yīng)力狀況，減小應(yīng)力集中。第二節(jié)軸的構(gòu)造分析軸的構(gòu)造分析：包括定出軸的合理的外形和全90軸的構(gòu)造軸主要由軸頸、軸頭、軸身三局部組成(如圖10-5)。軸上被支承的局部為軸頸，如圖中③，⑦段；安裝輪轂的局部稱(chēng)做軸頭，如圖中①，④段；聯(lián)接軸頸和軸頭的局部稱(chēng)做軸身，如圖中②，⑥段。軸的構(gòu)造軸主要由軸頸、軸頭、軸身三局部組成(如圖1091一、軸上零件的裝配方案據(jù)軸上零件定位、加工要求以及不同的零件裝配方案，參考軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)的根本要求，得出如下圖的兩種不同軸結(jié)構(gòu)。一、軸上零件的裝配方案據(jù)軸上零件定位、加工要求以及不同的零件92零件的軸向定位由軸肩〔軸環(huán)〕或套筒來(lái)實(shí)現(xiàn)。二、軸上零件的固定

軸肩及軸環(huán)----階梯軸上截面變化之處。1、軸上零件的定位特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，定位可靠，可承受較大的軸向力應(yīng)用：齒輪、帶輪、聯(lián)軸器、軸承等的軸向定位零件的軸向定位由軸肩〔軸環(huán)〕或套筒來(lái)實(shí)現(xiàn)。二、軸上零件的固定93圓螺母特點(diǎn)：定位可靠，裝拆方便，可承受較大的軸向力由于切制螺紋使軸的疲勞強(qiáng)度下降應(yīng)用：常用于軸的中部和端部圓螺母特點(diǎn)：定位可靠，裝拆方便，可承受較大的軸向力94彈性擋圈特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單緊湊，只能承受很小的軸向力。應(yīng)用：常用于固定滾動(dòng)軸承等的軸向定位彈性擋圈特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單緊湊，只能承受很小的軸向力。應(yīng)用：常95軸端壓板應(yīng)用：用于軸端零件的固定，特點(diǎn)：可承受劇烈振動(dòng)和沖擊。軸端壓板應(yīng)用：用于軸端零件的固定，特點(diǎn)：可承受劇烈振動(dòng)和沖擊96緊定螺釘應(yīng)用：適用于軸向力很小，轉(zhuǎn)速低的場(chǎng)合特點(diǎn)：可承受很小的軸向力。緊定螺釘應(yīng)用：適用于軸向力很小，轉(zhuǎn)速低的場(chǎng)合特點(diǎn)：可承受很小972.軸上零件的周向固定為了傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，防止軸上零件與軸作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，軸和軸上零件必須可靠地沿周向固定〔連接〕。常用的周向固定方法有：銷(xiāo)、鍵、花鍵、過(guò)盈配合和成形聯(lián)接等，其中以鍵和花鍵聯(lián)接應(yīng)用最廣。鍵連接花鍵連接銷(xiāo)釘連接2.軸上零件的周向固定為了傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，防止軸上零98各軸段所需的直徑與軸上的載荷大小有關(guān)。初步求出的直徑作為承受扭矩的軸段的最小直徑dmin，然后再按軸上零件的裝配方案和定位要求，從dmin處起逐一確定各段軸的直徑。1、各軸段直徑確定三、各軸段直徑和長(zhǎng)度確實(shí)定各軸段所需的直徑與軸上的載荷大小有關(guān)。初步求出的直徑作為承受991.軸上裝配標(biāo)準(zhǔn)件〔滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器、密封圈等)的軸段〔①②③⑦〕，其直徑必須符合標(biāo)準(zhǔn)件的直徑系列值2與一般零件〔齒輪和帶輪〕相配合的軸段直徑和零件轂孔直徑一樣，采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸。不予零件配合的軸段〔5，6〕，其值不用去標(biāo)準(zhǔn)值。3起定位作用的軸肩高度應(yīng)按11－3原那么確定，如12，45，67；非定位軸肩〔23，34，56〕，高度一般1－3mm。1.軸上裝配標(biāo)準(zhǔn)件〔滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器、密封圈等)的軸段〔①1002.各軸段長(zhǎng)度確實(shí)定1.盡可能構(gòu)造緊湊，保證零件所需要的裝配和調(diào)整空間如L應(yīng)根據(jù)軸承端蓋和聯(lián)軸器裝拆要求定出3為保證各傳動(dòng)件軸向固定，軸與傳動(dòng)件輪轂相配局部的長(zhǎng)度一般比輪轂長(zhǎng)度短1－3mm。2各軸段長(zhǎng)度主要由各零件和軸裝配局部的軸向尺寸和各零件相對(duì)位置尺寸確定2.各軸段長(zhǎng)度確實(shí)定1.盡可能構(gòu)造緊湊，保證零件所需要的裝1013.構(gòu)造設(shè)計(jì)的根本要求軸的構(gòu)造沒(méi)計(jì)主要是使軸的各局部具有合理的外形尺寸。軸的構(gòu)造應(yīng)滿足以下幾個(gè)方面的要求：〔1〕對(duì)裝配在軸上的零件，應(yīng)進(jìn)展可靠的軸向固定和周向固定?！?〕便于軸的加工和軸上零件的裝拆?！?〕有利于提高軸的強(qiáng)度和剛度，以及節(jié)省材料，減輕重量。3.構(gòu)造設(shè)計(jì)的根本要求102②③④⑤⑥⑦①倒角1〕為便于軸上零件的裝拆，一般軸都做成從軸端逐漸向中間增大的階梯狀。零件的安裝次序四、軸的構(gòu)造工藝性2〕裝零件的軸端應(yīng)有倒角，需要磨削的軸端有砂輪越程槽，車(chē)螺紋的軸端應(yīng)有退刀槽。②③④⑤⑥⑦①倒角1〕為便于軸上零件的裝拆，一般軸都做成從軸103圖10-6越程槽和退刀槽圖10-6越程槽和退刀槽104〔2〕軸上所有鍵槽應(yīng)沿軸的同一母線布置。減少加工裝夾次數(shù)?！?〕為了便于軸上零件的裝配和去除毛刺，軸及軸肩端部一般均應(yīng)制出45°的倒角。過(guò)盈配合軸段的裝入端常加工出半錐角為30°的導(dǎo)向錐面(如圖10-7)。〔2〕軸上所有鍵槽應(yīng)沿軸的同一母線布置。減少加工裝夾次數(shù)105(4)為便于加工，應(yīng)使軸上直徑相近處的圓角、倒角、鍵槽、退刀槽和越程槽等尺寸一致。(5)假設(shè)各軸段具有較高同軸度，在軸兩端開(kāi)設(shè)中心孔(4)為便于加工，應(yīng)使軸上直徑相近處的圓角、倒角、鍵(106五、提高軸的強(qiáng)度和剛度的常用措施輸出輸出輸入輸出輸出輸入2.合理布置軸上零件，減小軸上的載荷Tmax=T1T1T1+T2T2合理Tmax=T1+T2T2T1T1+T2不合理1〕改進(jìn)軸上零件構(gòu)造，減小軸的載荷五、提高軸的強(qiáng)度和剛度的常用措施輸出輸出輸入輸出輸出輸入2.1073.減小應(yīng)力集中合金鋼對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，應(yīng)加以注意。應(yīng)力集中出現(xiàn)在截面突然發(fā)生變化的。措施：1.用圓角過(guò)渡；2.盡量防止在軸上開(kāi)橫孔、切口或凹槽;3.重要構(gòu)造可增加卸載槽B、過(guò)渡肩環(huán)、凹切圓角、增大圓角半徑。也可以減小過(guò)盈配合處的局部應(yīng)力。過(guò)渡肩環(huán)30?r凹切圓角dd/4B位置d/43.減小應(yīng)力集中合金鋼對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，應(yīng)加以注意。應(yīng)力集108第三節(jié)、軸的工作能力分析一、對(duì)于只傳遞扭轉(zhuǎn)的圓截面軸，強(qiáng)度條件為：設(shè)計(jì)公式為：對(duì)于既傳遞扭轉(zhuǎn)又傳遞彎矩的軸，可按上式初步估算軸的直徑。計(jì)算結(jié)果為：最小直徑！軸的材料A3,20354540Cr,35SiMn[τ](N/mm)12~2020~3030~4040~52A160~135135~118118~107107~92表14-2常用材料的[τ]值和C值注:當(dāng)作用在軸上的彎矩比傳遞的轉(zhuǎn)矩小或只傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí),A取較小值;否則取較大值軸上有鍵槽時(shí)，考慮到鍵會(huì)削弱軸的強(qiáng)度，應(yīng)將直徑計(jì)算值加大。單鍵加大3％，雙鍵加大7％第三節(jié)、軸的工作能力分析一、對(duì)于只傳遞扭轉(zhuǎn)的圓截面軸，強(qiáng)度條109二、按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算1、軸上力的簡(jiǎn)化一般配合過(guò)盈配合2、軸上支點(diǎn)的位置二、按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算1、軸上力的簡(jiǎn)化一般配合過(guò)盈配合110軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)初步完成后，通常要對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)展彎扭合成強(qiáng)度校核。對(duì)于鋼制軸可按第三強(qiáng)度理論計(jì)算，強(qiáng)度條件為(10-3)式中：σe——當(dāng)量應(yīng)力(N／mm2)；Me——當(dāng)量彎矩(N·mm)， ；M——危險(xiǎn)截面上的合成彎矩， ，MH、MV分別為水平面上、垂直面上的彎矩；軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)初步完成后，通常要對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)展彎扭111材料σb[σ+1][σ0][σ-1]40013070405001707545600200955570023011065800270130759003001408010003301509050012070404001005030軸的許用彎曲應(yīng)力碳素鋼合金鋼鑄鋼折合系數(shù)取值α=0.3----轉(zhuǎn)矩不變；0.6----脈動(dòng)變化；1----對(duì)稱(chēng)循環(huán)轉(zhuǎn)矩〔頻繁正反轉(zhuǎn)〕靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力設(shè)計(jì)公式：材料σb112折合系數(shù)取值：α=0.3----轉(zhuǎn)矩不變；0.6----脈動(dòng)變化；1----頻繁正反轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)公式：材料σb[σ+1][σ0][σ-1]40013070405001707545600200955570023011065800270130759003001408010003301509050012070404001005030軸的許用彎曲應(yīng)力碳素鋼合金鋼鑄鋼脈動(dòng)循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力折合系數(shù)取值：α=0.3----轉(zhuǎn)矩不變；0.6113折合系數(shù)取值：α=0.3----轉(zhuǎn)矩不變；0.6----脈動(dòng)變化；1----頻繁正反轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)公式：材料σb[σ+1][σ0][σ-1]40013070405001707545600200955570023011065800270130759003001408010003301509050012070404001005030軸的許用彎曲應(yīng)力碳素鋼合金鋼鑄鋼對(duì)稱(chēng)循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力折合系數(shù)取值：α=0.3----轉(zhuǎn)矩不變；0.6114彎扭合成強(qiáng)度的計(jì)算按以下步驟進(jìn)展：(1)繪出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，標(biāo)出作用力的方向及作用點(diǎn)的位置。(2)取定坐標(biāo)系，將作用在軸上的力分解為水平分力和垂直分力，并求其支反力。(3)分別繪制出水平面和垂直面內(nèi)的彎矩圖。(5)繪制轉(zhuǎn)矩圖。(7)確定危險(xiǎn)剖面，校核危險(xiǎn)剖面的彎扭合成強(qiáng)度。(6)按照強(qiáng)度理論求出當(dāng)量彎矩，并做當(dāng)量彎矩圖(4)計(jì)算合成彎矩，并繪制出合成彎矩圖。彎扭合成強(qiáng)度的計(jì)算按以下步驟進(jìn)展：(2)取115對(duì)2點(diǎn)取矩舉例：計(jì)算某減速器高速軸危險(xiǎn)截面的直徑。作用在齒輪上的圓周力Ft=17400N,徑向力，F(xiàn)r=6140N,軸向力Fa=2860N,齒輪分度圓直徑d2=146mm,作用在軸右端帶輪上外力F=4500N〔方向未定〕,L=193mm,K=206mmL/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12解：1)求垂直面的支反力和軸向力=Fad2aad對(duì)2點(diǎn)取矩舉例：計(jì)算某減速器高速軸危險(xiǎn)截面的直徑。作用在齒輪116MavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2F2)求水平面的支反力L/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12=Fad2aadF3)求F力在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力4)繪制垂直面的彎矩圖5)繪制水平面的彎矩圖MavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2F2)求水平117MaMavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2FM2F6)求F力產(chǎn)生的彎矩圖L/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12=Fad2aadF7)繪制合成彎矩圖考慮F可能與H、V內(nèi)合力共面a-a截面F力產(chǎn)生的彎矩為：MaFM’aMaMavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2FM2F6118MaMavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2FM2F8)求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩L/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12=Fad2aadF9)求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩MaFM2M’aT扭切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù):α=0.6MaMavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2FM2F8119求考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱，將d值增大4%，故得：10)計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑選45鋼，調(diào)質(zhì)，σb=650MPa,[σ-1]

=60MPa符合直徑系列。求考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱，將d值增大4%，故得：10)計(jì)算危險(xiǎn)120【例11-2】：設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)減速器的主動(dòng)軸.傳遞功率P=10kW,轉(zhuǎn)速n=200r/min,齒輪齒寬B=100mm,齒數(shù)z=40,模數(shù)m=5mm,螺旋角β＝，軸端裝有聯(lián)軸器。解：1、計(jì)算軸上轉(zhuǎn)矩和齒輪作用力軸傳遞的轉(zhuǎn)矩：N.mmN齒輪的圓周力：N齒輪的徑向力：齒輪的軸向力：N【例11-2】：設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)減速器的主動(dòng)軸.傳解：1、121《軸和軸轂聯(lián)接》教學(xué)課件122軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，需開(kāi)鍵槽，故將最小軸徑增加5%，變?yōu)?2.525mm。查?機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)?，取標(biāo)準(zhǔn)直徑45mm。2、選擇軸的材料和熱處理方式選擇軸的材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,其機(jī)械性能查表得3、初算軸的最小軸徑那么軸的最小直徑為：軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，需開(kāi)鍵槽，2、選擇軸123根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩、最小軸徑、軸的轉(zhuǎn)速，查標(biāo)準(zhǔn)GB5014-85或手冊(cè)，選用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，其型號(hào)為：

4、選擇聯(lián)軸器

取載荷系數(shù)KA

=1.3，那么聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為：5、初選軸承因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用。應(yīng)選用角接觸球軸承。根據(jù)工作要求及輸入端的直徑(為45mm)，由軸承產(chǎn)品目錄中選取型號(hào)為7211C的滾動(dòng)軸承，其尺寸〔內(nèi)徑×外徑×寬度〕為d×D×b=55×100×21。根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩、最小軸徑、軸的轉(zhuǎn)速，查標(biāo)準(zhǔn)GB5014-4、1246、軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)6、軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)125由于聯(lián)軸器型號(hào)已定，左端用軸端擋圈定位,右端用軸肩定位。故軸段6的直徑即為相配合的半聯(lián)軸器的直徑，取D6=45mm。軸段6的長(zhǎng)度比半聯(lián)軸器的轂孔長(zhǎng)度要(為84mm)短2～3mm，這樣可保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故該段軸長(zhǎng)取為L(zhǎng)6=82mm。

(2)確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度聯(lián)軸器是靠軸段5的軸肩來(lái)進(jìn)展軸向定位的，為了保證定位可靠，h＝〔0.07－0.1〕d6＝3.15－4.5，軸段5要比軸段6的直徑大6～9mm，取h＝3.5，軸段5的直徑D5=52mm由于聯(lián)軸器型號(hào)已定，左端用軸端擋圈定位,右端用軸肩定(2)確126軸段1和軸段4均是放置滾動(dòng)軸承的，所以直徑與滾動(dòng)軸承內(nèi)圈直徑一樣，為D1=D4=55mm,軸段1的長(zhǎng)度即為滾動(dòng)軸承的寬度，查手冊(cè)為L(zhǎng)1=21mm考慮拆卸的方便，軸段3的直徑只要比軸段4的直徑稍大就行了，并取標(biāo)準(zhǔn)值〔齒輪〕這里取為D3=58mm。軸段3的長(zhǎng)度要比齒輪的輪轂寬度(為100mm)短2～3mm，故該段軸長(zhǎng)取為L(zhǎng)3=98mm軸段1和軸段4均是放置滾動(dòng)軸承的，所以直徑與滾動(dòng)軸承內(nèi)圈直徑127軸承端蓋的總寬度為25mm〔由減速器及軸承端蓋的構(gòu)造設(shè)計(jì)而定〕。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=20mm，故取軸段5的長(zhǎng)度為L(zhǎng)5=45mm。軸段2是一軸環(huán)，右側(cè)用來(lái)定位齒輪，左側(cè)用來(lái)定位滾動(dòng)軸承，查滾動(dòng)軸承的手冊(cè)，可得該型號(hào)的滾動(dòng)軸承內(nèi)圈安裝尺寸最小為64mm，同時(shí)軸環(huán)的直徑還要滿足比軸段3的直徑(為58mm)大5～10mm的要求，故這段直徑最終取D2=66mm。軸環(huán)2寬度取為L(zhǎng)2=18mm(b＝1.4h＝6.4〕軸承端蓋的總寬度為25mm〔由減速器及軸承端蓋的構(gòu)造設(shè)軸段2128取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離為10mm，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離，取5mm。滾動(dòng)軸承寬度為21mm，齒輪輪轂長(zhǎng)為100mm,那么軸段4的長(zhǎng)度為：10＋5＋(100-98)+21=38mm取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離為10mm，考慮到箱體的鑄造誤差，在確129齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。對(duì)于齒輪，由手冊(cè)查得平鍵的截面尺寸寬×高=16×10(GB1095-79)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為80mm(標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見(jiàn)GB1096-79),同時(shí)為了保證齒輪輪轂與軸的配合為H7/n6；(4)軸上零件的周向定位同樣，半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用平鍵為14×9×63，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為k6。(5)確定軸