燕山大學機械設(shè)計10(軸)

機械設(shè)計第十章軸第十章軸§10-1概述§10-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計§10-3軸的強度計算§10-4軸的振動計算和臨界轉(zhuǎn)速§10-1

概述二、分類一、功用——支承傳動件并傳遞運動和動力

軸按承載不同按軸線形狀直軸曲軸鋼絲軟軸光軸階梯軸空心軸心軸傳動軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動心軸固定心軸§10-1

概述練習：試分析圖示傳動裝置中各軸所受的載荷，并注明各軸類別?！?0-1

概述三、軸的設(shè)計1.主要內(nèi)容：結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作能力驗算2.設(shè)計方法初定最小直徑結(jié)構(gòu)設(shè)計驗算合格?結(jié)束是否3.主要問題(1)選材(2)結(jié)構(gòu)設(shè)計（外形、尺寸）(3)強度計算（防斷裂、塑性變形）(4)剛度計算（防過大彈性變形）(5)振動穩(wěn)定性計算（高速軸防共振）§10-1

概述四、軸的材料2.合金鋼：20Cr，40Cr等重載或者要求提高耐磨性或者對體積、重量有嚴格要求3.鑄鐵、球墨鑄鐵(QT)、合金鑄鐵：形狀復雜軸1.碳素鋼：①普通碳素鋼（Q235~Q275）：②優(yōu)質(zhì)碳素鋼（35、45、50）不重要或受力較小的軸§10-1

概述五、剛度計算彎矩撓度轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩扭角軸的變形，，§10-2

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計已知：①軸傳遞的功率、轉(zhuǎn)速；②傳動件尺寸；③裝配簡圖。求：①軸的合理外形；②軸全部尺寸?！?0-2

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計一、初算軸徑法2.利用類比法或借助經(jīng)驗公式確定法1.按扭轉(zhuǎn)強度計算支點未知先結(jié)構(gòu)設(shè)計，后強度校核二、結(jié)構(gòu)工藝性

光軸→階梯軸

（倒角、退刀槽、越程槽、鍵槽）§10-2

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計三、軸上零件定位1.軸向定位

軸肩（軸環(huán)）定位套筒定位圓螺母定位擋圈定位圓錐形軸頭定位彈性擋圈鎖緊擋圈軸端擋圈2.周向定位

鍵聯(lián)接過盈聯(lián)接銷聯(lián)接彈性環(huán)聯(lián)接成型聯(lián)接花鍵聯(lián)接§10-2

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計四、確定軸的各段直徑及長度

1.各軸段直徑：考慮因素—標準件；螺紋；配合；定位等2.各軸段長度：根據(jù)與軸配合零件軸向尺寸，并考慮安裝及調(diào)整需求?！?0-2

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計五、減小應(yīng)力集中

1.在軸上或輪轂上開減載槽

2.增大圓角半徑，采用內(nèi)圓角、凹切圓角、肩環(huán)或柔性輪轂等3.盡量避免在軸上開橫孔（孔端倒角）、切口或凹槽等4.避免在軸上打印、鍵槽圓角過小等5.盤銑刀開鍵槽§10-2

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計六、改善受力狀況

1.使軸只受彎矩而不受轉(zhuǎn)矩

2.軸上零件的合理布置

3.軸上零件結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計

4.軸支點位置的合理選擇

5.力平衡或局部相互抵消

§10-3

軸的強度計算一、按扭轉(zhuǎn)強度計算強度條件：設(shè)計公式：§10-3

軸的強度計算二、按彎扭合成強度計算強度條件（第三強度理論）：設(shè)計公式：應(yīng)力校正系數(shù)

§10-3

軸的強度計算二、按彎扭合成強度計算一般步驟：(1)作計算簡圖；(2)求水平面和垂直面上的彎矩，并作出相應(yīng)的水平面彎矩圖和垂直面彎矩圖，然后作合成彎矩圖；(3)作扭矩圖；(4)彎扭合成，作當量彎矩圖；(5)校核強度是否滿足要求或計算危險截面軸徑?！?0-3

軸的強度計算示例：§10-3

軸的強度計算三、安全系數(shù)校核計算強度條件：1.疲勞強度校核確定危險剖面時應(yīng)注意：①應(yīng)力大?。◤澗卮笮?、轉(zhuǎn)矩有無、軸徑大?。?；②有無應(yīng)力集中（過盈配合、鍵槽、過渡圓角等）。§10-3

軸的強度計算計算說明：(1)壽命系數(shù)

(2)彎矩→彎曲應(yīng)力→、扭矩→切應(yīng)力→、(5)許用安全系數(shù)材質(zhì)均勻程度載荷與應(yīng)力計算精度(3)材料對循環(huán)載荷的敏感性系數(shù)，(4)綜合影響系數(shù)

過盈配合→P155表10-11

，§10-3

軸的強度計算2.靜強度校核強度條件：§10-4

軸的振動計算和臨界轉(zhuǎn)速§10-4

軸的振動計算和臨界轉(zhuǎn)速軸的振動：軸的轉(zhuǎn)速達到一定值時，運轉(zhuǎn)便不穩(wěn)定而發(fā)生顯著的反復變形的現(xiàn)象。軸的臨界轉(zhuǎn)速：發(fā)生顯著變形時的轉(zhuǎn)速。橫向振動扭轉(zhuǎn)振動縱向振動剛性軸撓性軸§10-4

軸的振動計算和臨界轉(zhuǎn)速離心力：靜位移：§10-4

軸的振動計算和臨界轉(zhuǎn)速圓盤中心點運動方程：圓頻率：§10-4

軸的振動計算和臨界轉(zhuǎn)速圓半徑：軸撓度：分解代換法：共振ThankYou!軸設(shè)計實例已知：裝配簡圖；軸輸入功率P2=2.22kW，軸轉(zhuǎn)速n2=89.2rpm；齒寬b2=55mm，分度圓直徑d2=225.58mm，螺旋角；鏈輪寬b=52mm，鏈輪壓軸力Q=3699N。軸設(shè)計實例軸設(shè)計實例軸設(shè)計實例受力簡圖：軸設(shè)計實例軸設(shè)計實例軸設(shè)計實例軸設(shè)計實例危險剖面：思考題思考題思考題思考題思考題思考題思考題思考題思考題思考題轉(zhuǎn)動心軸固定心軸傳動軸轉(zhuǎn)軸光軸階梯軸空心軸曲軸鋼絲軟軸軸肩（軸環(huán)）定位套筒定位圓螺母定位擋圈定位圓錐形軸頭定位軸系示例鍵聯(lián)接花鍵聯(lián)接成型聯(lián)接彈性環(huán)聯(lián)接銷聯(lián)接過盈聯(lián)接開