燕山大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)10(軸)

機(jī)械設(shè)計(jì)第十章軸第十章軸§10-1概述§10-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)§10-3軸的強(qiáng)度計(jì)算§10-4軸的振動(dòng)計(jì)算和臨界轉(zhuǎn)速§10-1

概述二、分類一、功用——支承傳動(dòng)件并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)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(dòng)軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)心軸固定心軸§10-1

概述練習(xí)：試分析圖示傳動(dòng)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(jì)1.主要內(nèi)容：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力驗(yàn)算2.設(shè)計(jì)方法初定最小直徑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)算合格?結(jié)束是否3.主要問題(1)選材(2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（外形、尺寸）(3)強(qiáng)度計(jì)算（防斷裂、塑性變形）(4)剛度計(jì)算（防過大彈性變形）(5)振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)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(duì)體積、重量有嚴(yán)格要求3.鑄鐵、球墨鑄鐵(QT)、合金鑄鐵：形狀復(fù)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(jì)算彎矩?fù)隙绒D(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩扭角軸的變形，，§10-2

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已知：①軸傳遞的功率、轉(zhuǎn)速；②傳動(dòng)件尺寸；③裝配簡(jiǎn)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(jì)一、初算軸徑法2.利用類比法或借助經(jīng)驗(yàn)公式確定法1.按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算支點(diǎn)未知先結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，后強(qiáng)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(jì)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(jì)四、確定軸的各段直徑及長(zhǎng)度

1.各軸段直徑：考慮因素—標(biāo)準(zhǔn)件；螺紋；配合；定位等2.各軸段長(zhǎng)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(jì)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(jì)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(jì)

4.軸支點(diǎn)位置的合理選擇

5.力平衡或局部相互抵消

§10-3

軸的強(qiáng)度計(jì)算一、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度條件：設(shè)計(jì)公式：§10-3

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

§10-3

軸的強(qiáng)度計(jì)算二、按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算一般步驟：(1)作計(jì)算簡(jiǎn)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(dāng)量彎矩圖；(5)校核強(qiáng)度是否滿足要求或計(jì)算危險(xiǎn)截面軸徑?！?0-3

軸的強(qiáng)度計(jì)算示例：§10-3

軸的強(qiáng)度計(jì)算三、安全系數(shù)校核計(jì)算強(qiáng)度條件：1.疲勞強(qiáng)度校核確定危險(xiǎn)剖面時(shí)應(yīng)注意：①應(yīng)力大?。◤澗卮笮?、轉(zhuǎn)矩有無、軸徑大?。虎谟袩o應(yīng)力集中（過盈配合、鍵槽、過渡圓角等）?！?0-3

軸的強(qiáng)度計(jì)算計(jì)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(jì)算精度(3)材料對(duì)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(qiáng)度計(jì)算2.靜強(qiáng)度校核強(qiáng)度條件：§10-4

軸的振動(dòng)計(jì)算和臨界轉(zhuǎn)速§10-4

軸的振動(dòng)計(jì)算和臨界轉(zhuǎn)速軸的振動(dòng)：軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)便不穩(wěn)定而發(fā)生顯著的反復(fù)變形的現(xiàn)象。軸的臨界轉(zhuǎn)速：發(fā)生顯著變形時(shí)的轉(zhuǎn)速。橫向振動(dòng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)縱向振動(dòng)剛性軸撓性軸§10-4

軸的振動(dòng)計(jì)算和臨界轉(zhuǎn)速離心力：靜位移：§10-4

軸的振動(dòng)計(jì)算和臨界轉(zhuǎn)速圓盤中心點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程：圓頻率：§10-4

軸的振動(dòng)計(jì)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(jì)實(shí)例已知：裝配簡(jiǎn)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(jì)實(shí)例軸設(shè)計(jì)實(shí)例軸設(shè)計(jì)實(shí)例受力簡(jiǎn)圖：軸設(shè)計(jì)實(shí)例軸設(shè)計(jì)實(shí)例軸設(shè)計(jì)實(shí)例軸設(shè)計(jì)實(shí)例危險(xiǎn)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(dòng)心軸固定心軸傳動(dòng)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