考研東北大學(xué)827機(jī)械設(shè)計(jì)課件第十三章 軸

第十三章軸第一節(jié)概述第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)第三節(jié)軸的計(jì)算本章目錄第一節(jié)概述一、軸的用途與分類(lèi)按軸線幾何形狀按載荷分直軸曲軸轉(zhuǎn)軸軟軸傳動(dòng)軸心軸光軸階梯軸固定心軸轉(zhuǎn)動(dòng)心軸第一節(jié)概述第一節(jié)概述第一節(jié)概述第一節(jié)概述第一節(jié)概述第一節(jié)概述第一節(jié)概述第一節(jié)概述二、軸的常用材料對(duì)軸材料的要求:(1)具有足夠的強(qiáng)度、足夠的塑性、沖擊韌性、抗磨損性和抗腐蝕性；(2)對(duì)應(yīng)力集中的敏感性??；(3)具有良好的工藝性；(4)能通過(guò)各種熱處理方式提高軸的疲勞強(qiáng)度。第一節(jié)概述軸材料的選擇

主要采用碳素鋼和合金鋼。碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較小，應(yīng)用廣泛。表13-1第一節(jié)概述三、軸設(shè)計(jì)中的主要問(wèn)題-強(qiáng)度和剛度疲勞斷裂過(guò)大變形(高速)共振主要失效形式設(shè)計(jì)準(zhǔn)則疲勞強(qiáng)度校核、靜強(qiáng)度校核剛度計(jì)算振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算第一節(jié)概述1.軸的材料選擇2.軸徑的初步計(jì)算3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.軸的強(qiáng)度校核5.軸的剛度、穩(wěn)定性計(jì)算軸的設(shè)計(jì)步驟第一節(jié)概述第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)原則: 1軸上零件易于安裝、調(diào)整、拆卸 2軸的受力合理、應(yīng)力集中小 3軸上零件定位準(zhǔn)確 4軸便于加工,加工工藝性好合理地定出軸各部分的幾何形狀和尺寸一、制造安裝要求1軸的形狀階梯軸光軸等強(qiáng)度易于加工第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)2軸的裝配工藝性第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)二、改善軸的受力情況1軸上零件的布置第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)2減輕軸的應(yīng)力集中1）階梯軸相鄰軸段直徑相差不易過(guò)大第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)2）軸肩過(guò)渡圓角應(yīng)大第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)3）在軸上或輪轂上開(kāi)減載槽第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)4）肩環(huán)第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)5）凹切圓角第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)6）柔性輪轂第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)7)軸上盡量避免開(kāi)橫孔，若不可避免應(yīng)將孔端倒角，提高表面粗糙度等級(jí)8）避免在軸上打印第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)三、軸上零件的定位和固定1軸上零件的周向定位與固定1）鍵聯(lián)接第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)2）花鍵聯(lián)接第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)3）成型聯(lián)接第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)4）銷(xiāo)聯(lián)接第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)5）過(guò)盈聯(lián)接第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)2軸上零件的軸向定位與固定1）軸肩第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)2）軸環(huán)第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)3）鎖緊擋圈第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)4）彈性擋圈第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)5)軸端擋圈

第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)6）圓螺母定位第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)7）套筒定位第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)8）圓錐形軸頭定位第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)軸肩軸頸軸頭第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)四、軸的加工工藝性第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)已知：作用在軸上的轉(zhuǎn)矩T適用：1.傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)2.粗(初)估軸徑3.不重要軸的設(shè)計(jì)第三節(jié)軸的計(jì)算一、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件初估軸徑強(qiáng)度計(jì)算要同時(shí)考慮彎曲和扭轉(zhuǎn)對(duì)軸的影響。但軸的結(jié)構(gòu)未定前，無(wú)法求出彎矩，所以，軸的強(qiáng)度計(jì)算分為兩步。軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算τT——軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，N/mm，T——軸傳遞的扭矩，N.mmWT——軸的抗扭截面模量，mm3；P——軸傳遞的功率，kW；n——軸的轉(zhuǎn)速，r/min；[τT]——許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，N/mm；第三節(jié)軸的計(jì)算軸的最小直徑設(shè)計(jì)公式：A——由軸材料及承載情況確定的系數(shù)，A=110~160,材質(zhì)好、彎矩較小、無(wú)沖擊和過(guò)載時(shí)取小值；反之取大值。當(dāng)軸上有鍵槽時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大軸徑：?jiǎn)捂I增大4%-5%，雙鍵增大7%-10%。第三節(jié)軸的計(jì)算已知：各段軸徑，軸所受各力、軸承跨距計(jì)算：軸的強(qiáng)度步驟：可先畫(huà)出軸的彎扭合成圖，然后計(jì)算危險(xiǎn)截面的最大彎曲應(yīng)力。二、按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算主要用于計(jì)算一般重要受彎扭復(fù)合的軸。計(jì)算精度中等。第三節(jié)軸的計(jì)算第三強(qiáng)度理論第三節(jié)軸的計(jì)算彎曲應(yīng)力對(duì)稱(chēng)循環(huán)彎曲應(yīng)力與扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的循環(huán)特征不同所以引入的應(yīng)力校正系數(shù)α扭轉(zhuǎn)應(yīng)力不變化的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)變化的轉(zhuǎn)矩頻繁正反變化的轉(zhuǎn)矩[σ]-1對(duì)稱(chēng)循環(huán)許用應(yīng)力[σ]0脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力軸的許用應(yīng)力[σ]+1靜應(yīng)力狀態(tài)下軸的許用應(yīng)力軸的許用彎曲應(yīng)力，表13-2第三節(jié)軸的計(jì)算計(jì)算彎矩或校核軸徑第三節(jié)軸的計(jì)算軸的剛度計(jì)算TTy第三節(jié)軸的計(jì)算結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)例題(軸承采用脂潤(rùn)滑)112一、軸承配合不合理1角接觸球軸承要求成對(duì)使用。左邊為角接觸球軸承，右邊為深溝球軸承。

二、轉(zhuǎn)動(dòng)件與靜止件直接接觸2軸身與軸承端蓋—加密封件33軸套與軸承外圈—軸套轉(zhuǎn)動(dòng)，軸承外圈靜止112三、軸上零件定位4齒輪軸向定位不可靠(軸套)。1-2mm

5彈簧擋圈多余—內(nèi)圈已定位37聯(lián)軸器周向未定位—增加鍵聯(lián)接456聯(lián)軸器軸向未定位—增加軸肩67結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)例題(軸承采用脂潤(rùn)滑)112四、工藝不合理8懸伸軸經(jīng)加工面過(guò)長(zhǎng)，軸承安裝不便?！黾与A梯軸段

9箱體端面加工面與不加工面未分開(kāi)—增加凸臺(tái)311軸承右端軸環(huán)過(guò)大，不符合軸承定位要求—增加軸肩4510鍵過(guò)長(zhǎng)—按輪轂長(zhǎng)度確定678991011結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)例題(軸承采用脂潤(rùn)滑)112五、潤(rùn)滑、密封及軸承游隙調(diào)整14缺少擋油盤(pán)—增加脂潤(rùn)滑擋油盤(pán)

13半聯(lián)軸器端是盲孔—應(yīng)為通孔315軸承透蓋處缺少密封—增加密封件456789910111212軸套直徑過(guò)大，不符合軸承定位要求—按3中的改131415結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)例題(軸承采用脂潤(rùn)滑)112六、制圖錯(cuò)誤17缺少箱體投影線—畫(huà)上34567899101112