2017考研東北大學(xué)827機械設(shè)計課件第十三章軸

2017考研東北大學(xué)827機械設(shè)計課件第十三章軸第一頁，共62頁。第一節(jié)概述第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)第三節(jié)軸的計算本章目錄第二頁，共62頁。第一節(jié)概述一、軸的用途與分類按軸線幾何形狀按載荷分直軸曲軸轉(zhuǎn)軸軟軸傳動軸心軸光軸階梯軸固定心軸轉(zhuǎn)動心軸第三頁，共62頁。第一節(jié)概述第四頁，共62頁。第一節(jié)概述第五頁，共62頁。第一節(jié)概述第六頁，共62頁。第一節(jié)概述第七頁，共62頁。第一節(jié)概述第八頁，共62頁。第一節(jié)概述第九頁，共62頁。第一節(jié)概述第十頁，共62頁。第一節(jié)概述第十一頁，共62頁。二、軸的常用材料對軸材料的要求:(1)具有足夠的強度、足夠的塑性、沖擊韌性、抗磨損性和抗腐蝕性；(2)對應(yīng)力集中的敏感性?。?3)具有良好的工藝性；(4)能通過各種熱處理方式提高軸的疲勞強度。第一節(jié)概述第十二頁，共62頁。軸材料的選擇

主要采用碳素鋼和合金鋼。碳鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性較小，應(yīng)用廣泛。表13-1第一節(jié)概述第十三頁，共62頁。三、軸設(shè)計中的主要問題-強度和剛度疲勞斷裂過大變形(高速)共振主要失效形式設(shè)計準則疲勞強度校核、靜強度校核剛度計算振動穩(wěn)定性計算第一節(jié)概述第十四頁，共62頁。1.軸的材料選擇2.軸徑的初步計算3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.軸的強度校核5.軸的剛度、穩(wěn)定性計算軸的設(shè)計步驟第一節(jié)概述第十五頁，共62頁。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第十六頁，共62頁。一、制造安裝要求1軸的形狀階梯軸光軸等強度易于加工第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)第十七頁，共62頁。2軸的裝配工藝性第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)第十八頁，共62頁。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)第十九頁，共62頁。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大第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)第二十頁，共62頁。2）軸肩過渡圓角應(yīng)大第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)第二十一頁，共62頁。3）在軸上或輪轂上開減載槽第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)第二十二頁，共62頁。4）肩環(huán)第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)第二十三頁，共62頁。5）凹切圓角第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)第二十四頁，共62頁。6）柔性輪轂第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)第二十五頁，共62頁。7)軸上盡量避免開橫孔，若不可避免應(yīng)將孔端倒角，提高表面粗糙度等級8）避免在軸上打印第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)第二十六頁，共62頁。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)第二十七頁，共62頁。2）花鍵聯(lián)接第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)第二十八頁，共62頁。3）成型聯(lián)接第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)第二十九頁，共62頁。4）銷聯(lián)接第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)第三十頁，共62頁。5）過盈聯(lián)接第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)第三十一頁，共62頁。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)第三十二頁，共62頁。2）軸環(huán)第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)第三十三頁，共62頁。3）鎖緊擋圈第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)第三十四頁，共62頁。4）彈性擋圈第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)第三十五頁，共62頁。5)軸端擋圈

第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)第三十六頁，共62頁。6）圓螺母定位第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)第三十七頁，共62頁。7）套筒定位第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)第三十八頁，共62頁。8）圓錐形軸頭定位第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)第三十九頁，共62頁。軸肩軸頸軸頭第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)第四十頁，共62頁。四、軸的加工工藝性第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)第四十一頁，共62頁。已知：作用在軸上的轉(zhuǎn)矩T適用：1.傳動軸的設(shè)計2.粗(初)估軸徑3.不重要軸的設(shè)計第三節(jié)軸的計算一、按扭轉(zhuǎn)強度條件初估軸徑強度計算要同時考慮彎曲和扭轉(zhuǎn)對軸的影響。但軸的結(jié)構(gòu)未定前，無法求出彎矩，所以，軸的強度計算分為兩步。第四十二頁，共62頁。軸扭轉(zhuǎn)強度計算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)軸的計算第四十三頁，共62頁。軸的最小直徑設(shè)計公式：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、無沖擊和過載時取小值；反之取大值。當軸上有鍵槽時，應(yīng)適當增大軸徑：單鍵增大4%-5%，雙鍵增大7%-10%。第三節(jié)軸的計算第四十四頁，共62頁。已知：各段軸徑，軸所受各力、軸承跨距計算：軸的強度步驟：可先畫出軸的彎扭合成圖，然后計算危險截面的最大彎曲應(yīng)力。二、按彎扭合成強度計算主要用于計算一般重要受彎扭復(fù)合的軸。計算精度中等。第三節(jié)軸的計算第四十五頁，共62頁。第三強度理論第三節(jié)軸的計算第四十六頁，共62頁。彎曲應(yīng)力對稱循環(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)矩脈動變化的轉(zhuǎn)矩頻繁正反變化的轉(zhuǎn)矩[σ]-1對稱循環(huán)許用應(yīng)力[σ]0脈動循環(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)軸的計算第四十七頁，共62頁。計算彎矩或校核軸徑第三節(jié)軸的計算第四十八頁，共62頁。軸的剛度計算TTy第三節(jié)軸的計算第四十九頁，共62頁。結(jié)構(gòu)設(shè)計例題(軸承采用脂潤滑)112一、軸承配合不合理1角接觸球軸承要求成對使用。左邊為角接觸球軸承，右邊為深溝球軸承。

二、轉(zhuǎn)動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，軸承外圈靜止第五十頁，共62頁。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)計例題(軸承采用脂潤滑)第五十一頁，共62頁。112四、工藝不合理8懸伸軸經(jīng)加工面過長，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—增加凸臺311軸承右端軸環(huán)過大，不符合軸承定位要求—增加軸肩4510鍵過長—按輪轂長度確定678991011結(jié)構(gòu)設(shè)計例題(軸承采用脂潤滑)第五十二頁，共62頁。112五、潤滑、密封及軸承游隙調(diào)整14缺少擋油盤—增加脂潤滑擋油盤

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軸套直徑過大，不符合軸承定位要求—按3中的改131415結(jié)構(gòu)設(shè)計例題(軸承采用脂潤滑)第五十三頁，共62頁。112六、制圖錯誤17缺少箱體投影線—畫上3456789910111216缺少軸承游隙調(diào)整墊片—增加墊片131415161718分箱面上不應(yīng)有剖面線—去掉剖面線18強調(diào)齒輪處的鍵槽與聯(lián)