第12章軸和聯(lián)軸器課件

第十二章軸和聯(lián)軸器第一節(jié)軸第二節(jié)聯(lián)軸器、離合器和制動器.第一節(jié)軸一、軸的用途及分類二、軸設(shè)計的主要內(nèi)容三、軸的材料和熱處理

四、轉(zhuǎn)軸的初算直徑

五、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計六、軸的強度計算

.一、軸的用途及分類1.用途2.分類②按軸線形狀可分為曲軸、直軸和鋼細(xì)軟軸。③按傳遞載荷分為心軸、傳動軸和轉(zhuǎn)軸。心軸：只承受彎矩；不受轉(zhuǎn)矩。傳動軸：只承受轉(zhuǎn)矩；只承受彎矩。

轉(zhuǎn)軸：既受彎矩又受轉(zhuǎn)矩。①按軸的外形分為光軸、階梯軸、空心軸和實心軸。①支撐回轉(zhuǎn)零件（如如卷筒、齒輪、皮帶輪、聯(lián)軸器等）。②傳遞轉(zhuǎn)矩。.心軸、光軸固定心軸轉(zhuǎn)軸軸圖鋼細(xì)軟軸曲軸.二、軸設(shè)計的主要內(nèi)容1.設(shè)計內(nèi)容：結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作能力計算。2.設(shè)計步驟材料選擇估算最小直徑

結(jié)構(gòu)設(shè)計（合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸，保證軸上零件順利拆、裝和調(diào)整、精確定位、使軸受力合理及具有良好的加工工藝性等是軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要內(nèi)容）

強度校核、剛度（重要軸）校核，高速下穩(wěn)定性校核繪制零件圖。不合格不合格不合格.三、軸的材料和熱處理1.對軸材料的性能要求

①具有足夠的強度；

②對應(yīng)力集中敏感性??；

③良好的加工工藝性和經(jīng)濟(jì)性。2.

軸的常用材料軸的常用材料為碳素鋼、合金鋼。

①碳索鋼價格便宜，對應(yīng)力集中敏感性小，應(yīng)用最廣。如45調(diào)制。

②合金鋼機械強度高，熱處理性能好，淬火性好。如40Cr40CrNi，42CrMo等調(diào)制處理；20CrMnTi滲碳淬火。常用于高速、重載，要求結(jié)構(gòu)緊湊，耐磨性好的工況下。③鑄鐵流動性好,吸振性耐磨性強,對應(yīng)力集中敏感性較低，易得到復(fù)雜結(jié)構(gòu)。發(fā)動機曲軸。.四、轉(zhuǎn)軸的初算直徑

若上有一個鍵槽，加大3％（雙鍵槽增大7％）。根據(jù)強度條件按扭轉(zhuǎn)強度條件初步估算軸的直徑，用降低許用應(yīng)力的辦法考慮彎矩的影響。.五、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1．?dāng)M定軸上零件的裝配方案2．軸上零件的定位3．確定各軸段直徑和長度4．軸的結(jié)構(gòu)工藝性5.提高軸的強度.1。階梯軸圖

中低速級小齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計簡圖

1-軸端檔圈；2-V帶輪；3-軸承蓋；4-滾動軸承；5-套筒；6-平鍵；7-齒輪.2．軸上零件的定位周向定位（鍵、花鍵、過盈配合、銷和緊定螺釘?shù)龋?/p>

軸向定位軸肩、軸環(huán)

用于軸向力比較大的場合。

套筒

用于零件之間尺寸較小的場合，與軸間隙配合。圓螺母+止動墊片

用于較大軸向力的軸端及不宜用定位套筒的場合。軸端擋圈用于軸端。

彈性擋圈緊定螺釘

用于較小載荷.軸上零件的軸向固定圖軸上零件的軸向固定軸肩軸環(huán)套筒圓螺母軸端擋圈彈性擋圈緊定螺釘.

3．確定各軸段直徑和長度

①為提高安裝工藝性，設(shè)計成中間大、兩頭小階梯軸；②與標(biāo)準(zhǔn)件配合的軸段直徑應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)件的內(nèi)徑選取；

③與密封裝置相接觸的軸段直徑應(yīng)按密封裝置的要求選?。虎軡L動軸承的定位軸肩應(yīng)低于軸承內(nèi)圈端面厚度的2/3；⑤有配合要求的軸段直徑取標(biāo)準(zhǔn)直徑；無配合要求的軸段直徑取為整數(shù)值；

⑥軸段長度應(yīng)略小于與之配合的輪轂長度。

4．軸的結(jié)構(gòu)工藝性

①加工工藝性

越程槽、退刀槽所有軸段的鍵槽應(yīng)布置在軸的同一母線上。

②裝、拆工藝性

軸端加工450倒角。

軸肩高度

導(dǎo)錐。

5.提高軸的強度

①合理布置軸上零件，以減少軸的載荷；

②改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)，以減少軸的載荷；③改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)，減少應(yīng)力集中;④改進(jìn)軸的表面質(zhì)量，以提高軸的疲勞強度。345.確定各軸段直徑和長度圖

1-軸端檔圈；2-V帶輪；3-軸承蓋；4-滾動軸承；5-套筒；6-平鍵；7-齒輪.軸的結(jié)構(gòu)工藝性和提高軸的強度圖越程槽、退刀槽鍵槽的布置輪的不同布局零件的不同結(jié)構(gòu).1.方法①彎扭合成法（一般用途軸）；②安全系數(shù)法（重要軸）。2.步驟①作軸計算簡圖求支反力。確定支反力的作用點（近似取軸承寬度的1/2處)、確定軸上載荷的大小、方向及作用點，將軸上的力分解為水平面（下標(biāo)用H表示）和垂直面（下標(biāo)用V表示），分別求各面支反力。②

計算水平面彎矩及垂直面彎矩，分別繪制兩平面的彎矩圖。計算合成彎矩并繪制合成彎矩圖。③計算轉(zhuǎn)矩并繪制轉(zhuǎn)矩圖。④計算當(dāng)量彎矩并繪制當(dāng)量彎矩圖。⑤確定危險截面，按彎扭合成法校核軸的強度。校核公式：

為將扭矩折合為當(dāng)量彎矩的折合系數(shù)。軸產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力一般屬于對稱循環(huán)應(yīng)力；軸產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力理論上為靜應(yīng)力

=0.3，考慮到運轉(zhuǎn)不均勻、振動、啟動、停車等影響因素，假定為脈動循環(huán)應(yīng)力=0.59，對于經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)的軸，把扭剪應(yīng)力視為對稱循環(huán)應(yīng)力=1。實例六、軸的強度計算.實例設(shè)計一單級斜齒圓柱齒輪減速器中的低速軸（包括選擇兩端軸承及外伸端的聯(lián)軸器）。已知：低速軸傳遞功率P=3.88kW，轉(zhuǎn)速n2=130r/min，大齒輪分度圓直徑=300mm，輪轂寬度b2=90mm，斜齒輪螺旋角β=12°，法面壓力角

°

。解題步驟.解題步驟1．選擇材料、確定許用應(yīng)力2．確定軸上零件的裝配方案3．估算最小軸徑4．進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計5．計算齒輪受力6.按彎扭合成強度計算法校核軸的強度①

計算簡圖②

求支座反力③彎矩圖④合成彎矩M⑤轉(zhuǎn)矩⑥當(dāng)量彎矩⑦按彎扭合成法校核軸的強度解答1234

56①②

③④⑤

⑥⑦.1．選擇材料、確定許用應(yīng)力選用45鋼，調(diào)質(zhì)。許用彎曲應(yīng)力為

2．確定軸上零件的裝配方案根據(jù)軸上零件的安裝和固定要求初步確定有5個軸段。

3．估算最小軸徑

有一個鍵槽，加大3%，則dmin=34.1（1+0.03）=35.1mm。取dmin=35mm。

4．進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計

裝聯(lián)軸器：選YL7的凸緣聯(lián)軸器（GB/T583—1986），。軸承：7208AC，軸承寬度B=23mm。dmin=35mm，d2=40mm，d3=45mm，d4=52mm，d5=40mm。

齒輪和聯(lián)軸器與軸用鍵周向固定。1234.5

5．計算齒輪受力轉(zhuǎn)矩圓周力徑向力軸向力N·mm.6①②6、按彎扭合成強度計算法校核軸的強度①

計算簡圖②

求支座反力

水平面支反力

垂直面支反力.

③

彎矩圖水平面彎矩；垂直面彎矩圖見圖。

C點左邊

C點右邊⑤轉(zhuǎn)矩⑥當(dāng)量彎矩⑦按彎扭合成法校核軸的強度

C和E點所在危險斷面經(jīng)校核強度合格。④合成彎矩MC點左邊

C點右邊③④⑤

⑥⑦.圖.第二節(jié)聯(lián)軸器、離合器和制動器一、聯(lián)軸器二、離合器三、制動器

概述.一、用途聯(lián)軸器和離合器是把機器中的兩根軸聯(lián)接起來,使之一同回轉(zhuǎn)，以便傳遞動力和運動的常用部件。

二、區(qū)別

聯(lián)軸器：只能在停車時聯(lián)接或分離兩軸。

離合器：絕大多數(shù)可以在運動過程中聯(lián)接或分離兩軸。三、計算轉(zhuǎn)矩

選取或校核時，考慮啟動、慣性力及過載等的影響，按計算扭矩進(jìn)行。為工作情況系數(shù)

選定類型（依據(jù)工作條件）

選擇型號和尺寸（依據(jù)計算轉(zhuǎn)矩、軸的轉(zhuǎn)速和軸的估算直徑）

必要時校核選用步驟概述.一、聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器撓性聯(lián)軸器

夾殼式聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器齒輪聯(lián)軸器可以補償位移套筒聯(lián)軸器無位移補償能力對中性要求高。無彈性元件有彈性元件緩沖吸振，用于起動頻繁、高速變載以及經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的場合。彈性圈柱銷聯(lián)軸器尼龍柱銷聯(lián)軸器輪胎聯(lián)軸器

.剛性聯(lián)軸器圖夾殼聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器