第十二章 軸的設(shè)計(jì).ppt

1、第十二章 軸的設(shè)計(jì),教學(xué)基本要求,重點(diǎn)與難點(diǎn)分析,自測(cè)試題,1. 了解軸的功用和類(lèi)型、軸的常用材料及用途、鍵連接的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)； 2. 了解軸及軸轂連接設(shè)計(jì)的基本概念、設(shè)計(jì)方法及一般設(shè)計(jì)過(guò)程，初步具有分析和綜合能力； 3. 掌握軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軸的強(qiáng)度及剛度計(jì)算； 4. 掌握平鍵連接的尺寸選擇和強(qiáng)度校核。,教學(xué)基本要求,學(xué)習(xí)方法指導(dǎo) 1. 在學(xué)習(xí)軸的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，要抓住兩個(gè)環(huán)節(jié)：一是軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；二是軸的強(qiáng)度計(jì)算。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要著重從實(shí)例中學(xué)習(xí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法，從而掌握在考慮軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意滿足的要求。平時(shí)要注意觀察和分析實(shí)物及軸部件裝配圖，以不斷增加感性認(rèn)識(shí)。軸的強(qiáng)度計(jì)算的理論基礎(chǔ)

2、是工程力學(xué)中的“扭轉(zhuǎn)”和“扭轉(zhuǎn)與彎曲的組合變形”兩部分，因此，在學(xué)習(xí)本章前應(yīng)適當(dāng)復(fù)習(xí)工程力學(xué)中的有關(guān)知識(shí)。,2. 在學(xué)習(xí)鍵連接時(shí)，一是要多看結(jié)構(gòu)圖，抓住結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；二是要熟悉標(biāo)準(zhǔn)，掌握標(biāo)準(zhǔn)的選用方法。,重點(diǎn)與難點(diǎn)分析 本章重點(diǎn)：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軸的強(qiáng)度及剛度計(jì)算； 本章難點(diǎn)：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及軸的強(qiáng)度計(jì)算。,1. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是使軸的各部分具有合理的形狀和尺寸，軸的結(jié)構(gòu)是由許多因素決定的，實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)滿足的主要要求是：,(1)制造和安裝要求，即軸便于加工，軸上零件易于裝拆。,(2) 定位和固定要求，即軸和軸上零件定位準(zhǔn)確軸向和周向固定可靠。,（3） 改善軸的受力狀況，減小應(yīng)力集中。,2

3、 .軸的強(qiáng)度計(jì)算 在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，首先應(yīng)分析軸上載荷的大小、方向和作用位置，繪制軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。繪制簡(jiǎn)圖時(shí)，通?？砂演S視為鉸鏈支承的梁，然后運(yùn)用材料力學(xué)中的公式進(jìn)行計(jì)算。通常將安裝在軸上的傳動(dòng)零件傳給軸的載荷都簡(jiǎn)化為作用在輪轂寬度中點(diǎn)的集中載荷；將支承反力作用點(diǎn)假設(shè)在軸承寬度的中點(diǎn)上，將作用在軸上的扭矩假設(shè)從輪轂中點(diǎn)算起等。常見(jiàn)的軸的強(qiáng)度計(jì)算方法有以下兩種：,(1) 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算 這種方法適用于只承受轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)軸的精確計(jì)算，對(duì)于同時(shí)傳遞轉(zhuǎn)矩和彎矩但彎矩很小的軸，可只按轉(zhuǎn)矩估算軸的強(qiáng)度，也可用于既受轉(zhuǎn)矩又受彎矩的軸的估算或近似計(jì)算。,(2 )按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算 對(duì)于同時(shí)承受彎矩和轉(zhuǎn)矩的軸，應(yīng)根

4、據(jù)在彎矩和轉(zhuǎn)矩同時(shí)作用下所產(chǎn)生的合成應(yīng)力來(lái)計(jì)算軸的強(qiáng)度，即須按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算，因此必須知道軸上的載荷性質(zhì)、大小、方向、作用位置和支承點(diǎn)位置，以便求出支反力畫(huà)彎矩圖按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算之前應(yīng)初步完成軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。,自 測(cè) 試 題,一、 選擇題,1. 工作時(shí)承受彎矩并傳遞轉(zhuǎn)矩的軸稱(chēng)為_(kāi)。 A. 心軸 B. 轉(zhuǎn)軸 C. 傳動(dòng)軸,2. 工作時(shí)只承受彎矩不傳遞轉(zhuǎn)矩的軸稱(chēng)為_(kāi)。 A. 心軸 B. 轉(zhuǎn)軸 C. 傳動(dòng)軸,3. 自行車(chē)的中軸是_。 A. 心軸 B. 轉(zhuǎn)軸 C. 傳動(dòng)軸,答 案,4. 工作時(shí)以傳遞轉(zhuǎn)矩為主不承受彎矩或彎矩很小的軸稱(chēng)為 。 A. 固定心軸 B.旋轉(zhuǎn)心軸 C. 轉(zhuǎn)軸 D. 傳動(dòng)軸,5.

5、 軸環(huán)的用途是 。 A. 作為軸加工時(shí)的定位面 B. 提高軸的強(qiáng)度 C. 提高軸的剛度 D. 使軸上零件獲得軸向定位,6. 當(dāng)軸上安裝的零件要承受軸向力時(shí)，采用 來(lái) 進(jìn)行軸向固定，所能承受的軸向力較大。 A. 螺母 B. 緊定螺釘 C. 彈性擋圈,答 案,7. 增大軸在截面變化處的過(guò)渡圓角半徑可以 。 A. 使零件的軸向定位比較可靠 B. 降低應(yīng)力集中，提高軸的疲勞強(qiáng)度 C. 使軸的加工方便,8. 在軸的初步計(jì)算中，軸的直徑是先按 初步確定的。 A. 彎曲強(qiáng)度 B.扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度 C.復(fù)合強(qiáng)度 D.軸端上零件的孔徑,9. 轉(zhuǎn)軸上載荷和支點(diǎn)位置都已確定后，軸的直徑可以根據(jù) 來(lái)進(jìn)行計(jì)算或校核。 A.彎曲

6、強(qiáng)度 B.扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度 C.扭轉(zhuǎn)剛度 D.復(fù)合強(qiáng)度,答 案,10. 普通平鍵連接的主要用途是使軸與輪轂之間 。 A. 沿軸向固定并傳遞軸向力 B. 沿軸向可作相對(duì)滑動(dòng)并具有導(dǎo)向作用 C. 沿周向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩 D. 安裝與拆卸方便,11. 設(shè)計(jì)鍵連接的幾項(xiàng)主要內(nèi)容是：1)按輪轂長(zhǎng)度選擇鍵的長(zhǎng)度；2)按使用要求選擇鍵的主要類(lèi)型；3)按軸的直徑選擇鍵的剖面尺寸；4)對(duì)聯(lián)接進(jìn)行必要的強(qiáng)度校核。在具體設(shè)計(jì)時(shí)一般順序是 。 A. 2 1 3 4 B. 2 3 1 4 C. 1 3 2 4 D. 3 4 2 1,答 案,12. 鍵的剖面尺寸通常是根據(jù) ，按標(biāo)準(zhǔn)選擇。 A. 傳遞轉(zhuǎn)矩的大小 B. 傳遞功率的大小

7、 C. 輪轂的長(zhǎng)度 D. 軸的直徑,13. 標(biāo)準(zhǔn)平鍵連接的承載能力通常取決于 。 A. 輪轂的擠壓強(qiáng)度 B. 鍵的剪切強(qiáng)度 C. 鍵的彎曲強(qiáng)度 D. 鍵工作表面的擠壓強(qiáng)度,14. 半圓鍵和切向鍵的應(yīng)用場(chǎng)合是 。 A. 前者多用來(lái)傳遞較大轉(zhuǎn)矩, 后者多用來(lái)傳遞較小轉(zhuǎn)矩 B. 前者多用來(lái)傳遞較小轉(zhuǎn)矩, 后者多用來(lái)傳遞較大轉(zhuǎn)矩 C. 兩者都用來(lái)傳遞較小轉(zhuǎn)矩 D. 兩者都用來(lái)傳遞較大轉(zhuǎn)矩,答 案,15. 楔鍵連接的主要缺點(diǎn)是 。 A. 鍵的斜面加工困難 B. 鍵安裝時(shí)易損壞 C. 鍵裝入鍵槽后在輪轂中產(chǎn)生初應(yīng)力 D. 軸和軸上的零件對(duì)中性差,16. 花鍵連接的強(qiáng)度主要取決于 強(qiáng)度。 A.齒根彎曲 B.

8、齒根剪切 C.齒側(cè)擠壓 D.齒側(cè)接觸,二、 分析與思考題,1. 軸的常用材料有哪些各適用于何種場(chǎng)合如何選擇？,2. 在同一工作條件下，若不改變軸的結(jié)構(gòu)和尺寸，僅將軸的材料由碳鋼改為合金鋼，為什么只提高了軸的強(qiáng)度而不能提高軸的剛度？,答 案,3. 軸的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮哪些方面的問(wèn)題？其中哪些問(wèn)題是必須考慮的？哪些問(wèn)題有特殊要求時(shí)才需考慮？試簡(jiǎn)述軸的設(shè)計(jì)步驟。,4. 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有哪些？,5. 軸上零件的軸向固定方法有哪些各有什么特點(diǎn)？,6. 軸上零件的周向固定方法有哪些各有什么特點(diǎn)？,7. 為什么轉(zhuǎn)軸常設(shè)計(jì)成階梯形結(jié)構(gòu)？,8. 利用公式 估算軸的直徑時(shí)，應(yīng)如何選取C 值？對(duì)計(jì)算所得結(jié)果應(yīng)如何最

9、后取值？,10. 軸受載以后如，果產(chǎn)生過(guò)大的彎曲變形或扭轉(zhuǎn)變形，對(duì)機(jī)器的正常工作有什么影響？試舉例說(shuō)明。,11. 校核軸的強(qiáng)度時(shí)，如何判斷軸的危險(xiǎn)截面？怎樣確定軸的許用應(yīng)力？,12. 鍵連接有哪些主要類(lèi)型？各有何主要特點(diǎn)？,13. 平鍵連接的工作原理是什么？主要失效形式有哪些？平鍵的剖面尺寸bh 和鍵的長(zhǎng)度L 是如何確定的？,14. 普通平鍵的強(qiáng)度條件怎樣(用公式表示)？如果在進(jìn)行普通平鍵連接強(qiáng)度計(jì)算時(shí),強(qiáng)度條件不能滿足可采用哪些措施?,16. 半圓鍵與普通平鍵連接相比，有什么優(yōu)缺點(diǎn)？它適用在什么場(chǎng)合?,17. 鍵常用的材料有哪些？當(dāng)軸與輪轂的材料不同時(shí)，應(yīng)如何選取鍵連接中的許用擠壓應(yīng)力 p？,18. 花鍵連接和平鍵連接相比，有