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第十三章 轴,13-1 轴类零件选材 13-2 轴的结构设计,本节课主要内容,一、轴类零件选材的依据 1.工作条件 2.失效形式 二、轴类零件的性能要求 三、常用轴类零件的材料 四、典型轴的选材,13-1 轴类零件选材,减速器中的轴,转 轴,自行车的前轮轴,固定心轴,铁路机车轮轴,转动心轴,汽车中联接变速箱与后桥之间的轴,传动轴,曲轴、挠性钢丝轴,一、轴的分类,转轴：机器中最常见的轴，通常简称为轴。 工作时既承受弯矩又承受转矩。 心轴：用来支承转动零件， 只承受弯矩而不传递转矩。 传动轴：用于传递转矩而不承受弯矩， 或所承受的弯矩很小的轴。 根据轴线的形状的不同： 轴又可分为：直轴、曲轴和挠性钢丝轴。,二、轴类零件的工作条件,1. 主要受交变弯曲、扭转或弯曲、扭转 应力的复合作用； 2. 轴与轴上零件有相对运动时相互间存 在摩擦和磨损； 3. 轴在高速运转过程中会产生振动，使 轴承受冲击载荷； 4. 多数轴会承受一定的过载载荷。,三、轴类零件的失效方式,1.疲劳断裂；,2. 过量变形甚至断裂；,3.表面过度磨损等。,四、轴类零件的性能要求,1.良好的综合机械性能； 2.高的疲劳强度； 3.足够的淬透性； 4.良好的切削加工性能。,五、轴类零件材料,1.优质碳素钢： 35、40、45、50钢等，其中45钢最常用。 一般要经正火、调质或表面淬火热处理。 2.合金钢： 20Cr、40Cr、40CrNi、20CrMnTi、40MnB等。 采用合金钢必须采取相应的热处理。 3.球墨铸铁或可锻铸铁： QT600-3、QT700-2、KTZ450-5、KTZ500-4等。,六、典型轴的选材,C620车床主轴简图,调质220HB250HB,车床主轴可选用45钢。热处理工艺为调质处理，硬度要求为220HB250HB；轴颈和锥孔进行表面淬火，硬度要求为52HRC。,它的工艺路线如下： 锻造正火粗加工调质半精加工 表面淬火及低温回火磨削加工。,1.机床主轴选材,2.内燃机曲轴选材,单缸内燃机曲轴,曲轴材料,锻钢曲轴： 35、40、45、35Mn2、40Cr、35CrMo 钢等。 铸造曲轴： ZG45、QT600-3、QT700-2、KTZ450-5、 KTZ500-4等。,材料可选用QT700-2。 其工艺路线如下： 铸造高温正火切削加工轴颈 气体渗氮,单缸内燃机曲轴,缸径：75mm 功率：4.4KW 转速：2200r/min2600r/min 性能要求:b700MPa 整体硬度：240HB 260HB,本节课小结,1.掌握轴类零件选材的主要依据； 2.掌握轴类零件的分类及工作条件； 3.掌握常用的轴类零件材料及典型轴的 选材原则。,单级圆柱齿轮减速器,13-2 轴的结构设计,一、拟定轴上主要零件的装配 二、零件在轴上的定位和固定方法 1、周向定位和固定 2、轴向定位和固定 三、轴的结构工艺性 四、确定各轴段的直径和长度,本节课主要内容,目录,习题,小结,例题,原则： 1）轴的结构简单 2）零件装配方便,一、拟定轴上主要零件的装配,目录,习题,小结,例题,轴的结构图,目录,习题,小结,例题,轴 颈,轴 颈,轴 环,轴 肩,轴 头,轴 身,轴 头,滚动轴承,齿 轮,套 筒,轴 承 盖,联轴器,定位：是指零件在轴上安装到位。 （位置准确）,固定：是指工作时零件与轴之间相对 位置保持不变。（位置不动）,二、零件在轴上的定位和固定,目录,习题,小结,例题,键,过盈配合,1、零件的周向定位与固定,销,花键,目录,习题,小结,例题,A型平键,目录,习题,小结,例题,B型平键,目录,习题,小结,例题,导向平键,目录,习题,小结,例题,半圆键,目录,习题,小结,例题,楔键,目录,习题,小结,例题,圆锥销,目录,习题,小结,例题,返回,2、零件的轴向定位与固定,1）轴肩和轴环 2）套筒 3）圆螺母 4）轴端挡圈 5）弹性挡圈 6）紧定螺钉,目录,习题,小结,例题,1）轴肩和轴环,能承受较大的轴向力。常用于 齿轮、链轮等轴向定位。,目录,习题,小结,例题,错误,正确,要求r轴R孔或r轴C孔,h=R(C)+(0.52)mm,目录,习题,小结,例题,2）套筒,注意：L轴L毂 （2-3mm),用于距离较短、转速不高的场合。,目录,习题,小结,例题,3）圆螺母,装拆方便，可承受较大的轴向力。,双圆螺母,目录,习题,小结,例题,用于固定轴端零件，可以承受振动和冲击。,注意：L轴L毂 （2-3mm),4）轴端挡圈,目录,习题,小结,例题,承受很小的轴向力,画法,5）弹性挡圈,目录,习题,小结,例题,弹性挡圈,目录,习题,小结,例题,6）紧定螺钉,承受很小的 轴向力,目录,习题,小结,例题,紧定螺钉,目录,习题,小结,例题,轴的结构图,目录,习题,小结,例题,三、轴的结构工艺性,轴要便于加工,轴上零件要便于装拆,工艺性,2、加工工艺,1、装配工艺,目录,习题,小结,例题,1、装配工艺,错误,轴肩高度滚动轴承内圈高度,圆螺母顺利拧入,目录,习题,小结,例题,2、加工工艺,目录,习题,小结,例题,加工工艺小结,5）轴肩圆角r,4）轴端倒角,2）砂轮越程槽标准,1）螺纹退刀槽标准,6）阶梯尽可能少,3）不同轴段键槽位置,目录,习题,小结,例题,经验值,标准值,2）各轴段长度,留有间隙,对应宽度 注意：L轴L毂（2-3mm),1）各轴段直径,四、各轴段直径和长度的确定,目录,习题,小结,例题,五、例 题,已知：一单级直齿圆柱齿轮减速器，输出 轴的功率p=10kw，转速 n=202r/min， 从动齿轮分度圆直径d=365mm，轮 毂宽度为80mm，轴承采用轻窄系列 深沟球轴承，轴的支承跨距=141mm。 试确定输出轴的结构形状和尺寸。,目录,习题,小结,例题,d6,d4,d7,d5,d3,d2,d1,56,20,21,78,22,21,82,141,300,d1=45mm,d2=52mm,d3=55mm,d4=60mm,d5=70mm,d6=64mm,d7=55mm,总长L=300mm,跨距=141mm,解：,45钢调质处理,2.估算最小轴径 d1Cp/n,3,查表C=115 p=10kw n=202r/min d1=42.2mm,3.确定各轴段直径和长度,(6211),目录,习题,小结,例题,80,目录,习题,小结,例题,六、习题,指出图中结构错误,目录,习题,小结,例题,过长,位置,分析轴系结构中的错误,1,10,2,3,4,5,6,7,8,9,1.轴肩 2.间隙 3.轴肩 4.过高 5.过宽 6.过长 7.过高 8.画法 9.垫片 10.垫片,目录,习题,小结,例题,七、本节课小结,1、掌握轴结构设计的主要内容 2、掌握零件在轴上的定位和固定方法 1）周向定位和固定 2）轴向定位和固定 3、考虑轴的结构工艺性 1）装配工艺 2）加工工艺,目录,习题,小结,例题,本节课小结,4、合理确定各轴段的尺寸 1）阶梯轴直径 2）阶梯轴长度 5、要求会分析轴在结构设计中 的错误,目录,习题,小结,例题,作业：思考题,1、轴上零件的轴向定位有那些方法？ 各有何特点？ 2、在齿轮减速器中，为什么低速轴的 直径要比高速轴的直径大得多？,目录,习题,小结,例题,
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