联轴器与离合器

p.353 17-1 17-2 17-3 17-4 17-1 轴的功用和类型一 .轴的功用:支承旋转零件 使所有零件有固定的工作位置(轴向、 周向) 二. 轴的分类:2. 按载荷性质分类三. 轴的设计过程: 1.按形状分类直轴 (光轴, 阶梯轴)曲轴挠性轴 只承受弯矩不传递受转矩(固定、转动)只传递转矩不承受弯矩(或弯矩很小)既承受弯矩又传递转矩2. 按载荷性质分类固定心轴转动心轴三. 轴的设计过程:轴的结构设计轴的强度计算其它计算(刚度计算 ;振动稳定性计算( 临界转速)心轴 传动轴转轴 二 轴的材料 p.354表17-21.钢 碳素钢 优质碳素钢:35、45、50 普通碳素钢Q235、Q255、Q275 合金钢 20Cr、20CrMnTi、40Cr、40CrNi、 35SiMn、 35CrMo2.球墨铸铁: QT500-5、QT600-2 曲轴、凸轮轴 17-3 轴的结构设计 (非标准件) p.356(一) 轴结构设计的内容：外型各段直径和长度结构要素2.轴结构设计的内容轴颈轴头轴身轴头轴环轴颈1.轴的组成(二) 轴结构设计的要求(三) 轴结构设计步骤 一. 轴与轴上零件要有准确的工作位置 轴向定位固定不能有周向摆动不能有轴向窜动轴与轴上零件要有准确的工作位置零件在轴上的位置牢固可靠周向定位固定一.轴与轴上零件要有准确的工作位置(定位、固定) 二.轴上零件要易于装拆、调整三. 轴应有良好的制造工艺四. 尽量减少应力集中, 改善轴的受力状态定位固定定位固定(二) 轴结构设计的要求: 零件在轴上的 轴向定位及固定轴肩套筒圆锥形轴头套筒圆螺母止退垫圈双圆螺母压板螺钉紧定螺钉弹性挡圈定位固定被固定的零件 零件在轴上的周向定位及固定:键联接、花键联接、过盈配合、销联接、成形联接二.轴上零件要便于装拆、调整实例分析： 62096209620943H7/k685H7/k6 85H7 45k643H7/k685H7/k6 轴肩2)设计轴肩时应注意: 定位轴肩零件定位 h (0.070.1) d=(35)mm非定位轴肩紧配合轴段不宜过长h=(0.5 1)mm (1)轴承定位轴肩(套筒) (2)轴长 轮毂宽度 (3)安装标准件轴段直径， (a)滚动轴承 (b)联轴器 (c)密封件 (4)轴肩圆角 轮毂孔圆角(倒角)不能过高(以便拆卸) 应略短于(保证零件固定)(为保证轴上零件与轴肩贴合)(1) 减少加工面 (2)轴承间隙调整 (3)润滑与密封3)周向定位及固定: 4)其它: 1)为便于装拆 阶梯轴轴肩 h/ dmin在最外端 必有初定位轴环应符合其内径标准 轴的结构设计注意事项：r Rr R(1)有无? (2)可靠否？ (3)能否装拆？ 三. 轴应有良好的制造工艺 轴的设计要便于加工及热处理, 因而要注意:1.轴肩处要有过渡圆角2.键槽应位于同一母线上3.螺纹退刀槽4.砂轮越程槽 1)尽量减少应力集中2)改善零件位置及结构, 以改善轴的受力状态改善结构改善轴的受力状态心轴转轴轴肩, 键槽、紧配合两端四. 尽量减少应力集中, 改善轴的受力状态 改善零件结构改善轴的受力状态改变零件位置以改善轴的受力状态堂上练习:T 4 T3 T2 T1Tmax=T2+T3+T41234输入轮T4 T3 T2T1Tmax=T2+T3输入轮34 1 2L Mmax=1/2FL l Mmax=1/2Fl (三) 轴结构设计步骤：2.估算轴的最小直径3.确定轴的各段直 径及长度4.确定轴上零件周向 固定及结构要素1.拟定轴上零件装配方案（按结构设计的要求） 33 63 3 2.0 1055.92.0 2.0 nPCnPTd dTWT TTT 说明:轴上有单键,直径增大4 % ;有双键,直径增大7 % P传递的功率(kw) ; n轴的转速(r/min) ; d轴的直径(mm) ； C系数表(14-2) P.230 材料的许用扭剪应力 (Mpa) (1) 按扭转强度 （假设其只受转矩不受弯矩)(14-1) (14-2)(2) 经 验 公 式高 速 轴 :按 电 机 轴 径 D估 算 :d=(0.8 1.2)D 低 速 轴 :按 同 级 齿 轮 中 心 距 a估 算 :d=(0.3 0.4)a17.2 估算轴的最小直径 3.确定轴的各段直径及长度由外向内确定各段直径 由内向外确定各段长度4.确定轴上零件周向固定及结构要素定定定dmin=60mm 60 68 70 72 70 80 82 70k6 72H 7/r6 60H 7/k6选轴承30214 ,寛B=26mm 21齿寛B=125mm12296.5206 96.5键20110键18100 例1711.拟定轴上零件装配方案 图14-18 p.232(有错)L=193mm,k=206mm mmTd 6.56352.0 1027.12.0 3 63min 2.估算dmin:考虑键 dmin=56.61.04=58.9mmT =Ftd2/2=17400146/2 =1.27106 Nmm 取45钢, 调质 表14-2 =30 40Mpa 取=35Mpa 1)圆锥滚子轴承应正装2)轴承组合应采用两端固定LL/2 k 3. 取d1=60mm 带轮定位 d2=68mm 装轴承 d3=70mm 装齿轮d4=72mm 齿轮定位d5=82mm初选一对30214圆锥滚子 轴承(正装) 。长度占不定d 2d3d4 d1d5 (二)轴的强度计算步骤 :(三)轴的设计步骤:14-4 轴的强度计算 p.229只受弯矩按弯曲强度计算1.受力分析：由b设:不变 b 不变静应力1固定心轴轴不转动但常开停 脉动循环变应力= 0 转动心轴轴转动 虽然不变但 b 变对称循环变应力=12.强度计算:按弯曲强度计算正确选择 b 表(14-3) P.231(一)轴的受力分析及强度计算拉压一. 心轴:二.传动轴 三. 转轴 二.传动轴1.受力分析： 轴单向传动： 轴双向传动：按扭转强度计算(估算轴的最小直径)（开停）由2.强度计算 nPT dTWTT 6 31055.9 2.0 说明：P传递的功率(kw) ; n轴的转速(r/min) ; d轴的直径(mm) ; 材料的许用扭剪应力 (Mpa)Mpa (17-1)Nmm 只受转矩按扭转强度计算 P.229 三. 转轴 由 2.当量弯矩e： 单向 双向b r =1 弯矩e 求当量r =0r =1第三强度理论： bbe 22 4 WTdTWTdMdMWM Tb 216/;1.032/ 333 当b (r =1), (r =1)时2222 124 TMWWTWMe eMTM 22 弯转按弯扭合成强度计算1.受力分析：M + T (14-3) 根据转矩性质而定的折合系数将扭转切应力转 换成与弯曲应力变化特性相同的扭转切应力。 22 )( TMMe 当b (r =1), (r 1)时当= r = 1 = -1 /-1 = 1 P.231第3 r = 0 = -1 /0 0.6 r = +1 = -1/ +1 0.3当b (r =1), (r =1)时22 TMMe 3.转轴的强度计算： bee d TMWM 13 22 1.0 )( 3 1 223 1 1.0 )(1.0 bbe TMMd 弯扭合成强度mm (14-6) 许用弯曲应力， Mpa， 按材料 B及应力性质查表(14-3) P.231B 查表(14-1) P226 b 1 Mpa (14-5) 1.作轴的计算简图 1)把阶梯轴看成饺链支承的梁求支反力 2)假设轴上载荷为集中载荷, 作用在轮缘中点处2.求作支反力及弯矩图3.求作扭矩及扭矩图4.求作当量弯矩及当量弯矩图5.强度计算(转轴) 弯扭合成强度校核(一般轴) 疲劳强度(安全系数)校核(重要轴) (二)轴的强度计算步骤 (结构设计之后) 例题 1 .作计算简图2 .求作支反力及弯矩图 FR1H=FR2H=Ft/2=17400/2 =8700N FR1VL FrL/2Fad2/2=0 FR1V=(FrL/2Fad2/2)/L =2123N F R2V=FrFR1V=64102123 =4287NMaH=FR1HL/2=8700193/2 =840000 Nmm FrFt Fa FFtFR1H FR2H H面V面MaHM aV MaVF面MaV=FR2VL/2=4287193/2=414000NmmMaV=FR1VL/2=2123193/2=205000Nmm FaFr FR2VFR1V MaHMH VMV 考虑最不利情况，F与H、V面的合力共面FR1F=FK/L=4500206/193=4803NFR2F=FR1FF=48034500=9303NMaF=FR1FL/2=4803193/2 =463000NmmM2F=FK=4500206 =927000Nmm FR2F F2FFR1FF面: M a Ma M2M合: mmN MMMM aFaHaVa 6 22104.1 mmNMMMM aFaHaVa 622 10328.1mmNMM F 92700022 M2FMaFMaV MaV MaH MHMVFMFM 合 T=Ftd2/2=17400146/2 =1.27106Nmm mmNTMM mmNMTMM mmNTMM e aaae aae 62222 62 622 102.1)( 10328.1)( 106.1)(5 .求危险截面处轴的直径：a-a mmMd bae 4.64)1.0/(3 1 T4.求作当量弯矩图： 3. 作转矩图MaeMae M2e 考虑键:d=64.41.046772mm(结构设计的要求)Ma Ma M2M合T Me表(14-1)P.226: B=650Mpa ; 表(14-3)P.231: -1=60Mpa取45钢, 调质装齿轮d4=72mm 1.拟定轴上零件装配方案2.估算轴的最小直径min3.确定各段直径及长度4.确定轴的结构要素 (三) 轴的设计步骤:结构设计强度计算其它计算轴的结构设计轴的强度计算其它计算1.刚度计算 p.2332.振动稳定性计算( 临界转速) p.2351.许用切应力法(扭转强度)2.许用弯曲应力法( 弯扭合成强度 )3.安全系数疲劳强度计算 计算法 静强度计算 小结：1.轴的功用及分类（按载荷性质）（会判断）2.轴结构设计的要求（会设计、改错）3.轴的强度计算（传动轴、转轴）