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第第9章章 轴轴9.1 概概 述述9.2 轴的材料轴的材料9.3 轴的结构设计轴的结构设计9.4 轴的工作能力计算轴的工作能力计算9.5 轴的使用与维护轴的使用与维护1.1.主要内容主要内容主要内容主要内容轴的类型、应用、结构设计以及工作能力的校核轴的类型、应用、结构设计以及工作能力的校核轴的类型、应用、结构设计以及工作能力的校核轴的类型、应用、结构设计以及工作能力的校核2.2.重点、难点提示重点、难点提示重点、难点提示重点、难点提示轴的结构设计以及工作能力的校核。轴的结构设计以及工作能力的校核。轴的结构设计以及工作能力的校核。轴的结构设计以及工作能力的校核。轴是机器中的重要零件之一，应用很广。轴是机器中的重要零件之一，应用很广。轴是机器中的重要零件之一，应用很广。轴是机器中的重要零件之一，应用很广。因为它是一个非标准零件，所以轴的设计工作非常重要。因为它是一个非标准零件，所以轴的设计工作非常重要。因为它是一个非标准零件，所以轴的设计工作非常重要。因为它是一个非标准零件，所以轴的设计工作非常重要。本章知识导读本章知识导读9.1 概概 述述 做回转运动的传动零件，做回转运动的传动零件，做回转运动的传动零件，做回转运动的传动零件，如图所示减速器示意图中如图所示减速器示意图中如图所示减速器示意图中如图所示减速器示意图中的齿轮、联轴器等，都是的齿轮、联轴器等，都是的齿轮、联轴器等，都是的齿轮、联轴器等，都是安装在轴上，并通过轴实安装在轴上，并通过轴实安装在轴上，并通过轴实安装在轴上，并通过轴实现传动。因此，轴的主要现传动。因此，轴的主要现传动。因此，轴的主要现传动。因此，轴的主要功用就是支承零件并传递功用就是支承零件并传递功用就是支承零件并传递功用就是支承零件并传递运动和动力。运动和动力。运动和动力。运动和动力。9.1.1 轴的作用轴的作用9.1.2 轴的分类轴的分类轴轴的主要功用是的主要功用是的主要功用是的主要功用是支承回支承回支承回支承回转转零件及零件及零件及零件及传递传递运运运运动动和和和和动动力。力。力。力。一、按照承受载荷的不同，轴可分为：一、按照承受载荷的不同，轴可分为：转转轴轴同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。心心心心轴轴只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。传动轴传动轴只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。传动轴传动轴1端接变速器，端接变速器，2端接后桥齿轮系端接后桥齿轮系传动轴传动轴发动机后桥传动轴分析火分析火车轮轴属于什么属于什么类型？型？分析自行分析自行车轴属于什么属于什么类型？型？心轴心轴火车轮轴车厢重力 支撑反力转动心轴转动轴转动轴2.按结构形状分按结构形状分轴有实心轴、空心轴（车床的主轴）、曲轴、挠性钢丝轴和直轴。轴有实心轴、空心轴（车床的主轴）、曲轴、挠性钢丝轴和直轴。直轴又可分为截面相等的光轴和截面分段变化的阶梯轴直轴又可分为截面相等的光轴和截面分段变化的阶梯轴工程中最常见的是同时承受弯矩和转矩作用的阶梯轴工程中最常见的是同时承受弯矩和转矩作用的阶梯轴工程中最常见的是同时承受弯矩和转矩作用的阶梯轴工程中最常见的是同时承受弯矩和转矩作用的阶梯轴曲轴曲轴阶梯轴阶梯轴光轴光轴挠性钢丝轴挠性钢丝轴曲曲轴 1.1.1.1.轴的设计要求轴的设计要求轴的设计要求轴的设计要求 （1 1 1 1）结构设计要求）结构设计要求）结构设计要求）结构设计要求 轴应具有合理的结构形状和尺寸。轴应具有合理的结构形状和尺寸。轴应具有合理的结构形状和尺寸。轴应具有合理的结构形状和尺寸。（2 2 2 2）工作能力要求）工作能力要求）工作能力要求）工作能力要求 轴应具有足够的疲劳强度，对于某轴应具有足够的疲劳强度，对于某轴应具有足够的疲劳强度，对于某轴应具有足够的疲劳强度，对于某些特殊用途的轴，还应有刚度、振动稳定性等方面的要求些特殊用途的轴，还应有刚度、振动稳定性等方面的要求些特殊用途的轴，还应有刚度、振动稳定性等方面的要求些特殊用途的轴，还应有刚度、振动稳定性等方面的要求 9.1.3 9.1.3 轴设计的要求和步骤轴设计的要求和步骤对轴的结构基本要求：对轴的结构基本要求：1 1.轴和轴上的零件有准确定轴和轴上的零件有准确定轴和轴上的零件有准确定轴和轴上的零件有准确定位和固定。位和固定。位和固定。位和固定。2 2.轴上零件便于调整和装拆；轴上零件便于调整和装拆；轴上零件便于调整和装拆；轴上零件便于调整和装拆；3 3.有良好的制造工艺性；有良好的制造工艺性；有良好的制造工艺性；有良好的制造工艺性；4 4.形状上应尽量减小应力集形状上应尽量减小应力集形状上应尽量减小应力集形状上应尽量减小应力集中；中；中；中；5 5.为了便于轴上零件的装拆，为了便于轴上零件的装拆，为了便于轴上零件的装拆，为了便于轴上零件的装拆，将轴制成阶梯轴。将轴制成阶梯轴。将轴制成阶梯轴。将轴制成阶梯轴。2.2.2.2.轴的设计步骤轴的设计步骤轴的设计步骤轴的设计步骤 为转轴设计程序框图，其他类型轴的设计为转轴设计程序框图，其他类型轴的设计为转轴设计程序框图，其他类型轴的设计为转轴设计程序框图，其他类型轴的设计步骤与此类似，其中结构设计与验算工作能力步骤与此类似，其中结构设计与验算工作能力步骤与此类似，其中结构设计与验算工作能力步骤与此类似，其中结构设计与验算工作能力往往是交叉进行的，也是最重要的两步。往往是交叉进行的，也是最重要的两步。往往是交叉进行的，也是最重要的两步。往往是交叉进行的，也是最重要的两步。转轴设计程序框图转轴设计程序框图 长期承受交变应力作用下的疲劳破坏长期承受交变应力作用下的疲劳破坏长期承受交变应力作用下的疲劳破坏长期承受交变应力作用下的疲劳破坏是轴的主要失效形式是轴的主要失效形式是轴的主要失效形式是轴的主要失效形式 因此，轴的材料要求具有较好的强度、韧性，与轴上零因此，轴的材料要求具有较好的强度、韧性，与轴上零因此，轴的材料要求具有较好的强度、韧性，与轴上零因此，轴的材料要求具有较好的强度、韧性，与轴上零件有相对滑动的部位还应具有较好的耐磨性件有相对滑动的部位还应具有较好的耐磨性件有相对滑动的部位还应具有较好的耐磨性件有相对滑动的部位还应具有较好的耐磨性 （1 1 1 1）碳素钢）碳素钢）碳素钢）碳素钢 工程中广泛采用工程中广泛采用工程中广泛采用工程中广泛采用35353535、45454545、50505050等优质碳素钢等优质碳素钢等优质碳素钢等优质碳素钢 对于轻载和不重要的轴也可采用对于轻载和不重要的轴也可采用对于轻载和不重要的轴也可采用对于轻载和不重要的轴也可采用Q235Q235Q235Q235、Q255Q255Q255Q255等普通碳素钢等普通碳素钢等普通碳素钢等普通碳素钢 （2 2 2 2）合金钢）合金钢）合金钢）合金钢 常用于高温、高速、重载以及结构要求紧凑的常用于高温、高速、重载以及结构要求紧凑的常用于高温、高速、重载以及结构要求紧凑的常用于高温、高速、重载以及结构要求紧凑的轴，有较高的力学性能，但价格较贵，对应力集中敏感，所轴，有较高的力学性能，但价格较贵，对应力集中敏感，所轴，有较高的力学性能，但价格较贵，对应力集中敏感，所轴，有较高的力学性能，但价格较贵，对应力集中敏感，所以在结构设计时必须尽量减少应力集中以在结构设计时必须尽量减少应力集中以在结构设计时必须尽量减少应力集中以在结构设计时必须尽量减少应力集中.40Cr 35SiMn （3 3 3 3）球墨铸铁）球墨铸铁）球墨铸铁）球墨铸铁 耐磨、价格低，但可靠性较差，一般用于形耐磨、价格低，但可靠性较差，一般用于形耐磨、价格低，但可靠性较差，一般用于形耐磨、价格低，但可靠性较差，一般用于形状复杂的轴状复杂的轴状复杂的轴状复杂的轴9.2 9.2 轴的材料轴的材料 轴的结构设计主要取决于轴在机器中的安装位置及轴的结构设计主要取决于轴在机器中的安装位置及轴的结构设计主要取决于轴在机器中的安装位置及轴的结构设计主要取决于轴在机器中的安装位置及形式，轴上零件的定位、固定以及联接方法，轴所承形式，轴上零件的定位、固定以及联接方法，轴所承形式，轴上零件的定位、固定以及联接方法，轴所承形式，轴上零件的定位、固定以及联接方法，轴所承受的载荷，轴的加工工艺以及装配工艺要求等受的载荷，轴的加工工艺以及装配工艺要求等受的载荷，轴的加工工艺以及装配工艺要求等受的载荷，轴的加工工艺以及装配工艺要求等 如果轴的结构设计不合理，可能会影响轴的工作能如果轴的结构设计不合理，可能会影响轴的工作能如果轴的结构设计不合理，可能会影响轴的工作能如果轴的结构设计不合理，可能会影响轴的工作能力，增加轴的制造成本或轴上零件装配的困难。因此力，增加轴的制造成本或轴上零件装配的困难。因此力，增加轴的制造成本或轴上零件装配的困难。因此力，增加轴的制造成本或轴上零件装配的困难。因此轴的结构设计是轴设计中的重要内容轴的结构设计是轴设计中的重要内容轴的结构设计是轴设计中的重要内容轴的结构设计是轴设计中的重要内容9.3 轴的结构设计轴的结构设计卷筒的轮毂结构M maxM max9.3.1 9.3.1 轴的结构及各部分名称轴的结构及各部分名称 轴颈轴颈与与与与轴轴承配合的承配合的承配合的承配合的轴轴段段段段轴轴肩肩肩肩 支承支承支承支承传动传动零件、零件、零件、零件、联轴联轴器等，并与器等，并与器等，并与器等，并与这这些零件保些零件保些零件保些零件保持一定的配合的持一定的配合的持一定的配合的持一定的配合的轴轴段段段段轴轴身身身身联联接接接接轴头轴头与与与与轴颈轴颈的的的的轴轴段段段段轴头轴头轴环轴环1.1.1.1.轴上零件的轴向定位、固定和周向固定轴上零件的轴向定位、固定和周向固定轴上零件的轴向定位、固定和周向固定轴上零件的轴向定位、固定和周向固定轴肩和轴环轴肩和轴环轴肩和轴环轴肩和轴环 (1)(1)轴向固定轴向固定轴向固定轴向固定 轴上零件的轴向定位主要靠轴上零件的轴向定位主要靠轴上零件的轴向定位主要靠轴上零件的轴向定位主要靠轴肩和轴环轴肩和轴环轴肩和轴环轴肩和轴环或或或或套套套套筒筒筒筒来完成。来完成。来完成。来完成。为了保证轴上零件靠紧为了保证轴上零件靠紧为了保证轴上零件靠紧为了保证轴上零件靠紧定位面，轴肩处的圆角半定位面，轴肩处的圆角半定位面，轴肩处的圆角半定位面，轴肩处的圆角半径径径径R R R R必须小于零件内孔的必须小于零件内孔的必须小于零件内孔的必须小于零件内孔的圆角圆角圆角圆角R R R R1 1 1 1 或倒角或倒角或倒角或倒角C C C C1 1 1 1 轴肩高度一般取轴肩高度一般取轴肩高度一般取轴肩高度一般取h=h=h=h=（0.070.070.070.070.10.10.10.1）d d d d，轴环，轴环，轴环，轴环宽度宽度宽度宽度b1.4h b1.4h b1.4h b1.4h 9.3.2 9.3.2 9.3.2 9.3.2 轴的结构设计中重点解决的问题轴的结构设计中重点解决的问题轴的结构设计中重点解决的问题轴的结构设计中重点解决的问题h hh hh hh h轴上零件的轴向轴上零件的轴向轴上零件的轴向轴上零件的轴向固定就是不允许固定就是不允许固定就是不允许固定就是不允许轴上零件沿轴向轴上零件沿轴向轴上零件沿轴向轴上零件沿轴向窜动。窜动。窜动。窜动。常用的轴向固定措施还有常用的轴向固定措施还有:轴的一端可轴的一端可采用轴端压板，如图（采用轴端压板，如图（a）、套筒过长）、套筒过长可采用圆螺母，如图（可采用圆螺母，如图（b）、受载较小）、受载较小时可采用弹性挡圈，如图（时可采用弹性挡圈，如图（c）、紧定）、紧定螺钉如图（螺钉如图（d）所示和销钉等固定。）所示和销钉等固定。特点：定位可靠，结构简单，加工方便，可承受较特点：定位可靠，结构简单，加工方便，可承受较大的轴向力。大的轴向力。应用：用：齿轮、带轮、联轴器、器、轴承等的承等的轴向定位。向定位。轴上上间距不大的两零件的距不大的两零件的轴向定位。与向定位。与滚动轴承承组合合时，套筒的厚度不，套筒的厚度不应超超过轴承内圈的厚度，以便承内圈的厚度，以便轴承拆卸。承拆卸。套筒套筒套筒套筒 圆圆螺母螺母螺母螺母特点：定位可靠，装拆方便，可承受较大的轴向力由于切制螺纹使轴的疲劳强度下降 应用：常用于轴的中部和端部正确正确错误错误弹弹性性性性挡挡圈圈圈圈特点：结构简单紧凑，只能承受很小的轴向力。应用：常用于固定滚动轴承等的轴向定位轴轴端端端端压压板板板板应用：用于轴端零件的固定，特点：可承受剧烈振动和冲击。紧紧定螺定螺定螺定螺钉钉应用：适用于轴向力很小，转速低的场合特点：可承受很小的轴向力。（2 2）周向固定周向固定周向固定周向固定 为为了了了了传递传递运运运运动动和和和和转转矩，防止矩，防止矩，防止矩，防止轴轴上零件与上零件与上零件与上零件与轴轴作相作相作相作相对转动对转动，轴轴上零件的周向固定必上零件的周向固定必上零件的周向固定必上零件的周向固定必须须可靠。常用的周向固定方法有可靠。常用的周向固定方法有可靠。常用的周向固定方法有可靠。常用的周向固定方法有键键、花、花、花、花键键、销销和和和和过过盈配合盈配合盈配合盈配合等等等等联联接。接。接。接。a)普通平键、导向平键、滑键b)半圆键返回c)楔键e)花键2.2.2.2.制造工艺和装配工艺要求制造工艺和装配工艺要求制造工艺和装配工艺要求制造工艺和装配工艺要求要求是指轴的结构应尽可能便于加工，节约加工成本。要求是指轴的结构应尽可能便于加工，节约加工成本。要求是指轴的结构应尽可能便于加工，节约加工成本。要求是指轴的结构应尽可能便于加工，节约加工成本。轴轴的形状要力求的形状要力求的形状要力求的形状要力求简单简单，阶阶梯梯梯梯轴轴的的的的级级数数数数应应尽可能少，尽可能少，尽可能少，尽可能少，轴轴上各段的上各段的上各段的上各段的圆圆角半径、角半径、角半径、角半径、倒角等尺寸倒角等尺寸倒角等尺寸倒角等尺寸应应尽可能尽可能尽可能尽可能统统一，以利于加工和一，以利于加工和一，以利于加工和一，以利于加工和检验检验 轴轴上需磨削的上需磨削的上需磨削的上需磨削的轴轴段段段段应设计应设计出砂出砂出砂出砂轮轮越程槽，需越程槽，需越程槽，需越程槽，需车车制螺制螺制螺制螺纹纹的的的的轴轴段段段段应应有退刀槽有退刀槽有退刀槽有退刀槽当当当当轴轴上有多上有多上有多上有多处键处键槽槽槽槽时时，应应使各使各使各使各键键槽位于槽位于槽位于槽位于轴轴的同一母的同一母的同一母的同一母线线上上上上 为为使使使使轴轴便于装配，便于装配，便于装配，便于装配，轴轴端端端端应应有倒角有倒角有倒角有倒角 、中心孔。、中心孔。、中心孔。、中心孔。对对于于于于阶阶梯梯梯梯轴轴常常常常设计设计成两端小中成两端小中成两端小中成两端小中间间大的形状，以便于零件从两端装拆大的形状，以便于零件从两端装拆大的形状，以便于零件从两端装拆大的形状，以便于零件从两端装拆 轴轴肩高度不能妨碍零件的拆卸肩高度不能妨碍零件的拆卸肩高度不能妨碍零件的拆卸肩高度不能妨碍零件的拆卸 装配段不宜装配段不宜装配段不宜装配段不宜过长过长。L=B-(13）mm轴套套L LB保保保保证轴证轴上零件上零件上零件上零件压紧压紧可靠，可靠，可靠，可靠，轴轴上零件上零件上零件上零件宽宽度度度度应应大于相配大于相配大于相配大于相配轴轴段段段段长长度。度。度。度。3.3.3.3.标准尺寸要求标准尺寸要求标准尺寸要求标准尺寸要求 轴上的零件多数都是标准零件，如滚动轴承、联轴轴上的零件多数都是标准零件，如滚动轴承、联轴轴上的零件多数都是标准零件，如滚动轴承、联轴轴上的零件多数都是标准零件，如滚动轴承、联轴器、圆螺母等，因此与标准零件配合处的轴段尺寸必须器、圆螺母等，因此与标准零件配合处的轴段尺寸必须器、圆螺母等，因此与标准零件配合处的轴段尺寸必须器、圆螺母等，因此与标准零件配合处的轴段尺寸必须符合标准零件的标准尺寸系列符合标准零件的标准尺寸系列符合标准零件的标准尺寸系列符合标准零件的标准尺寸系列.4.4.4.4.提高轴的疲劳强度提高轴的疲劳强度提高轴的疲劳强度提高轴的疲劳强度 加大轴肩处的过渡圆角半径和减小轴肩高度，就可加大轴肩处的过渡圆角半径和减小轴肩高度，就可加大轴肩处的过渡圆角半径和减小轴肩高度，就可加大轴肩处的过渡圆角半径和减小轴肩高度，就可以减少应力集中，从而提高轴的疲劳强度。提高轴的表以减少应力集中，从而提高轴的疲劳强度。提高轴的表以减少应力集中，从而提高轴的疲劳强度。提高轴的表以减少应力集中，从而提高轴的疲劳强度。提高轴的表面质量、合理分布载荷等也可以提高轴的疲劳强度面质量、合理分布载荷等也可以提高轴的疲劳强度面质量、合理分布载荷等也可以提高轴的疲劳强度面质量、合理分布载荷等也可以提高轴的疲劳强度轴系系结构改构改错四四处错误正确答案正确答案分析下图错误分析下图错误如图所示，共有如图所示，共有如图所示，共有如图所示，共有6 6处错误。处错误。处错误。处错误。（1 1）轴肩高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸；）轴肩高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸；）轴肩高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸；）轴肩高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸；（2 2）键过长，无法装配；）键过长，无法装配；）键过长，无法装配；）键过长，无法装配；（3 3）轴头长度太长（轮毂长度过短），轮毂定位不准确；）轴头长度太长（轮毂长度过短），轮毂定位不准确；）轴头长度太长（轮毂长度过短），轮毂定位不准确；）轴头长度太长（轮毂长度过短），轮毂定位不准确；（4 4）套筒高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸；）套筒高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸；）套筒高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸；）套筒高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸；（5 5）轴承处直径和右端直径一样，导致装配和加工难度增加）轴承处直径和右端直径一样，导致装配和加工难度增加）轴承处直径和右端直径一样，导致装配和加工难度增加）轴承处直径和右端直径一样，导致装配和加工难度增加;（6 6）没有密封装置，导致润滑剂流失。）没有密封装置，导致润滑剂流失。）没有密封装置，导致润滑剂流失。）没有密封装置，导致润滑剂流失。如图所示，共有如图所示，共有如图所示，共有如图所示，共有7 7处错误。处错误。处错误。处错误。（1 1）轴肩高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸；）轴肩高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸；）轴肩高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸；）轴肩高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸；（2 2）轴头长度太长（轮毂长度过短），轮毂定位不准确；）轴头长度太长（轮毂长度过短），轮毂定位不准确；）轴头长度太长（轮毂长度过短），轮毂定位不准确；）轴头长度太长（轮毂长度过短），轮毂定位不准确；（3 3）键过长，无法装配；）键过长，无法装配；）键过长，无法装配；）键过长，无法装配；（4 4）套筒高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸；）套筒高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸；）套筒高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸；）套筒高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸；（5 5）没有退导槽，螺母无法拧紧，轴承定位不可靠；）没有退导槽，螺母无法拧紧，轴承定位不可靠；）没有退导槽，螺母无法拧紧，轴承定位不可靠；）没有退导槽，螺母无法拧紧，轴承定位不可靠；（6 6）半联轴器没有定位。）半联轴器没有定位。）半联轴器没有定位。）半联轴器没有定位。（7 7）轴过长。）轴过长。）轴过长。）轴过长。轴轴的的的的设计设计步步步步骤骤1、按扭转强度初步估算最小轴径。2、轴的结构设计（确定轴各段的直径和长度）3、按弯扭合成强度校核轴的强度 9.4 9.4 9.4 9.4 轴的工作能力计算轴的工作能力计算轴的工作能力计算轴的工作能力计算设计如图所示斜齿轮减速设计如图所示斜齿轮减速器输出轴。器输出轴。已知：输出功率 P=15KW，转速n=280r/min,齿轮直径d=320mm,所受的作用力Ft=3197N,Fr=1200N,Fa=812N.齿轮的轮毂宽度为80mm。轴的强度验轴的强度验轴的强度验轴的强度验算方法有算方法有算方法有算方法有:按抗按抗按抗按抗扭强度扭强度扭强度扭强度条件估条件估条件估条件估算转轴的最小算转轴的最小算转轴的最小算转轴的最小直径和验算传直径和验算传直径和验算传直径和验算传动轴的强度动轴的强度动轴的强度动轴的强度 按按按按抗弯扭合抗弯扭合抗弯扭合抗弯扭合成强度成强度成强度成强度条件验条件验条件验条件验算转轴的强度。算转轴的强度。算转轴的强度。算转轴的强度。对于圆截面传动轴，其抗扭强度条件为9.4.1 9.4.1 9.4.1 9.4.1 按抗扭强度计算按抗扭强度计算按抗扭强度计算按抗扭强度计算实实心心心心轴轴的直径的直径的直径的直径为为：为了减少键槽对轴的削弱，可按以下方式修正轴径为了减少键槽对轴的削弱，可按以下方式修正轴径有一个键槽有两个键槽轴径d100mm轴径增大3%轴径增大7%轴径d100mm轴径增大5%7%轴径增大10%15%9.4.2 9.4.2 9.4.2 9.4.2 按抗弯扭合成强度计算按抗弯扭合成强度计算按抗弯扭合成强度计算按抗弯扭合成强度计算 在轴的结构设计完成后，要验算其强度，对于一在轴的结构设计完成后，要验算其强度，对于一在轴的结构设计完成后，要验算其强度，对于一在轴的结构设计完成后，要验算其强度，对于一般钢制的转轴，按第三强度理论校核抗弯扭合成强度般钢制的转轴，按第三强度理论校核抗弯扭合成强度般钢制的转轴，按第三强度理论校核抗弯扭合成强度般钢制的转轴，按第三强度理论校核抗弯扭合成强度.危危危危险险截面截面截面截面强强度校核：度校核：度校核：度校核：建立力学模型建立力学模型建立力学模型建立力学模型:按弯扭合成的理按弯扭合成的理按弯扭合成的理按弯扭合成的理论进论进行行行行轴轴危危危危险险截面的截面的截面的截面的强强度校核。度校核。度校核。度校核。通常把通常把通常把通常把轴轴当作置于当作置于当作置于当作置于铰链铰链支座上的梁支座上的梁支座上的梁支座上的梁计算步算步骤计计算步算步算步算步骤骤（1 1）画出）画出）画出）画出轴轴的空的空的空的空间间力系力系力系力系图图。将。将。将。将轴轴上作用力分解上作用力分解上作用力分解上作用力分解为为水平面分力和垂直面水平面分力和垂直面水平面分力和垂直面水平面分力和垂直面 分力，并求出水平面和垂直面的支点反力。分力，并求出水平面和垂直面的支点反力。分力，并求出水平面和垂直面的支点反力。分力，并求出水平面和垂直面的支点反力。（2 2）分）分）分）分别别作出水平面的弯矩作出水平面的弯矩作出水平面的弯矩作出水平面的弯矩图图和垂直面上的弯矩和垂直面上的弯矩和垂直面上的弯矩和垂直面上的弯矩图图（3 3）计计算出合成弯矩算出合成弯矩算出合成弯矩算出合成弯矩 绘绘出合成弯矩出合成弯矩出合成弯矩出合成弯矩图图（4 4）作出）作出）作出）作出转转矩（矩（矩（矩（T T）图图（5 5）计计算当量弯矩算当量弯矩算当量弯矩算当量弯矩 ，绘绘出当量弯矩出当量弯矩出当量弯矩出当量弯矩图图（6 6）校核危）校核危）校核危）校核危险险截面的截面的截面的截面的强强度。度。度。度。（1 1 1 1）安装时，要严格按照轴上零件的先后顺序进行，注意）安装时，要严格按照轴上零件的先后顺序进行，注意）安装时，要严格按照轴上零件的先后顺序进行，注意）安装时，要严格按照轴上零件的先后顺序进行，注意保证安装精度保证安装精度保证安装精度保证安装精度 （2 2 2 2）安装结束后，要严格检查轴在机器中的位置以及轴上）安装结束后，要严格检查轴在机器中的位置以及轴上）安装结束后，要严格检查轴在机器中的位置以及轴上）安装结束后，要严格检查轴在机器中的位置以及轴上零件的位置，并将其调整到最佳工作位置，同时轴承的游隙零件的位置，并将其调整到最佳工作位置，同时轴承的游隙零件的位置，并将其调整到最佳工作位置，同时轴承的游隙零件的位置，并将其调整到最佳工作位置，同时轴承的游隙也要按工作要求进行调整也要按工作要求进行调整也要按工作要求进行调整也要按工作要求进行调整 （3 3 3 3）在工作中，尽量使轴避免承受过量载荷和冲击载荷，）在工作中，尽量使轴避免承受过量载荷和冲击载荷，）在工作中，尽量使轴避免承受过量载荷和冲击载荷，）在工作中，尽量使轴避免承受过量载荷和冲击载荷，并保证润滑，从而保证轴的疲劳强度并保证润滑，从而保证轴的疲劳强度并保证润滑，从而保证轴的疲劳强度并保证润滑，从而保证轴的疲劳强度9.5 9.5 轴的使用与维护轴的使用与维护 轴若使用不当，没有良好的维护，就会影响其正常工作，轴若使用不当，没有良好的维护，就会影响其正常工作，轴若使用不当，没有良好的维护，就会影响其正常工作，轴若使用不当，没有良好的维护，就会影响其正常工作，甚至产生意外损坏，降低轴的使用寿命。因此，轴的正确使甚至产生意外损坏，降低轴的使用寿命。因此，轴的正确使甚至产生意外损坏，降低轴的使用寿命。因此，轴的正确使甚至产生意外损坏，降低轴的使用寿命。因此，轴的正确使用和良好的维护，对轴的正常工作及保证轴的疲劳寿命有着用和良好的维护，对轴的正常工作及保证轴的疲劳寿命有着用和良好的维护，对轴的正常工作及保证轴的疲劳寿命有着用和良好的维护，对轴的正常工作及保证轴的疲劳寿命有着很重要的意义很重要的意义很重要的意义很重要的意义.9.5.1 9.5.1 9.5.1 9.5.1 轴的使用轴的使用轴的使用轴的使用 （1 1 1 1）认真检查轴和轴上零件的完好程度认真检查轴和轴上零件的完好程度认真检查轴和轴上零件的完好程度认真检查轴和轴上零件的完好程度，若发现问题，若发现问题，若发现问题，若发现问题应及时维修或更换。轴的维修部位主要是轴颈及轴端应及时维修或更换。轴的维修部位主要是轴颈及轴端应及时维修或更换。轴的维修部位主要是轴颈及轴端应及时维修或更换。轴的维修部位主要是轴颈及轴端 对精度要求较高的轴，在磨损量较小时，可采用电对精度要求较高的轴，在磨损量较小时，可采用电对精度要求较高的轴，在磨损量较小时，可采用电对精度要求较高的轴，在磨损量较小时，可采用电镀法在其配合表面镀上一层硬质合金层，并磨削至规定镀法在其配合表面镀上一层硬质合金层，并磨削至规定镀法在其配合表面镀上一层硬质合金层，并磨削至规定镀法在其配合表面镀上一层硬质合金层，并磨削至规定尺寸精度尺寸精度尺寸精度尺寸精度 对尺寸较大的轴颈和轴端，还可采用热喷涂（或喷对尺寸较大的轴颈和轴端，还可采用热喷涂（或喷对尺寸较大的轴颈和轴端，还可采用热喷涂（或喷对尺寸较大的轴颈和轴端，还可采用热喷涂（或喷焊）进行修复。焊）进行修复。焊）进行修复。焊）进行修复。（2 2 2 2）认真检查轴以及轴上主要传动零件工作位置的认真检查轴以及轴上主要传动零件工作位置的认真检查轴以及轴上主要传动零件工作位置的认真检查轴以及轴上主要传动零件工作位置的准确性准确性准确性准确性、轴承的游隙变化并及时调整、轴承的游隙变化并及时调整、轴承的游隙变化并及时调整、轴承的游隙变化并及时调整 （3 3 3 3）轴上的传动零件（如齿轮、链轮等）和轴承必轴上的传动零件（如齿轮、链轮等）和轴承必轴上的传动零件（如齿轮、链轮等）和轴承必轴上的传动零件（如齿轮、链轮等）和轴承必须保证良好的润滑须保证良好的润滑须保证良好的润滑须保证良好的润滑9.5.2 9.5.2 轴的维护轴的维护542 2 联轴器和离合器联轴器和离合器 联轴器和离合器主要是用于器和离合器主要是用于轴与与轴间的的联接，接，使两根使两根轴一起旋一起旋转并并传递扭矩。扭矩。联轴器联接的两根轴，必须停车后，经拆卸后才能将两轴分开。联轴器联接的两根轴，必须停车后，经拆卸后才能将两轴分开。联轴器联接的两根轴，必须停车后，经拆卸后才能将两轴分开。联轴器联接的两根轴，必须停车后，经拆卸后才能将两轴分开。离合器联接的两轴，在工作时能很方便的将两轴分离和接合。离合器联接的两轴，在工作时能很方便的将两轴分离和接合。离合器联接的两轴，在工作时能很方便的将两轴分离和接合。离合器联接的两轴，在工作时能很方便的将两轴分离和接合。两者的区别：两者的区别：联轴器和离合器均已器和离合器均已标准化了，准化了，应用用时根据需要根据需要选用。用。类型？型号？型？型号？安全安全联轴器与离合器器与离合器-机器工作机器工作时，若，若转矩超矩超过规定定值，即，即可自行断开或打滑，可自行断开或打滑，以保以保证机器中的主要零件不因机器中的主要零件不因过载而而损坏；坏；特殊功用的特殊功用的联轴器与离合器器与离合器用于某些特殊要求用于某些特殊要求处，如：在，如：在一定的回一定的回转方向或达到一定方向或达到一定转速速时，联轴器或离合器即可自器或离合器即可自动接接合或分离等；合或分离等；55一、一、一、一、联轴联轴器所器所器所器所联联两两两两轴轴的相的相的相的相对对位移位移位移位移两轴线的相对位移两轴线的相对位移两轴线的相对位移两轴线的相对位移:轴向、径向、角度、综合。轴向、径向、角度、综合。轴向、径向、角度、综合。轴向、径向、角度、综合。由于制造、安装或工作时零件的变形由于制造、安装或工作时零件的变形等原因，被联接的两轴不一定度能精等原因，被联接的两轴不一定度能精确对中，因此会出现两轴之间的轴向确对中，因此会出现两轴之间的轴向位移、径向位移和角位移，或其组合。位移、径向位移和角位移，或其组合。y y y y x x x xy y y y轴向轴向轴向轴向x x x x径向径向径向径向角度角度角度角度综合综合综合综合制造误差制造误差制造误差制造误差安装误差安装误差安装误差安装误差受力变形受力变形受力变形受力变形被联接的两轴不能精确对中被联接的两轴不能精确对中被联接的两轴不能精确对中被联接的两轴不能精确对中56被被联接两接两轴间的各种相的各种相对位移无位移无补偿能力，故能力，故对两两轴对中性的要求高。当两中性的要求高。当两轴有相有相对位移位移时，会在，会在结构内引起附加构内引起附加载荷。荷。这类联轴器的器的结构比构比较简单。刚刚性性性性联轴联轴器器器器 挠挠性性性性联轴联轴器器器器 无无无无弹弹性元件性元件性元件性元件挠挠性性性性联轴联轴器器器器：联轴联轴器具有器具有器具有器具有挠挠性，可性，可性，可性，可补偿补偿两两两两轴轴的相的相的相的相对对位移。但因无位移。但因无位移。但因无位移。但因无弹弹性元件，故不能性元件，故不能性元件，故不能性元件，故不能缓缓冲减振。冲减振。冲减振。冲减振。有有有有弹弹性元件性元件性元件性元件挠挠性性性性联轴联轴器器器器：因：因：因：因联轴联轴器中装有器中装有器中装有器中装有弹弹性元件，不性元件，不性元件，不性元件，不仅仅可可可可以以以以补偿补偿两两两两轴间轴间的相的相的相的相对对位移，而且具有位移，而且具有位移，而且具有位移，而且具有缓缓冲减振的能力。冲减振的能力。冲减振的能力。冲减振的能力。弹弹性元性元性元性元件所能件所能件所能件所能储储蓄的能量越多，蓄的能量越多，蓄的能量越多，蓄的能量越多，则联轴则联轴器的减振能力越器的减振能力越器的减振能力越器的减振能力越强强。这类联轴这类联轴器的品种多，器的品种多，器的品种多，器的品种多，应应用广泛。用广泛。用广泛。用广泛。对对被被被被联联接两接两接两接两轴间轴间的各种相的各种相的各种相的各种相对对位移有位移有位移有位移有补偿补偿能力，能力，能力，能力，进进一步分一步分一步分一步分为为：57 传递的转矩大、运转可靠、寿命长；对冲击载荷较敏感、传递的转矩大、运转可靠、寿命长；对冲击载荷较敏感、要求两轴对中。适用于两轴严格对中的场合。要求两轴对中。适用于两轴严格对中的场合。联轴器联轴器刚性刚性挠性挠性凸缘联轴器凸缘联轴器 套筒联轴器套筒联轴器 夹壳联轴器夹壳联轴器盘销联轴器盘销联轴器 滑块联轴器滑块联轴器 万向联轴器万向联轴器弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器弹性圆盘联轴器弹性圆盘联轴器 金属弹性元件挠性联轴器金属弹性元件挠性联轴器 二、联轴器的类型、特点及应用二、联轴器的类型、特点及应用 具有缓冲、吸振性；强度低、寿命短。适用于频繁启动、具有缓冲、吸振性；强度低、寿命短。适用于频繁启动、高速及双向运转的场合。高速及双向运转的场合。无弹性元件无弹性元件有弹性元件有弹性元件58套筒联轴器套筒联轴器 凸缘联轴器凸缘联轴器61夹壳联轴器夹壳联轴器滑块联轴器滑块联轴器 万向联轴器万向联轴器65潘存云教授研制滚滚子子子子联轴联轴器器器器结构：结构：利用一条公用的双排链条同时与两个齿数相同利用一条公用的双排链条同时与两个齿数相同 的并列链轮啮合来实现两半链轴器的联接。的并列链轮啮合来实现两半链轴器的联接。特点：结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、特点：结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、成本低廉。成本低廉。优点：优点：优点：优点：结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、成本低廉，有一定的补偿性能和缓冲性能。成本低廉，有一定的补偿性能和缓冲性能。缺点：缺点：缺点：缺点：因链条的套筒与链轮之间存在间隙，不适于逆向传动和启因链条的套筒与链轮之间存在间隙，不适于逆向传动和启动频繁或立式轴传动。同时受离心力的影响不适于高速传动。动频繁或立式轴传动。同时受离心力的影响不适于高速传动。66尼龙销尼龙销挡板挡板cc销与挡板之间留销与挡板之间留有间隙有间隙弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器特点：特点：上述两种联轴器的上述两种联轴器的动力通过弹性元件传递，动力通过弹性元件传递，缓和冲击、吸收振动。缓和冲击、吸收振动。弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器 弹性圆盘联轴器弹性圆盘联轴器弹性圆盘联轴器弹性圆盘联轴器 潘存云教授研制c圆柱孔圆柱孔圆锥孔圆锥孔结构特点：结构特点：结构特点：结构特点：外外外外观与凸缘联轴观与凸缘联轴观与凸缘联轴观与凸缘联轴器相似，用带器相似，用带器相似，用带器相似，用带橡胶弹性套的橡胶弹性套的橡胶弹性套的橡胶弹性套的柱销联接两个柱销联接两个柱销联接两个柱销联接两个半联轴器。半联轴器。半联轴器。半联轴器。69二、二、联轴器的选择联轴器的选择1.1.根据工作条件确定类型根据工作条件确定类型 对中性？转速对中性？转速?转矩？转矩？载荷平稳性？载荷平稳性？2.2.由轴径由轴径d d、转矩、转矩T T、转速、转速n n 确定型号确定型号计算转矩计算转矩=工作情况系数工作情况系数 名义转矩名义转矩原则原则表表18-1 工作情况系数工作情况系数K原动机原动机 (K)发电机、小型通风机、小型离心机发电机、小型通风机、小型离心机 1.3 1.5 1.8 2.2 透平压缩机、木工机械、输送机透平压缩机、木工机械、输送机 1.5 1.7 2.0 2.4搅拌机、增压机、有飞轮的压缩机搅拌机、增压机、有飞轮的压缩机 1.7 1.9 2.2 2.6织布机、水泥搅拌机、拖拉机织布机、水泥搅拌机、拖拉机 1.9 2.1 2.4 2.8挖掘机、起重机、碎石机、造纸机械挖掘机、起重机、碎石机、造纸机械 2.3 2.5 2.8 3.2电动机电动机 多缸多缸 双缸双缸 单缸单缸汽轮机汽轮机 内燃机内燃机 内燃机内燃机 内燃机内燃机工工 作作 机机压延机、重型初轧机、无飞轮活塞泵压延机、重型初轧机、无飞轮活塞泵 3.1 3.3 3.6 4.0K 为工作情况系数。为工作情况系数。T 为轴的名义扭矩。为轴的名义扭矩。73三、离合器三、离合器的基本的基本类型、特点及型、特点及应用用牙嵌离合器牙嵌离合器 摩擦离合器摩擦离合器自动离合器自动离合器安全离合器安全离合器磁粉离合器磁粉离合器定向离合器定向离合器单盘式离合器单盘式离合器 片式离合器片式离合器离合器离合器牙嵌离合器牙嵌离合器 75单盘式离合器单盘式离合器 76片式离合器片式离合器77摩擦式安全离合器摩擦式安全离合器78剪销安全联轴器剪销安全联轴器拉杆安全联轴器拉杆安全联轴器剪破式联轴器剪破式联轴器
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