联轴器与离合器

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十七章 轴,p.353,17-1,轴的功用和类型,17-2,轴的材料,17-3,轴的结构设计,17-4,轴的强度计算,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17-2,1.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、35CrMo,2.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：,6209,6209,6209,43H7/k6,85H7/k6,85H7,45k6,43H7/k6,85H7/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,/d,min,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,R,r,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,T,3,T,2,T,1,Tmax=T,2,+T,3,+T,4,1,2,3,4,输,入,轮,T,4,T,3,T,2,T,1,Tmax=T,2,+T,3,输入轮,3,4,1,2,L,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）,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=(0.81.2)D,低速轴,:按同级齿轮中心距a估算:d=(0.30.4)a,17.2 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,d,min,=60mm,60,68,70,72,70,80,82,70k6,72H7/r6,60H7/k6,选轴承30214,寛B=26mm,21,齿寛B=125mm,122,96.5,206,96.5,键20110,键18100,例171,1.拟定轴上零件装配方案,图14-18 p.232,(有错),L=193mm,k=206mm,2.估算d,min,:,考虑键 d,min,=56.61.04=58.9mm,T=F,t,d,2,/2=17400146/2,=1.2710,6,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,L,L/2,k,3.取d,1,=60mm,带轮定位 d,2,=68mm,装轴承 d,3,=70mm,装齿轮d,4,=72mm,齿轮定位d,5,=82mm,初选一对30214圆锥滚子,轴承(正装)。,长度占不定,d,2,d,3,d,4,d,1,d,5,(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,=1,2.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,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=0,r=1,第三强度理论：,当,b,(r=1),(r=1)时,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。,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,3.转轴的强度计算,：,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.231,B,查,表(14-1)P226,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,F,R1H,=F,R2H,=F,t,/2=17400/2,=8700N,F,R1V,L F,r,L/2Fad,2,/2=0,F,R1V,=(F,r,L/2F,a,d,2,/2)/L,=2123N,F,R2V,=F,r,F,R1V,=64102123,=4287N,M,aH,=F,R1H,L/2=8700193/2,=840000 Nmm,Fr,Ft,Fa,F,Ft,F,R1H,F,R2H,H,面,V面,M,aH,M,aV,M,aV,F,面,M,aV,=F,R2V,L/2=4287193/2=414000Nmm,M,aV,=F,R1V,L/2=2123193/2=205000Nmm,Fa,Fr,F,R2V,F,R1V,Ma,H,M,H,V,M,V,考虑最不利情况，,F与H、V面的合力共面,F,R1F,=FK/L=4500206/193=4803N,F,R2F,=F,R1F,F=48034500=9303N,M,aF,=F,R1F,L/2=4803193/2,=463000Nmm,M,2F,=FK=4500206,=927000Nmm,F,R2F,F,2F,F,R1F,F面:,M,a,M,a,M,2,M合:,M,2F,M,aF,M,aV,M,aV,M,aH,M,H,M,V,F,M,F,M,合,T=F,t,d,2,/2=17400146/2,=1.2710,6,Nmm,5.求危险截面处轴的直径：a-a,T,4.求作当量弯矩图：,3.作转矩图,M,ae,M,ae,M,2e,考虑键:d=64.41.046772mm(结构设计的要求),M,a,M,a,M,2,M,合,T,M,e,表(14-1)P.226,:,B,=650Mpa;,表(14-3)P.231,:,-1,=60Mpa,取45钢,调质,装齿轮d,4,=72mm,1.拟定轴上零件装配方案,2.估算轴的最小直径,min,3.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.233,2.振动稳定性计算(临界转速),p.235,1.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）,