轴与轴毂连接

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,2020年2月7日,机械原理机械的平衡,#,1,4,-1 概述,机械设计基础,轴,二、轴的分类,1,按载荷性质分类,2,按形状分类,轴：,支承回转零件的零件,一、轴的功用,1.,支承旋转零件并传递运动和动力,2.,保证所有轴上零件有确定的轴向工作位置,1 按载荷性质分类,心轴：,只承受弯矩，不承受转矩,传动轴：,主要承受转矩,转轴：,既承受弯矩，又承受转矩,机械设计基础,轴,2 按形状分类,直轴、曲轴、软轴,机械设计基础,轴,三、轴设计解决的问题,1,、结构问题,确定轴的形状和尺寸,2,、强度问题,防止轴发生疲劳断裂,3,、刚度问题,防止轴发生过大的弹性变形,4,、振动稳定性问题,防止轴发生共振,机械设计基础,轴,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,轴的结构设计,轴的强度计算,其它计算,1.,刚度计算,2.,振动稳定性计算,(,临界转速,),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.,安全系数计算法：疲劳强度计算、静强度计算,1,4,-2 轴的结构和材料,机械设计基础,轴,一、,轴的结构,二、,轴的材料,一、轴的结构,机械设计基础,轴,轴肩,(,轴环,),：,轴的直径变化所形成的阶梯处,轴颈,轴头,轴身,轴头：,轴和旋转零件的配合部分,轴颈：,轴和轴承配合的部分,轴身,：,连接轴颈与轴头部分,轴的结构设计的要求,机械设计基础,轴,3.,定位和固定要求：,轴与轴上零件要有准确的工作位置，并牢固地保持这一位置,4.,尽量减少应力集中,改善轴的受力状态,1.,制造工艺性要求：,轴应有良好的制造工艺，便于加工,2.,装拆要求：,轴上零件要易于装拆、调整,1 制造工艺性要求,轴应有良好的制造工艺，便于加工,机械设计基础,轴,加工方法不同，轴的结构也可能不同,键槽应位于同一母线上；螺纹退刀槽；砂轮越程槽,光轴,等强度轴,阶梯轴,车削,倒角,磨削,砂轮越程槽,2 装拆要求,机械设计基础,轴,阶梯状轴,轴端应有,45,倒角,非定位轴肩,(,便于装配,),、定位轴肩,(,零件定位,),设计轴肩时应注意,:,轴长应略短于轮毂宽度,(,保证零件固定,),轴肩圆角轮毂孔圆角,(,倒角,),轴上零件要易于装拆、调整,不同的装拆方案，得到不同结构,轴的直径应圆整成标准值,3 定位和固定要求,机械设计基础,轴,周向固定,轴向定位和固定,轴与轴上零件要有准确的工作位置,定位：,零件有准确的工作位置,固定：,零件在轴上的位置牢固可靠,周向定位和固定,机械设计基础,轴,常用的周向固定方法：,键、花键、紧定螺钉、过盈配合等,防止轴上零件与轴发生相对转动，以传递转矩,轴向定位和固定,机械设计基础,轴,常用的轴向定位和固定方法：,轴肩、套筒、螺母、轴端挡圈等,轴头长度,轮毂的轴向长度,防止轴上零件工作时发生轴向蹿动,4 尽量减少应力集中,改善轴的受力状态,机械设计基础,轴,改善零件位置及结构,以改善轴的受力状态,尽量减少应力集中：,轴肩处要有过渡圆角,相邻轴径的变化不宜太大,二、轴的材料,机械设计基础,轴,2.,球墨铸铁,:,QT500-5,、,QT600-2,轴的材料，见表,14.7,1.,钢：,碳素钢：优质碳素钢,:35,、,50,、,45,轴钢,普通碳素钢,Q235,、,Q255,、,Q275,合金钢：,20Cr,、,20CrMnTi,、,40Cr,、,35SiMn,、,35CrMo,1,4,-3 轴的计算,机械设计基础,轴,一、,轴的强度计算,二、,轴的刚度计算,轴的工作能力主要取决与强度和刚度，高速轴还要校核振动稳定性,令其为系数,C,1,、按扭转强度计算,机械设计基础,轴,扭剪应力:,适用状况：,(1),轴只传递转矩，不承受弯矩（或很小的弯矩）,(2),弯矩未知，按扭距作初步计算,设计公式,:,系数 C 与轴的材料和承载情况有关，查表1,4.1,注意,:,若该轴段有一个键槽，,d,值增大,3%;,有两个键槽，增大,7%,2,按弯扭合成强度计算,机械设计基础,轴,步骤：,绘制受力计算简图,计算所有力引起的弯矩,合成弯矩,M,计算扭矩,合成当量弯矩,M,e,强度条件：,适用状况：,轴承位置以及作用在轴上的载荷性质、大小、方向和作用点已知,准确计算,弯、扭联合作用时，采用第三强度理论,为扭,-,弯应力性质折合系数,弯扭合成设计公式,机械设计基础,轴,设计公式：,危险截面的确定：,综合轴上弯扭矩和轴直径选择一两个截面,二、轴的刚度计算,机械设计基础,轴,2,、扭转刚度计算,扭转角条件：,1,、弯曲刚度计算,挠度条件：,转角条件：,14.5,轴的设计,1,、类比法,2,、设计计算法,步骤：,（,1,）根据轴的工作条件选材，确定许用应力。,（,2,）按扭转强度估算轴的最小直径。,（,3,）设计轴的结构，绘制轴的结构草图。,（,4,）按弯扭合成进行轴的强度校核。,（,5,）修改轴的结构后再进行校核计算。,（,6,）绘制轴的零件图。,一、轴的强度计算,机械设计基础,轴,轴的计算流程：,机器的结构,轴的长度,轴上零件的位置,载荷计算简图,力学分析,简 化,强度计算,轴径,轴的结构设计,F,T,计算方法：,按扭转强度计算,按弯扭合成强度计算,结构示例：结构改错,机械设计基础,轴,轴承没定位,轴向定位不确定,轴承用错或装错,无调整垫片,端盖端面无凹坑加工量大,无定位轴肩,端盖无密封,键槽太长,无非定位轴肩,套筒太高,