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1、 p.353 17-1 17-2 17-3 17-4 17-1 軸的功用和類型一 .軸的功用:支承旋轉零件 使所有零件有固定的工作位置(軸向、 周向) 二. 軸的分類:2. 按載荷性質分類三. 軸的設計過程: 1.按形狀分類直軸 (光軸, 階梯軸)曲軸撓性軸 只承受彎矩不傳遞受轉矩(固定、轉動)只傳遞轉矩不承受彎矩(或彎矩很小)既承受彎矩又傳遞轉矩2. 按載荷性質分類固定心軸轉動心軸三. 軸的設計過程:軸的結構設計軸的強度計算其它計算(剛度計算 ;振動穩(wěn)定性計算( 臨界轉速)心軸 傳動軸轉軸 二 軸的材料 p.354表17-21.鋼 碳素鋼 優(yōu)質碳素鋼:35、45、50 普通碳素鋼Q235、Q
2、255、Q275 合金鋼 20Cr、20CrMnTi、40Cr、40CrNi、 35SiMn、 35CrMo2.球墨鑄鐵: QT500-5、QT600-2 曲軸、凸輪軸 17-3 軸的結構設計 (非標準件) p.356(一) 軸結構設計的內容：外型各段直徑和長度結構要素2.軸結構設計的內容軸頸軸頭軸身軸頭軸環(huán)軸頸1.軸的組成(二) 軸結構設計的要求(三) 軸結構設計步驟 一. 軸與軸上零件要有準確的工作位置 軸向定位固定不能有周向擺動不能有軸向竄動軸與軸上零件要有準確的工作位置零件在軸上的位置牢固可靠周向定位固定一.軸與軸上零件要有準確的工作位置(定位、固定) 二.軸上零件要易于裝拆、調整三.
3、 軸應有良好的制造工藝四. 盡量減少應力集中, 改善軸的受力狀態(tài)定位固定定位固定(二) 軸結構設計的要求: 零件在軸上的 軸向定位及固定軸肩套筒圓錐形軸頭套筒圓螺母止退墊圈雙圓螺母壓板螺釘緊定螺釘彈性擋圈定位固定被固定的零件 零件在軸上的周向定位及固定:鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、過盈配合、銷聯(lián)接、成形聯(lián)接二.軸上零件要便于裝拆、調整實例分析： 62096209620943H7/k685H7/k6 85H7 45k643H7/k685H7/k6 軸肩2)設計軸肩時應注意: 定位軸肩零件定位 h (0.070.1) d=(35)mm非定位軸肩緊配合軸段不宜過長h=(0.5 1)mm (1)軸承定位軸肩(套
4、筒) (2)軸長 輪轂寬度 (3)安裝標準件軸段直徑， (a)滾動軸承 (b)聯(lián)軸器 (c)密封件 (4)軸肩圓角 輪轂孔圓角(倒角)不能過高(以便拆卸) 應略短于(保證零件固定)(為保證軸上零件與軸肩貼合)(1) 減少加工面 (2)軸承間隙調整 (3)潤滑與密封3)周向定位及固定: 4)其它: 1)為便于裝拆 階梯軸軸肩 h/ dmin在最外端 必有初定位軸環(huán)應符合其內徑標準 軸的結構設計注意事項：r Rr R(1)有無? (2)可靠否？ (3)能否裝拆？ 三. 軸應有良好的制造工藝 軸的設計要便于加工及熱處理, 因而要注意:1.軸肩處要有過渡圓角2.鍵槽應位于同一母線上3.螺紋退刀槽4.砂
5、輪越程槽 1)盡量減少應力集中2)改善零件位置及結構, 以改善軸的受力狀態(tài)改善結構改善軸的受力狀態(tài)心軸轉軸軸肩, 鍵槽、緊配合兩端四. 盡量減少應力集中, 改善軸的受力狀態(tài) 改善零件結構改善軸的受力狀態(tài)改變零件位置以改善軸的受力狀態(tài)堂上練習:T 4 T3 T2 T1Tmax=T2+T3+T41234輸入輪T4 T3 T2T1Tmax=T2+T3輸入輪34 1 2L Mmax=1/2FL l Mmax=1/2Fl (三) 軸結構設計步驟：2.估算軸的最小直徑3.確定軸的各段直 徑及長度4.確定軸上零件周向 固定及結構要素1.擬定軸上零件裝配方案（按結構設計的要求） 33 63 3 2.0 105
6、5.92.0 2.0 nPCnPTd dTWT TTT 說明:軸上有單鍵,直徑增大4 % ;有雙鍵,直徑增大7 % P傳遞的功率(kw) ; n軸的轉速(r/min) ; d軸的直徑(mm) ； C系數(shù)表(14-2) P.230 材料的許用扭剪應力 (Mpa) (1) 按扭轉強度 （假設其只受轉矩不受彎矩)(14-1) (14-2)(2) 經(jīng) 驗 公 式高 速 軸 :按 電 機 軸 徑 D估 算 :d=(0.8 1.2)D 低 速 軸 :按 同 級 齒 輪 中 心 距 a估 算 :d=(0.3 0.4)a17.2 估算軸的最小直徑 3.確定軸的各段直徑及長度由外向內確定各段直徑 由內向外確定各
7、段長度4.確定軸上零件周向固定及結構要素定定定dmin=60mm 60 68 70 72 70 80 82 70k6 72H 7/r6 60H 7/k6選軸承30214 ,寛B=26mm 21齒寛B=125mm12296.5206 96.5鍵20110鍵18100 例1711.擬定軸上零件裝配方案 圖14-18 p.232(有錯)L=193mm,k=206mm mmTd 6.56352.0 1027.12.0 3 63min 2.估算dmin:考慮鍵 dmin=56.61.04=58.9mmT =Ftd2/2=17400146/2 =1.27106 Nmm 取45鋼, 調質 表14-2 =30
8、 40Mpa 取=35Mpa 1)圓錐滾子軸承應正裝2)軸承組合應采用兩端固定LL/2 k 3. 取d1=60mm 帶輪定位 d2=68mm 裝軸承 d3=70mm 裝齒輪d4=72mm 齒輪定位d5=82mm初選一對30214圓錐滾子 軸承(正裝) 。長度占不定d 2d3d4 d1d5 (二)軸的強度計算步驟 :(三)軸的設計步驟:14-4 軸的強度計算 p.229只受彎矩按彎曲強度計算1.受力分析：由b設:不變 b 不變靜應力1固定心軸軸不轉動但常開停 脈動循環(huán)變應力= 0 轉動心軸軸轉動 雖然不變但 b 變對稱循環(huán)變應力=12.強度計算:按彎曲強度計算正確選擇 b 表(14-3) P.2
9、31(一)軸的受力分析及強度計算拉壓一. 心軸:二.傳動軸 三. 轉軸 二.傳動軸1.受力分析： 軸單向傳動： 軸雙向傳動：按扭轉強度計算(估算軸的最小直徑)（開停）由2.強度計算 nPT dTWTT 6 31055.9 2.0 說明：P傳遞的功率(kw) ; n軸的轉速(r/min) ; d軸的直徑(mm) ; 材料的許用扭剪應力 (Mpa)Mpa (17-1)Nmm 只受轉矩按扭轉強度計算 P.229 三. 轉軸 由 2.當量彎矩e： 單向 雙向b r =1 彎矩e 求當量r =0r =1第三強度理論： bbe 22 4 WTdTWTdMdMWM Tb 216/;1.032/ 333 當b
10、 (r =1), (r =1)時2222 124 TMWWTWMe eMTM 22 彎轉按彎扭合成強度計算1.受力分析：M + T (14-3) 根據(jù)轉矩性質而定的折合系數(shù)將扭轉切應力轉 換成與彎曲應力變化特性相同的扭轉切應力。 22 )( TMMe 當b (r =1), (r 1)時當= r = 1 = -1 /-1 = 1 P.231第3 r = 0 = -1 /0 0.6 r = +1 = -1/ +1 0.3當b (r =1), (r =1)時22 TMMe 3.轉軸的強度計算： bee d TMWM 13 22 1.0 )( 3 1 223 1 1.0 )(1.0 bbe TMMd
11、彎扭合成強度mm (14-6) 許用彎曲應力， Mpa， 按材料 B及應力性質查表(14-3) P.231B 查表(14-1) P226 b 1 Mpa (14-5) 1.作軸的計算簡圖 1)把階梯軸看成餃鏈支承的梁求支反力 2)假設軸上載荷為集中載荷, 作用在輪緣中點處2.求作支反力及彎矩圖3.求作扭矩及扭矩圖4.求作當量彎矩及當量彎矩圖5.強度計算(轉軸) 彎扭合成強度校核(一般軸) 疲勞強度(安全系數(shù))校核(重要軸) (二)軸的強度計算步驟 (結構設計之后) 例題 1 .作計算簡圖2 .求作支反力及彎矩圖 FR1H=FR2H=Ft/2=17400/2 =8700N FR1VL FrL/2
12、Fad2/2=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 考慮最不利情況，F(xiàn)與H、V面的合力共面FR1F=FK/L=4500206/193=4803NFR2F=FR1FF=48034500=9303NMaF=F
13、R1FL/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 .求危險截面處軸的直徑：a
14、-a mmMd bae 4.64)1.0/(3 1 T4.求作當量彎矩圖： 3. 作轉矩圖MaeMae M2e 考慮鍵:d=64.41.046772mm(結構設計的要求)Ma Ma M2M合T Me表(14-1)P.226: B=650Mpa ; 表(14-3)P.231: -1=60Mpa取45鋼, 調質裝齒輪d4=72mm 1.擬定軸上零件裝配方案2.估算軸的最小直徑min3.確定各段直徑及長度4.確定軸的結構要素 (三) 軸的設計步驟:結構設計強度計算其它計算軸的結構設計軸的強度計算其它計算1.剛度計算 p.2332.振動穩(wěn)定性計算( 臨界轉速) p.2351.許用切應力法(扭轉強度)2.許用彎曲應力法( 彎扭合成強度 )3.安全系數(shù)疲勞強度計算 計算法 靜強度計算 小結：1.軸的功用及分類（按載荷性質）（會判斷）2.軸結構設計的要求（會設計、改錯）3.軸的強度計算（傳動軸、轉軸）
聯(lián)軸器與離合器
