軸和聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)與工作原理PPT課件

.,.,.,做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件，如圖所示減速器示意圖中的齒輪、聯(lián)軸器等，都是安裝在軸上，并通過(guò)軸實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。因此，軸的主要功用就是支承零件并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。,9.1.2軸的分類,軸的主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。,轉(zhuǎn)軸同時(shí)承受彎矩和扭矩的軸，如減速器的軸。,心軸只承受彎矩的軸，如火車車輪軸。,傳動(dòng)軸只承受扭矩的軸，如汽車的傳動(dòng)軸。,.,傳動(dòng)軸1端接變速器，2端接后橋齒輪系,傳動(dòng)軸,.,分析火車輪軸屬于什么類型？,分析自行車軸屬于什么類型？,.,心軸,火車輪軸,轉(zhuǎn)動(dòng)心軸,.,轉(zhuǎn)動(dòng)軸,.,曲軸,階梯軸,光軸,撓性鋼絲軸,.,曲軸,.,1.軸的設(shè)計(jì)要求（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求軸應(yīng)具有合理的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。（2）工作能力要求軸應(yīng)具有足夠的疲勞強(qiáng)度，對(duì)于某些特殊用途的軸，還應(yīng)有剛度、振動(dòng)穩(wěn)定性等方面的要求,9.1.3軸設(shè)計(jì)的要求和步驟,2.軸的設(shè)計(jì)步驟為轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)程序框圖，其他類型軸的設(shè)計(jì)步驟與此類似，其中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與驗(yàn)算工作能力往往是交叉進(jìn)行的，也是最重要的兩步。,轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)程序框圖,.,長(zhǎng)期承受交變應(yīng)力作用下的疲勞破壞是軸的主要失效形式因此，軸的材料要求具有較好的強(qiáng)度、韌性，與軸上零件有相對(duì)滑動(dòng)的部位還應(yīng)具有較好的耐磨性（1）碳素鋼工程中廣泛采用35、45、50等優(yōu)質(zhì)碳素鋼對(duì)于輕載和不重要的軸也可采用Q235、Q255等普通碳素鋼（2）合金鋼常用于高溫、高速、重載以及結(jié)構(gòu)要求緊湊的軸，有較高的力學(xué)性能，但價(jià)格較貴，對(duì)應(yīng)力集中敏感，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須盡量減少應(yīng)力集中.40Cr35SiMn（3）球墨鑄鐵耐磨、價(jià)格低，但可靠性較差，一般用于形狀復(fù)雜的軸,9.2軸的材料,.,.,軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要取決于軸在機(jī)器中的安裝位置及形式，軸上零件的定位、固定以及聯(lián)接方法，軸所承受的載荷，軸的加工工藝以及裝配工藝要求等如果軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，可能會(huì)影響軸的工作能力，增加軸的制造成本或軸上零件裝配的困難。因此軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容,.,9.3.1軸的結(jié)構(gòu)及各部分名稱,軸頸,與軸承配合的軸段,軸肩,支承傳動(dòng)零件、聯(lián)軸器等，并與這些零件保持一定的配合的軸段,軸身,聯(lián)接軸頭與軸頸的軸段,軸頭,軸環(huán),.,1.軸上零件的軸向定位、固定和周向固定,軸肩和軸環(huán),(1)軸向固定軸上零件的軸向定位主要靠軸肩和軸環(huán)或套筒來(lái)完成。,為了保證軸上零件靠緊定位面，軸肩處的圓角半徑R必須小于零件內(nèi)孔的圓角R1或倒角C1軸肩高度一般取h=（0.070.1）d，軸環(huán)寬度b1.4h,9.3.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重點(diǎn)解決的問(wèn)題,.,.,軸上零件的軸向固定就是不允許軸上零件沿軸向竄動(dòng)。,.,應(yīng)用：齒輪、帶輪、聯(lián)軸器、軸承等的軸向定位。軸上間距不大的兩零件的軸向定位。與滾動(dòng)軸承組合時(shí)，套筒的厚度不應(yīng)超過(guò)軸承內(nèi)圈的厚度，以便軸承拆卸。,套筒,.,圓螺母,特點(diǎn)：定位可靠，裝拆方便，可承受較大的軸向力由于切制螺紋使軸的疲勞強(qiáng)度下降,應(yīng)用：常用于軸的中部和端部,正確,錯(cuò)誤,錯(cuò)誤,.,彈性擋圈,特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，只能承受很小的軸向力。,應(yīng)用：常用于固定滾動(dòng)軸承等的軸向定位,.,軸端壓板,應(yīng)用：用于軸端零件的固定，,特點(diǎn)：可承受劇烈振動(dòng)和沖擊。,.,緊定螺釘,應(yīng)用：適用于軸向力很小，轉(zhuǎn)速低的場(chǎng)合,特點(diǎn)：可承受很小的軸向力。,（2）周向固定,為了傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，防止軸上零件與軸作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，軸上零件的周向固定必須可靠。常用的周向固定方法有鍵、花鍵、銷和過(guò)盈配合等聯(lián)接。,.,a)普通平鍵、導(dǎo)向平鍵、滑鍵,b)半圓鍵,.,返回,c)楔鍵,e)花鍵,.,.,2.制造工藝和裝配工藝要求要求是指軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能便于加工，節(jié)約加工成本。,軸的形狀要力求簡(jiǎn)單，階梯軸的級(jí)數(shù)應(yīng)盡可能少，軸上各段的圓角半徑、倒角等尺寸應(yīng)盡可能統(tǒng)一，以利于加工和檢驗(yàn),軸上需磨削的軸段應(yīng)設(shè)計(jì)出砂輪越程槽，需車制螺紋的軸段應(yīng)有退刀槽,當(dāng)軸上有多處鍵槽時(shí)，應(yīng)使各鍵槽位于軸的同一母線上,為使軸便于裝配，軸端應(yīng)有倒角、中心孔。,對(duì)于階梯軸常設(shè)計(jì)成兩端小中間大的形狀，以便于零件從兩端裝拆,軸肩高度不能妨礙零件的拆卸,.,裝配段不宜過(guò)長(zhǎng)。,L=B-(13）mm,保證軸上零件壓緊可靠，軸上零件寬度應(yīng)大于相配軸段長(zhǎng)度。,.,3.標(biāo)準(zhǔn)尺寸要求軸上的零件多數(shù)都是標(biāo)準(zhǔn)零件，如滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器、圓螺母等，因此與標(biāo)準(zhǔn)零件配合處的軸段尺寸必須符合標(biāo)準(zhǔn)零件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸系列.4.提高軸的疲勞強(qiáng)度加大軸肩處的過(guò)渡圓角半徑和減小軸肩高度，就可以減少應(yīng)力集中，從而提高軸的疲勞強(qiáng)度。提高軸的表面質(zhì)量、合理分布載荷等也可以提高軸的疲勞強(qiáng)度,.,軸系結(jié)構(gòu)改錯(cuò),四處錯(cuò)誤,正確答案,.,分析下圖錯(cuò)誤,如圖所示，共有6處錯(cuò)誤。（1）軸肩高度超過(guò)軸承內(nèi)圈高度，軸承無(wú)法拆卸；（2）鍵過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法裝配；（3）軸頭長(zhǎng)度太長(zhǎng)（輪轂長(zhǎng)度過(guò)短），輪轂定位不準(zhǔn)確；（4）套筒高度超過(guò)軸承內(nèi)圈高度，軸承無(wú)法拆卸；（5）軸承處直徑和右端直徑一樣，導(dǎo)致裝配和加工難度增加;（6）沒(méi)有密封裝置，導(dǎo)致潤(rùn)滑劑流失。,.,如圖所示，共有7處錯(cuò)誤。（1）軸肩高度超過(guò)軸承內(nèi)圈高度，軸承無(wú)法拆卸；（2）軸頭長(zhǎng)度太長(zhǎng)（輪轂長(zhǎng)度過(guò)短），輪轂定位不準(zhǔn)確；（3）鍵過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法裝配；（4）套筒高度超過(guò)軸承內(nèi)圈高度，軸承無(wú)法拆卸；（5）沒(méi)有退導(dǎo)槽，螺母無(wú)法擰緊，軸承定位不可靠；（6）半聯(lián)軸器沒(méi)有定位。（7）軸過(guò)長(zhǎng)。,.,軸的設(shè)計(jì)步驟,1、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步估算最小軸徑。2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（確定軸各段的直徑和長(zhǎng)度）3、按彎扭合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度,9.4軸的工作能力計(jì)算,設(shè)計(jì)如圖所示斜齒輪減速器輸出軸。已知：輸出功率P=15KW，轉(zhuǎn)速n=280r/min,齒輪直徑d=320mm,所受的作用力Ft=3197N,Fr=1200N,Fa=812N.齒輪的輪轂寬度為80mm。,.,軸的強(qiáng)度驗(yàn)算方法有:按抗扭強(qiáng)度條件估算轉(zhuǎn)軸的最小直徑和驗(yàn)算傳動(dòng)軸的強(qiáng)度按抗彎扭合成強(qiáng)度條件驗(yàn)算轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度。,對(duì)于圓截面?zhèn)鲃?dòng)軸，其抗扭強(qiáng)度條件為,9.4.1按抗扭強(qiáng)度計(jì)算,實(shí)心軸的直徑為：,.,.,9.4.2按抗彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，要驗(yàn)算其強(qiáng)度，對(duì)于一般鋼制的轉(zhuǎn)軸，按第三強(qiáng)度理論校核抗彎扭合成強(qiáng)度.,危險(xiǎn)截面強(qiáng)度校核：,建立力學(xué)模型:,按彎扭合成的理論進(jìn)行軸危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度校核。,通常把軸當(dāng)作置于鉸鏈支座上的梁,計(jì)算步驟,計(jì)算步驟,（1）畫(huà)出軸的空間力系圖。將軸上作用力分解為水平面分力和垂直面分力，并求出水平面和垂直面的支點(diǎn)反力。,（2）分別作出水平面的彎矩圖和垂直面上的彎矩圖,（3）計(jì)算出合成彎矩繪出合成彎矩圖,（4）作出轉(zhuǎn)矩（T）圖,（5）計(jì)算當(dāng)量彎矩，繪出當(dāng)量彎矩圖,（6）校核危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度。,.,.,.,.,（1）安裝時(shí)，要嚴(yán)格按照軸上零件的先后順序進(jìn)行，注意保證安裝精度（2）安裝結(jié)束后，要嚴(yán)格檢查軸在機(jī)器中的位置以及軸上零件的位置，并將其調(diào)整到最佳工作位置，同時(shí)軸承的游隙也要按工作要求進(jìn)行調(diào)整（3）在工作中，盡量使軸避免承受過(guò)量載荷和沖擊載荷，并保證潤(rùn)滑，從而保證軸的疲勞強(qiáng)度,9.5軸的使用與維護(hù),軸若使用不當(dāng)，沒(méi)有良好的維護(hù)，就會(huì)影響其正常工作，甚至產(chǎn)生意外損壞，降低軸的使用壽命。因此，軸的正確使用和良好的維護(hù)，對(duì)軸的正常工作及保證軸的疲勞壽命有著很重要的意義.,9.5.1軸的使用,.,（1）認(rèn)真檢查軸和軸上零件的完好程度，若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)維修或更換。軸的維修部位主要是軸頸及軸端對(duì)精度要求較高的軸，在磨損量較小時(shí)，可采用電鍍法在其配合表面鍍上一層硬質(zhì)合金層，并磨削至規(guī)定尺寸精度對(duì)尺寸較大的軸頸和軸端，還可采用熱噴涂（或噴焊）進(jìn)行修復(fù)。（2）認(rèn)真檢查軸以及軸上主要傳動(dòng)零件工作位置的準(zhǔn)確性、軸承的游隙變化并及時(shí)調(diào)整（3）軸上的傳動(dòng)零件（如齒輪、鏈輪等）和軸承必須保證良好的潤(rùn)滑,9.5.2軸的維護(hù),.,54,2聯(lián)軸器和離合器,聯(lián)軸器和離合器主要是用于軸與軸間的聯(lián)接，使兩根軸一起旋轉(zhuǎn)并傳遞扭矩。,聯(lián)軸器聯(lián)接的兩根軸，必須停車后，經(jīng)拆卸后才能將兩軸分開(kāi)。,離合器聯(lián)接的兩軸，在工作時(shí)能很方便的將兩軸分離和接合。,兩者的區(qū)別：,聯(lián)軸器和離合器均已標(biāo)準(zhǔn)化了，應(yīng)用時(shí)根據(jù)需要選用。類型？型號(hào)？,安全聯(lián)軸器與離合器-機(jī)器工作時(shí)，若轉(zhuǎn)矩超過(guò)規(guī)定值，即可自行斷開(kāi)或打滑，以保證機(jī)器中的主要零件不因過(guò)載而損壞；,特殊功用的聯(lián)軸器與離合器用于某些特殊要求處，如：在一定的回轉(zhuǎn)方向或達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)，聯(lián)軸器或離合器即可自動(dòng)接合或分離等；,.,55,一、聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸的相對(duì)位移,兩軸線的相對(duì)位移:軸向、徑向、角度、綜合。,制造誤差,安裝誤差,受力變形,.,56,被聯(lián)接兩軸間的各種相對(duì)位移無(wú)補(bǔ)償能力，故對(duì)兩軸對(duì)中性的要求高。當(dāng)兩軸有相對(duì)位移時(shí)，會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)引起附加載荷。這類聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。,剛性聯(lián)軸器,撓性聯(lián)軸器,無(wú)彈性元件撓性聯(lián)軸器：聯(lián)軸器具有撓性，可補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移。但因無(wú)彈性元件，故不能緩沖減振。,有彈性元件撓性聯(lián)軸器：因聯(lián)軸器中裝有彈性元件，不僅可以補(bǔ)償兩軸間的相對(duì)位移，而且具有緩沖減振的能力。彈性元件所能儲(chǔ)蓄的能量越多，則聯(lián)軸器的減振能力越強(qiáng)。這類聯(lián)軸器的品種多，應(yīng)用廣泛。,對(duì)被聯(lián)接兩軸間的各種相對(duì)位移有補(bǔ)償能力，進(jìn)一步分為：,.,57,傳遞的轉(zhuǎn)矩大、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、壽命長(zhǎng)；對(duì)沖擊載荷較敏感、要求兩軸對(duì)中。適用于兩軸嚴(yán)格對(duì)中的場(chǎng)合。,聯(lián)軸器,剛性撓性,凸緣聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器夾殼聯(lián)軸器,盤(pán)銷聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器萬(wàn)向聯(lián)軸器,彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性圓盤(pán)聯(lián)軸器金屬?gòu)椥栽闲月?lián)軸器,二、聯(lián)軸器的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用,具有緩沖、吸振性；強(qiáng)度低、壽命短。適用于頻繁啟動(dòng)、高速及雙向運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。,無(wú)彈性元件有彈性元件,.,58,套筒聯(lián)軸器,凸緣聯(lián)軸器,.,.,.,61,夾殼聯(lián)軸器,滑塊聯(lián)軸器,萬(wàn)向聯(lián)軸器,.,.,.,.,65,潘存云教授研制,滾子聯(lián)軸器,結(jié)構(gòu)：利用一條公用的雙排鏈條同時(shí)與兩個(gè)齒數(shù)相同的并列鏈輪嚙合來(lái)實(shí)現(xiàn)兩半鏈軸器的聯(lián)接。,特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、質(zhì)量小、裝拆方便、維修容易、成本低廉。,優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、質(zhì)量小、裝拆方便、維修容易、成本低廉，有一定的補(bǔ)償性能和緩沖性能。,缺點(diǎn)：因鏈條的套筒與鏈輪之間存在間隙，不適于逆向傳動(dòng)和啟動(dòng)頻繁或立式軸傳動(dòng)。同時(shí)受離心力的影響不適于高速傳動(dòng)。,.,66,彈性柱銷聯(lián)軸器,特點(diǎn)：上述兩種聯(lián)軸器的動(dòng)力通過(guò)彈性元件傳遞，緩和沖擊、吸收振動(dòng)。,.,彈性套柱銷聯(lián)軸器,彈性圓盤(pán)聯(lián)軸器,潘存云教授研制,圓柱孔,圓錐孔,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：外觀與凸緣聯(lián)軸器相似，用帶橡膠彈性套的柱銷聯(lián)接兩個(gè)半聯(lián)軸器。,.,.,69,二、聯(lián)軸器的選擇,1.根據(jù)工作條件確定類型對(duì)中性？轉(zhuǎn)速?轉(zhuǎn)矩？載荷平穩(wěn)性？2.由軸徑d、轉(zhuǎn)矩T、轉(zhuǎn)速n確定型號(hào),計(jì)算