第九章 軸與聯(lián)軸器

1、1第九章第九章 軸、聯(lián)軸器、離合器軸、聯(lián)軸器、離合器一一 . . 軸的功用軸的功用支承旋轉(zhuǎn)零件并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力支承旋轉(zhuǎn)零件并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 1 1 軸軸內(nèi)容：內(nèi)容：軸的分類和材料，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)軸的分類和材料，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算；聯(lián)軸器和離合器的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用算；聯(lián)軸器和離合器的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用重點(diǎn)：重點(diǎn)：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二二. . 軸的分類軸的分類1按載荷性質(zhì)分類按載荷性質(zhì)分類心軸心軸（彎矩彎矩M M 0 0，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T = 0T = 0）轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸（彎矩彎矩M M 0 0，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T T 0 0）傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸（彎矩彎矩M M = = 0 0，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T T 0 0）2轉(zhuǎn)軸

2、轉(zhuǎn)軸心軸心軸傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)心軸轉(zhuǎn)動(dòng)心軸固定心軸固定心軸32 . .按軸線形狀分按軸線形狀分3 . .按截面形狀分按截面形狀分直軸直軸空心軸空心軸曲軸曲軸撓性軸撓性軸實(shí)心軸實(shí)心軸45二、軸的結(jié)構(gòu)二、軸的結(jié)構(gòu)1.1.滿足強(qiáng)度、剛度的要求滿足強(qiáng)度、剛度的要求; ;2.2.滿足工藝性要求滿足工藝性要求: : 軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置、便軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置、便于裝拆和調(diào)整；于裝拆和調(diào)整； 軸應(yīng)有良好的制造工藝、軸應(yīng)有良好的制造工藝、應(yīng)力集中應(yīng)力集中少，軸的受力狀態(tài)好少，軸的受力狀態(tài)好。二、軸的設(shè)計(jì)內(nèi)容、特點(diǎn)和步驟二、軸的設(shè)計(jì)內(nèi)容、特點(diǎn)和步驟1.1.內(nèi)容：內(nèi)容：強(qiáng)度強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)穩(wěn)定性剛度、

3、振動(dòng)穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2.特點(diǎn)：特點(diǎn)：三邊：三邊：邊計(jì)算、邊畫圖、邊修改邊計(jì)算、邊畫圖、邊修改 三結(jié)合：三結(jié)合：估算與精算、計(jì)算與畫圖、軸的設(shè)計(jì)與軸上零件的設(shè)計(jì)估算與精算、計(jì)算與畫圖、軸的設(shè)計(jì)與軸上零件的設(shè)計(jì)3.3.步驟：步驟：選材選材初定軸徑初定軸徑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精確驗(yàn)算（強(qiáng)度校核）精確驗(yàn)算（強(qiáng)度校核） 軸的材料和結(jié)構(gòu)軸的材料和結(jié)構(gòu)一、軸的材料一、軸的材料1.1.碳素鋼碳素鋼 3535、4545、50502.2.合金鋼合金鋼 20Cr20Cr、 40Cr40Cr 常用材料及力學(xué)性能常用材料及力學(xué)性能 （表（表9-19-1）6（一）軸的外形結(jié)構(gòu)（一）軸的外形結(jié)構(gòu)（二）軸上零件的（二

4、）軸上零件的定位和固定方法定位和固定方法階梯軸階梯軸軸頸、軸頭、軸身軸頸、軸頭、軸身軸向、周向軸向、周向軸肩、套筒、軸端擋圈軸肩、套筒、軸端擋圈彈簧擋圈彈簧擋圈圓螺母圓螺母鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接花鍵聯(lián)接花鍵聯(lián)接銷聯(lián)接銷聯(lián)接過盈聯(lián)接過盈聯(lián)接7 定位軸肩定位軸肩零件定位零件定位 h 35 mm 非定位軸肩非定位軸肩便于裝配便于裝配 h=(0.5 1)mm為便于裝拆為便于裝拆 階梯軸階梯軸軸肩軸肩d dminmin在最外端、必有定位軸環(huán)在最外端、必有定位軸環(huán)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意: : 軸承定位軸肩軸承定位軸肩( (套筒套筒) )不能過高不能過高( (以便拆卸以便拆卸) ) 軸長(zhǎng)軸長(zhǎng) 輪轂寬度輪轂寬度安裝標(biāo)

5、準(zhǔn)件軸段直徑，安裝標(biāo)準(zhǔn)件軸段直徑， (a)(a)滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承 (b)(b)聯(lián)軸器聯(lián)軸器 (c)(c)密封件密封件軸肩圓角軸肩圓角 輪轂孔圓角輪轂孔圓角( (倒角倒角) )(保證零件固定保證零件固定)應(yīng)套其內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)套其內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)( (為保證軸上零件與軸肩貼合為保證軸上零件與軸肩貼合) )8910 II II I III II I I12IIIIIIIIIIII1211IIIIIIIIIIII121) 1) 軸肩處要有過渡圓角軸肩處要有過渡圓角2) 2) 鍵槽應(yīng)位于同一母線上鍵槽應(yīng)位于同一母線上3) 3) 螺紋退刀槽螺紋退刀槽4) 4) 砂輪越程槽砂輪越程槽IIIIIIIIIIII1213三三

6、. 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟1.擬定軸上零件裝配方案擬定軸上零件裝配方案不同的結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)較好較好1415 3336332 . 01055. 92 . 02 . 0nPCnpTddTWTTTTTT (3) 只計(jì)轉(zhuǎn)矩只計(jì)轉(zhuǎn)矩按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度16 1）由外向內(nèi)定各段）由外向內(nèi)定各段直徑直徑 2）由內(nèi)向外定各段）由內(nèi)向外定各段長(zhǎng)度長(zhǎng)度4.確定軸上零件周向固定及結(jié)構(gòu)要素確定軸上零件周向固定及結(jié)構(gòu)要素17 兩端軸承蓋與箱體之間兩端軸承蓋與箱體之間無調(diào)整墊片；無調(diào)整墊片； 軸承與軸承與齒輪齒輪之間之間無定位軸套、裝齒輪的軸段長(zhǎng)度過長(zhǎng)；無定位軸套、裝齒輪的軸段長(zhǎng)度過長(zhǎng)； 齒輪與軸之間齒輪與軸之間無

7、鍵聯(lián)接；無鍵聯(lián)接； 軸肩過高，難以拆卸軸承；軸肩過高，難以拆卸軸承； 軸頸過長(zhǎng)，軸頸過長(zhǎng)，軸承裝拆不方便；無退刀槽。軸承裝拆不方便；無退刀槽。 軸承蓋與軸之間軸承蓋與軸之間無無間隙，且間隙，且無密封件；無密封件； 聯(lián)軸器無定位軸肩；聯(lián)軸器無定位軸肩； 鍵過長(zhǎng)（應(yīng)短于輪轂長(zhǎng)度）。鍵過長(zhǎng)（應(yīng)短于輪轂長(zhǎng)度）。18四處錯(cuò)誤正確答案三處錯(cuò)誤正確答案1920 四四 軸的計(jì)算軸的計(jì)算 軸的工作能力主要取決于軸的工作能力主要取決于強(qiáng)度強(qiáng)度和剛度，和剛度，高速軸還要校核振動(dòng)穩(wěn)定性。高速軸還要校核振動(dòng)穩(wěn)定性。 軸的強(qiáng)度計(jì)算軸的強(qiáng)度計(jì)算、軸的剛度計(jì)算、軸的剛度計(jì)算( (略略) )一、軸的強(qiáng)度計(jì)算一、軸的強(qiáng)度計(jì)算1.

8、1.按扭矩計(jì)算按扭矩計(jì)算應(yīng)用條件：應(yīng)用條件：軸只傳遞轉(zhuǎn)矩，不承受彎矩（或很小的彎矩）軸只傳遞轉(zhuǎn)矩，不承受彎矩（或很小的彎矩）(1)(1) 彎矩未知，按扭矩作初步計(jì)算。彎矩未知，按扭矩作初步計(jì)算。212.2.按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算（當(dāng)量彎矩）（當(dāng)量彎矩）應(yīng)用條件：應(yīng)用條件：已知軸承位置以及作用在軸上的載荷性質(zhì)、大已知軸承位置以及作用在軸上的載荷性質(zhì)、大 小、方向和作用點(diǎn)。小、方向和作用點(diǎn)。步步 驟：驟：繪制受力計(jì)算簡(jiǎn)圖，計(jì)算所有力引起的彎矩，合繪制受力計(jì)算簡(jiǎn)圖，計(jì)算所有力引起的彎矩，合成彎矩成彎矩M M；計(jì)算扭矩，合成當(dāng)量彎矩；計(jì)算扭矩，合成當(dāng)量彎矩M MV V。合成彎矩合成彎矩當(dāng)

9、量彎矩當(dāng)量彎矩設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)公式22水平垂直MMM22)(TMMV31 .01b VMd校正系數(shù)校正系數(shù) 見見P P236236： 不變的轉(zhuǎn)矩不變的轉(zhuǎn)矩 0.30.3 脈動(dòng)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的轉(zhuǎn)矩 0.60.6 對(duì)稱的轉(zhuǎn)矩對(duì)稱的轉(zhuǎn)矩 1 1 -1b-1b 見表見表9-39-3軸上有單鍵，直徑增大軸上有單鍵，直徑增大4 % ; ;有雙鍵有雙鍵, ,直徑增大直徑增大10 %222 2 聯(lián)軸器和離合器聯(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，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。使兩根軸一起旋轉(zhuǎn)并傳遞扭矩。 兩者的區(qū)別：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

10、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。時(shí)根據(jù)需要選用。 類型？型號(hào)？類型？型號(hào)？ 安全聯(lián)軸器與離合器安全聯(lián)軸器與離合器-機(jī)器工作時(shí)，若轉(zhuǎn)矩超過規(guī)定值，即機(jī)器工作時(shí)，若轉(zhuǎn)矩超過規(guī)定值，即可自行斷開或打滑，可自行斷開或打滑， 以保證機(jī)器中的主要零件不因過載而損壞；以保證機(jī)器中的主要零件不因過載而損壞； 特殊功用的聯(lián)軸器與離合器特殊功用的聯(lián)軸器與離合器用于某些特殊要求處，如：在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)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；接合或分離等；2324被聯(lián)接兩軸間的各種相對(duì)位移無補(bǔ)償能力，故被聯(lián)接

11、兩軸間的各種相對(duì)位移無補(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。附加載荷。這類聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。25 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、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。要求兩軸對(duì)中。適用于兩軸嚴(yán)格對(duì)中的場(chǎng)合。聯(lián)軸器聯(lián)軸器剛性剛性撓性撓性凸緣聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器 套筒聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器 夾殼聯(lián)軸器夾殼聯(lián)軸器盤銷聯(lián)軸器盤銷聯(lián)軸器 滑塊聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器 萬向聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性圓盤

12、聯(lián)軸器彈性圓盤聯(lián)軸器 金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器 具有緩沖、吸振性；強(qiáng)度低、壽命短。適用于頻繁啟動(dòng)、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。高速及雙向運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。無彈性元件無彈性元件有彈性元件有彈性元件26套筒聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器 凸緣聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器27夾殼聯(lián)軸器夾殼聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器 萬向聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器28潘存云教授研制結(jié)構(gòu)：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 的并列鏈輪嚙合來實(shí)現(xiàn)兩半鏈軸器的聯(lián)接。的并列鏈輪嚙合來實(shí)現(xiàn)兩半鏈軸器的聯(lián)接。特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、質(zhì)量小、裝拆方便

13、、維結(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。修容易、成本低廉。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、質(zhì)量小、裝拆方便、維修容易、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。成本低廉，有一定的補(bǔ)償性能和緩沖性能。因鏈條的套筒與鏈輪之間存在間隙，不適于逆向傳動(dòng)和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)。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)。29尼龍銷尼龍銷擋板擋板cc銷與擋板之銷與擋板之間留有間隙間留有間隙潘存云教授研制c圓柱孔圓柱孔圓錐孔圓錐孔31二、二、 聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的選擇1.1.根據(jù)工作條件確定類型根據(jù)工作條件確定類型 對(duì)中性？轉(zhuǎn)速對(duì)中性？轉(zhuǎn)速? ? 轉(zhuǎn)矩？轉(zhuǎn)矩？ 載荷平穩(wěn)性？載荷平穩(wěn)性？2.2.由軸徑由軸徑d d、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩T T、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速n n 確定型號(hào)確定型號(hào)TKTAj計(jì)算轉(zhuǎn)矩計(jì)算轉(zhuǎn)矩= =工作情況系數(shù)工作情況