第12章 軸與聯(lián)軸器

1、t實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備t認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和報(bào)告認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和報(bào)告t實(shí)驗(yàn)時(shí)間地點(diǎn)實(shí)驗(yàn)時(shí)間地點(diǎn)t12月月1日日 F樓樓2樓樓t8:3010:00 1102201，1102202（110220216及前）及前）44人人 t10:0011:30 1102202（110220216后），后），1102203 44人人t14:0015:30 1102101，1102102（110210219及前）及前）47人人t15:3017:00 1102102（110210219后），后），1102103 47人人t19:0020:30 重修學(xué)生重修學(xué)生第第1212章章 軸與聯(lián)軸器軸與聯(lián)軸器12-1 軸軸12-2

2、 聯(lián)軸器聯(lián)軸器軸軸是機(jī)器中的重要零件之一，用來支承軸是機(jī)器中的重要零件之一，用來支承軸上的零件，并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。上的零件，并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。聯(lián)軸器聯(lián)軸器用來連接軸與軸或軸與其他回轉(zhuǎn)零用來連接軸與軸或軸與其他回轉(zhuǎn)零件，以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。件，以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。第第1212章章 軸與聯(lián)軸器軸與聯(lián)軸器 二級(jí)圓柱齒輪減速器12.1 軸 直 軸按軸的軸線形狀分按軸的軸線形狀分12.1 軸軸的分類和材料 光軸和階梯軸12.1 軸軸的分類和材料按軸的外部形狀直軸分為按軸的外部形狀直軸分為 曲 軸12.1 軸軸的分類和材料按軸的軸線形狀分按軸的軸線形狀分內(nèi) 燃 機(jī)12.1 軸軸的分類和材料按軸的軸線形狀分按軸

3、的軸線形狀分 撓性軸12.1 軸軸的分類和材料按軸的軸線形狀分按軸的軸線形狀分 心軸：心軸： 只承受彎矩而不傳遞轉(zhuǎn)矩的軸。 心軸又分為：轉(zhuǎn)動(dòng)心軸、固定心軸。 傳動(dòng)軸：傳動(dòng)軸： 用來傳遞轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩的軸。 轉(zhuǎn)軸：轉(zhuǎn)軸： 工作時(shí)既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩的軸。12.1 軸軸的分類和材料按承受的載荷分按承受的載荷分心 軸 轉(zhuǎn)動(dòng)心軸12.1 軸軸的分類和材料按承受的載荷分按承受的載荷分 固定心軸按承受的載荷分按承受的載荷分12.1 軸軸的分類和材料傳動(dòng)軸12.1 軸軸的分類和材料按承受的載荷分按承受的載荷分 轉(zhuǎn) 軸12.1 軸軸的分類和材料按承受的載荷分按承受的載荷分 一級(jí)減速裝置中的轉(zhuǎn)軸實(shí)例12.1

4、軸軸的分類和材料按承受的載荷分按承受的載荷分1 1、按軸的軸線形狀分：、按軸的軸線形狀分： 直軸、曲軸、撓性軸。2、按軸承受的載荷性質(zhì)分：、按軸承受的載荷性質(zhì)分： 傳動(dòng)軸、心軸、轉(zhuǎn)軸。3、按軸的外部結(jié)構(gòu)形狀、按軸的外部結(jié)構(gòu)形狀,直軸分為：直軸分為： 光軸、階梯軸。4、按軸的截面形狀分：、按軸的截面形狀分： 實(shí)心軸 、空心軸。12.1 軸軸的分類和材料軸的常見失效形式軸的常見失效形式: 疲勞失效疲勞失效材料要求材料要求: 具有足夠的疲勞強(qiáng)度具有足夠的疲勞強(qiáng)度,對(duì)應(yīng)力集中敏感性小對(duì)應(yīng)力集中敏感性小,加加工工藝性好工工藝性好,價(jià)格合理價(jià)格合理.軸的常用材料價(jià)格低廉價(jià)格低廉對(duì)應(yīng)力集中的敏感性小對(duì)應(yīng)力集

5、中的敏感性小調(diào)質(zhì)或正火處理調(diào)質(zhì)或正火處理機(jī)械強(qiáng)度較高機(jī)械強(qiáng)度較高用于特殊要求和重要軸用于特殊要求和重要軸價(jià)格較高價(jià)格較高對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較高對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較高碳素鋼（常用碳素鋼（常用3030、4040、4545、5050號(hào)，其中號(hào)，其中4545號(hào)號(hào)鋼最常用）鋼最常用）合金鋼（常用合金鋼（常用20Cr20Cr、40Cr40Cr、35SiMn35SiMn、35CrMo35CrMo）12.1 軸軸的分類和材料軸的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)步驟 軸的設(shè)計(jì)必須滿足的基本要求：軸的設(shè)計(jì)必須滿足的基本要求： 合理的結(jié)構(gòu)和足夠的強(qiáng)度。 軸的設(shè)計(jì)步驟：軸的設(shè)計(jì)步驟： 1）選材；2）估算軸的直徑；3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 4

6、）軸的強(qiáng)度校核；5）必要時(shí)作剛度和穩(wěn)定性校核。已知已知條件條件選擇選擇軸的軸的材料材料初算初算軸徑軸徑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算彎矩彎矩校核校核計(jì)算計(jì)算完善完善設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)修改直徑修改直徑轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)程序框圖轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)程序框圖12.1 軸軸的分類和材料受轉(zhuǎn)矩作用的軸，其剪切強(qiáng)度條件為：639.55 10 0.2TPTnMPaWd12.1 軸軸徑的初步估算 63339.55 10A0.2TPPdmmnn軸的基本軸徑估算式為：軸的基本軸徑估算式為：軸的材料軸的材料Q235Q235、2020 454540Cr 35SiMn 35CrMo40Cr 35SiMn 35CrMo / MPa122030404052 A

7、 A 159135 1181061069712.1 軸軸徑的初步估算（注：當(dāng)軸所受彎矩較小或只受轉(zhuǎn)矩時(shí)，（注：當(dāng)軸所受彎矩較小或只受轉(zhuǎn)矩時(shí)，A取小值，否則取較取小值，否則取較大值。若求的直徑的軸段上開有鍵槽時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大軸徑，大值。若求的直徑的軸段上開有鍵槽時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大軸徑，當(dāng)當(dāng)d100mm時(shí)，單鍵增大時(shí)，單鍵增大3%,雙鍵增大雙鍵增大7%；當(dāng)；當(dāng)d=100時(shí)，單時(shí)，單鍵增大鍵增大57%,雙鍵增大雙鍵增大1015%。最后圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑。最后圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑。 ）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要要求是：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要要求是： 1、滿足使用要求：滿足使用要求：、周向固定；、軸向固定。 2 2、良好的結(jié)構(gòu)工藝

8、性：、良好的結(jié)構(gòu)工藝性：、加工工藝性；、裝配工藝性。 3 3、受力均勻，提高軸的強(qiáng)度和剛度：、受力均勻，提高軸的強(qiáng)度和剛度：、改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)形狀；、改善軸的表面狀態(tài)。12.1 軸軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、滿足使用的要求為實(shí)現(xiàn)軸的功能，必須保證軸上零件有準(zhǔn)確的工作位置，要求軸上零件沿周向和軸向固定。 1 1 、周向固定、周向固定鍵鍵連連接接花鍵連接花鍵連接型面連接型面連接脹緊連接脹緊連接銷連接銷連接過盈配合過盈配合連接連接12.1 軸軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軸向固定方法12.1 軸軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、滿足使用的要求11rCaC軸肩圓角半徑倒角軸肩高rRaR軸肩圓角半徑圓角半徑軸肩高（）（）軸軸肩肩和和軸軸環(huán)環(huán)12.1 軸

9、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）套筒固定12.1 軸軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（3）圓螺母固定12.1 軸軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（4）軸端擋圈固定12.1 軸軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（5）彈性擋圈固定12.1 軸軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（6）緊定螺釘與鎖緊擋圈緊定螺釘緊定螺釘鎖緊擋圈鎖緊擋圈12.1 軸軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（7） 錐 面裝拆方便，可兼作周向固定。宜用于高速、沖擊及對(duì)中性要求高的場(chǎng)合。只用于軸端。常與軸端擋圈聯(lián)合使用，實(shí)現(xiàn)零件的雙向固定。 12.1 軸軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、良好的結(jié)構(gòu)工藝性1 1、裝配工藝性：、裝配工藝性：、合理的階梯軸直徑；、軸端導(dǎo)角；、滿足軸承裝拆要求等。 2 2、加工工藝性：、加工工藝性：退刀槽、越程槽以及鍵 槽的布置等。12.1

10、軸軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、受力均勻，提高軸的強(qiáng)度和剛度1 1、改善軸的結(jié)構(gòu)形狀、改善軸的結(jié)構(gòu)形狀增加過渡軸環(huán)加工內(nèi)凹圓角12.1 軸軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2、加工卸載槽減少應(yīng)力集中 配合軸段上的卸載槽輪轂上的卸載槽12.1 軸軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3、改善軸的表面狀態(tài) 采用滾壓、噴丸或滲碳、氰化、氮化、高頻淬火等表面強(qiáng)化處理方法，有助于極大地提高軸的承載能力。12.1 軸軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減速器低速軸結(jié)構(gòu)圖A 10 15 2HAHb箱體內(nèi)壁位置B 125 10 2CCCBAC軸承座端面位置 3 810 15 軸承端面至內(nèi)壁距離或12.1 軸軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)K軸外伸長(zhǎng)度12.1 軸軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一段第一段 長(zhǎng)度長(zhǎng)度 由連軸器尺寸確定

11、，且短由連軸器尺寸確定，且短（23）mmmm1l)32( ch第二段第二段hdd212第三段第三段 且滿足軸承內(nèi)徑系列且滿足軸承內(nèi)徑系列321 2dd第四段第四段431 2dd42 3lb第五段第五段542ddh51.4lh第六段第六段 直徑要保證右側(cè)軸承拆卸尺寸直徑要保證右側(cè)軸承拆卸尺寸12.1 軸軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 判斷軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤12.1 軸軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)繪制軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖的假設(shè)簡(jiǎn)化成簡(jiǎn)支梁簡(jiǎn)化成簡(jiǎn)支梁力的作用點(diǎn)：力的作用點(diǎn)： 彎矩、扭矩，簡(jiǎn)化在中點(diǎn)，支反力作用點(diǎn)：支反力作用點(diǎn)： 與軸承類型和布置方式有關(guān)。作用在軸上的扭矩，簡(jiǎn)化為從動(dòng)件輪轂寬度的中點(diǎn)算起作用在軸上的扭矩，簡(jiǎn)化為從動(dòng)件輪轂寬度

12、的中點(diǎn)算起的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩。12.1 軸軸的強(qiáng)度計(jì)算 斜齒輪減速器低速軸12.1 軸軸的強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)危險(xiǎn)截面既受彎矩又受扭矩時(shí)當(dāng)危險(xiǎn)截面既受彎矩又受扭矩時(shí): : ( (第三強(qiáng)度理論第三強(qiáng)度理論) ) 224ebb33/320.1bMMMWdd2TTTWW2222421ebMTWWMTW12.1 軸軸的強(qiáng)度計(jì)算2222421ebMTWWMTW221310.1eebMMTWd當(dāng)量彎矩當(dāng)量彎矩12.1 軸軸的強(qiáng)度計(jì)算折合系數(shù)，轉(zhuǎn)矩恒定折合系數(shù)，轉(zhuǎn)矩恒定:0.3；脈動(dòng)；脈動(dòng):0.6；對(duì)稱；對(duì)稱:1（1）畫出軸的空間受力簡(jiǎn)圖；（2）將外載荷分解到水平面和垂直面內(nèi)；（3）作垂直面彎矩MV 圖和水平面彎矩MH 圖

13、；（4）作合成彎矩M 圖；（5）作轉(zhuǎn)矩T圖；（6）作當(dāng)量彎矩Me圖；（7）強(qiáng)度計(jì)算（確定危險(xiǎn)剖面、強(qiáng)度校驗(yàn)或軸徑計(jì)算）22;HVMMM22() ;eMMT310.1ebMdmm按彎扭合成組合強(qiáng)度進(jìn)行校核的一般步驟如下：WeeedMWM1 . 01312.1 軸軸的強(qiáng)度計(jì)算12.1 軸軸的強(qiáng)度計(jì)算小齒輪方向向上小齒輪方向向上12.1 軸軸的強(qiáng)度計(jì)算12.1 軸軸的強(qiáng)度計(jì)算12.1 軸軸的強(qiáng)度計(jì)算12.1 軸軸的強(qiáng)度計(jì)算12.1 軸軸的強(qiáng)度計(jì)算12.1 軸軸的強(qiáng)度計(jì)算12.1 軸軸的強(qiáng)度計(jì)算12.1 軸軸的強(qiáng)度計(jì)算12.1 軸軸的強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)時(shí)的軸的剛度條件為設(shè)計(jì)時(shí)的軸的剛度條件為yy 撓度偏轉(zhuǎn)角

14、 扭轉(zhuǎn)角12.1 軸軸的剛度計(jì)算振動(dòng)：振動(dòng)：軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)便不穩(wěn)定而發(fā)生顯著的反復(fù)變形，這種現(xiàn)象叫軸的振動(dòng)。共振：共振：若軸所受的外力頻率與軸的自振頻率一致時(shí),運(yùn)轉(zhuǎn)便不穩(wěn)定而發(fā)生顯著的振動(dòng),這種現(xiàn)象稱為軸的共振。12.1 軸軸的振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算金屬橡膠彈性支承提高軸的振動(dòng)穩(wěn)定性12.1 軸軸的振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算產(chǎn)生共振時(shí)軸的轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速 。軸的臨界轉(zhuǎn)速可以有許多個(gè),一階、二階、三階剛性軸剛性軸: :工作轉(zhuǎn)速低于一階臨界轉(zhuǎn)速的軸。撓性軸撓性軸: :超過一階臨界轉(zhuǎn)速的軸。crn1)8 . 075. 0(crnn 217 . 04 . 1crcrnnn12.1 軸軸的振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算聯(lián)軸器：

15、聯(lián)軸器：用于軸與軸之間的聯(lián)接，傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。用于軸與軸之間的聯(lián)接，傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。必須停車后必須停車后, ,經(jīng)過拆卸才能分離。經(jīng)過拆卸才能分離。 12.2 聯(lián)軸器 剛性聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器 彈性聯(lián)軸器彈性聯(lián)軸器 聯(lián)軸器聯(lián)軸器12.2 聯(lián)軸器n1 1、剛性聯(lián)軸器、剛性聯(lián)軸器 特點(diǎn)：特點(diǎn)：由剛性零件組成，可以傳遞較大轉(zhuǎn)矩，無緩沖減振能力。 應(yīng)用：應(yīng)用：適用于無沖擊、被聯(lián)接的兩軸軸心線對(duì)中要求較高的場(chǎng)合。 固定式聯(lián)軸器固定式聯(lián)軸器 可移動(dòng)式聯(lián)軸器可移動(dòng)式聯(lián)軸器 剛性聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器12.2 聯(lián)軸器固定式剛性聯(lián)軸器固定式剛性聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器12.2 聯(lián)軸器可移式剛性聯(lián)軸器可

16、移式剛性聯(lián)軸器齒式聯(lián)軸器齒式聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器12.2 聯(lián)軸器齒式聯(lián)軸器齒式聯(lián)軸器12.2 聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器12.2 聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器12.2 聯(lián)軸器n2 2、彈性聯(lián)軸器、彈性聯(lián)軸器 裝有彈性元件，靠彈性元裝有彈性元件，靠彈性元件的變形補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移，具有緩沖、件的變形補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移，具有緩沖、吸振能力吸振能力 彈性柱銷聯(lián)軸器彈性柱銷聯(lián)軸器 彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器 輪胎式聯(lián)軸器輪胎式聯(lián)軸器 彈性聯(lián)軸器彈性聯(lián)軸器12.2 聯(lián)軸器 彈性柱銷聯(lián)軸器彈性柱銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造方便,成本低。適用于轉(zhuǎn)矩小、轉(zhuǎn)速高、正反向變化多、起動(dòng)頻繁的高速轉(zhuǎn)軸。12.2 聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造容易,裝拆方便,成本較低。適用于轉(zhuǎn)矩小、轉(zhuǎn)速高、頻繁正反轉(zhuǎn)、需要緩和沖擊的地方。12.2 聯(lián)軸器輪胎式聯(lián)軸器輪胎式聯(lián)軸器12.2 聯(lián)軸器彈性元件：由橡膠或橡膠織物制成的輪胎環(huán)。聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器的類型選擇聯(lián)軸器的類型選擇 選擇聯(lián)軸器類型的原則是聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器類型的原則是聯(lián)軸器的使用要求使用要求和和類型特性類型特性一致。一致。2.2.軸線相交的兩軸，選用萬向聯(lián)軸器；軸線相交的兩軸，選用萬向聯(lián)軸器；3.3.速度較高、且有沖擊或振動(dòng)的軸，選用彈性聯(lián)軸器；速度較高、且有沖擊或振動(dòng)的軸