機(jī)械設(shè)計(jì)——軸的的概述、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算及設(shè)計(jì)實(shí)例分析ppt課件

1、1 軸的概述2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3 軸的計(jì)算 軸4 軸的設(shè)計(jì)實(shí)例軸的概述1一、軸的用途及分類(lèi)軸的概述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。 按照承受載荷的不同，軸可分為： 除了剛性軸外，還有鋼絲軟軸，可以把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)靈活地傳到不開(kāi)敞地空間位置。 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(chē)車(chē)輪軸。 傳動(dòng)軸只承受扭矩的軸，如汽車(chē)的傳動(dòng)軸。直軸根據(jù)外形的不同，可分為光軸和階梯軸。按照軸線形狀的不同，軸可分為曲軸和直軸兩大類(lèi)。軸一般是實(shí)心軸，有特殊要求時(shí)也可制成空心軸，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)的主軸。圖例 軸的概述2二、軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 軸的設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力驗(yàn)算兩方面的內(nèi)容。

2、（1根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地 確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。 （2軸的承載能力驗(yàn)算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方面的驗(yàn)算。 軸的概述根據(jù)總體結(jié)構(gòu)的要求進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的承載能力驗(yàn)算驗(yàn)算合格?結(jié) 束yesno 軸的設(shè)計(jì)過(guò)程是：碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性比較低，適用于一般要求的軸。合金鋼比碳鋼有更高的力學(xué)性能和更好的淬火性能，在傳遞大功率并要求減小尺寸和質(zhì)量、要求高的耐磨性，以及處于高溫、低溫和腐蝕條件下的軸常采用合金鋼。在一般工作溫度下低于200），各種碳鋼和合金鋼的彈性模量均相差不多，因此相同尺寸的碳鋼和合金鋼軸的剛度相差不多。軸的概述3軸的概述

3、三、軸的材料軸的材料主要是碳鋼和合金鋼，鋼軸的毛坯多數(shù)用圓鋼或鍛件，各種熱處理和表面強(qiáng)化處理可以顯著提高軸的抗疲勞強(qiáng)度。 軸的常用材料及其主要力學(xué)特性表 高強(qiáng)度鑄鐵和球墨鑄鐵可用于制造外形復(fù)雜的軸，且具有價(jià)廉、良好的吸振性和耐磨性，以及對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低等優(yōu)點(diǎn)，但是質(zhì)較脆。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該確定：軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、擬定軸上零件的裝配方案 二、軸上零件的定位 軸上零件的軸向定位是以軸肩、套筒、軸端擋圈和圓螺母等來(lái)保證的。 軸上零件的周向定位是通過(guò)鍵、花鍵、銷(xiāo)、緊定螺釘以及過(guò)盈配合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該保證： 軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；

4、軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整； 軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。軸上零件的裝配方案不同，則軸的結(jié)構(gòu)形狀也不相同。設(shè)計(jì)時(shí)可擬定幾種裝配方案，進(jìn)行分析與選擇。 詳細(xì)介紹 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、各軸轂直徑和長(zhǎng)度的確定 首先按軸所受的扭矩估算軸徑，作為軸的最小軸徑dmin。 有配合要求的軸段，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑。 安裝標(biāo)準(zhǔn)件的軸徑，應(yīng)滿(mǎn)足裝配尺寸要求。 有配合要求的零件要便于裝拆。 應(yīng)保證軸上零件能可靠的軸向固定。四、提高軸的強(qiáng)度的常用措施 合理布置軸上零件以減小軸的載荷 改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)以減小軸的載荷 改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)以減小應(yīng)力集中的影響 改進(jìn)軸的表面質(zhì)量以提高軸的疲勞強(qiáng)度 詳細(xì)說(shuō)明軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3軸

5、的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)五、軸的結(jié)構(gòu)工藝性 在滿(mǎn)足使用要求的前提下，軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，工藝性越好。軸上應(yīng)有滿(mǎn)足加工和裝配所要求的倒角、圓角、螺紋退刀槽和砂輪越程槽等。 軸的計(jì)算1軸的計(jì)算一、軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 1扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算 這種方法用于只受扭矩或主要受扭矩的不太重要的軸的強(qiáng)度計(jì)算。在作軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常用這種方法初步估算軸徑。實(shí)心軸的直徑為： 3333033 2 . 0109550 2 . 0109550nPAnPnPdTT 2 . 010955033TTTdnPWT軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為為了計(jì)及鍵槽對(duì)軸的削弱，可按以下方式修正軸徑有一個(gè)鍵槽有兩個(gè)鍵槽軸徑d100mm軸徑增大3%軸徑增大7%軸徑d100mm

6、軸徑增大5%7%軸徑增大10%15%軸的計(jì)算2軸的計(jì)算2 按彎扭合成進(jìn)行強(qiáng)度條件驗(yàn)算 一般的轉(zhuǎn)軸強(qiáng)度用這種方法驗(yàn)算。計(jì)算步驟如下： 軸的彎矩與扭矩分析 軸的計(jì)算3)()2(4)(12222WTMWTWMca為考慮彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力循環(huán)特性不同時(shí)的折合系數(shù)。 校核軸的強(qiáng)度軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為：軸的計(jì)算2按彎扭合成進(jìn)行強(qiáng)度條件驗(yàn)算 一般的轉(zhuǎn)軸強(qiáng)度用這種方法驗(yàn)算。計(jì)算步驟如下： 軸的彎矩與扭矩分析式中-1為對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力可查表選?。?；詳細(xì)內(nèi)容 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力靜應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力彎曲應(yīng)力為對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力 0.3 0. =1軸的計(jì)算4軸的計(jì)算3按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行校核 在已

7、知軸的外形、尺寸及載荷的情況下，可對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核，軸的疲勞強(qiáng)度條件為 SSSSSSca224按靜強(qiáng)度條件進(jìn)行校核 對(duì)于瞬時(shí)過(guò)載很大，或應(yīng)力循環(huán)的不對(duì)稱(chēng)性較為嚴(yán)重的軸，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行靜強(qiáng)度條件校核。軸的靜強(qiáng)度條件為： SSSSSScaSSSSSS22詳細(xì)內(nèi)容詳細(xì)內(nèi)容 軸的計(jì)算5軸的計(jì)算二、軸的剛度校核計(jì)算 1. 軸的彎曲剛度校核計(jì)算 軸的彎曲剛度條件為 撓度 yy 偏轉(zhuǎn)角 2軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計(jì)算 軸的扭轉(zhuǎn)剛度以扭轉(zhuǎn)角來(lái)度量。軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件為 y和分別為軸的許用撓度及許用偏轉(zhuǎn)角。 軸的彎曲剛度以撓度y和偏轉(zhuǎn)角來(lái)度量。對(duì)于光軸，可直接用材料力學(xué)中的公式計(jì)算其撓度或偏轉(zhuǎn)角。對(duì)于階梯軸，可將其轉(zhuǎn)化為

8、當(dāng)量直徑的光軸后計(jì)算其撓度或偏轉(zhuǎn)角。 更多內(nèi)容詳細(xì)說(shuō)明 軸的計(jì)算6軸的計(jì)算三、軸的振動(dòng)及振動(dòng)穩(wěn)定性的概念 軸是一彈性體，旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生彎曲振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)及縱向振動(dòng)。 當(dāng)軸的振動(dòng)頻率與軸的自振頻率相同時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生共振。 共振時(shí)軸的轉(zhuǎn)速稱(chēng)為臨界轉(zhuǎn)速。 臨界轉(zhuǎn)速可以有很多個(gè)，其中一階臨界轉(zhuǎn)速下振動(dòng)最為激烈，最為危險(xiǎn)，一般通用機(jī)械中的軸很少發(fā)生共振。若發(fā)生共振，多為彎曲共振。一階臨界轉(zhuǎn)速 013030260ygmkncc 剛性軸：工作轉(zhuǎn)速低于一階臨界轉(zhuǎn)速的軸； 撓性軸：工作轉(zhuǎn)速超過(guò)一階臨界轉(zhuǎn)速的軸；一般情況下，應(yīng)使軸的工作轉(zhuǎn)速n0.85nc1，或1.15 nc1n0.85 nc2。滿(mǎn)足上述條件的軸就是具有了彎曲振動(dòng)的穩(wěn)定性。 詳細(xì)推導(dǎo)軸的設(shè)計(jì)實(shí)例軸的結(jié)構(gòu)分析裝配過(guò)程演示軸的設(shè)計(jì)實(shí)例一、軸的結(jié)構(gòu)分析軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿(mǎn)足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整，軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。下面通過(guò)一具體