第 十章軸及軸轂聯(lián)接

1、第十章第十章 軸及軸轂聯(lián)接軸及軸轂聯(lián)接 101 概述概述 一、軸的用途與分類一、軸的用途與分類 1、功用：、功用：1）支承回轉(zhuǎn)零件；）支承回轉(zhuǎn)零件；2）傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力）傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 2、分類：、分類： 按承載情況分：按承載情況分： 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸扭矩和彎矩扭矩和彎矩 心軸心軸只受彎矩只受彎矩 傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸主要受扭矩主要受扭矩 按軸線形狀分按軸線形狀分 直軸：直軸：階梯軸階梯軸 光軸光軸曲軸：曲軸： 空心軸空心軸和鋼絲軟軸和鋼絲軟軸(變速器的轉(zhuǎn)速傳變速器的轉(zhuǎn)速傳到儀表板到儀表板) 二二. .軸的材料軸的材料軸的材料種類很多，選擇時(shí)應(yīng)主要考慮如下因素：軸的材料種類很多，選擇時(shí)應(yīng)主要考慮如下因素：1.1

2、.軸的強(qiáng)度、剛度及耐磨性要求；軸的強(qiáng)度、剛度及耐磨性要求；2.2.軸的熱處理方法及機(jī)加工工藝性的要求；軸的熱處理方法及機(jī)加工工藝性的要求；3.3.軸的材料來(lái)源和經(jīng)濟(jì)性等。軸的材料來(lái)源和經(jīng)濟(jì)性等。軸的常用材料是碳鋼和合金鋼。軸的常用材料是碳鋼和合金鋼。碳鋼比合金鋼價(jià)格低廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低，可通過熱處理改善其綜合碳鋼比合金鋼價(jià)格低廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低，可通過熱處理改善其綜合性能，加工工藝性好，故應(yīng)用最廣，一般用途的軸，多用含碳量為性能，加工工藝性好，故應(yīng)用最廣，一般用途的軸，多用含碳量為0.250.250.5%0.5%的的中碳鋼。尤其是中碳鋼。尤其是4545號(hào)鋼，對(duì)于不重要或受力較小的軸

3、也可用號(hào)鋼，對(duì)于不重要或受力較小的軸也可用Q235AQ235A等普通碳素鋼。等普通碳素鋼。合金鋼具有比碳鋼更好的機(jī)械性能和淬火性能，但對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，且價(jià)格合金鋼具有比碳鋼更好的機(jī)械性能和淬火性能，但對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，且價(jià)格較貴，多用于對(duì)強(qiáng)度和耐磨性有特殊要求的軸。如較貴，多用于對(duì)強(qiáng)度和耐磨性有特殊要求的軸。如20Cr20Cr、20CrMnTi20CrMnTi等低碳合金鋼，等低碳合金鋼，經(jīng)滲碳處理后可提高耐磨性；經(jīng)滲碳處理后可提高耐磨性；20CrMoV20CrMoV、38CrMoAl38CrMoAl等合金鋼，有良好的高溫機(jī)械等合金鋼，有良好的高溫機(jī)械性能，常用于在高溫、高速和重載條件下工

4、作的軸。性能，常用于在高溫、高速和重載條件下工作的軸。值得注意的是：由于常溫下合金鋼與碳素鋼的彈性模量相差不多，因此當(dāng)其他值得注意的是：由于常溫下合金鋼與碳素鋼的彈性模量相差不多，因此當(dāng)其他條件相同時(shí)，如想通過選用合金鋼來(lái)提高軸的剛度是難以實(shí)現(xiàn)的。條件相同時(shí)，如想通過選用合金鋼來(lái)提高軸的剛度是難以實(shí)現(xiàn)的。球墨鑄鐵和高強(qiáng)度鑄鐵因其具有良好的工藝性，不需要鍛壓設(shè)備，吸振性好，球墨鑄鐵和高強(qiáng)度鑄鐵因其具有良好的工藝性，不需要鍛壓設(shè)備，吸振性好，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于制造結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的曲軸等。只是對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于制造結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的曲軸等。只是鑄件質(zhì)量難于控制。

5、鑄件質(zhì)量難于控制。軸的毛坯多用軋制的圓鋼或鍛鋼。鍛鋼內(nèi)部組織均勻，強(qiáng)度較好，因此，重軸的毛坯多用軋制的圓鋼或鍛鋼。鍛鋼內(nèi)部組織均勻，強(qiáng)度較好，因此，重要的大尺寸的軸，常用鍛造毛坯。要的大尺寸的軸，常用鍛造毛坯。二二. .設(shè)計(jì)軸的要求：設(shè)計(jì)軸的要求：足夠的強(qiáng)度，剛度足夠的強(qiáng)度，剛度合理的結(jié)構(gòu)合理的結(jié)構(gòu)有的還要求有良好的振動(dòng)穩(wěn)定性有的還要求有良好的振動(dòng)穩(wěn)定性軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 ：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工作能力計(jì)算工作能力計(jì)算 102 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 要求：要求： 軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置 軸上零件應(yīng)有可靠的相對(duì)固定軸上零件應(yīng)有可靠的相對(duì)固定

6、軸應(yīng)具有良好的制造工藝性和安裝工藝性等軸應(yīng)具有良好的制造工藝性和安裝工藝性等 形狀和尺寸應(yīng)有利于避免應(yīng)力集中形狀和尺寸應(yīng)有利于避免應(yīng)力集中 軸的結(jié)構(gòu)和形狀取決于下面幾個(gè)因素：（軸的結(jié)構(gòu)和形狀取決于下面幾個(gè)因素：（1 1）軸的毛坯種類：）軸的毛坯種類：（2 2）軸上作用力的大小及其分布情況；（）軸上作用力的大小及其分布情況；（3 3）軸上零件的）軸上零件的位置、配合性質(zhì)及其聯(lián)接固定的方法；（位置、配合性質(zhì)及其聯(lián)接固定的方法；（4 4）軸承的類型、）軸承的類型、尺寸和位置；（尺寸和位置；（5 5）軸的加工方法、裝配方法以及其他特殊）軸的加工方法、裝配方法以及其他特殊要求?？梢娪绊戄S的結(jié)構(gòu)與尺寸的因

7、素很多，設(shè)計(jì)軸時(shí)要要求?？梢娪绊戄S的結(jié)構(gòu)與尺寸的因素很多，設(shè)計(jì)軸時(shí)要全面綜合的考慮各種因素。全面綜合的考慮各種因素。軸身軸身 1、零件的軸向定位和固定、零件的軸向定位和固定 1）軸肩和軸環(huán)）軸肩和軸環(huán) 定位軸肩：定位軸肩：r r軸軸RR孔孔或或r r軸軸CC孔孔軸肩或軸環(huán)的高度軸肩或軸環(huán)的高度h h必須大于必須大于 R R孔孔或或 C C孔孔軸肩高度軸肩高度 滾動(dòng)軸承內(nèi)圈高度滾動(dòng)軸承內(nèi)圈高度h=h=（0.07d0.07d3 3）（）（0.1d0.1d5 5）mm mm 軸環(huán)寬度軸環(huán)寬度 bl.4h bl.4h 非定位軸肩：非定位軸肩：h=1.5-2mm,r=(D-d)/2h=1.5-2mm,r

8、=(D-d)/2二、保證軸上零件的準(zhǔn)確定位和可靠固定二、保證軸上零件的準(zhǔn)確定位和可靠固定2）套筒）套筒 軸用圓螺母軸用圓螺母 錯(cuò)錯(cuò)誤誤 正正確確要求軸肩高度要求軸肩高度滾動(dòng)軸承內(nèi)圈高度滾動(dòng)軸承內(nèi)圈高度當(dāng)用軸肩、軸環(huán)、套當(dāng)用軸肩、軸環(huán)、套筒、圓螺母、軸端擋圈筒、圓螺母、軸端擋圈進(jìn)行零件的軸向定位時(shí)，進(jìn)行零件的軸向定位時(shí)，為保證軸向定位可靠，為保證軸向定位可靠，要求要求L軸軸 L轂轂4）軸端擋圈）軸端擋圈 錯(cuò)誤錯(cuò)誤 正確正確正確正確5）軸承端蓋）軸承端蓋 6）彈性擋圈）彈性擋圈 7）鎖緊擋圈、緊定螺釘或銷）鎖緊擋圈、緊定螺釘或銷 軸承端蓋與機(jī)座間加軸承端蓋與機(jī)座間加墊片，以調(diào)整軸的位置墊片，以調(diào)整

9、軸的位置 8）圓錐面（）圓錐面（+擋圈、螺母）擋圈、螺母） 2、零件的周向定位、零件的周向定位 1）鍵）鍵2）花鍵）花鍵3）緊定螺釘、銷）緊定螺釘、銷 4）過盈配合）過盈配合三、良好的制造工藝性和裝配工藝性三、良好的制造工藝性和裝配工藝性 1）軸肩圓角）軸肩圓角r和倒角高度和倒角高度C 2）軸端倒角）軸端倒角 3）砂輪越程槽）砂輪越程槽 4）螺紋退刀槽）螺紋退刀槽 5）多個(gè)鍵槽）多個(gè)鍵槽 軸系結(jié)構(gòu)改錯(cuò)軸系結(jié)構(gòu)改錯(cuò)四處錯(cuò)誤四處錯(cuò)誤正確答案正確答案三處錯(cuò)誤三處錯(cuò)誤正確答案正確答案兩處錯(cuò)誤兩處錯(cuò)誤1.左側(cè)鍵太長(zhǎng)，套筒左側(cè)鍵太長(zhǎng)，套筒無(wú)法裝入無(wú)法裝入2.多個(gè)鍵應(yīng)位于同一多個(gè)鍵應(yīng)位于同一母線上母線上請(qǐng)完

10、成如圖所示的軸系設(shè)計(jì)。請(qǐng)完成如圖所示的軸系設(shè)計(jì)。請(qǐng)選擇齒輪的裝配方向請(qǐng)選擇齒輪的裝配方向10103 3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算軸的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)軸的一般步驟為：設(shè)計(jì)軸的一般步驟為：1 1）選材）選材2 2）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑3 3）設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)，繪出軸的結(jié)構(gòu)草圖（確定軸上零件的位置和固）設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)，繪出軸的結(jié)構(gòu)草圖（確定軸上零件的位置和固定方法；確定各軸段直徑、長(zhǎng)度。）定方法；確定各軸段直徑、長(zhǎng)度。）4 4）按彎扭合成進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核。一般選）按彎扭合成進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核。一般選2 23 3個(gè)危險(xiǎn)截面進(jìn)行校個(gè)危險(xiǎn)截面進(jìn)行校核。若危險(xiǎn)截面強(qiáng)度不夠或強(qiáng)度裕度太大，則必須重新

11、修改軸的結(jié)核。若危險(xiǎn)截面強(qiáng)度不夠或強(qiáng)度裕度太大，則必須重新修改軸的結(jié)構(gòu)。構(gòu)。一、軸的基本直徑估算及各段直徑和長(zhǎng)度的確定一、軸的基本直徑估算及各段直徑和長(zhǎng)度的確定開始設(shè)計(jì)軸時(shí)，通常還不知道軸上零件的位置及支點(diǎn)情況，無(wú)法確開始設(shè)計(jì)軸時(shí)，通常還不知道軸上零件的位置及支點(diǎn)情況，無(wú)法確定軸的受力情況，只有待軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本完成后，才能對(duì)軸進(jìn)行定軸的受力情況，只有待軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本完成后，才能對(duì)軸進(jìn)行受力分析及強(qiáng)度計(jì)算。因此，一般在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前先按純扭受力分析及強(qiáng)度計(jì)算。因此，一般在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前先按純扭轉(zhuǎn)受力情況對(duì)軸的直徑進(jìn)行估算轉(zhuǎn)受力情況對(duì)軸的直徑進(jìn)行估算( (后結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度校核后結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)

12、度校核) )。 1.按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步估算軸徑：按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步估算軸徑： 強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件 2 . 01055. 936dnPWTp設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)公式 336 2 . 01055. 9nPCnPd放大軸徑：一個(gè)鍵槽：放大軸徑：一個(gè)鍵槽：35% 二個(gè)鍵槽：二個(gè)鍵槽：710% 軸上有鍵槽時(shí)：軸上有鍵槽時(shí)：取標(biāo)準(zhǔn)植取標(biāo)準(zhǔn)植用于：用于：只受扭矩或主要承受扭矩的傳動(dòng)軸的強(qiáng)度計(jì)算只受扭矩或主要承受扭矩的傳動(dòng)軸的強(qiáng)度計(jì)算 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前按扭矩初估軸的直徑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前按扭矩初估軸的直徑d dmin 2、各軸段直徑確定、各軸段直徑確定 軸上螺紋及花鍵部分直徑應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)軸上螺紋及花鍵部分直徑應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)零件相配合

13、軸徑應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)植與標(biāo)準(zhǔn)零件相配合軸徑應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)植 (如軸承如軸承)2、各軸段長(zhǎng)度、各軸段長(zhǎng)度 轉(zhuǎn)動(dòng)零件與靜止零件之間必須有一定的間隙轉(zhuǎn)動(dòng)零件與靜止零件之間必須有一定的間隙軸頭長(zhǎng)度比相應(yīng)零件輪轂寬度小軸頭長(zhǎng)度比相應(yīng)零件輪轂寬度小1-2mm1-2mm 各軸段與其上相配合零件寬度相對(duì)應(yīng)各軸段與其上相配合零件寬度相對(duì)應(yīng)與一般零件配合部分直徑應(yīng)與配合零件孔一致，并取標(biāo)準(zhǔn)尺與一般零件配合部分直徑應(yīng)與配合零件孔一致，并取標(biāo)準(zhǔn)尺寸寸按軸上零件安裝、定位要求確定各段軸徑，經(jīng)驗(yàn)值按軸上零件安裝、定位要求確定各段軸徑，經(jīng)驗(yàn)值 通過軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸、軸上零件的位置以及外載通過軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸、

14、軸上零件的位置以及外載荷和支反力的作用位置均已確定，軸上的載荷（彎矩和扭矩）已可荷和支反力的作用位置均已確定，軸上的載荷（彎矩和扭矩）已可以求得，因而可按彎扭合成強(qiáng)度條件對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。以求得，因而可按彎扭合成強(qiáng)度條件對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。對(duì)于鋼制的軸，按第三強(qiáng)度理論，強(qiáng)度條件為對(duì)于鋼制的軸，按第三強(qiáng)度理論，強(qiáng)度條件為 beedTMdTMWM1 . 0)(321)(1322322設(shè)計(jì)公式：設(shè)計(jì)公式：beMd1.013（mmmm）ee為當(dāng)量應(yīng)力，為當(dāng)量應(yīng)力，MpaMpa。 d d為軸的直徑，為軸的直徑，mm; mm; 22)( TMMe為當(dāng)量彎矩；為當(dāng)量彎矩；M M為危險(xiǎn)截面的合成彎矩；為

15、危險(xiǎn)截面的合成彎矩；22VHMMMM MH H為水平面上的彎矩；為水平面上的彎矩；M MV V為垂直面上的彎矩；為垂直面上的彎矩； 為將扭矩折算為等效彎矩的折算系數(shù)為將扭矩折算為等效彎矩的折算系數(shù)W W為軸危險(xiǎn)截面抗彎截面系數(shù)；為軸危險(xiǎn)截面抗彎截面系數(shù)；二、按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算二、按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算彎矩引起的彎曲應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)的變應(yīng)力，而扭矩所產(chǎn)生的扭彎矩引起的彎曲應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)的變應(yīng)力，而扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力往往為非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力轉(zhuǎn)剪應(yīng)力往往為非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力 與扭矩變化情況有關(guān)與扭矩變化情況有關(guān) 111bb 扭矩對(duì)稱循環(huán)變化扭矩對(duì)稱循環(huán)變化 = =6 . 001bb扭矩脈動(dòng)循環(huán)變化

16、扭矩脈動(dòng)循環(huán)變化3 . 011bb不變的扭矩不變的扭矩b1b0b1分別為對(duì)稱循環(huán)、脈動(dòng)循環(huán)及靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力。分別為對(duì)稱循環(huán)、脈動(dòng)循環(huán)及靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力。對(duì)于重要的軸，還要考慮影響疲勞強(qiáng)度的一些因素而作精確驗(yàn)對(duì)于重要的軸，還要考慮影響疲勞強(qiáng)度的一些因素而作精確驗(yàn) 算。內(nèi)容參看有關(guān)書籍。算。內(nèi)容參看有關(guān)書籍。三、軸的剛度計(jì)算概念三、軸的剛度計(jì)算概念軸在載荷作用下，將產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。若變形量超過允許的軸在載荷作用下，將產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。若變形量超過允許的限度，就會(huì)影響軸上零件的正常工作，甚至?xí)适C(jī)器應(yīng)有的工作限度，就會(huì)影響軸上零件的正常工作，甚至?xí)适C(jī)器應(yīng)有的工作性能

17、。軸的彎曲剛度是以撓度性能。軸的彎曲剛度是以撓度y y或偏轉(zhuǎn)角或偏轉(zhuǎn)角以及扭轉(zhuǎn)角以及扭轉(zhuǎn)角來(lái)度量，來(lái)度量，其校核公式為：其校核公式為：yy; ; yy; ; 。式中：式中：yy、 、 分別為軸的許用撓度、許用轉(zhuǎn)角和許分別為軸的許用撓度、許用轉(zhuǎn)角和許用扭轉(zhuǎn)角用扭轉(zhuǎn)角 四、軸的設(shè)計(jì)步驟：四、軸的設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)軸的一般步驟為：設(shè)計(jì)軸的一般步驟為：（1 1）選擇軸的材料）選擇軸的材料 根據(jù)軸的工作要求，加工工藝性、經(jīng)濟(jì)性，選擇合適的根據(jù)軸的工作要求，加工工藝性、經(jīng)濟(jì)性，選擇合適的材料和熱處理工藝。材料和熱處理工藝。（2 2）初步確定軸的直徑）初步確定軸的直徑 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算公式，計(jì)算出軸的最細(xì)部分的直

18、徑按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算公式，計(jì)算出軸的最細(xì)部分的直徑。（3 3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 要求：要求：軸和軸上零件要有準(zhǔn)確、牢固的工作位置；軸和軸上零件要有準(zhǔn)確、牢固的工作位置；軸上零件裝拆、調(diào)整方便；軸上零件裝拆、調(diào)整方便；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。盡量避免應(yīng)力集盡量避免應(yīng)力集中；根據(jù)軸上零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，首先要預(yù)定出主要零件的裝配方向、順序和相互中；根據(jù)軸上零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，首先要預(yù)定出主要零件的裝配方向、順序和相互關(guān)系，它是軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，擬定裝配方案，應(yīng)先考慮幾個(gè)方案，進(jìn)行分關(guān)系，它是軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，擬定裝配方案，應(yīng)先考慮幾個(gè)方案，進(jìn)行分析比較后再選優(yōu)

19、。析比較后再選優(yōu)。原則：原則：1 1）軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單越合理；）軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單越合理；2 2）裝配越簡(jiǎn)單越合理。）裝配越簡(jiǎn)單越合理。（4 4）軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)）軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)1 1、作軸的空間受力簡(jiǎn)圖（將分布看成集中力，）軸的支承看成簡(jiǎn)支梁，支點(diǎn)、作軸的空間受力簡(jiǎn)圖（將分布看成集中力，）軸的支承看成簡(jiǎn)支梁，支點(diǎn)作用于軸承中點(diǎn)，將力分解為水平分力和垂直分力作用于軸承中點(diǎn)，將力分解為水平分力和垂直分力2 2、求水平面支反力、求水平面支反力R RH1H1、R RH2H2作水平內(nèi)彎矩圖作水平內(nèi)彎矩圖3 3、求垂直平面內(nèi)支反力、求垂直平面內(nèi)支反力R RV1V1、R RV2V2，作垂直平面內(nèi)的彎矩圖，作垂直平面內(nèi)

20、的彎矩圖4 4、作合成彎矩圖、作合成彎矩圖22VHMMM5 5、作扭矩圖、作扭矩圖T6 6、作當(dāng)量彎矩圖、作當(dāng)量彎矩圖22)( TMMca為將扭矩折算為等效彎矩的折算系數(shù)為將扭矩折算為等效彎矩的折算系數(shù)7 7、校核軸的強(qiáng)度、校核軸的強(qiáng)度M Mcamaxcamax 處；處；M Mcaca較大，軸徑較大，軸徑d d較小處。較小處。8 8、校核軸的剛度、校核軸的剛度 yy; ; yy; ; 。（需要?jiǎng)偠扔?jì)算的軸類零件要進(jìn)行剛度計(jì)算）（需要?jiǎng)偠扔?jì)算的軸類零件要進(jìn)行剛度計(jì)算）如果計(jì)算所得如果計(jì)算所得d d大于軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大于軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)d d結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，則應(yīng)重新設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)。，則應(yīng)重新設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)。bee

21、dTMWM1 . 0)(1322條件：已知支點(diǎn)、扭距，彎矩條件：已知支點(diǎn)、扭距，彎矩 步驟：步驟： 1、作軸的空間受力簡(jiǎn)圖、作軸的空間受力簡(jiǎn)圖2、求水平面支反力、求水平面支反力RH1、RH2作水平面彎矩圖作水平面彎矩圖 3、求垂直平面內(nèi)支反力、求垂直平面內(nèi)支反力RV1、RV2，作垂直平面內(nèi)的彎矩圖，作垂直平面內(nèi)的彎矩圖 4、作合成彎矩圖、作合成彎矩圖 22VHMMM5、作扭矩圖、作扭矩圖 6、作當(dāng)量彎矩圖、作當(dāng)量彎矩圖 22)( TMMe為將扭矩折算為等效彎矩的折算系數(shù)為將扭矩折算為等效彎矩的折算系數(shù) 7、校核、校核 危險(xiǎn)截面軸的強(qiáng)度危險(xiǎn)截面軸的強(qiáng)度bcaeeedMdMWM1.03211333

22、11.0beMd設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)公式 例例13.1 13.1 圖示為一電動(dòng)機(jī)通過一級(jí)直齒圓柱齒輪減圖示為一電動(dòng)機(jī)通過一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器帶動(dòng)帶傳動(dòng)的簡(jiǎn)圖。已知電動(dòng)機(jī)功率為速器帶動(dòng)帶傳動(dòng)的簡(jiǎn)圖。已知電動(dòng)機(jī)功率為30KW,30KW,轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 n=970r/min,n=970r/min,減速器效率為減速器效率為0.920.92，傳動(dòng)比，傳動(dòng)比i=4,i=4,單向傳動(dòng)，從動(dòng)齒輪分度圓直徑單向傳動(dòng)，從動(dòng)齒輪分度圓直徑d d2 2=410mm,=410mm,輪輪轂長(zhǎng)度轂長(zhǎng)度105mm,105mm,采用深溝球軸承。試設(shè)計(jì)從動(dòng)齒輪采用深溝球軸承。試設(shè)計(jì)從動(dòng)齒輪軸的結(jié)構(gòu)和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)和尺寸。 單級(jí)齒輪減速器簡(jiǎn)圖

23、單級(jí)齒輪減速器簡(jiǎn)圖解：（解：（1 1）求輸出軸的轉(zhuǎn)速與輸出功率。）求輸出軸的轉(zhuǎn)速與輸出功率。 n n2 2=n=n1 1/i=970/4=242.5r/min/i=970/4=242.5r/min P P2 2=0.92=0.92* *P P1 1=0.92=0.92* *30=27.6KW30=27.6KW （2 2）選擇軸的材料和熱處理方法。）選擇軸的材料和熱處理方法。 軸采用軸采用4545鋼正火處理。查表鋼正火處理。查表b b=600MP=600MPa a。 （3 3）估算軸的最小直徑）估算軸的最小直徑 (4) (4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制結(jié)構(gòu)草圖軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制結(jié)構(gòu)草圖(5)(5)按彎、

24、扭組合作用驗(yàn)算軸的強(qiáng)度按彎、扭組合作用驗(yàn)算軸的強(qiáng)度(6)(6)鍵槽設(shè)計(jì)及其公差鍵槽設(shè)計(jì)及其公差(7)(7)確定軸的各處倒角、圓角，公差確定軸的各處倒角、圓角，公差(8)(8)繪制軸的工作圖繪制軸的工作圖軸轂聯(lián)接：實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件周向固定的聯(lián)接軸轂聯(lián)接：實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件周向固定的聯(lián)接鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)件，通常用于聯(lián)接軸與軸上旋轉(zhuǎn)零件與鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)件，通常用于聯(lián)接軸與軸上旋轉(zhuǎn)零件與擺動(dòng)零件，起周向固定零件的作用以傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)成扭矩，擺動(dòng)零件，起周向固定零件的作用以傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)成扭矩，而導(dǎo)鍵、滑鍵、花鍵還可用作軸上移動(dòng)的導(dǎo)向裝置。而導(dǎo)鍵、滑鍵、花鍵還可用作軸上移動(dòng)的導(dǎo)向裝置。 1 1、平鍵、平鍵 平鍵的兩

25、側(cè)面是工作面，上表面與輪轂上的鍵槽底部之間留有間隙，鍵的平鍵的兩側(cè)面是工作面，上表面與輪轂上的鍵槽底部之間留有間隙，鍵的上、下表面為非工作面。工作時(shí)靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來(lái)傳遞扭矩，故定上、下表面為非工作面。工作時(shí)靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來(lái)傳遞扭矩，故定心性較好。心性較好。 普通平鍵與輪轂上鍵槽的配合普通平鍵與輪轂上鍵槽的配合較緊，屬靜聯(lián)接。較緊，屬靜聯(lián)接。導(dǎo)向平鍵和滑鍵與輪轂的鍵槽導(dǎo)向平鍵和滑鍵與輪轂的鍵槽配合較松，屬動(dòng)聯(lián)接。配合較松，屬動(dòng)聯(lián)接。 根據(jù)用途，平鍵又可分為根據(jù)用途，平鍵又可分為 普通平鍵普通平鍵 導(dǎo)向平鍵導(dǎo)向平鍵 滑鍵滑鍵軸上鍵槽可用指狀銑刀或盤狀銑刀加工，軸上鍵槽可用指狀銑刀或盤狀

26、銑刀加工，輪轂上的鍵槽可用插削或拉削。輪轂上的鍵槽可用插削或拉削。一、鍵聯(lián)接的類型特點(diǎn)和應(yīng)用一、鍵聯(lián)接的類型特點(diǎn)和應(yīng)用 平鍵聯(lián)接的標(biāo)準(zhǔn)、尺寸和公差平鍵聯(lián)接的標(biāo)準(zhǔn)、尺寸和公差 注：注：1 1、表中的基本尺寸系原標(biāo)準(zhǔn)中的公稱尺寸。、表中的基本尺寸系原標(biāo)準(zhǔn)中的公稱尺寸。 2 2、（、（d-td-t）和（）和（d+td+t）兩組組合尺寸的偏差按相應(yīng)的）兩組組合尺寸的偏差按相應(yīng)的t t和和t1t1偏差選取，但（偏差選取，但（d-td-t）偏差應(yīng)取負(fù)號(hào)；）偏差應(yīng)取負(fù)號(hào)； 3 3、鍵的長(zhǎng)度系列：、鍵的長(zhǎng)度系列：6 6、8 8、1010、1212、1414、1515、1818、2020、2222、2525、2

27、828、3232、3636、4040、4545、5151、5656、6363、7070、8080、9090、100100、 110 110、125125、140140、160160、180180、200200、220220、250250、320320、360mm360mm。 4 4、普通平鍵標(biāo)記示例：平頭普通平鍵（、普通平鍵標(biāo)記示例：平頭普通平鍵（B B型）型）b=18mm,h=11mm,L=100mm,b=18mm,h=11mm,L=100mm,標(biāo)記：鍵標(biāo)記：鍵B18B18100 GB1096-79100 GB1096-79。A A型的型的A A可可省去不寫。省去不寫。2 2半圓鍵聯(lián)接半圓鍵

28、聯(lián)接 鍵呈半圓形，其側(cè)面為工作面，鍵能在軸鍵呈半圓形，其側(cè)面為工作面，鍵能在軸上的鍵槽中繞其圓心擺動(dòng)，上的鍵槽中繞其圓心擺動(dòng)， 以適應(yīng)輪轂上鍵槽的以適應(yīng)輪轂上鍵槽的斜度，安裝方便。常用與錐形軸端漁輪故的聯(lián)接。斜度，安裝方便。常用與錐形軸端漁輪故的聯(lián)接。4 4切向鍵切向鍵由兩個(gè)斜度為由兩個(gè)斜度為1:1001:100的楔鍵組成。一個(gè)切向鍵只能傳遞一個(gè)方向的轉(zhuǎn)矩，的楔鍵組成。一個(gè)切向鍵只能傳遞一個(gè)方向的轉(zhuǎn)矩，傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時(shí)，須用互成傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時(shí)，須用互成120120130130角的兩個(gè)鍵。角的兩個(gè)鍵。詳細(xì)說明詳細(xì)說明楔鍵的上、下表面為工作面，兩側(cè)面楔鍵的上、下表面為工作面，兩側(cè)面為非工作面。鍵的上

29、表面與鍵槽底面均有為非工作面。鍵的上表面與鍵槽底面均有1:100 1:100 的斜度。工作時(shí)，鍵的上下兩工作的斜度。工作時(shí)，鍵的上下兩工作面分別與輪轂和軸的鍵槽工作面壓緊，靠面分別與輪轂和軸的鍵槽工作面壓緊，靠其摩擦力和擠壓傳遞扭矩。其摩擦力和擠壓傳遞扭矩。3 3楔鍵楔鍵聯(lián)接聯(lián)接詳細(xì)說明詳細(xì)說明詳細(xì)說明詳細(xì)說明1.1.尺寸選擇：尺寸選擇：1)1)根據(jù)鍵聯(lián)接的工作要求和使用特點(diǎn)，選擇平鍵的類型根據(jù)鍵聯(lián)接的工作要求和使用特點(diǎn)，選擇平鍵的類型2)2)按照軸的公稱直徑按照軸的公稱直徑d d，從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中選擇平鍵的尺寸，從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中選擇平鍵的尺寸bXhbXh3)3)根據(jù)輪轂長(zhǎng)度選擇鍵長(zhǎng)根據(jù)輪轂長(zhǎng)度選擇鍵

30、長(zhǎng)L:L:鍵的長(zhǎng)度鍵的長(zhǎng)度L L應(yīng)略小于輪轂的長(zhǎng)度應(yīng)略小于輪轂的長(zhǎng)度B B，L=B-(510)mmL=B-(510)mm。鍵長(zhǎng)。鍵長(zhǎng)L L應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度系列應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度系列二二. .平鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算平鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算2.2.強(qiáng)度計(jì)算：強(qiáng)度計(jì)算：1)1)失效形式：鍵與被聯(lián)接件較弱工作面被壓潰（一般沒有剪切）失效形式：鍵與被聯(lián)接件較弱工作面被壓潰（一般沒有剪切） 磨損（動(dòng)聯(lián)接）磨損（動(dòng)聯(lián)接）2)2)強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算擠壓強(qiáng)度條件：擠壓強(qiáng)度條件：PPhldThldTAF42/2 pdhlTp4耐磨性計(jì)算：耐磨性計(jì)算：l:l:鍵的工作長(zhǎng)度：鍵的工作長(zhǎng)度：A A型型 B B型型 C C型型 T-T

31、-軸上傳遞的轉(zhuǎn)矩（軸上傳遞的轉(zhuǎn)矩（N.mmN.mm） d-d-軸的直徑軸的直徑(mm)(mm)h-h-鍵的高度鍵的高度 - -鍵、軸和輪轂中擠壓強(qiáng)度最低的材料的許用應(yīng)力鍵、軸和輪轂中擠壓強(qiáng)度最低的材料的許用應(yīng)力如果計(jì)算鍵的強(qiáng)度不夠，在結(jié)構(gòu)允許的條件下，可適當(dāng)增加輪轂和鍵的長(zhǎng)度如果計(jì)算鍵的強(qiáng)度不夠，在結(jié)構(gòu)允許的條件下，可適當(dāng)增加輪轂和鍵的長(zhǎng)度或間隔布置或間隔布置180180兩個(gè)鍵?？紤]到兩個(gè)鍵的載荷分配不均勻性，在驗(yàn)算鍵的兩個(gè)鍵?？紤]到兩個(gè)鍵的載荷分配不均勻性，在驗(yàn)算鍵的強(qiáng)度時(shí)只按強(qiáng)度時(shí)只按1 15 5個(gè)鍵計(jì)算。個(gè)鍵計(jì)算。P例例 選擇如圖所示的減速器輸出軸與齒輪間的平鍵聯(lián)接。已知傳遞選擇如圖所示的減速器輸出軸與齒輪間的平鍵聯(lián)接。已知傳遞的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩=600N.m=600N.m，齒輪材料為鑄鋼，齒輪材料為鑄鋼， 載荷有輕微沖擊。載荷有輕微沖擊。 解：（解：（1 1）尺寸選擇。由軸徑）尺寸選擇。由軸徑d=75mmd=75mm及輪轂寬度及輪轂寬度80mm