下冊第一篇第七章軸及軸轂聯(lián)接

第7章軸和軸轂聯(lián)接MachineryFoundation

第一篇機(jī)構(gòu)及機(jī)械零件基礎(chǔ)目錄7.1概述7.2軸的材料

7.3軸結(jié)構(gòu)的選擇設(shè)計(jì)MachineryFoundation7.4軸的強(qiáng)度計(jì)算7.5軸的剛度校核7.6軸轂聯(lián)接第6章螺紋聯(lián)接與螺旋傳動(dòng)組成機(jī)器中的最基本的和主要的零件，一切作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件，都必須安裝在軸上才能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)和傳遞動(dòng)力。

7.1概述軸按軸受載情況分類◆心軸：第7章軸和軸轂聯(lián)接（一）軸的分類火車輪軸自行車前軸轉(zhuǎn)動(dòng)的心軸固定心軸只受彎曲作用而不傳遞動(dòng)力?！魝鲃?dòng)軸：只傳送動(dòng)力，只受扭轉(zhuǎn)作用而不受彎曲作用，或者彎曲作用很小。傳動(dòng)軸7.1概述第7章軸和軸轂聯(lián)接◆轉(zhuǎn)軸：既支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件又傳遞動(dòng)力，轉(zhuǎn)軸本身是轉(zhuǎn)動(dòng)的，同時(shí)承受彎曲和扭轉(zhuǎn)兩種作用。1-套筒2-軸端3-軸頭4-中軸頸5-軸身6-軸頭7.1概述第7章軸和軸轂聯(lián)接按軸線特點(diǎn)及軸的結(jié)構(gòu)分類◆直軸7.1概述第7章軸和軸轂聯(lián)接心部構(gòu)造實(shí)心軸空心軸外形光軸階梯軸◆曲軸◆撓性軸◆直軸曲軸：將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)或者作相反的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換。7.1概述第7章軸和軸轂聯(lián)接MachineryFoundation◆撓性軸：由幾層緊貼在一起的鋼絲卷繞而成?？煞奖愕膶⑥D(zhuǎn)矩和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到空間其他任意位置。7.1概述第7章軸和軸轂聯(lián)接按軸上各段作用可分為◆軸頭：用于安裝旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)零件（二）軸的結(jié)構(gòu)◆軸頸：用于與軸承配合◆軸身：用聯(lián)接軸頭和軸頸第7章軸和軸轂聯(lián)接設(shè)計(jì)要求：足夠的強(qiáng)度、合理的結(jié)構(gòu)和良好的工藝?！?/p>

進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（三）軸的設(shè)計(jì)要求和一般設(shè)計(jì)步驟◆按工作要求選擇軸的材料◆

初步估計(jì)軸的最小尺寸設(shè)計(jì)步驟：◆

進(jìn)行必要的強(qiáng)度、剛度或震動(dòng)穩(wěn)定性等的校核計(jì)算第7章軸和軸轂聯(lián)接材料要求：較高的抗疲勞強(qiáng)度、較低的應(yīng)力集中敏感性和良好的加工工藝性?！籼妓劁摚簝r(jià)格低廉，應(yīng)力集中敏感性低，可通過熱處理提高耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度。型號主要有35、40、45、50等。（一）軸的材料材料◆合金鋼：有更高的力學(xué)性能，但價(jià)格較高，對應(yīng)力集中敏感，型號主要有20Cr、40Cr、35SiMn等。7.2軸的材料第7章軸和軸轂聯(lián)接軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟在進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)時(shí)，首先要根據(jù)傳動(dòng)裝置簡圖，布置軸上零件并確定裝配方案。（一）確定裝配方案7.3軸結(jié)構(gòu)的選擇設(shè)計(jì)第7章軸和軸轂聯(lián)接對軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)主要是:確定軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無論何種具體因素，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)滿足以下條件：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的位置；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。（二）軸上零件的定位與固定7.3軸結(jié)構(gòu)的選擇設(shè)計(jì)第7章軸和軸轂聯(lián)接軸肩、圓螺母（止動(dòng)片）、套筒、彈性擋圈、緊定螺釘、軸端擋圈定位等周向固定軸向固定鍵、花鍵、銷、過盈配合、彈性環(huán)聯(lián)接、成形聯(lián)接等

軸向定位與固定◆軸肩和軸環(huán)（二）軸上零件的定位與固定7.3軸結(jié)構(gòu)的選擇設(shè)計(jì)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，定位可靠，可承受較大的軸向力

應(yīng)用：齒輪、帶輪、聯(lián)軸器、軸承等的軸向定位◆套筒◆圓螺母7.3軸結(jié)構(gòu)的選擇設(shè)計(jì)第7章軸和軸轂聯(lián)接◆軸端擋圈◆彈性擋圈——圓螺母定位軸向固定特點(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——彈性擋圈固定軸向固定特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單緊湊，只能承受很小的軸向力切槽需要一定的精度

應(yīng)用：常用于固定滾動(dòng)軸承等的軸向定位——軸端壓板定位和緊定螺釘固定軸向固定用于軸端定位可承受劇烈振動(dòng)和沖擊適用于軸向力小，轉(zhuǎn)速低的場合（三）軸上各段的結(jié)構(gòu)尺寸徑向尺寸

徑向尺寸確定的原則和注意點(diǎn)：◆有配合要求的軸段要取標(biāo)準(zhǔn)值◆裝配標(biāo)準(zhǔn)件的軸段，其直徑要取標(biāo)準(zhǔn)值，并與配合孔徑一致◆軸肩高度的確定7.3軸結(jié)構(gòu)的選擇設(shè)計(jì)第7章軸和軸轂聯(lián)接◆當(dāng)軸中間裝有零件時(shí)，安裝該零件軸段的直徑應(yīng)比裝配該零件時(shí)需要通過的其他軸段的直徑大，以便于裝配◆非配合直徑允許取非標(biāo)準(zhǔn)值◆螺紋直徑應(yīng)符合螺紋標(biāo)準(zhǔn)◆滾動(dòng)軸承的定位7.3軸結(jié)構(gòu)的選擇設(shè)計(jì)第7章軸和軸轂聯(lián)接MachineryFoundation軸向尺寸原則和要求：◆與軸上傳動(dòng)零件相配合的軸段的長度，應(yīng)比配合零件的輪轂寬度略短些◆軸上各旋轉(zhuǎn)零件與其他靜止零件之間應(yīng)留有適當(dāng)?shù)目障?，以防止發(fā)生相互碰撞◆凡裝有零件的軸頭和軸頸的長度，均應(yīng)考慮裝拆調(diào)整的需要，留足工作空間◆其他軸段的長度，可根據(jù)軸和機(jī)器的總體結(jié)構(gòu)和布局，結(jié)合零件間的相對位置關(guān)系和要求以及機(jī)器的工作要求等確定7.3軸結(jié)構(gòu)的選擇設(shè)計(jì)第7章軸和軸轂聯(lián)接（四）關(guān)于軸的結(jié)構(gòu)工藝性從加工工藝性的角度，軸易取圓截面，并盡量減少階梯數(shù)量從裝配工藝性的角度，凡裝配時(shí)零件通過的軸段，其端面應(yīng)加工出倒角；過盈配合段的導(dǎo)入端應(yīng)加工出導(dǎo)向錐面。圖7-14

導(dǎo)向錐面7.3軸結(jié)構(gòu)的選擇設(shè)計(jì)第7章軸和軸轂聯(lián)接軸上傳動(dòng)零件應(yīng)與軸肩定位面靠緊，但軸上的過渡圓角會形成障礙，為此采用凹切圓槽（a）或肩環(huán)（b）加工工藝上應(yīng)注意避免安排和設(shè)置易產(chǎn)生應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)；無法避免時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加軸肩處圓角半徑、設(shè)置卸載槽等過渡圓角處理方法7.3軸結(jié)構(gòu)的選擇設(shè)計(jì)第7章軸和軸轂聯(lián)接傳動(dòng)軸工作時(shí)主要受轉(zhuǎn)矩作用，一般只按按鈕強(qiáng)度計(jì)算，圓截面軸的抗扭強(qiáng)度條件為：

τT=T/WT=9.55×106P/(0.2d3n)≤[τ]T式中，τT為軸的扭應(yīng)力，T為軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，WT為軸的抗扭截面系數(shù)，P為軸傳遞的功率，n為軸的轉(zhuǎn)速；d為軸的直徑，[τ]T為軸材料的許用扭應(yīng)力。7.4軸的強(qiáng)度計(jì)算第7章軸和軸轂聯(lián)接（一）傳動(dòng)軸的強(qiáng)度計(jì)算MachineryFoundation（二）心軸的強(qiáng)度計(jì)算心軸在工作時(shí)只乘受彎矩，心軸的抗彎強(qiáng)度系數(shù)為：

σw=M/W=M/(0.1d3)≤[σ-1]b式中，d為軸的計(jì)算直徑，M為作用在軸上的彎矩，W為的抗彎截面系數(shù)，[σ-1]b為軸材料的許用彎曲應(yīng)力。7.4軸的強(qiáng)度計(jì)算第7章軸和軸轂聯(lián)接MachineryFoundation（三）轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度計(jì)算圓軸彎曲和扭轉(zhuǎn)組合時(shí)的強(qiáng)度條件為：

σe=Me/W=（M2+（αT2））1/2/(0.1d3

)≤[σ-1]b式中，σe當(dāng)量應(yīng)力，Me為當(dāng)量彎矩；M為合成彎矩；T為計(jì)算剖面上的轉(zhuǎn)矩，

W為的抗彎截面系數(shù)，d為軸的計(jì)算直徑，[σ-1]b為軸材料的許用彎曲應(yīng)力，α為根據(jù)剪應(yīng)力變化性質(zhì)而定的校正系數(shù)。7.4軸的強(qiáng)度計(jì)算第7章軸和軸轂聯(lián)接有的軸除了要滿足強(qiáng)度要求外，還提出了變形不應(yīng)過大的要求，這就需要進(jìn)行剛度計(jì)算。為使軸滿足剛度要求，軸在載荷作用下產(chǎn)生的撓度y、轉(zhuǎn)角θ和扭轉(zhuǎn)角φ應(yīng)小于相應(yīng)的許用值,即：y≤[y]θ≤[θ]φ≤[φ]7.5軸的剛度校核第7章軸和軸轂聯(lián)接（一）鍵聯(lián)接平鍵聯(lián)接◆普通平鍵：7.6軸轂聯(lián)接第7章軸和軸轂聯(lián)接圓頭（A型）方頭（B型）半圓頭（C型）◆導(dǎo)向平鍵和滑鍵

導(dǎo)向平鍵聯(lián)接

滑鍵聯(lián)接7.6軸轂聯(lián)接第7章軸和軸轂聯(lián)接半圓鍵