軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).講解學(xué)習(xí)

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).傳動(dòng)軸13.1概述

除了剛性軸外，還有空心軸和鋼絲軟軸。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。13.1概述

二、軸設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容及步驟

1.剛度計(jì)算2.振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算(臨界轉(zhuǎn)速)1.擬定軸上零件裝配方案2.估算軸的最小直徑ｄmin3.確定各段直徑及長(zhǎng)度4.確定軸的結(jié)構(gòu)要素1.許用切應(yīng)力法(扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度)2.許用彎曲應(yīng)力法(彎扭合成強(qiáng)度)3.安全系數(shù)計(jì)算法┌疲勞強(qiáng)度計(jì)算└靜強(qiáng)度計(jì)算結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算其它計(jì)算13.1概述

13.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)主要是:確定軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸無論何種具體因素，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)滿足以下要求：①軸和軸上零件要有準(zhǔn)確、牢固的工作位置②軸上零件裝拆、調(diào)整方便③軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等④盡量避免應(yīng)力集中一、基本要求

二、零件在軸上的固定1、周向固定

為了傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，防止軸上零件與軸作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的周向固定方法有鍵、花鍵、銷、過盈配合、彈性環(huán)聯(lián)接、成形聯(lián)接等。13.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2、軸向固定

零件在軸上能承受軸向力而不產(chǎn)生軸向位移，是利用軸肩、圓螺母（止動(dòng)片）、套筒、彈性擋圈、緊定螺釘、軸端擋圈定位等13.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

三、軸上零件要便于裝拆、調(diào)整13.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定位軸肩→零件定位→h＝3~5mm非定位軸肩→便于裝配→h=(0.5～1)mm1.為便于裝拆一般做成階梯軸/dmin在最外端\必有初定位軸環(huán)軸肩(1)軸承定位軸肩(套筒)不能過高2.設(shè)計(jì)軸肩時(shí)應(yīng)注意:(2)軸長(zhǎng)應(yīng)略短于輪轂寬度(3)安裝標(biāo)準(zhǔn)件軸段直徑，(a)滾動(dòng)軸承(b)聯(lián)軸器(c)密封件(4)軸肩圓角ｒ輪轂孔圓角Ｒ(倒角Ｃ)

四、軸的加工和裝配工藝性1、軸的形狀要力求簡(jiǎn)單，階梯軸的級(jí)數(shù)應(yīng)盡可能少，軸上各段的鍵槽、圓角半徑、倒角、中心孔等尺寸應(yīng)盡可能統(tǒng)一，以利于加工和檢驗(yàn)2、軸上需磨削的軸段應(yīng)設(shè)計(jì)出砂輪越程槽，需車制螺紋的軸段應(yīng)有退刀槽3、當(dāng)軸上有多處鍵槽時(shí)，應(yīng)使各鍵槽位于軸的同一母線上4、為使軸便于裝配，軸端應(yīng)有倒角5、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)使各零件在裝配時(shí)盡量不接觸其他零件的配合表面，軸肩高度不能妨礙零件的拆卸13.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

思考題：試指出圖中結(jié)構(gòu)不合理的地方，并予以改正。13.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

13.3軸的強(qiáng)度計(jì)算一、軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算

用于：①只受扭矩或主要承受扭矩的傳動(dòng)軸的強(qiáng)度計(jì)算②結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前按扭矩初估軸的直徑dmin

強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)公式放大軸徑：一個(gè)鍵槽：3~5%二個(gè)鍵槽：7~10%取標(biāo)準(zhǔn)植軸上有鍵槽時(shí)：對(duì)于圓截面的實(shí)心軸，其抗扭強(qiáng)度條件為：

二、軸的彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算13.3軸的強(qiáng)度計(jì)算轉(zhuǎn)軸同時(shí)承受扭矩和彎矩，必須按二者組合強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。通常把軸當(dāng)作置于鉸鏈支座上的梁，作用于軸上零件的力作為集中力，其作用點(diǎn)取為零件輪轂寬度的中點(diǎn)上。具體的計(jì)算步驟如下：1）畫出軸的空間力系圖；（分解為水平面分力和垂直面分力）2）計(jì)算水平面和垂直面上的彎矩并作出彎矩圖；3）計(jì)算合成彎矩M并作出彎矩圖；4）計(jì)算轉(zhuǎn)矩MT并作出轉(zhuǎn)矩圖；5）計(jì)算當(dāng)量彎矩M，繪出當(dāng)量彎矩圖。6）根據(jù)當(dāng)量彎矩圖找出危險(xiǎn)截面，進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核。

13.3軸的強(qiáng)度計(jì)算

13.3軸的強(qiáng)度計(jì)算

三、軸的剛度計(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y≤[y]偏轉(zhuǎn)角θ≤[θ]

2．軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計(jì)算軸的扭轉(zhuǎn)剛度以扭轉(zhuǎn)角來度量。軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件為[y]和[θ]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θ來度量。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)化為當(dāng)量直徑的光軸后計(jì)算其撓度或偏轉(zhuǎn)角。13.3軸的強(qiáng)度計(jì)算

13.4軸的材料及選擇碳鋼比合金鋼價(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。