華中科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件軸設(shè)計(jì)

第六章軸設(shè)計(jì)§6-1概述一、軸的功用●支撐回轉(zhuǎn)零件；●傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩二、軸的類型●心軸—只承受彎矩●傳動(dòng)軸—只承受轉(zhuǎn)矩●

轉(zhuǎn)軸—既受彎矩、又受轉(zhuǎn)矩按受載●直軸●

曲軸按軸心線第六章軸設(shè)計(jì)§6-1概述一、軸的功用●支撐回轉(zhuǎn)零12、強(qiáng)度問題—防止軸發(fā)生疲勞斷裂3、剛度問題—防止軸發(fā)生過大的彈性變形4、振動(dòng)穩(wěn)定性問題—防止軸發(fā)生共振三、軸設(shè)計(jì)時(shí)所要解決的問題1、結(jié)構(gòu)問題—確定軸的形狀和尺寸§6-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸頸－與軸承相配的部分；軸頭－與輪轂相配的部分；軸身－連接軸頸與軸頭部分；軸頸

軸頭

軸身

2、強(qiáng)度問題—防止軸發(fā)生疲勞斷裂3、剛度問題—防止軸2軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足的要求：加工工藝性要好便于軸上零件裝拆軸上零件要有準(zhǔn)確的定位軸上零件要有可靠的固定盡量減少應(yīng)力集中一、加工工藝要求光軸等強(qiáng)度軸階梯軸軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足的要求：加工工藝性要好便于軸上零件裝拆軸上零件3車削

倒角加工方法不同，軸的結(jié)構(gòu)也可能不同磨削

二、裝拆要求砂輪越程槽●裝拆應(yīng)方便；●不同的裝拆方案，得到不同結(jié)構(gòu)；●軸的直徑應(yīng)圓整成標(biāo)準(zhǔn)值。車削倒角加工方法不同，軸的結(jié)構(gòu)也可能不同磨削二、4定位－使軸上零件處于正確的工作位置；軸肩或軸環(huán)三、軸上零件的軸向定位和固定固定－使軸上零件牢固地保持這一位置。目的－防止軸上零件工作時(shí)發(fā)生軸向躥動(dòng)。常用的軸向定位和固定方法：定位軸肩：h＝(0.07~0.1)d＞R或C非定位軸肩：h＝1～2mm，作用是便于軸上零件的裝拆為保證定位準(zhǔn)確，R或C＞r軸環(huán)寬度一般取：b

=1.4h滾動(dòng)軸承的定位軸肩或軸環(huán)高度－查標(biāo)準(zhǔn)定位－使軸上零件處于正確的工作位置；軸肩或軸環(huán)三、軸上零5套筒軸端擋圈彈性擋圈圓螺母錐面對軸上零件起固定作用。常用于近距離的兩個(gè)零件間的固定。用于軸上兩零件距離較遠(yuǎn)時(shí)，或軸端。需切制螺紋，削弱了軸的強(qiáng)度。需切環(huán)槽，削弱了軸的強(qiáng)度。承受不大的軸向力。用于固定軸端零件，能承受較大的軸向力。常與軸端擋圈配合使用。注意：采用這些方法固定軸上零件時(shí)，為保證固定可靠，應(yīng)使：與輪轂相配的軸段長度比輪轂寬度短2～3mm，即：l＝B-(2~3)套筒軸端擋圈彈性擋圈圓螺母錐面對軸6平鍵問題：四、軸上零件的周向固定目的－防止軸上零件與軸發(fā)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)，以傳遞轉(zhuǎn)矩。常用的周向固定方法：花鍵緊定螺釘滾動(dòng)軸承是否需要用鍵作周向固定？五、提高軸的強(qiáng)度減小應(yīng)力集中適當(dāng)加大截面變化處的過渡圓角半徑?；虿捎茫喊记袌A角過渡肩環(huán)減載槽平鍵問題：四、軸上零件的周向固定目的－防止軸上零件與7改善軸的受力狀況改變軸上零件的結(jié)構(gòu)，使受載減小。五、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示例改善軸的受力狀況改變軸上零件的結(jié)構(gòu)，使受載減小。五、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8§6-3軸的強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力分析：FT彎曲應(yīng)力σb－對稱循環(huán)變應(yīng)力；扭剪應(yīng)力τT－循環(huán)特征根據(jù)實(shí)際情況而定。計(jì)算方法：●按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算；●按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算；●安全系數(shù)法計(jì)算。一般的軸一、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算扭剪應(yīng)力:軸的抗扭剖面系數(shù)§6-3軸的強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力分析：FT彎曲應(yīng)力σb－對9扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度公式一般用來初算軸的直徑，扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度設(shè)計(jì)式:

令其為系數(shù)C系數(shù)C與軸的材料和承載情況有關(guān)，查表12-2。彎矩相對轉(zhuǎn)矩較小或只受轉(zhuǎn)矩時(shí)，C取小值。若該軸段有一個(gè)鍵槽，d值增大5%,彎矩較大時(shí)，C取大值。計(jì)算出的d作為受扭段的最小直徑dmin。注意：有兩個(gè)鍵槽，增大10%。扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度公式一般用來初算軸的直徑，扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度設(shè)計(jì)式:令其為系10此方法既考慮彎矩又考慮轉(zhuǎn)矩，比前法精確。二、按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算需已知：軸的支反力作用點(diǎn)、外載荷的大小及位置。彎、扭聯(lián)合作用時(shí)，采用第三強(qiáng)度理論。則軸危險(xiǎn)截面上的當(dāng)量應(yīng)力：對于直徑為d的實(shí)心軸：此方法既考慮彎矩又考慮轉(zhuǎn)矩，比前法精確。二、按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)11由于b與的循環(huán)特征可能不同，需引進(jìn)校正系數(shù)α將折合成對稱循環(huán)變應(yīng)力。則強(qiáng)度條件為：—當(dāng)量彎矩校正系數(shù)α的取值：●對于不變的轉(zhuǎn)矩：●頻繁啟動(dòng)、振動(dòng)或情況不明：●經(jīng)常雙向運(yùn)轉(zhuǎn)：對稱循環(huán)變應(yīng)力下的許用應(yīng)力由于b與的循環(huán)特征可能不同，需引進(jìn)校正系數(shù)α將12設(shè)計(jì)式：三、軸設(shè)計(jì)步驟和方法1、根據(jù)功率P和轉(zhuǎn)速n，用扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度公式初算受扭段的最小直徑dmin。2、根據(jù)初算軸徑，進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3、按彎扭合成強(qiáng)度校核軸的危險(xiǎn)截面。N設(shè)計(jì)式：三、軸設(shè)計(jì)步驟和方法1、根據(jù)功率P和轉(zhuǎn)速n，13將dmin圓整成標(biāo)準(zhǔn)直徑（查“機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)”）受扭段最小直徑dmin將dmin圓整成標(biāo)準(zhǔn)直徑（查“機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)”）受扭段14危險(xiǎn)截面：Me最大的截面；●畫出空間受力圖，求出支反力；●分別作出水平面受力圖和垂直面受力圖；●分別作出水平面彎矩圖MH和垂直面彎矩圖M