東北大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課件第8章軸

第八章軸下一頁(yè)總目錄退出第一節(jié)概述第二節(jié)軸的材料第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第四節(jié)軸的強(qiáng)度計(jì)算第五節(jié)軸的剛度計(jì)算第六節(jié)軸的共振和臨界轉(zhuǎn)速的概念第一節(jié)概述一、軸的用途與分類(lèi)按外形分按載荷分直軸曲軸轉(zhuǎn)軸軟軸傳動(dòng)軸心軸光軸階梯軸空心軸固定心軸轉(zhuǎn)動(dòng)心軸軸的分類(lèi)第一節(jié)概述第一節(jié)概述空心軸第一節(jié)概述第一節(jié)概述第一節(jié)概述第一節(jié)概述第一節(jié)概述第一節(jié)概述第一節(jié)概述二、軸的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么疲勞斷裂過(guò)大變形(高速)共振主要失效形式設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么疲勞強(qiáng)度校核、靜強(qiáng)度校核剛度計(jì)算振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算第一節(jié)概述1.軸的材料選擇2.軸徑的初步計(jì)算3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.軸的強(qiáng)度校核5.軸的剛度、振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算軸的設(shè)計(jì)步驟第一節(jié)概述對(duì)軸材料的要求:(1)具有足夠的強(qiáng)度、足夠的塑性、沖擊韌性、抗磨損性和抗腐蝕性；(2)對(duì)應(yīng)力集中的敏感性?。?3)具有良好的工藝性；(4)能通過(guò)各種熱處理方式提高軸的疲勞強(qiáng)度。第二節(jié)軸的材料軸材料的選擇

主要采用碳素鋼和合金鋼。碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較小，應(yīng)用廣泛。形狀復(fù)雜的軸可采用球墨鑄鐵。表8-1第二節(jié)軸的材料第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原那么: 1軸上零件易于安裝、調(diào)整、拆卸 2軸的受力合理、應(yīng)力集中小 3軸上零件定位準(zhǔn)確 4軸便于加工,加工工藝性好合理地定出軸各局部的幾何形狀和尺寸一、制造安裝要求1軸的形狀階梯軸光軸等強(qiáng)度易于加工第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2軸的裝配工藝性第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、改善軸的受力情況1軸上零件的布置第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2減輕軸的應(yīng)力集中1〕階梯軸相鄰軸段直徑相差不易過(guò)大

第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2〕軸肩過(guò)渡圓角應(yīng)大第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3〕在軸上或輪轂上開(kāi)減載槽第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4〕肩環(huán)第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5〕凹切圓角第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6〕柔性輪轂第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7〕盤(pán)銑刀開(kāi)鍵槽

第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8)軸上盡量防止開(kāi)橫孔，假設(shè)不可防止應(yīng)將孔端倒角，提高外表粗糙度等級(jí)9〕防止在軸上打印第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、軸上零件的定位和固定1軸上零件的周向定位與固定1〕鍵聯(lián)接第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2〕花鍵聯(lián)接1軸上零件的周向定位與固定第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3〕成型聯(lián)接1軸上零件的周向定位與固定第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4〕彈性環(huán)聯(lián)接1軸上零件的周向定位與固定第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5〕銷(xiāo)聯(lián)接1軸上零件的周向定位與固定第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6〕過(guò)盈聯(lián)接1軸上零件的周向定位與固定第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2軸上零件的軸向定位與固定1〕軸肩第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2〕軸環(huán)2軸上零件的軸向定位與固定第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3〕鎖緊擋圈2軸上零件的軸向定位與固定第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4〕彈性擋圈2軸上零件的軸向定位與固定第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2軸上零件的軸向定位與固定

5)軸端擋圈

第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6〕圓螺母定位2軸上零件的軸向定位與固定第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7〕軸套定位2軸上零件的軸向定位與固定第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8〕圓錐形軸頭定位2軸上零件的軸向定位與固定第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9〕螺釘鎖緊擋圈2軸上零件的軸向定位與固定第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四、軸的加工工藝性第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四、軸的加工工藝性第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：作用在軸上的轉(zhuǎn)矩T適用：1.傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)2.粗(初)估軸徑3.不重要軸的設(shè)計(jì)第四節(jié)軸的強(qiáng)度計(jì)算一、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件初估軸徑強(qiáng)度計(jì)算要同時(shí)考慮彎曲和扭轉(zhuǎn)對(duì)軸的影響。但軸的結(jié)構(gòu)未定前，無(wú)法求出彎矩，所以，軸的強(qiáng)度計(jì)算分為兩步。軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算τT——軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，N/mm，T——軸傳遞的扭矩，N.mmWT——軸的抗扭截面模量，mm3；P——軸傳遞的功率，kW；n——軸的轉(zhuǎn)速，r/min；[τT]——許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，N/mm；軸的最小直徑設(shè)計(jì)公式：A——由軸材料及承載情況確定的系數(shù)，A=110~160,材質(zhì)好、彎矩較小、無(wú)沖擊和過(guò)載時(shí)取小值；反之取大值。當(dāng)軸上有鍵槽時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大軸徑：?jiǎn)捂I增大3%-5%，雙鍵增大7%-10%。第四節(jié)軸的強(qiáng)度計(jì)算：各段軸徑，軸所受各力、軸承跨距計(jì)算：軸的強(qiáng)度步驟：可先畫(huà)出軸的彎扭合成圖，然后計(jì)算危險(xiǎn)截面的最大彎曲應(yīng)力。二、按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算主要用于計(jì)算一般重要，受彎扭復(fù)合的軸。計(jì)算精度中等。第四節(jié)軸的強(qiáng)度計(jì)算第三強(qiáng)度理論第四節(jié)軸的強(qiáng)度計(jì)算彎曲應(yīng)力對(duì)稱(chēng)循環(huán)彎曲應(yīng)力與扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的循環(huán)特征不同所以引入的應(yīng)力校正系數(shù)α扭轉(zhuǎn)應(yīng)力不變化的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)變化的轉(zhuǎn)矩頻繁正反變化的轉(zhuǎn)矩[σ]-1對(duì)稱(chēng)循環(huán)許用應(yīng)力[σ]0脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力軸的許用應(yīng)力[σ]+1靜應(yīng)力狀態(tài)下軸的許用應(yīng)力軸的許用彎曲應(yīng)力，表8-3計(jì)算彎矩或校核軸徑第四節(jié)軸的強(qiáng)度計(jì)算：各段軸徑、軸所受各力、軸承跨距、過(guò)渡圓角、外表粗糙度、軸轂配合計(jì)算：軸的強(qiáng)度用于重要的軸，計(jì)算精度高且復(fù)雜三、按疲勞強(qiáng)度計(jì)算平安系數(shù)第四節(jié)軸的強(qiáng)度計(jì)算軸的疲勞強(qiáng)度許用安全系數(shù)[S]＝1.3-1.5,用于材料均勻[S]=1.5-1.8,用于材料不夠均勻[S]=1.8-2.5,用于材料均勻性及計(jì)算精確度很低,或軸徑d>200mm第四節(jié)軸的強(qiáng)度計(jì)算S0=1.2~1.4，用于高塑性材料；S0=1.4~1.8，用于中等塑性材料S0=1.8~2，用于低塑性材料的軸S0=2~3，用于鑄造軸.四、按靜強(qiáng)度條件計(jì)算平安系數(shù)第四節(jié)軸的強(qiáng)度計(jì)算