轴的常用材料、结构设计、强度设计

四、 轴的基本直径的估算 最小直径
P 6 P 9.55×10 9.55×10 ‰œ ł T n = n ≤ = τ= τT T 3 π 3 W 0.2d T d 16
6
6 9.55×10 P 3 P 3 d≥ =C [ ]T n 0.2τ n
C——计算系数，见表15-3 ——计算系数，见表15 15——计算系数
2.按承载情况分： 2.按承载情况分： 按承载情况分 心轴——只受弯矩 只受弯矩 心轴 固定心轴 转动心轴 传动轴——主要受扭矩 主要受扭矩 传动轴 转轴——扭矩和弯矩 扭矩和弯矩 转轴 二、轴的设计要求和一般设计步骤 合理的结构、 合理的结构、足够的强度 设计步骤： 设计步骤： 1.选材料 1.选材料 3.轴的结构设计 3.轴的结构设计 2.估算轴径 2.估算轴径 4.强度校核 4.强度校核
3）轮胎联轴器
二、联轴器的选择 选联轴器类型: 1、选联轴器类型: 载荷平稳的低速轴， ⑴载荷平稳的低速轴，轴的刚度大而对中严格 ——固定式联轴器 ——固定式联轴器 载荷平稳的低速轴，轴的刚度小， ⑵载荷平稳的低速轴，轴的刚度小，有相对位移 ——刚性可移式联轴器 ——刚性可移式联轴器 冲击、振动较大， ⑶冲击、振动较大，有相对位移的高速轴 ——弹性可移式联轴器 ——弹性可移式联轴器 对角位移较大的两轴—— ——万向联轴器 ⑷对角位移较大的两轴——万向联轴器 确定计算扭矩T 2、确定计算扭矩Tc:
‰ P ‰ ( N•m) T = 9550× n
‰ T = KT ≤ n T c
T——工作转矩 ——工作转矩 ——
Tn——标称转矩 ——标称转矩
K——工作情况系数 ——工作情况系数 ——
3、定型号 定型号（ 由d、Tc、n定型号（按标准） 、 定型号 按标准） 4、校核转速 n≤[n] 5、协调轴孔直径 6、规定部件安装精度
B L
a
a
轴套
B-(1～ L = B-(1～3）mm 不宜用于高转速轴
a
a
⑶轴用圆螺母 B-(1～ L = B-(1～3）mm
正确 ⑷轴端挡圈
错误1 错误1
错误2 错误2
可承受较大轴向力
⑸圆锥面（+挡圈、螺母） 圆锥面（ 挡圈、螺母）
对中性好， 对中性好，只用于轴端 锁紧挡圈、 7）锁紧挡圈、紧定螺钉或销 轴向力小
第十六章
轴的功用
轴和连轴器
支承回转零件 传递运动和动力内容： 内容：轴的常用材料、结构设计、 轴的常用材料、结构设计、强度设计
第一节 一、分类 1.按轴线的形状分 1.按轴线的形状分
曲轴
轴的分类
直轴
挠性钢丝轴
按轴段所起的作用不同，阶梯轴的轴段可分为三类： 按轴段所起的作用不同，阶梯轴的轴段可分为三类： ⑴轴头 支承传动零件、 支承传动零件、联 轴器等， 轴器等，并与这些零件 保持一定的配合的轴段 保持一定的配合的轴段 配合 ⑵轴颈 与轴承配合 配合的轴段 与轴承配合的轴段 ⑶轴身 联接轴头与轴径的轴段 轴肩 轴环 定位轴肩 自由轴肩
三轴的材料及其选择 三轴的材料及其选择
碳素钢——常用45，正火调质 常用45 碳素钢 常用45， 合金钢——对应力集中较敏感。 对应力集中较敏感。 合金钢 对应力集中较敏感 球墨铸铁——适用于曲轴、 球墨铸铁——适用于曲轴、凸轮轴等形状复杂的轴 ——适用于曲轴 三、轴的材料及其选择 注意： 采用合金钢并不能提高轴的刚度。 注意：①采用合金钢并不能提高轴的刚度。 ②轴的热处理和表面强化可提高轴的疲劳强度。 轴的热处理和表面强化可提高轴的疲劳强度。
2）刚性可移式联轴器 ①十字滑块联轴器
允许的位移： 允许的位移： y≤0.04d α≤30´ 30´ 30
②万向联轴器（双） 万向联轴器（
欲使两轴角速度相等： 欲使两轴角速度相等： 两轴与中间件的夹角相等 中间件两端的叉面必须位于同于平面内
③齿轮联轴器
2、弹性联轴器 1）弹性套柱销联轴器
2）弹性柱销联轴器
指出图中轴结构设计中的不合理之处， 指出图中轴结构设计中的不合理之处，并绘出改进后 的结构图 1.轴两端均未倒角 1.轴两端均未倒角 2.齿轮右侧未作轴向固定 2.齿轮右侧未作轴向固定 3.齿轮处键槽太短 3.齿轮处键槽太短 4.键槽应开在同一条直线上 4.键槽应开在同一条直线上 5.左轴承无法拆卸 5.左轴承无法拆卸 6.齿轮与右轴承装卸不便 6.齿轮与右轴承装卸不便 7.轴端挡圈未直接压在轴 7.轴端挡圈未直接压在轴 端轮毂上
联轴器的类型、 一、联轴器的类型、结构和特性 机械式联轴器、液力联轴器、 机械式联轴器、液力联轴器、电磁式联轴器 刚性联轴器 机械式联轴器 弹性联轴器 两轴间可能产生的相对位移： 两轴间可能产生的相对位移： 固定式刚性联轴器 可移式刚性联轴器
1）刚性固定式联轴器 ①套筒联轴器 ②凸缘联轴器
③夹壳式联轴器
轴系结构改错
四处错误
正确答案
三处错误
两处错误
1.左侧键太长， 1.左侧键太长，套筒无法装入 左侧键太长 2.多个键应位于同一母线上 2.多个键应位于同一母线上
第三节 联轴器与离合器： 联轴器与离合器：
联 轴 器
相同点： 联接两轴、 相同点： 联接两轴、传递运动和转矩 不同点： 联轴器 不同点： 联轴器——联接的两轴只有停车后 联接的两轴只有停车后 经拆卸才能分离 离合器——联接的两轴可在机器工 联接的两轴可在机器工 离合器 作中方便地实现分离与 接合
⑹弹性挡圈
常用于轴承的固定
2、零件的周向定位 ⑴键
⑵花键
⑶紧定螺钉、销 紧定螺钉、
(4)过盈配合 (4)过盈配合
三、轴的结构工艺性 1.轴的直径变化应尽可能少 1.轴的直径变化应尽可能少 2.越程槽、 2.越程槽、退刀槽 越程槽 3.多键槽开在同一直线上 3.多键槽开在同一直线上
4.在可能情况下，应使过度圆角、倒角、键槽、 4.在可能情况下，应使过度圆角、倒角、键槽、越 在可能情况下 程槽、退刀槽、中心孔等尺寸分别相等，并符合标准。 程槽、退刀槽、中心孔等尺寸分别相等，并符合标准。 5.配合段直径取标准值 5.配合段直径取标准值 6.阶梯轴直径常为中间大两端小 6.阶梯轴直径常为中间大两端小 7.非定位轴肩的高度一般为：0.5～ 7.非定位轴肩的高度一般为：0.5～3mm 非定位轴肩的高度一般为 8.轴端应有倒角 8.轴端应有倒角 9.固定滚动轴承的轴肩高度应小于轴承内圈厚度 9.固定滚动轴承的轴肩高度应小于轴承内圈厚度
第二节 轴的设计 要求：①轴和轴上零件要有准确、牢固的工作位置 要求： 轴和轴上零件要有准确、 ②轴上零件装拆、调整方便 轴上零件装拆、 ③轴应具有良好的制造工艺性等 ④尽量避免应力集中 一、拟定轴上零件的装配方案 原则： 原则：1）轴的结构越简单越合理 2）装配越简单、方便越合理 装配越简单、
二、轴上零件的定位 1、零件的轴向定位 ⑴轴肩和轴环 要求： 要求： ＜C＜a r r ＜R ＜a a=(0.07～ a=(0.07～0.1)d b=1.4a ⑵套筒