江苏大学机械设计第15章_轴

机械工程学院机械设计系2019年8月5日机械原理及设计（Ⅱ）第十五章轴机械工程学院机械设计系§15-1概述§15-2轴的结构设计§15-3轴的计算第十五章轴机械工程学院机械设计系一．功用：支承回转零件，并传递转矩二．分类1．按载荷分①心轴：只受弯矩，不受转矩转动心轴，固定心轴（应力性质不同）②转轴：同时受弯矩和转矩③传动轴：只受转矩FFTT§15-1概述机械工程学院机械设计系2．按形状分直轴光轴阶梯轴曲轴特殊轴机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系三．设计内容★轴的工作能力计算：强度，刚度，振动稳定性★轴的结构设计：确定轴段的长度和直径机械工程学院机械设计系四．材料选择疲劳强度高对应力集中的敏感性小①碳钢如：4540特点：价廉、对应力集中敏感性低、可进行热处理。②合金钢如：40Cr20Cr特点：机械性能比碳钢高，淬火性能更好，但价高、对应力集中敏感性高、可进行热处理。③铸铁如：QT600－3特点：容易制造复杂形状的零件、价廉、有良好的吸振性、和耐磨性、对应力集中敏感性低。要求常用材料机械工程学院机械设计系一．结构设计的基本要求1．定位、固定要求2．装拆方便合理3．制造工艺性☆☆☆☆重点§15-2轴的结构设计机械工程学院机械设计系二．结构设计思路（一）拟定轴上零件的装配方案（二）轴上零件的定位固定★轴上零件的定位固定：轴肩、套筒、轴承端盖圆螺母、轴承挡圈、弹性挡圈、紧定螺钉等1．轴上零件的轴向定位固定机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系★★轴肩分二类①定位轴肩h=(0.07~0.1)drC(或R)h②非定位轴肩h=1~2mm作用：过渡（方便装拆）★★★轴环b=0.4a机械工程学院机械设计系轴向定位的方法轴肩定位：多用于轴向力较大的场合。（表15-2）规范套筒定位：多用于两个零件之间的定位。圆螺母定位：可承受大的轴向力，一般用于轴端零件的固定。（图15-9）轴端挡圈：用于轴端零件的固定。其它：用于较小轴向力的场合。如：弹性挡圈、紧定螺钉、锁紧挡圈、圆锥面定位等。（图15-10---图15-13）轴承端盖定位：一般也用于整个轴系的轴向定位2．轴上零件的周向固定：键，花键，销，过盈配合紧定螺钉、成型联接机械工程学院机械设计系（三）确定轴的各段直径和长度●直径：●长度：根据结构确定30nPAd初值图示：与轮毂相配的轴段长度应比轮毂短2～3mm机械工程学院机械设计系（四）结构工艺性（制造、安装、拆卸）1．轴端应倒角，且倒角尺寸应尽量相同2．应注意留有砂轮越程槽、螺纹退刀槽等3．不同轴段键槽应布置在同一母线上4.考虑轴上零件的装拆工艺性的要求如：轴肩或套筒的高度低于轴承内圈的高度利用过渡轴肩以方便轴上零件的装拆具体见轴系结构设计机械工程学院机械设计系1．按扭转强度计算：传动轴设计或转动轴初估●强度条件303T6T36TTnPAdnP2.01055.9dd2.0nP1055.9WT一．强度计算§15-3轴的计算重点机械工程学院机械设计系①公式只适用于实心圆轴②对外伸轴：A0可取小值中间轴：A0可取大值③当有键槽时：一个键d增加5～7%(d100mm)二个键d增加10～15%许用扭转切应力轴径转速传递功率抗扭截面模量转矩T33TTdnPd2.016dWWT式中说明机械工程学院机械设计系2．按弯扭合成强度计算：转轴校核WTMWT4WM4222T22ca●强度条件122caWTM轴的许用弯曲应力抗弯截面模量133d1.0d32WW式中机械工程学院机械设计系16.03.0110111为对称循环变应力③若为脉动循环变应力②若为静应力①若为对称循环变应力时当应力折算系数①为何要引入应力折算系数？②当σ为脉动循环变应力时，上述公式及α如何？①对心轴：以T=0代入计算。②计算时应找2~3个危险截面。说明问题机械工程学院机械设计系3．安全系数法精确校核计算●疲劳强度条件ssssss22cama1Nma1NKKsKKs式中0WMmmaxa为对称循环变应力时当TmaxmaW2T21为脉动循环变应力时当机械工程学院机械设计系●静强度条件sssssss2s2ssscaTmaxssanaxmaxssWTsAFWMs式中4．按静强度条件进行校核（防止过载）机械工程学院机械设计系二．刚度计算及振动稳定性计算（略）三．轴的强度计算过程1．作计算简图（力的分解与合成）2．作弯矩图2V2HMMM总弯矩3．作转矩图4．作当量弯矩图22caTMM5．按弯扭合成强度计算（2~3个危险截面）6．按安全系数法精确校核计算（2~3个危险截面）机械工程学院机械设计系四．提高轴的强度措施1．减少轴上载荷合理布置轴上零件改进轴的结构2．减少轴上应力集中的影响3．改进轴的表面质量，提高其机械性能具体见轴系结构设计机械工程学院机械设计系本章结束谢谢大家！谢谢大家！