轴及联轴器

1第十四章轴与联轴器工业设计机械基础§1轴的分类和材料§2轴的结构设计§3联轴器第十四章轴与联轴器2第十四章轴与联轴器§1、概述一、主要功用二、分类1、按承载分1、支承轴上回转零件（如齿轮）2、传递运动和动力转轴：工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴。心轴：工作中只承受弯矩而不承受扭矩的轴。传动轴：工作中只承受扭矩而不承受弯矩的轴。3第十四章轴与联轴器转轴：工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴。如：减速器中的轴。该圆柱齿轮减速器中，两轴将承受来自轴承及齿轮处的横向力所产生的弯矩，同时在齿轮与联轴器之间的轴段还将承受扭矩，故为转轴。4第十四章轴与联轴器心轴：只承受弯矩而不承受扭矩的轴，根据工作时轴是否转动可分为：转动心轴：工作时仅承受弯矩且转动的轴。固定心轴：工作时仅承受弯矩且不转的轴。[思考]1.自行车前轮轴属于哪种？2.火车车轮轴属于哪种？5第十四章轴与联轴器自行车工作时前轮轮毂和滚珠一起相对于前叉和车轴转动，而车轴本身固定不动，且仅承受横向力产生的弯矩，故自行车前轮轴为固定心轴。6第十四章轴与联轴器传动轴：工作中只承受扭矩而不承受弯矩的轴。汽车的传动轴用于将发动机的运动传递给汽车后桥，仅传递转矩，而不承受弯矩，故为传动轴。如：汽车中的传动轴。7第十四章轴与联轴器2、按轴线形状分直轴：各轴段轴线为同一直线。直轴按外形不同又可分为：阶梯轴：特点与光轴相反，常用于转轴。直轴一般为实心，若需在轴中装设其它零件或减小轴的质量，则可将轴制成空心的。光轴：形状简单，应力集中少，易加工，但轴上零件不易装配和定位。常用于心轴和传动轴。一般d0/d=0.5~0.6，d0=0.625d时，强度↓18%，质量↓30%。制造费用↑，重要场合。8第十四章轴与联轴器曲轴：各轴段轴线不在同一直线上，专用零件，主要用于内燃机中。9第十四章轴与联轴器钢丝软轴：轴线可任意弯曲，传动灵活。钢丝软轴的绕制三、轴的材料1、碳素钢：30、35、45、50(正火或调质)，45应用最广。价廉，对应力集中不敏感，良好的加工性。2、中、低碳合金钢：强度高、寿命长，对应力集中敏感，用于重载、小尺寸的轴。10第十四章轴与联轴器注意：钢材种类热处理对其弹性模量E影响很小，问：当轴的刚度不足时，如何提高轴的刚度？∴用热处理合金钢不能提高轴的刚度。结构二、要求1、轴与轴上零件要有确定的工作位置；2、受力合理——轴结构有利于提高轴的强度和刚度；3、轴有良好的加工、装配工艺性、减少应力集中；§2、轴的结构设计一、目的确定轴的尺寸、形状：d、l——灵活性很大。11第十四章轴与联轴器三、阶梯轴的结构设计F等强度阶梯轴1、拟定轴上零件装配方案动画（平面flash,三维avi）组成轴颈：装轴承处尺寸=轴承内径；轴头：装轮毂处直径与轮毂内径相当；轴身：联接轴颈和轴头部分；12第十四章轴与联轴器13第十四章轴与联轴器14第十四章轴与联轴器装配方案的比较：15第十四章轴与联轴器2、零件在轴上的固定（1）轴向固定a）借助轴本身形状定位：轴肩、圆锥形轴头；b）借助挡圈、圆螺母、套筒等定位；注意：防止过定位L轴段长度=B轮毂宽-(2~3)mm保证轴上零件可靠定位：轴圆角半径r＜轴上零件倒角尺寸c＜轴肩高度h或轴圆角半径r＜轴上零件圆角半径R＜轴肩高度h16第十四章轴与联轴器（2）周向固定键、花键、成形联接、弹性环联接、过盈、销等——轴毂联接轴肩定位轴肩：h=(0.07~0.1)dd：轴颈尺寸；非定位轴肩：h=(1~3)mm；固定方式＞圆螺母与止动垫圈弹性挡圈17第十四章轴与联轴器四、轴的结构工艺性设计1、需磨削的轴段：砂轮越程槽。3、轴端应有倒角：c×45°——便于装配。4、装配段不宜过长。5、固定不同零件的各键槽应布置在同一母线上，以减少装夹次数。2、需切制螺纹的轴段：螺纹退刀槽。18第十四章轴与联轴器§3、联轴器联轴器：实现两轴的联接，并传递运动及转矩T。特点：两轴分离时，必须停机。一、联轴器类型种类繁多，按结构特性分：1、刚性联轴器：各零件都是刚性的，且它们之间不能作相对运动，不具有补偿两轴相对偏移的能力。套筒联轴器凸缘联轴器19第十四章轴与联轴器xyxy轴向位移x径向位移y角位移综合位移x、y、2、挠性联轴器：具有补偿两轴相对位移的能力，可分为无弹性元件挠性联轴器和有弹性元件挠性联轴器。20第十四章轴与联轴器1）无弹性元件挠性联轴器：无弹性元件，不能缓冲减振，通过刚性元件相对运动补偿被连接两轴之间的相对移动。十字滑块联轴器万向联轴器21第十四章轴与联轴器角位移径向位移齿式联轴器22第十四章轴与联轴器弹性柱销联轴器弹性套柱销联轴器2）有弹性元件挠性联轴器：通过弹性元件的变形，不仅可补偿两轴间位移，还有缓冲、减振性能。梅花形联轴器23第十四章轴与联轴器二、选用原则轴颈d大小：dmin~dmax范围工作转速：n≤[n]转矩T：Tc=KAT≤Tn（许用名义转矩）选型号（查手册）对中情况：严格：固定式；否则：可移式、弹性载荷情况：平稳：刚性；否则：弹性；转速情况：n小：刚性；n大：弹性环境情况：低温、高温时不能用非金属弹性元件类型24第十四章轴与联轴器思考题一、判断题1、工作中只承受扭矩的轴为心轴。（）2、工作中只承受弯矩的轴为转轴。（）3、工作中既承受转矩又承受弯矩的轴为传动轴。（）4、当一根轴刚度不足时，可以通过热处理来提高刚度。（）5、当一根碳钢轴刚度不足时，改用合金钢仍不能提高其刚度。（）6、轴上固定不同零件的各键槽应按180度布置。（）7、在载荷平稳，工作时两轴有相对位移的场合宜采用刚性联轴器。（）8、在载荷变化较大，且两轴安装时不能严格对中的场合宜选用有弹性元件的挠性联轴器。（）25第十四章轴与联轴器二、填空题1、根据承载类型，自行车前轮轴为（）轴，减速器中的轴为（）轴，定滑轮轴为（）轴，货车底部从变速箱到后桥的轴为（）轴。2、当一根钢轴刚度不足时，应从（）方面采取措施。3、弹性柱销联轴、套筒联轴器、齿式联轴器、弹性套柱销联轴器、万向联轴器、凸缘联轴器、十字滑块联轴器、梅花联轴器中，（）为刚性联轴器，（）为无弹性元件挠性联轴器，（）为有弹性元件挠性联轴器。