轴类零件的设计课件

第十三章轴§13-1轴类零件选材§13-2轴的结构设计本节课主要内容•一、轴类零件选材的依据1.工作条件2.失效形式•二、轴类零件的性能要求•三、常用轴类零件的材料•四、典型轴的选材§13-1轴类零件选材减速器中的轴转轴自行车的前轮轴固定心轴铁路机车轮轴转动心轴汽车中联接变速箱与后桥之间的轴传动轴曲轴、挠性钢丝轴一、轴的分类转轴：机器中最常见的轴，通常简称为轴。工作时既承受弯矩又承受转矩。心轴：用来支承转动零件，只承受弯矩而不传递转矩。传动轴：用于传递转矩而不承受弯矩，或所承受的弯矩很小的轴。根据轴线的形状的不同：轴又可分为：直轴、曲轴和挠性钢丝轴。二、轴类零件的工作条件•1.主要受交变弯曲、扭转或弯曲、扭转应力的复合作用；•2.轴与轴上零件有相对运动时相互间存在摩擦和磨损；•3.轴在高速运转过程中会产生振动，使轴承受冲击载荷；•4.多数轴会承受一定的过载载荷。三、轴类零件的失效方式1.疲劳断裂；2.过量变形甚至断裂；3.表面过度磨损等。四、轴类零件的性能要求•1.良好的综合机械性能；•2.高的疲劳强度；•3.足够的淬透性；•4.良好的切削加工性能。五、轴类零件材料•1.优质碳素钢：35、40、45、50钢等，其中45钢最常用。一般要经正火、调质或表面淬火热处理。•2.合金钢：20Cr、40Cr、40CrNi、20CrMnTi、40MnB等。采用合金钢必须采取相应的热处理。•3.球墨铸铁或可锻铸铁：QT600-3、QT700-2、KTZ450-5、KTZ500-4等。六、典型轴的选材C620车床主轴简图调质220HB~250HB•车床主轴可选用45钢。热处理工艺为调质处理，硬度要求为220HB－250HB；轴颈和锥孔进行表面淬火，硬度要求为52HRC。它的工艺路线如下：锻造→正火→粗加工→调质→半精加工→表面淬火及低温回火→磨削加工。1.机床主轴选材2.内燃机曲轴选材单缸内燃机曲轴曲轴材料•锻钢曲轴：35、40、45、35Mn2、40Cr、35CrMo钢等。•铸造曲轴：ZG45、QT600-3、QT700-2、KTZ450-5、KTZ500-4等。•材料可选用QT700-2。•其工艺路线如下：铸造→高温正火→切削加工→轴颈气体渗氮单缸内燃机曲轴缸径：75mm功率：4.4KW转速：2200r/min~2600r/min性能要求:σb≥700MPa整体硬度：240HB~260HB本节课小结•1.掌握轴类零件选材的主要依据；•2.掌握轴类零件的分类及工作条件；•3.掌握常用的轴类零件材料及典型轴的选材原则。单级圆柱齿轮减速器§13-2轴的结构设计一、拟定轴上主要零件的装配二、零件在轴上的定位和固定方法1、周向定位和固定2、轴向定位和固定三、轴的结构工艺性四、确定各轴段的直径和长度本节课主要内容目录习题小结例题原则：1）轴的结构简单2）零件装配方便一、拟定轴上主要零件的装配目录习题小结例题轴的结构图目录习题小结例题轴颈轴颈轴环轴肩轴头轴身轴头滚动轴承齿轮套筒轴承盖联轴器定位：是指零件在轴上安装到位。（位置准确）固定：是指工作时零件与轴之间相对位置保持不变。（位置不动）二、零件在轴上的定位和固定目录习题小结例题键过盈配合1、零件的周向定位与固定销花键目录习题小结例题A型平键目录习题小结例题B型平键目录习题小结例题导向平键目录习题小结例题半圆键目录习题小结例题楔键目录习题小结例题圆锥销目录习题小结例题返回2、零件的轴向定位与固定1）轴肩和轴环2）套筒3）圆螺母4）轴端挡圈5）弹性挡圈6）紧定螺钉目录习题小结例题1）轴肩和轴环•能承受较大的轴向力。常用于齿轮、链轮等轴向定位。目录习题小结例题正确要求r轴R孔或r轴C孔h=R(C)+(0.5~2)mm目录习题小结例题2）套筒用于距离较短、转速不高的场合。目录习题小结例题3）圆螺母装拆方便，可承受较大的轴向力。双圆螺母目录习题小结例题用于固定轴端零件，可以承受振动和冲击。注意：L轴L毂（2--3mm)4）轴端挡圈目录习题小结例题承受很小的轴向力5）弹性挡圈目录习题小结例题弹性挡圈目录习题小结例题6）紧定螺钉承受很小的轴向力目录习题小结例题紧定螺钉目录习题小结例题轴的结构图目录习题小结例题三、轴的结构工艺性轴要便于加工轴上零件要便于装拆工艺性2、加工工艺1、装配工艺目录习题小结例题1、装配工艺圆螺母顺利拧入目录习题小结例题2、加工工艺目录习题小结例题加工工艺小结5）轴肩圆角r4）轴端倒角2）砂轮越程槽——标准1）螺纹退刀槽——标准6）阶梯尽可能少3）不同轴段键槽位置目录习题小结例题•经验值•标准值2）各轴段长度•留有间隙•对应宽度注意：L轴L毂（2--3mm)1）各轴段直径四、各轴段直径和长度的确定目录习题小结例题五、例题已知：一单级直齿圆柱齿轮减速器，输出轴的功率p=10kw，转速n=202r/min，从动齿轮分度圆直径d=365mm，轮毂宽度为80mm，轴承采用轻窄系列深沟球轴承，轴的支承跨距=141mm。试确定输出轴的结构形状和尺寸。目录习题小结例题56202178222182141300d1=45mmd2=52mmd3=55mmd4=60mmd5=70mmd6=64mmd7=55mm总长L=300mm跨距=141mm解：1.45钢调质处理2.估算最小轴径d1≥C√p/n3查表C=115p=10kwn=202r/mind1=42.2mm3.确定各轴段直径和长度(6211)目录习题小结例题80(附表一)圆柱形轴伸（摘自GB1569—90）（mm）基本尺寸d极限偏差长系列L短系列L30，32，35，38805640，42，45，48，50k655，56m611082轴环及轴肩尺寸b、h、r（附表二）及零件孔端圆角半径R和倒角C（mm）轴径d18～3030～5050～80rR或Chmin1.02.02.51.63.03.52.04.04.5bb≈1.4h目录习题小结例题六、习题指出图中结构错误目录习题小结例题过长位置分析轴系结构中的错误110234567891.轴肩2.间隙3.轴肩4.过高5.过宽6.过长7.过高8.画法9.垫片10.垫片目录习题小结例题七、本节课小结1、掌握轴结构设计的主要内容2、掌握零件在轴上的定位和固定方法1）周向定位和固定2）轴向定位和固定3、考虑轴的结构工艺性1）装配工艺2）加工工艺目录习题小结例题本节课小结4、合理确定各轴段的尺寸1）阶梯轴直径2）阶梯轴长度5、要求会分析轴在结构设计中的错误目录习题小结例题作业：思考题1、轴上零件的轴向定位有那些方法？各有何特点？2、在齿轮减速器中，为什么低速轴的直径要比高速轴的直径大得多？目录习题小结例题