機械制圖：第11章 軸-結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度計算 (2)

1、,第11章 軸-結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度計算,一 概述 二軸的分類 三軸的材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計 四 軸徑的計算,作業(yè)：11-1、2、3、7,（一）教學(xué)要求 1、了解軸的分類 2、掌握軸結(jié)構(gòu)設(shè)計重點與難點 3、掌握軸的強度計算方法,軸是組成機器的重要零件之一，軸的主要功用是支承旋轉(zhuǎn)零件、傳遞轉(zhuǎn)矩和運動。,11.1 軸的分類,（一）軸的用途及分類,1 軸的功用,11.1 軸的分類,11.1 軸的分類,按承載情況,心軸,轉(zhuǎn)軸,傳動軸,只承受 彎矩,只傳遞 扭矩,既承受彎矩 又承受扭矩,按其它情況,光軸、階梯軸,實心軸、空心軸,直軸、曲軸,圓截面、非圓截面軸,心軸： 用來支承轉(zhuǎn)動零件，只承受彎矩而不傳遞轉(zhuǎn)矩。,例：自

2、行車的前輪軸。自行車工作時前輪輪轂和滾珠一起相對于前叉和車軸轉(zhuǎn)動，而車軸本身不動，且僅承受橫向力產(chǎn)生的彎矩。,前輪軸,前輪輪轂,前叉,螺母,軸承,軸套,傳動軸：主要用于傳遞轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩，或所承受的彎矩很小的軸。,例：汽車中聯(lián)接變速箱與后橋之間的軸。,汽車傳動軸,轉(zhuǎn)軸：既受彎矩又受轉(zhuǎn)矩,例：減速器中的軸,分析1：圖示各軸屬于何種類型軸？,軸傳動軸,軸 轉(zhuǎn)軸,軸 心軸, 軸 心軸,分析2：自行車各軸屬于何種類型軸？,前輪軸心軸,角蹬軸傳動軸(或轉(zhuǎn)軸）,后輪軸心軸(或轉(zhuǎn)軸）,2.按軸線形狀分類,直軸、曲軸、鋼絲軟軸,3.按軸的外形分,光軸、階梯形軸,4.按軸的心部狀態(tài)分,實心軸、空心軸,軸設(shè)計的

3、主要任務(wù),軸設(shè)計的主要任務(wù),結(jié)構(gòu)設(shè)計,工作能力設(shè)計,工作能力設(shè)計的內(nèi)容,強度計算針對所有受力、力矩作用軸,剛度計算針對受力大的細長軸,振動穩(wěn)定性計算針對高速運轉(zhuǎn)的軸,軸的材料,選擇碳素鋼或合金鋼依據(jù)的準則為：,強度、耐磨性、抗沖擊能力及特殊要求,2.合金鋼 20Cr、20CrMnTi、40Cr 35SiMn、35CrMo,3.球墨鑄鐵 QT500-5、QT600-2,鋼,碳素鋼,普通碳素鋼 Q235、Q255、Q275,優(yōu)質(zhì)碳素鋼:35、 50 、 45 軸鋼,軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計,軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容: 定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸,影響軸結(jié)構(gòu)的因素,軸的結(jié)構(gòu)主要與下列因素有關(guān) 載荷的性質(zhì)、大小、方向

4、及分布情況 軸上零件的數(shù)目和布置情況； 零件在軸上的定位及固定方法 軸承的類型及尺寸； 軸的加工工藝及裝配方法等。,軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計,軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容: 定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸,軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計要考慮的因素,1 軸上零件的安裝要求,2 軸上零件的定位要求,3 軸的制造工藝性要求,4 軸的受力合理、應(yīng)力集中盡量小,軸的組成,軸頭：軸和旋轉(zhuǎn)零件的配合部分。其直徑應(yīng)與相配零件的輪轂內(nèi)徑一致，并采用標準直徑,軸頸：軸和軸承配合的部分稱為軸頸其直徑應(yīng)符合軸承內(nèi)徑標準 為了便于裝配，軸頸和軸頭的端部均應(yīng)有倒角。,軸身：連接軸頸與軸頭部分,軸端：軸的兩端,軸端,軸肩：用作零件軸向固定的臺階部分稱為軸肩,軸環(huán)

5、：環(huán)形部分稱為軸環(huán)。,（三）軸的加工和裝配工藝性,1.當(dāng)某一軸段需車制螺紋或磨削加工時，應(yīng)留有退刀槽或砂輪越程槽。,2.軸上所有鍵槽應(yīng)沿軸的同一母線布置。,3.為了便于軸上零件的裝配和去除毛刺，軸及軸肩端部一般均應(yīng)制出45的倒角。,4.為便于加工，應(yīng)使軸上直徑相近處的圓角、倒角、鍵槽、退刀槽和越程槽等尺寸一致。,軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸應(yīng)盡量滿足加工、裝配和維修的要求。為此，常采用以下措施：,軸加工的工藝結(jié)構(gòu),砂輪越程槽,為了退出刀具或使砂輪可稍越過加工面，不使刀具或砂輪損壞，且在裝配時能使相鄰零件靠緊，常在待加工面的末端加工出退刀槽或越程槽,一.軸的結(jié)構(gòu)與形狀 1. 軸加工的工藝結(jié)構(gòu)-砂輪越程槽,

6、倒角,圓角,為了便于裝配和去除銳邊、毛刺，在軸和孔的端部應(yīng)加工成倒角 在軸肩處為了避免應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂紋，一般應(yīng)加工成圓角 45倒角尺寸注法如圖,錐面,一.軸的常見結(jié)構(gòu)與形狀 1. 軸加工的工藝結(jié)構(gòu)-倒角、軸肩,軸上零件的定位,定位的分類,1 軸向定位,2 周向定位,軸上零件的定位是為了保證傳動件在軸上有準確的安裝位置；固定則是為了保證軸上零件在運轉(zhuǎn)中保持原位不變。作為軸的具體結(jié)構(gòu)，既起定位作用又起固定作用。,（1） 軸肩定位,1. 零件的軸向定位,軸肩的分類,定位軸肩,非定位 軸肩,軸肩定位的優(yōu)點,方便可靠,軸肩定位的缺點,軸肩定位應(yīng)用場所,軸向力較大的場所,定位軸肩的尺寸要求,h=（0.0

7、70.1）d,h軸肩的高度,d與零件相配處軸的直徑,滾動軸承的定位軸肩的高度必須低于軸承內(nèi)圈端面的高度，以便拆卸軸承,軸的截面加大,軸的截面突變處應(yīng)力集中大,rh 未實現(xiàn)定位,rh 定位準確,為了使零件能靠軸肩準確定位，軸肩處的過渡圓角半徑r必須小于零件榖孔端部的圓角半徑R或倒角高度h,r軸肩處過渡圓角半徑,h榖孔倒角高度,（2） 套筒定位,優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、定位可靠，對軸的強度削弱小,適用場所：軸上兩零件的軸向距離不太大，轉(zhuǎn)速不太高,軸承定位軸肩(套筒)不能過高(以便拆卸),軸的長度應(yīng)短于與之相配合零件的榖寬（定位可靠）,定位可靠,定位不可靠,（3）軸端擋圈和彈性擋圈定位,3.彈性擋圈,（4）

8、圓螺母定位,雙螺母固定,單螺母加止動墊片,單螺母加止動墊片,雙螺母固定,4.圓螺母和 止退墊圈,止退墊圈,圓螺母,（5）圓錐面定位、緊定螺釘定位和彈性擋圈定位,2. 零件的周向定位,周向定位的目的限制軸上零件相對軸的轉(zhuǎn)動,周向定位的常見形式,鍵聯(lián)接，銷聯(lián)接，緊定螺釘聯(lián)接和過盈配合等,鍵聯(lián)接,銷聯(lián)接,過盈配合,（1） 軸肩定位,1. 零件的軸向定位,（4）圓螺母定位,（2） 套筒定位,（5）圓錐面定位、緊定螺釘定位和彈性擋圈定位,（3）軸端擋圈和彈性擋圈定位,2. 零件的周向定位,鍵聯(lián)接，銷聯(lián)接，緊定螺釘聯(lián)接和過盈配合等,鍵和銷連接,齒輪,齒輪比該軸段長2-3mm，保證軸套與齒輪接觸,鍵,軸套,

9、軸肩,三.軸上典型零件的定位-齒輪,軸向定位： 肩軸+套筒 周向定位：鍵,齒輪定位,軸,過盈配合連接,皮帶輪,鍵,軸肩,端蓋,三.軸上典型零件的定位-皮帶輪,軸向定位： 肩軸+端蓋 周向定位：鍵,皮帶輪定位,軸,螺釘,軸肩頂住 軸承內(nèi)圈,軸承蓋頂住 軸承外圈,0.20.3補償間隙 補償軸的熱伸長,1、兩端單向固定,固定端,游動端,2、一端雙向固定、一端游動,定減速箱軸的軸上零件的裝配方案,機構(gòu)示意圖,軸上零件的裝配方案,裝配方向 裝配順序 相互關(guān)系,舉例分析：減速箱低速軸設(shè)計 1認識各零件,皮帶輪,端蓋1,軸承,下箱體,齒輪,軸承,下箱體,端蓋2,套筒,端蓋3,2 減速箱低速軸軸尺寸確定 1.

10、為了方便軸上零件的裝拆，常將軸做成階梯狀。 對于一般剖分式箱體中的軸，它的直徑從軸端逐漸向中間增大?？梢来螌X輪、套筒、左端滾動軸承、軸承蓋和帶輪從軸的左端裝拆，另一滾動軸承從右邊裝拆。 2.為使零件易于安裝，軸端及各軸段的端部應(yīng)有倒角。,軸上磨削的軸段，應(yīng)有砂輪越程槽( 交界處)；車制螺紋的軸段應(yīng)有退刀槽；,在滿足使用要求的情況下，軸的形狀和尺寸應(yīng)力求簡單以便于加工,軸上零件的軸向定位和固定,軸向：、間的軸肩使帶輪定位；軸環(huán) 使齒輪在軸上定位； 、間的軸肩使右端滾動軸承定位。 周向：采用鍵定位帶輪及齒輪,軸向及周向定位,圖中左端滾動軸承采用套筒定位。套筒定位結(jié)構(gòu)簡單、可靠，但不適合高轉(zhuǎn)速情況

11、。,套筒、軸端擋圈、螺母作軸向定位時，應(yīng)把裝零件的軸段做得比零件短2-3mm，以使這些固定零件能緊靠零件的端面。,裝零件的軸端應(yīng)有倒角 ，,需要磨削的軸端有砂輪越程槽 交界處。,車螺紋的軸端應(yīng)有退刀槽 ，,舉例分析：為了方便軸上零件的裝拆，常將軸做成階梯狀。對于一般剖分式箱體中的軸，它的直徑從軸端逐漸向中間增大?？梢来螌X輪、套筒、左端滾動軸承、軸承蓋和帶輪從軸的左端裝拆，另一滾動軸承從右邊裝拆。為使零件易于安裝，軸端及各軸段的端部應(yīng)有倒角。在滿足使用要求的情況下，軸的形狀和尺寸應(yīng)力求簡單以便于加工,軸加工的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計及安裝步驟,軸上磨削的軸段，應(yīng)有砂輪越程槽( 交界處)；車制螺紋的軸段應(yīng)有

12、退刀槽；,在滿足使用要求的情況下，軸的形狀和尺寸應(yīng)力求簡單以便于加工,軸的結(jié)構(gòu)分析及改錯,軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足： 1.軸和裝在軸上的零件要有準確的工作位置； 2.軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整，軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。,軸的結(jié)構(gòu)改錯問題通常從以下幾個方面考慮: 軸與軸上零件是否用鍵作周向固定,若軸上有多個零件時，其鍵槽是否在同一母線。 輪轂長度是否略大于安裝軸段的長度。 軸上零件的兩端軸上定位如何？ 軸承的類型選擇和組合是否合理？特別是采用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承時，應(yīng)檢查是否為成對使用，其內(nèi)外圈傳力點處是否設(shè)置有傳力件。 軸承的內(nèi)、外圈厚度是否高出與之相接觸的定位軸肩或定位套筒的高度。 軸伸透蓋

13、處有無密封及間隙。 軸承的游隙如何調(diào)節(jié)？ 整個軸系相對于箱體軸向位置是否可調(diào)?,題1 軸系的結(jié)構(gòu)改錯,鍵太長,與齒輪配合軸段過長,透蓋不應(yīng)與軸接觸，且缺密封圈,套筒不應(yīng)高于軸承內(nèi)圈,箱體處應(yīng)區(qū)分加工面,缺調(diào)整墊片,缺聯(lián)接螺釘,周向沒定位（缺鍵）,軸向沒定位（應(yīng)有軸肩）,應(yīng)有聯(lián)接螺栓,軸系的結(jié)構(gòu)改錯,缺鍵聯(lián)接,沒有定位軸肩,左右端蓋應(yīng)區(qū)分加工面,固定件不能和軸 相碰，缺密封圈,箱體處應(yīng)區(qū)分加工面,缺調(diào)整墊片,不應(yīng)有鍵,擋油環(huán)不應(yīng)高于內(nèi)圈,缺鍵聯(lián)接,齒輪無法裝配,例2,題4 軸承采用脂潤滑,缺調(diào)整墊圈,箱體外壁應(yīng)區(qū)分加工面,不應(yīng)有彈性卡圈,軸肩過高，且缺擋油環(huán),齒輪畫法錯誤,鍵過長,配合軸段過長,

14、該段軸過長，軸承裝配工藝不好,套筒過高，且缺擋油環(huán),端蓋孔不能與軸相碰,缺密封圈,缺定位軸肩,半聯(lián)軸器未周向固定,缺螺紋聯(lián)接,題5, 缺墊片, 不需要卡圈, 端蓋過窄， 外圈未固定, 軸肩過高,平鍵聯(lián)接畫法錯誤, 配合軸段過長,套筒過高,端蓋過窄，外圈未固定,端蓋不應(yīng)與軸相碰，缺密封圈,螺釘聯(lián)接畫法錯誤, 應(yīng)有定位軸肩,轉(zhuǎn)動件不應(yīng)與端蓋相碰,聯(lián)軸器沒有周向定位,聯(lián)軸器左端無軸端擋圈 聯(lián)軸器無周向固定（缺鍵） 聯(lián)軸器右端無軸向固定 套筒過高 軸頭長度等于輪轂寬度 齒輪無周向固定（缺鍵） 定位軸肩過高 缺調(diào)整墊片,軸承端蓋與軸之間應(yīng)留有間隙 左端軸承內(nèi)圈和套筒裝不上 與齒輪輪轂相配的軸頭長度應(yīng)小于

15、輪轂長度,齒輪沒有周向固定 定位軸肩過高 左端軸承應(yīng)的窄邊應(yīng)與右端軸承的窄邊相對安裝,端蓋孔與軸徑間無間隙； 端蓋無密封油氈 多一個套筒，并與軸承端蓋接觸； 無定位軸肩 無鍵槽,軸承端蓋與箱體間無調(diào)整密封墊片； 推力軸承應(yīng)成對使用，寬邊相對或者窄邊相對安裝；軸承剖面線內(nèi)、外圈不一致。 軸長應(yīng)比輪轂短 鍵槽過長,四 軸直徑計算,設(shè)計軸的一般步驟為：,1）選材;,2）按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑;,3）設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)，繪出軸的結(jié)構(gòu)草圖;,4）按彎扭合成進行軸的強度校核。,確定軸上零件的位置和固定方法； 確定各軸段直徑、長度。,一般按一般選23個危險截面進行校核。 若危險截面強度不夠，則必須重新修改軸的

16、結(jié)構(gòu)。, 傳動軸的強度計算,該方法適用的情況,軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計中用來初估 外伸端最小直徑dmin,扭轉(zhuǎn)強度校核公式,其中：,P傳遞的功率(kw);,n軸的轉(zhuǎn)速(r/min) ;,d軸的直徑(mm) ;,T 材料的許用扭剪應(yīng)力 (Mpa),T軸所受的扭矩（N m);,WT 軸的抗扭截面模量（mm3）,1.按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的直徑,考慮了彎曲影響而降低的許用剪應(yīng)力。,只受扭矩時 也可用此公式 A取小值 （很多參考書叫C）,強度設(shè)計公式, 當(dāng)d100mm，有一個鍵時，軸徑增大5%7%，,有兩個鍵時，應(yīng)增大10%15%，然后圓整直徑。,P傳遞的功率(kw);,n軸的轉(zhuǎn)速(r/min) ;,d軸的直徑(mm)

17、；,d1空心軸的內(nèi)徑；, 軸上有單鍵，直徑增大3 % ;有雙鍵,直徑增大7 %,1.按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的直徑,軸的直徑：,注意：該直徑只能作為承受扭矩作用的軸段的 最小直徑 dmin！,軸徑圓整為標準直徑。,（一般是作為軸的外伸端軸頭的直徑）,此方法適用,心軸（T=0，M 0）,轉(zhuǎn)軸（T0，M 0）,計算步驟,1 ） 作出軸的計算簡圖（力學(xué)模型）,2 按彎扭合成精確強度計算,MH 水平彎矩,MV垂直彎矩,T 扭矩,折算系數(shù).與扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的循環(huán)性質(zhì)有關(guān),H 面,V面,合成彎矩,當(dāng)量彎矩,強度校核公式,強度設(shè)計公式,轉(zhuǎn)動心軸：,一般轉(zhuǎn)軸：,對于心軸：計算時應(yīng)取 T=0,固定心軸 （頻繁啟停） 彎曲應(yīng)

18、力按脈動循環(huán)考慮：,2 按彎扭合成精確強度計算,不變的扭矩,脈動循環(huán)的扭矩,對稱循環(huán)的扭矩,不變的 扭矩,脈動循環(huán)的扭矩,對稱循環(huán)的扭矩,應(yīng)力校正系數(shù)-疲勞的影響,b,b,b,0,1,1,s,s,s,-,+,分別為材料在靜、對稱、脈動循環(huán)下的許用應(yīng)力，查手冊。,0,3,S許用安全系數(shù) 其值查表,計算危險截面彎曲、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力, 計算危險截面疲勞強度的安全系數(shù),分別計算彎曲、扭轉(zhuǎn)疲勞的安全系數(shù),危險截面選在：載荷大 直徑小，有應(yīng)力集中處。,3 按疲勞強度條件精確校核計算-安全系數(shù)法,1.求支反力,2.最大彎矩,3.選用軸的材料,選用45鋼作為軸的材料，查的A=0.567,4.計算軸的直徑,取標準值為

19、d=25mm,有一手推小車，載重為3000N，車軸旋轉(zhuǎn)，試求車軸的最小直徑。,例 ：已知軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T=255Nm，軸的材料為45鋼，軸的結(jié)構(gòu)見圖，要求驗算軸的強度。,1.計算p/n值,2.驗算直徑,根據(jù)軸的材料45鋼，查得A值為115-110,算得直徑,受扭轉(zhuǎn)處軸的直徑50是安全的,開一個鍵槽或淺孔時，d值增大4-5 d=35.74,6. 強度計算(轉(zhuǎn)軸) 彎扭合成強度校核(一般軸) 疲勞強度(安全系數(shù))校核(重要軸),軸的強度計算步驟,1. 作軸的受力計算簡圖，求支反力,2. 求作彎矩圖（MH、MV圖）,3. 求作合成彎矩圖（M圖）,4. 求作扭矩及扭矩圖（T圖）,5. 求作當(dāng)量彎矩及當(dāng)量

20、彎矩圖（Me圖）,危險截面？,例題：圖示軸系，已知齒輪1的分度圓直徑 d1=348mm,=1215，輸入扭矩T1=1.83Nm，求作該軸的彎矩圖。,2 .求作支反力及彎矩圖,RH1=Ft1C/(b+C),RH2=Ft1RH1,解：1 .作計算簡圖，求輪齒上的作用力,Ft1=2T1/d1,H面：,=10500N,=21.83106/348,=6520N,=10500180/(110+180),=10500-6520,=3980N,V面:,V面,其中：,扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力對稱循環(huán)時, =1,扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力脈動循環(huán)時, = 0.6,M2V=,合成彎矩M：,3.求作扭矩圖（T）：,M1H=,M1V=,扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為

21、靜應(yīng)力時,=0.3,RH1BC,=6520110,=717000Nmm,=416900Nmm,RV1BC,=3790110,RV2CD,=111180,=19980Nmm,4.求作當(dāng)量彎矩圖：,5 .求軸的直徑：,考慮有鍵槽，直徑加大3， 故取d1=75mm，d2=65mm,確定危險截面,-; -,AC段扭矩：,C點：,-截面：,-截面:,3,下圖為一實拍減速器的軸系結(jié)構(gòu),- 軸的徑向尺寸確定,原則 軸的各段直徑按估算的最小直徑成階梯形增大，其中分三類： 1.軸上裝有標準件：直徑選標準件內(nèi)徑，并注意配合。 2.軸肩有定位功用的軸肩高h=（0.07-0.1）d 3.自由軸段。自取注意:標準軸徑5

22、一個檔次,一級齒輪應(yīng)對稱布置在箱體中部齒輪于箱體間隔H至少H=1015mm,軸的軸向尺寸確定,1.箱體內(nèi)壁位置的確定,H,b,A,箱體內(nèi)壁寬A A=b（齒輪寬）+2H A應(yīng)圓整,箱體軸承孔長C C=+C1+C2+(510)mm -箱體壁厚 C1、C2-螺栓扳手空間 箱體軸承孔外端長B B=A+2C B應(yīng)圓整,軸的軸向尺寸確定,2.軸承座端面位置的確定,C,軸承到內(nèi)壁的距離 值盡量小 減小支點距離 油潤滑時 = (38)mm 脂潤滑時 = (1015)mm,7.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計- 軸的軸向尺寸確定,3.軸承在軸承座孔中位置的確定,滾動軸承采用潤滑油潤滑,不同的裝配方法軸系結(jié)構(gòu)不同！,在軸上零件相

23、互距離及箱體尺寸未事先規(guī)定的情況下，可按右圖所示的經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定！若有規(guī)定，則按規(guī)定值設(shè)計！,潤滑脂潤滑時，軸承端面至內(nèi)壁間的軸向距離有所不同，軸系結(jié)構(gòu)也不同！,上述軸向經(jīng)驗數(shù)據(jù)可在一定范圍內(nèi)上下變動！,減速機的箱體結(jié)構(gòu)草圖在軸設(shè)計基礎(chǔ)上進一步細化箱體結(jié)構(gòu),4.軸的外伸長度的確定,(1)當(dāng)軸端安裝彈性套柱銷聯(lián)軸器時 K值由聯(lián)軸器的型號確定,(2)當(dāng)使用凸緣式軸承蓋時 K值由連接 螺栓長度確定,(3)當(dāng)軸承蓋與軸端零件都不需拆卸時,一般取 K=5mm8mm,7.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計- 軸的軸向尺寸確定,例：設(shè)計帶式運輸機減速器的主動軸。 已知傳遞功率 P1=10kW, 轉(zhuǎn)速n1 =200 r/min,

24、 齒輪齒寬b1 =100mm, 齒數(shù)z1 =40, 模數(shù)mn =5mm, 螺旋角b 922 ，軸端裝有聯(lián)軸器。電機軸徑為42mm，電機軸長為80mm 。滾動軸承采用7200C系列（內(nèi)徑按結(jié)構(gòu)要求自定），軸承采用潤滑油潤滑。,軸結(jié)構(gòu)設(shè)計示例,滾動軸承采用潤滑油潤滑,不同的裝配方法軸系結(jié)構(gòu)不同！,在軸上零件相互距離及箱體尺寸未事先規(guī)定的情況下，可按右圖所示的經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定！若有規(guī)定，則按規(guī)定值設(shè)計！,潤滑脂潤滑時，軸承端面至內(nèi)壁間的軸向距離有所不同，軸系結(jié)構(gòu)也不同！,上述軸向經(jīng)驗數(shù)據(jù)可在一定范圍內(nèi)上下變動！,軸的設(shè)計步驟：,初算軸的最細處直徑,進行結(jié)構(gòu)設(shè)計,進行強度驗算,剛度驗算,振動穩(wěn)定性計算,選

25、擇軸的材料,對于階梯直軸，一般流程是：,有特殊要求時才進行,考慮到與聯(lián)軸器相連的軸段開有鍵槽， 故應(yīng)將dmin增大5%,解：,由查其機械性能：,1、 選擇軸的材料,一般用途軸，選擇軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì),2、初算軸的最細處直徑,由表查得C=110115,由于是高速軸，選C=115,s-1 b =60MPa,得dmin =44.5mm,最細處直徑到底取多少？是不是44.5mm呢？,sb =650MPa,再得：,將常用材料的A值做成表11-1,軸的材料,A,Q235-A，20,Q255，35,45,160-135,135-118,115-110,110-100,40Cr,考慮了彎曲影響而降低的許用剪

26、應(yīng)力。,Mp,1220,2030,3040,4052,2.既傳遞扭轉(zhuǎn)又承受彎曲軸的直徑,只受扭矩時 也可用此公式 A取小值,二 2 軸直徑的估算,因為最細處是安裝聯(lián)軸器的，因此其真正直徑需等聯(lián)軸器選好后才能確定,3、選擇聯(lián)軸器,選用：彈性柱銷聯(lián)軸器,型號為：,根據(jù)計算轉(zhuǎn)矩、最小軸徑、軸的轉(zhuǎn)速，查標準 GB5014-85 或手冊,取載荷系數(shù) KA=1.3，則聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩為：,主動端直徑為42mm，軸孔長度為84mm，A型鍵槽,從動端直徑為45mm，軸孔長度為84mm，A型鍵槽,軸端最細處直徑現(xiàn)在為45mm，該軸段長度為多少？,84-(23)=8281mm,到目前為止，已確定出外伸軸段的直徑和

27、長度如下：,直徑為標準值d = 45 mm,取軸段長L = 82mm,聯(lián)軸器型號為：,最小d1= 45,L = 82mm,d2=53,定位聯(lián)軸器的直徑為：d = d + 2(2.55) mm = 53mm,d =53mm,4、選擇滾動軸承,由題意定為7類軸承(角接觸球軸承)，型號未完全確定，7200C,現(xiàn)根據(jù)結(jié)構(gòu)要求需確定出軸承內(nèi)徑,已知條件：最小軸徑為d = 45 mm,定位軸肩,非定位軸肩,軸肩高：h=(23)R, 一般取2.55mm,軸肩高：12mm，也可以更小,軸承內(nèi)徑一般比最細處直徑大610mm左右，并向上取標準值！,定位聯(lián)軸器的直徑為：d = d + 2(2.55) mm = 53

28、mm,軸承內(nèi)徑為： d = d + 2(12) mm = 55mm,故可選軸承型號為：7211C,軸承內(nèi)徑確定可參考下圖的軸向定位情況：,已選軸承型號為：7211C,并查機械設(shè)計課程設(shè)計中“滾動軸承”標準，確定如下尺寸：, 軸承外徑D, 軸承寬度B, 軸承內(nèi)圈安裝尺寸da, 軸承外圈安裝尺寸Da,查手冊得: DB = 10021,da=64 Da=91,1安裝齒輪,2安裝軸套,3安裝軸承,4安裝端蓋 及密封,5安裝 聯(lián)軸器,一級齒輪軸上零件及其的裝配順序, 假設(shè)齒輪和聯(lián)軸器分別從軸的兩端裝入：,軸承段直徑d3=d2+4=38 取軸承標準內(nèi)徑（30，35，40） 選d3=40 的軸承6008（） 查得：外徑D=68,軸承寬B=15, 假設(shè)齒輪和聯(lián)軸器同時從軸的一端（右端）裝入：,可看到不同的裝配方案，軸的結(jié)構(gòu)完全不同！,但上述草圖仍有不少結(jié)構(gòu)有錯誤，具體如下：,此處是否需要軸端擋圈？,此處不需要，但如果此處安裝的是帶輪、鏈輪或齒輪等，則需要軸端擋圈，起軸向固定作用！,各軸段的長度尺寸如何確定？,軸系裝配圖的完成示例：,軸系裝配圖的完成示例：,l2,兩軸承間距l(xiāng)4=60+1+15=76,皮帶到軸承間距l(xiāng)5,l1=聯(lián)軸器軸段差其標準,l