高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸課件

1、1,第14章 軸,14.1軸的類型、功用和常用材料 14.2軸的設(shè)計(jì)步驟,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,2,目的要求:了解轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸及其他類型的軸的基本功能; 掌握階梯軸的結(jié)構(gòu)，軸上零件的固定。軸向固定和周向固定的方法，軸的工藝性，提高軸疲勞強(qiáng)度。 教學(xué)重點(diǎn):轉(zhuǎn)軸、階梯軸；零件在軸上的軸向固定和軸向固定的方法。 教學(xué)難點(diǎn):轉(zhuǎn)軸和傳動(dòng)軸的區(qū)分；軸肩高度的選擇和確定。,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,3,一、軸的用途與分類,1、功用：1）支承回轉(zhuǎn)零件；2）傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力,2、分類：,按承載情況分：,轉(zhuǎn)軸扭矩和彎矩,心軸只受彎矩,傳動(dòng)軸主要受扭矩,14-1 軸的類型、功用和常用材料,例：齒輪、帶輪、鏈輪、凸輪,按

2、軸線情況分：,直軸,光軸,階梯軸,曲軸,撓性鋼絲軸,外形,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,4,轉(zhuǎn)軸：機(jī)器中最常見的軸，通常簡(jiǎn)稱為軸。工作時(shí)既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩。,例：減速器中的軸,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,5,傳動(dòng)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：汽車中連接變速箱與后橋之 間的軸。,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,6,心軸：用來支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件， 只承受彎矩而不傳遞轉(zhuǎn)矩。,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,7,直軸,光 軸,階 梯 軸,中心線為一直線的軸稱為直軸,在軸的全長上直徑都相等的直軸稱為光軸,各段直徑不等的直軸稱為階梯軸,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,8,曲軸,中心線為折線的軸稱為曲軸。 它主要用在需要將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

3、與往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的機(jī)械中。,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,9,軟 軸,把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)靈活地傳到任何位置的鋼絲軟軸稱為撓性軟軸,它由多組鋼絲分層卷繞而成, 其特點(diǎn)是具有良好的撓性。 它常用于醫(yī)療器械和小型機(jī)具等移動(dòng)設(shè)備上。,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,10,二. 軸的材料,軸的常用材料是碳鋼和合金鋼。,軸的材料種類很多，選擇時(shí)應(yīng)主要考慮如下因素：1.軸的強(qiáng)度、剛度及耐磨性要求；2.軸的熱處理方法及機(jī)加工工藝性的要求；3.軸的材料來源和經(jīng)濟(jì)性等。,碳鋼比合金鋼價(jià)格低廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低，可通過熱處理改善其綜合性能，加工工藝性好，故應(yīng)用最廣，一般用途的軸，多用中碳鋼，尤其是45號(hào)鋼，對(duì)于不重要或受力較小的軸也可

4、用Q235A等普通碳素鋼。 合金鋼具有比碳鋼更好的機(jī)械性能和淬火性能，但對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，且價(jià)格較貴，多用于對(duì)強(qiáng)度和耐磨性有特殊要求的軸。如20Cr、20CrMnTi等低碳合金鋼，經(jīng)滲碳處理后可提高耐磨性；20CrMoV、38CrMoAl等合金鋼，有良好的高溫機(jī)械性能，常用于在高溫、高速和重載條件下工作的軸。,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,11,值得注意的是：由于常溫下合金鋼與碳素鋼的彈性模量相差不多，因此當(dāng)其他條件相同時(shí)，如想通過選用合金鋼來提高軸的剛度是難以實(shí)現(xiàn)的。球墨鑄鐵和高強(qiáng)度鑄鐵因其具有良好的工藝性，不需要鍛壓設(shè)備，吸振性好，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低，近年來被廣泛應(yīng)用于制造結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的曲軸等。

5、只是鑄件質(zhì)量難于控制。軸的毛坯多用軋制的圓鋼或鍛鋼。,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,12,14.2 軸的設(shè)計(jì)步驟,設(shè)計(jì)軸的一般步驟為：,1）選材;,2）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑;,3）設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)，繪出軸的結(jié)構(gòu)草圖;,4）按彎扭合成進(jìn)行軸的強(qiáng)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(gè)危險(xiǎn)截面進(jìn)行校核。 若危險(xiǎn)截面強(qiáng)度不夠，則必須重新修改軸的結(jié)構(gòu)。,5）繪制軸的工作圖。,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,13,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,14,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,15,軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求：, 軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置。, 軸上零件應(yīng)有可靠的相對(duì)固定。, 軸應(yīng)具有良好的制造工藝

6、性和安裝工藝性等。, 形狀和尺寸應(yīng)有利于避免應(yīng)力集中。, 軸各部分的直徑和長度尺寸要合理。,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,16,14.2.1 軸上零件的定位和固定,1. 軸上零件的軸向定位和固定,軸與軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置,周向定位固定,不能有周向擺動(dòng),軸向定位固定,不能有軸向竄動(dòng),定位,軸與軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置,固定,零件在軸上的位置牢固可靠,零件在軸上的軸向定位要準(zhǔn)確、可靠。因此，必須使零件具有確定的安裝位置，以保證其承受軸向力作用時(shí)不會(huì)產(chǎn)生軸向位移。零件在軸上的軸向定位方法，主要取決于它所承受軸向力的大小。,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,17,多用于固定裝在軸端的零件, 一般采用細(xì)牙螺紋。 為防止

7、圓螺母松脫, 可采用加止動(dòng)墊圈或用雙圓螺母,（1）圓螺母,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,18,（2） 套 筒,在軸的中部, 當(dāng)兩個(gè)零件間距離較小時(shí), 常采用套筒作相對(duì)固定。使用套筒可簡(jiǎn)化軸的結(jié)構(gòu), 避免在軸上制出螺紋、 環(huán)形槽等, 能有效地提高軸的疲勞強(qiáng)度, 但增加了一些重量, 故套筒不應(yīng)太長。 且因套筒與軸的配合較松, 所以也不宜用于高速軸。,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,19,（3） 軸肩和軸環(huán),階梯軸上常采用軸肩或軸環(huán)定位。 軸肩或軸環(huán)是階梯軸上截面變化的部分, 由定位面和過渡圓角組成。 軸肩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 能承受較大的軸向力, 應(yīng)用較多。,r軸R孔或r軸C孔,軸肩高度滾動(dòng)軸承內(nèi)圈高度,軸肩或軸環(huán)的高度h必須大

8、于 R孔或 C孔,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,20,錯(cuò)誤,正確,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,21,擋圈通常與軸肩聯(lián)合使用定位, 常用的有螺釘鎖緊擋圈、 彈性擋圈和軸端擋圈三種。,（4）擋 圈,螺釘鎖緊擋圈用緊定螺釘固定在軸上, 若在軸上零件兩側(cè)各用一個(gè)鎖緊擋圈時(shí), 可任意調(diào)整軸上零件的位置, 裝拆方便。但緊定螺釘不能承受大的軸向力, 且釘端會(huì)引起軸應(yīng)力集中。,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,22,彈性擋圈這種固定方法簡(jiǎn)單, 但承受軸向力小, 且軸上需設(shè)溝槽, 也會(huì)因應(yīng)力集中而削弱軸的強(qiáng)度。,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,23,軸端擋圈(又稱壓板)常用于軸端零件的固定, 如圖中的聯(lián)軸器就是利用軸端擋圈和螺母將零件壓緊在軸肩上的。這種

9、固定方法工作可靠, 應(yīng)用頗廣。,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,24,2、軸上零件的周向定位與固定,1) 平鍵,3）花鍵,平鍵對(duì)中性好，用于較高精度，高速及受沖擊或交變載荷作用的場(chǎng)合。,2）半圓鍵,多用于錐型軸軸端，對(duì)軸的削弱大，適用于輕載。,承載工作能力強(qiáng)，定心精度高，導(dǎo)向性好，制造成本高。,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,25,4）緊定螺釘,14）過盈配合,5）銷,只能有較小的軸向力，對(duì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單也可做軸向固定。,用于受力不大的場(chǎng)合，可作安全銷使用。,對(duì)中性好，適用于不常拆卸的部件。,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,26,軸的形狀要力求簡(jiǎn)單，階梯軸的級(jí)數(shù)應(yīng)盡可能少，軸上各段的鍵槽、圓角半徑、倒角、中心孔等尺寸應(yīng)盡可能統(tǒng)一，以利

10、于加工和檢驗(yàn),軸上需磨削的軸段應(yīng)設(shè)計(jì)出砂輪越程槽，需車制螺紋的軸段應(yīng)有退刀槽,當(dāng)軸上有多處鍵槽時(shí)，應(yīng)使各鍵槽位于軸的同一母線上,為使軸便于裝配，軸端應(yīng)有倒角,對(duì)于階梯軸常設(shè)計(jì)成兩端小中間大的形狀，以便于零件從兩端裝拆,軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)使各零件在裝配時(shí)盡量不接觸其他零件的配合表面，軸肩高度不能妨礙零件的拆卸,14.2.2 軸結(jié)構(gòu)的工藝性,1）軸肩圓角r和倒角高度C,2）軸端倒角,3）砂輪越程槽,4）螺紋退刀槽,5）多個(gè)鍵槽,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,28,14.2.3 減小應(yīng)力集中，提高軸的疲勞強(qiáng)度,（1）合理布置軸上零件，減小軸的載荷。,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,29,（2）改善軸上零件的結(jié)構(gòu)，減小軸上的載荷。,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,30,（3）改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)，減小應(yīng)力集中,（4）改進(jìn)軸的表面硬度，提高軸的疲勞強(qiáng)度,軸系結(jié)構(gòu)改錯(cuò),四處錯(cuò)誤,正確答案,三處錯(cuò)誤,正確答案,兩處錯(cuò)誤,1.左側(cè)鍵太長，套筒無法裝入 2.多個(gè)鍵應(yīng)位于同一母線上,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,33,請(qǐng)完成如圖所示的軸系設(shè)計(jì)。,請(qǐng)選擇齒輪的裝配方向,高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸,34,1、各軸段直徑確定,軸上螺紋及花鍵部