機械設計基礎-第14章軸

1、中國地質(zhì)大學專用 作者： 潘存云教授 第第14章章 軸軸 14-1 軸的功用和類型軸的功用和類型14-2 軸的材料軸的材料14-3 軸的結構設計軸的結構設計中國地質(zhì)大學專用 作者： 潘存云教授 設計：潘存云14-1 軸的功用和類型軸的功用和類型 功用：功用：用來支撐旋轉(zhuǎn)的機械零件，如齒輪、帶輪、用來支撐旋轉(zhuǎn)的機械零件，如齒輪、帶輪、 鏈輪、凸輪等。鏈輪、凸輪等。類類型型轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸傳遞扭矩又承受彎矩。傳遞扭矩又承受彎矩。按承受載荷分有按承受載荷分有 分類：分類：按軸的形狀分有按軸的形狀分有 帶式運帶式運輸機輸機減速器減速器電動機電動機轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸中國地質(zhì)大學專用 作者： 潘存云教授 14-1 軸的功用

2、和類型軸的功用和類型 功用：功用：用來支撐旋轉(zhuǎn)的機械零件，如齒輪、帶輪、用來支撐旋轉(zhuǎn)的機械零件，如齒輪、帶輪、 鏈輪、凸輪等。鏈輪、凸輪等。類類型型轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸傳遞扭矩又承受彎矩。傳遞扭矩又承受彎矩。按承受載荷分有按承受載荷分有 分類：分類：按軸的形狀分有按軸的形狀分有 傳動軸傳動軸只傳遞扭矩只傳遞扭矩發(fā)動機發(fā)動機后橋后橋傳動軸傳動軸中國地質(zhì)大學專用 作者： 潘存云教授 設計：潘存云14-1 軸的功用和類型軸的功用和類型 功用：功用：用來支撐旋轉(zhuǎn)的機械零件，如齒輪、帶輪、用來支撐旋轉(zhuǎn)的機械零件，如齒輪、帶輪、 鏈輪、凸輪等。鏈輪、凸輪等。類類型型轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸傳遞扭矩又承受彎矩傳遞扭矩又承受彎矩 按承受

3、載荷分有按承受載荷分有 分類：分類：按軸的形狀分有按軸的形狀分有傳動軸傳動軸只傳遞扭矩只傳遞扭矩心軸心軸只承受彎矩只承受彎矩前輪輪轂前輪輪轂固定心軸固定心軸火車輪軸火車輪軸車廂重力車廂重力 前叉前叉自行車自行車前輪軸前輪軸支撐反力支撐反力轉(zhuǎn)動心軸轉(zhuǎn)動心軸中國地質(zhì)大學專用 作者： 潘存云教授 14-1 軸的功用和類型軸的功用和類型 功用：功用：用來支撐旋轉(zhuǎn)的機械零件，如齒輪、帶輪、用來支撐旋轉(zhuǎn)的機械零件，如齒輪、帶輪、 鏈輪、凸輪等。鏈輪、凸輪等。類類型型轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸傳遞扭矩又承受彎矩傳遞扭矩又承受彎矩 按承受載荷分有按承受載荷分有 分類：分類：按軸的形狀分有按軸的形狀分有 傳動軸傳動軸只傳遞扭矩只

4、傳遞扭矩心軸心軸只承受彎矩只承受彎矩直軸直軸中國地質(zhì)大學專用 作者： 潘存云教授 14-1 軸的功用和類型軸的功用和類型 功用：功用：用來支撐旋轉(zhuǎn)的機械零件，如齒輪、帶輪、用來支撐旋轉(zhuǎn)的機械零件，如齒輪、帶輪、 鏈輪、凸輪等。鏈輪、凸輪等。類類型型轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸傳遞扭矩又承受彎矩傳遞扭矩又承受彎矩 按承受載荷分有按承受載荷分有 分類：分類：按軸的形狀分有按軸的形狀分有 傳動軸傳動軸只傳遞扭矩只傳遞扭矩心軸心軸只承受彎矩只承受彎矩直軸直軸曲軸曲軸中國地質(zhì)大學專用 作者： 潘存云教授 設計：潘存云本章只研究直軸14-1 軸的功用和類型軸的功用和類型 功用：功用：用來支撐旋轉(zhuǎn)的機械零件，如齒輪、帶輪、用來

5、支撐旋轉(zhuǎn)的機械零件，如齒輪、帶輪、 鏈輪、凸輪等。鏈輪、凸輪等。類類型型轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸傳遞扭矩又承受彎矩傳遞扭矩又承受彎矩 按承受載荷分有按承受載荷分有 分類：分類：按軸的形狀分有按軸的形狀分有傳動軸傳動軸只傳遞扭矩只傳遞扭矩心軸心軸只承受彎矩只承受彎矩直軸直軸曲軸曲軸撓性鋼絲軸撓性鋼絲軸設計任務：設計任務：選材、結構設計、強度和剛度設計、確選材、結構設計、強度和剛度設計、確 定尺寸等定尺寸等中國地質(zhì)大學專用 作者： 潘存云教授 種種類類碳素鋼碳素鋼 3535、4545、5050、Q235Q235軸的毛坯軸的毛坯: :一般用圓鋼或鍛件，有時也用鑄鋼或球墨鑄鐵。圓鋼或鍛件，有時也用鑄鋼或球墨鑄鐵。14

6、-2 軸的材料軸的材料 合金鋼合金鋼 20Cr20Cr、20CrMnTi20CrMnTi、40CrNi40CrNi、38CrMoAlA38CrMoAlA等等用途：用途：碳素結構鋼因具有較好的綜合力學性能，應用較碳素結構鋼因具有較好的綜合力學性能，應用較多，尤其是多，尤其是4545鋼應用最廣鋼應用最廣。合金鋼具有較高的力學性能，。合金鋼具有較高的力學性能，但價格較貴，多用于有但價格較貴，多用于有特殊要求的軸。特殊要求的軸。如用球墨鑄鐵制造曲軸和凸輪軸，具有成本低廉、吸振性較好、對應力集中的敏感較低、強度較好等優(yōu)點。為了改善力學性能正火或調(diào)質(zhì)處理。正火或調(diào)質(zhì)處理。表表14-1 14-1 軸的常用材

7、料及其主要力學性能軸的常用材料及其主要力學性能材料及熱處理材料及熱處理毛坯直徑毛坯直徑mm硬度硬度HBSHBS強度極限強度極限b b 屈服極限屈服極限s s MPaMPa彎曲疲勞極限彎曲疲勞極限-1-1應用說明應用說明Q235Q235440440240240200200用于不重要或載荷不大的軸35 35 正火正火520520270270250250有較好的塑性和適當?shù)膹姸龋捎糜谝话闱S、轉(zhuǎn)軸。100100149149187187中國地質(zhì)大學專用 作者： 潘存云教授 設計：潘存云設計任務：設計任務：使軸的各部分具有合理的形狀和尺寸。使軸的各部分具有合理的形狀和尺寸。14-3 軸的結構設計軸的結

8、構設計設計要求：設計要求： 1.軸應便于制造，軸上零件要易于裝拆；軸應便于制造，軸上零件要易于裝拆；(制造安裝) 2.軸和軸上零件要有準確的工作位置；軸和軸上零件要有準確的工作位置；(定位) 3.各零件要牢固而可靠地相對固定；各零件要牢固而可靠地相對固定；(固定) 4.改善應力狀況，減小應力集中。改善應力狀況，減小應力集中。軸端擋圈軸端擋圈 帶輪帶輪軸承蓋軸承蓋套筒套筒齒輪齒輪滾動軸承滾動軸承設計：潘存云典型典型軸系軸系結構結構中國地質(zhì)大學專用 作者： 潘存云教授 設計：潘存云裝零件的軸端應有倒角，需要磨削的軸端有砂輪越程槽，裝零件的軸端應有倒角，需要磨削的軸端有砂輪越程槽，車螺紋的軸端應有退

9、刀槽。車螺紋的軸端應有退刀槽。設計：潘存云 為便于軸上零件的裝拆，一般軸都做成從軸端逐為便于軸上零件的裝拆，一般軸都做成從軸端逐漸向中間增大的階梯狀。漸向中間增大的階梯狀。零件的安裝次序一、制造安裝要求一、制造安裝要求倒角倒角取值見P119中國地質(zhì)大學專用 作者： 潘存云教授 設計：潘存云零件的零件的軸向定位軸向定位由軸肩或套筒來實現(xiàn)。由軸肩或套筒來實現(xiàn)。二、軸上零件的定位二、軸上零件的定位 4、5間的軸肩使齒輪在軸上定位，1、2間的軸肩使帶輪定位，6、7間的軸肩使右端滾動軸承定位。設計：潘存云軸肩軸肩階梯軸上截面變化之處。階梯軸上截面變化之處。起軸向定位作用。 軸肩套筒套筒1212中國地質(zhì)大

10、學專用 作者： 潘存云教授 設計：潘存云設計：潘存云軸向固定軸向固定由軸肩、套筒、螺母或軸端擋圈來實現(xiàn)。由軸肩、套筒、螺母或軸端擋圈來實現(xiàn)。三、軸上零件的固定三、軸上零件的固定齒輪受軸向力時，向右是通過4、5間的軸肩，并由6、7間的軸肩頂在滾動軸承的內(nèi)圈上；向左則通過套筒頂在滾動軸承的內(nèi)圈上。帶輪的軸向固定是靠1、2間的軸肩和軸端當圈。雙向固定雙向固定中國地質(zhì)大學專用 作者： 潘存云教授 設計：潘存云設計：潘存云設計：潘存云設計：潘存云無法采用套筒或套筒太長時，可采用無法采用套筒或套筒太長時，可采用雙圓螺母雙圓螺母加以固定。加以固定。軸肩的尺寸要求軸肩的尺寸要求:r C1 或或 r Rb1.4

11、h(與滾動軸承相配合處的與滾動軸承相配合處的h和和b值值,見軸承標準見軸承標準)DdrR軸端擋圈軸端擋圈雙圓螺母雙圓螺母DdC1rh(0.07d+3)(0.1d+5)mm裝在軸端上的零件往往采用裝在軸端上的零件往往采用軸端擋圈軸端擋圈固定。固定。C1Ddr取值見P119DdrRhhb中國地質(zhì)大學專用 作者： 潘存云教授 設計：潘存云設計：潘存云設計：潘存云設計：潘存云軸向力較小時，軸向力較小時，可采彈性擋圈或緊定螺釘來實現(xiàn)?？刹蓮椥該跞蚓o定螺釘來實現(xiàn)。周向固定周向固定大多采用鍵、花鍵、或過盈配合等聯(lián)接形大多采用鍵、花鍵、或過盈配合等聯(lián)接形式來實現(xiàn)。式來實現(xiàn)。為了加工方便，鍵槽應設計成同一加工

12、直線上，且緊可能采用同一規(guī)格的鍵槽截面尺寸。鍵槽應設計成同一加工直線鍵槽應設計成同一加工直線中國地質(zhì)大學專用 作者： 潘存云教授 設計：潘存云設計：潘存云設計：潘存云TTTTTQ方案方案b 四、改善軸的受力狀況，減小應力集中四、改善軸的受力狀況，減小應力集中 圖示為起重機卷筒兩種布置方案。A圖中大齒輪和卷筒聯(lián)成一體，轉(zhuǎn)距經(jīng)大齒輪直接傳遞給卷筒，故卷筒軸只受彎矩而不傳遞扭矩。圖b中軸同時受彎矩和扭矩作用。故載荷相同時，圖a結構軸的直徑要小。輸出輸出輸出輸出 輸入輸入Tmax= T1+T2Tmax = T11.改善受力狀況改善受力狀況當軸上有兩處動力輸出時，為了減小軸上的載荷，應將輸入輪布置在中間。T2T1T1+T2T1T1+T2T2合理合理不合理不合理 TTQ方案方案 a輸出輸出輸出輸出輸入輸入FtFt中國地質(zhì)大學專用 作者： 潘存云教授 設計：潘存云設計：潘存云設計：潘存云設計：潘存云Rdd/430 2.減小應力集中減小應力集中合金鋼對應力集中比較敏感，應加以注意。合金鋼對應力集中比較敏感，應加以注意。應力集中出現(xiàn)在截面突然發(fā)生變化的。應力集中出現(xiàn)在截面