第五章齒輪傳動(dòng)

1、第八章第八章 軸軸東北大學(xué)國(guó)家工科機(jī)東北大學(xué)國(guó)家工科機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)基地械基礎(chǔ)課程教學(xué)基地2 目錄 8.2 8.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8.3 8.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算軸的強(qiáng)度計(jì)算 8.1 8.1 概述概述 3 8.1 概述概述 （Introduction） 一、軸的分類一、軸的分類一、軸的分類一、軸的分類1 1、按承載分、按承載分心心 軸：只受彎矩軸：只受彎矩M M轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 軸：承受彎矩軸：承受彎矩M+M+扭矩扭矩T T傳動(dòng)軸：只受扭矩傳動(dòng)軸：只受扭矩T T4 8.1 概述概述 （Introduction） 一、軸的分類一、軸的分類2 2 按軸的形狀按軸的形狀 軟軟軸軸曲曲軸軸常常見見階階梯梯

2、軸軸直直軸軸)(5 8.1 概述概述 （Introduction） 二、二、軸的常用材料軸的常用材料二、二、軸的常用材料軸的常用材料常用材料：優(yōu)質(zhì)碳鋼常用材料：優(yōu)質(zhì)碳鋼 4545，3535，50 50 正火或調(diào)質(zhì)正火或調(diào)質(zhì)一般的軸：普通碳鋼一般的軸：普通碳鋼 Q235Q235，Q275Q275重要的軸：合金鋼重要的軸：合金鋼 4040CrCr，35SiMn 35SiMn 調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì) 表面淬火表面淬火注：注：高強(qiáng)材料對(duì)應(yīng)力集中敏感高強(qiáng)材料對(duì)應(yīng)力集中敏感 軸的剛度不足時(shí)，應(yīng)加大軸的截面，減小跨距軸的剛度不足時(shí)，應(yīng)加大軸的截面，減小跨距 三、軸設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則三、軸設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則軸上零件裝拆方便軸上零件

3、定位可靠加工工 藝性好1 1、 具有足夠的強(qiáng)度和剛度，具有足夠的強(qiáng)度和剛度， 使用中不發(fā)生斷裂和過大的彈性變形使用中不發(fā)生斷裂和過大的彈性變形2 2、 結(jié)構(gòu)合理結(jié)構(gòu)合理 6 8.2 8.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、一、軸的各部分名稱軸的各部分名稱7 8.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、軸上零件的軸向定位1 1、軸肩或軸環(huán)、軸肩或軸環(huán)h=h=（2 23 3）C=(2C=(23)R (h=33)R (h=35mm)5mm)rR ,rCrR ,rC與標(biāo)準(zhǔn)件配合的軸段與標(biāo)準(zhǔn)件配合的軸段 d,h,rd,h,r參考標(biāo)準(zhǔn)件確定參考標(biāo)準(zhǔn)件確定2 2、軸套、軸套( (活動(dòng)的軸肩或軸環(huán)活動(dòng)的軸肩或軸環(huán)) )軸

4、套的徑向尺寸參照定位軸肩確定軸套的徑向尺寸參照定位軸肩確定軸套定位的零件軸套定位的零件: :輪轂長(zhǎng)輪轂長(zhǎng)- -軸段長(zhǎng)軸段長(zhǎng)=2=23 3mmmm軸套與軸為過渡配合軸套與軸為過渡配合定位結(jié)構(gòu)要求定位結(jié)構(gòu)要求常用定位方法常用定位方法8 8.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3 3、其他軸向定位方法、其他軸向定位方法緊定螺釘（圖緊定螺釘（圖8-168-16a a，e e）彈性擋圈（圖彈性擋圈（圖8-168-16b b）軸端擋圈（圖軸端擋圈（圖8-168-16c c，f f）圓圓 螺螺 母（圖母（圖8-168-16d d）緊定螺釘（圖緊定螺釘（圖8-168-16a a，e e）彈性擋圈（圖彈性擋圈（圖8-1

5、68-16b b）圓圓 螺螺 母（圖母（圖8-168-16d d）軸端擋板（圖軸端擋板（圖8-168-16c c，f f）常用軸向定位方法常用軸向定位方法9 8.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4 4、軸系整體軸向定位、軸系整體軸向定位軸承端蓋軸承端蓋三、軸上零件的周向定位三、軸上零件的周向定位-鍵鍵, ,花鍵花鍵, ,銷，銷，緊配合緊配合四、軸的結(jié)構(gòu)工藝性四、軸的結(jié)構(gòu)工藝性1 1、減少應(yīng)力集中、減少應(yīng)力集中軸的圓角盡可能大，重載軸軸的圓角盡可能大，重載軸r r0.1d0.1d相鄰軸段直徑差不要太大相鄰軸段直徑差不要太大減少應(yīng)力集中的常用結(jié)構(gòu)形式（圖減少應(yīng)力集中的常用結(jié)構(gòu)形式（圖8-138-13，

6、8-148-14）常用周向定位方法常用周向定位方法10 8.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2 2、加工方便、加工方便軸的形狀力求簡(jiǎn)單軸的形狀力求簡(jiǎn)單, ,減少軸段的變化減少軸段的變化. .軸的所有鍵槽在一條直線上軸的所有鍵槽在一條直線上, ,圓角盡量統(tǒng)一圓角盡量統(tǒng)一有必要的螺紋退刀槽有必要的螺紋退刀槽, ,砂輪越程槽砂輪越程槽11 8.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3 3、裝拆方便、裝拆方便軸端有軸端有4545倒角倒角非定位軸肩，非定位軸肩，h=0.5 h=0.5 1mm1mm零件間留必要的軸向間隙零件間留必要的軸向間隙滾動(dòng)軸承定位軸肩低于軸承內(nèi)圈厚度滾動(dòng)軸承定位軸肩低于軸承內(nèi)圈厚度 12 8.2

7、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4 4、軸上零件合理布置、軸上零件合理布置改變軸的受力狀態(tài)改變軸的受力狀態(tài)13 8.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四、軸的設(shè)計(jì)步驟四、軸的設(shè)計(jì)步驟2 2、確定最小軸徑、確定最小軸徑d dminmin 按軸只受扭矩作用按軸只受扭矩作用 設(shè)計(jì)式設(shè)計(jì)式: : A A =110=110160,160,材質(zhì)好、彎矩小、載荷平穩(wěn)取小值材質(zhì)好、彎矩小、載荷平穩(wěn)取小值336 2010559nPAnPdT . 2 . 01055. 936TTTdnPWT 1 1、確定軸上零件的裝配方案、確定軸上零件的裝配方案- -裝配方案影響結(jié)構(gòu)裝配方案影響結(jié)構(gòu)3 3、考慮軸上零件的定位和裝拆要求，確定

8、各軸段的徑向尺寸、考慮軸上零件的定位和裝拆要求，確定各軸段的徑向尺寸 由外向內(nèi)由外向內(nèi)4 4、考慮軸上零件的定位和裝拆要求，確定各軸段的軸向尺寸、考慮軸上零件的定位和裝拆要求，確定各軸段的軸向尺寸 由內(nèi)向外由內(nèi)向外5 5、精確校核軸的強(qiáng)度、精確校核軸的強(qiáng)度14 8.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算軸的強(qiáng)度計(jì)算一、彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算一、彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算1 1、繪出軸的空間受力圖、繪出軸的空間受力圖2 2、外載荷向軸線簡(jiǎn)化、外載荷向軸線簡(jiǎn)化3 3、空間力系分解為、空間力系分解為: :XYXY（V V面）、面）、XZXZ（H H面）面）力系和扭矩力系力系和扭矩力系4 4、求解、求解XYXY平面力系得支反力和彎矩，平面

9、力系得支反力和彎矩， 并作彎矩圖并作彎矩圖5 5、求解、求解XZXZ平面力系得支反力和彎矩，平面力系得支反力和彎矩， 并作彎矩圖并作彎矩圖6 6、求合成彎矩、求合成彎矩, ,作合成彎矩圖作合成彎矩圖7 7、計(jì)算扭矩，作扭矩圖、計(jì)算扭矩，作扭矩圖8 8、求當(dāng)量彎矩、求當(dāng)量彎矩, ,作當(dāng)量彎矩圖作當(dāng)量彎矩圖VMHMT22VHMMM 22)( TMMv 15 中中式式 )( 22TMMv 應(yīng)力折算系數(shù)應(yīng)力折算系數(shù)( (將將 ) ) 考慮考慮T T引起的引起的與與M M引起的引起的循環(huán)特性不同，將循環(huán)特性不同，將折算成等效的折算成等效的9 9、校核危險(xiǎn)截面強(qiáng)度、校核危險(xiǎn)截面強(qiáng)度 131 . 0 bvc

10、adM31 1 . 0 bvMd或或 注：鍵槽削弱軸的強(qiáng)度注：鍵槽削弱軸的強(qiáng)度, ,一個(gè)鍵槽一個(gè)鍵槽, ,軸徑軸徑d d 加大加大45%,45%, 兩個(gè)鍵槽兩個(gè)鍵槽, ,軸徑軸徑d d 加大加大710% 710% 3 .011 bb（1 1）軸單向穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)）軸單向穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn), , 為靜應(yīng)力為靜應(yīng)力 （2 2）頻繁啟動(dòng)或扭矩波動(dòng)）頻繁啟動(dòng)或扭矩波動(dòng), , 為脈動(dòng)變應(yīng)力為脈動(dòng)變應(yīng)力 6 .001 bb（3 3）軸頻繁正反轉(zhuǎn)）軸頻繁正反轉(zhuǎn), ,為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力 111 bb8.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算軸的強(qiáng)度計(jì)算16 8.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算軸的強(qiáng)度計(jì)算二、按疲勞強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)二、按疲勞強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)考慮應(yīng)力集中、尺寸因素、表面狀態(tài)對(duì)軸疲勞強(qiáng)度的影響考慮應(yīng)力集中、尺寸因素、表面狀態(tài)對(duì)軸疲勞強(qiáng)度的影響 SSSSSSca 22全全系系數(shù)數(shù)彎彎矩矩產(chǎn)產(chǎn)生生正正應(yīng)應(yīng)力力作作用用安安 makS1全全系系數(shù)數(shù)扭扭矩矩產(chǎn)產(chǎn)生生剪剪應(yīng)應(yīng)力力作作用用安安 makS117 8.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算軸的強(qiáng)度計(jì)算三、按靜強(qiáng)度計(jì)算軸的安全系數(shù)三、按靜強(qiáng)度計(jì)算軸的安全系數(shù) 對(duì)瞬時(shí)過載較大的軸，按尖峰載荷計(jì)算靜強(qiáng)度對(duì)瞬時(shí)過載較大的軸，按尖峰載荷計(jì)算靜強(qiáng)度 0