機械設(shè)計軸PPT課件

1、直軸直軸幾何軸線幾何軸線(zhu xin)在同一條直在同一條直線上的軸線上的軸鋼絲鋼絲(n s)軟軸軟軸（flexible shaft）由多組鋼絲由多組鋼絲(n s)分層卷分層卷繞而成，有良好繞而成，有良好的撓性的撓性第1頁/共34頁第一頁，共35頁。心軸（心軸（mandrel） 按傳遞按傳遞(chund)載荷分載荷分只承受只承受(chngshu)彎矩不受扭矩彎矩不受扭矩的軸的軸第2頁/共34頁第二頁，共35頁。傳動軸傳動軸(transmission shaft)主要主要(zhyo)受受扭矩或彎矩很小扭矩或彎矩很小的軸的軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸(zhunzhu)既受彎矩又既受彎矩又受扭矩的軸受扭矩的軸第3頁

2、/共34頁第三頁，共35頁。光軸（光軸（plain shaft）階梯階梯(jit)軸（軸（stepped shaft）空心空心(kng xn)軸（軸（hollow shaft）實心實心(shxn)軸（軸（solid shaft） 從加工工藝上考慮，最好做成直軸，但軸上從加工工藝上考慮，最好做成直軸，但軸上零件不好固定；零件不好固定； 從受力角度考慮，最好是等強度的拋物線回從受力角度考慮，最好是等強度的拋物線回轉(zhuǎn)體，但不好加工，零件也不好固定；轉(zhuǎn)體，但不好加工，零件也不好固定； 所以，軸都做成階梯軸。所以，軸都做成階梯軸。 按軸的外形分按軸的外形分形狀簡單，形狀簡單，加工方便，加工方便，軸上零件

3、裝軸上零件裝配定位困難配定位困難能滿足定位能滿足定位和裝配方便和裝配方便的需要的需要第4頁/共34頁第四頁，共35頁。2. 軸的材料軸的材料(cilio) 碳素鋼碳素鋼常用常用(chn yn)30、40、45號鋼號鋼 合金鋼合金鋼40Cr、40CrNi、20Cr、38SiMnMo價格便宜，對應(yīng)力集中敏感性小，為了保證機械價格便宜，對應(yīng)力集中敏感性小，為了保證機械性能，應(yīng)進行性能，應(yīng)進行(jnxng)調(diào)質(zhì)或正火處理。調(diào)質(zhì)或正火處理。具有較高的機械強度，更好的淬火性能，所以，在具有較高的機械強度，更好的淬火性能，所以，在傳遞大功率、減輕重量、提高軸頸耐磨性時采用。傳遞大功率、減輕重量、提高軸頸耐磨

4、性時采用。第5頁/共34頁第五頁，共35頁。強度強度(qingd)和剛和剛度計算；度計算；振動穩(wěn)定性計算振動穩(wěn)定性計算 ；結(jié)構(gòu)設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計。3. 軸設(shè)計的主要軸設(shè)計的主要(zhyo)內(nèi)容內(nèi)容 鑄鐵鑄鐵(zhti)QT6003、QT8002 選擇軸的材料和熱處理方式時，主要考慮強度選擇軸的材料和熱處理方式時，主要考慮強度和耐磨性，而不是軸的彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度。和耐磨性，而不是軸的彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度。 易做成復雜的外形，價廉，具有良好的吸振性易做成復雜的外形，價廉，具有良好的吸振性和耐磨性，對應(yīng)力集中敏感性較低，但鑄造品和耐磨性，對應(yīng)力集中敏感性較低，但鑄造品質(zhì)難控制，可靠性較差質(zhì)難控制，可靠性較差 第

5、6頁/共34頁第六頁，共35頁。二、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計二、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計第7頁/共34頁第七頁，共35頁。軸在機器中的安裝位置及形式；軸在機器中的安裝位置及形式；軸上零件的類型、尺寸、數(shù)量；軸上零件的類型、尺寸、數(shù)量； 軸上載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布；軸上載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布； 軸承的類型、尺寸和布置；軸承的類型、尺寸和布置；軸的毛坯和加工工藝軸的毛坯和加工工藝(gngy)；軸上零件的裝配方案。軸上零件的裝配方案。1. 影響影響(yngxing)軸結(jié)構(gòu)軸結(jié)構(gòu)的因素的因素第8頁/共34頁第八頁，共35頁。裝裝配配方方案案對對軸軸結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)(jigu)的的影影響響一一端端(ydun)裝裝配配兩兩端

6、端(lin dun)裝裝配配第9頁/共34頁第九頁，共35頁。2. 軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足(mnz)的條件的條件 裝在軸上的零件有準確的工作位置；裝在軸上的零件有準確的工作位置； 便于零件的拆裝和調(diào)整；便于零件的拆裝和調(diào)整； 具有具有(jyu)(jyu)良好的加工工藝性。良好的加工工藝性。第10頁/共34頁第十頁，共35頁。軸與軸承軸與軸承(zhuchng)配合的部分配合的部分軸頸（軸頸（neck of shaft）軸頭軸頭(zhu tu)（axle-neck）3. 軸各段的名稱軸各段的名稱(mngchng)軸肩（軸肩（shaft shoulder）軸身軸身軸和回轉(zhuǎn)零件的配合部分軸和回轉(zhuǎn)

7、零件的配合部分軸的直徑變化所形軸的直徑變化所形成的階梯處成的階梯處聯(lián)接軸頸和聯(lián)接軸頸和軸頭的部分軸頭的部分第11頁/共34頁第十一頁，共35頁。 擬定擬定(ndng)軸上零件的裝軸上零件的裝配方案配方案選方案時，應(yīng)盡量減少軸上零件的個數(shù)、軸自選方案時，應(yīng)盡量減少軸上零件的個數(shù)、軸自重，有好的加工重，有好的加工(ji gng)工藝性和合理的受工藝性和合理的受力力 4. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法(fngf) 確定軸的基本直徑和各段長度確定軸的基本直徑和各段長度2 . 01095534TTdnP 3033434min 2 . 010955 2 . 010955nPAnPnPdTT n軸的轉(zhuǎn)速

8、（軸的轉(zhuǎn)速（rmin）P軸傳遞的功率（軸傳遞的功率（kW） 許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（MPa）A0系數(shù)，查表系數(shù)，查表153T 第12頁/共34頁第十二頁，共35頁。對空心對空心(kng xn)軸：軸：d100mm時：時： 單鍵槽增大單鍵槽增大(zn d)3%，雙鍵槽增大，雙鍵槽增大(zn d)7%；d100mm時：時： 單鍵槽增大單鍵槽增大(zn d)57%，雙鍵槽增大，雙鍵槽增大(zn d)1015%340min)1( nPAd空心軸內(nèi)外徑比系數(shù)空心軸內(nèi)外徑比系數(shù) 6 60 05 50 0.1 ，一般，一般dd第13頁/共34頁第十三頁，共35頁。 軸上零件軸上零件(ln jin)(

9、ln jin)的的軸向定位軸向定位軸肩定位軸肩定位(dngwi)定位定位(dngwi)軸軸肩的高度肩的高度h(0.070.1)d 非定位軸肩高度為非定位軸肩高度為12mm第14頁/共34頁第十四頁，共35頁。 套筒定位套筒定位(dngwi)用于兩個用于兩個(lin )零件之間的定位，不易用于較零件之間的定位，不易用于較大距離兩零件之間的軸向定位，不易用于高速旋大距離兩零件之間的軸向定位，不易用于高速旋轉(zhuǎn)之處轉(zhuǎn)之處套筒套筒軸長比輪轂軸長比輪轂(lng)寬度短寬度短23mm第15頁/共34頁第十五頁，共35頁。 軸端擋圈定位軸端擋圈定位(dngwi)(dngwi) 圓螺母定位圓螺母定位(dngwi

10、)可以承受較大可以承受較大(jio d)的軸向的軸向力，適用于軸端零件的定位力，適用于軸端零件的定位可承受大的軸向力，有應(yīng)力集中，可承受大的軸向力，有應(yīng)力集中，用于軸端零件的定位。用于軸端零件的定位。第16頁/共34頁第十六頁，共35頁。 軸承軸承(zhuchng)(zhuchng)端蓋定位端蓋定位用于整個用于整個(zhngg)軸的軸向軸的軸向定位定位軸承軸承(zhuchng)端蓋端蓋(透蓋透蓋)軸軸承承端端蓋蓋(悶悶蓋蓋)第17頁/共34頁第十七頁，共35頁。 彈性彈性(tnxng)檔圈定位檔圈定位 緊定螺釘緊定螺釘(ludng)定位定位 鎖緊檔圈定位鎖緊檔圈定位(dngwi)只只能能承承受

11、受不不大大的的軸軸向向力力第18頁/共34頁第十八頁，共35頁。適用適用(shyng)于有沖擊載荷和于有沖擊載荷和同心度要求較高同心度要求較高的場合的場合鍵、花鍵、過盈配合鍵、花鍵、過盈配合(pih)、緊定螺、緊定螺釘釘圓錐圓錐(yunzhu)面定位面定位軸上零件的周向定位軸上零件的周向定位第19頁/共34頁第十九頁，共35頁。5. 軸的結(jié)構(gòu)軸的結(jié)構(gòu)(jigu)工工藝性藝性盡量增大盡量增大(zn d)過渡圓角半徑，軸上各處過渡圓角半徑，軸上各處的圓角半徑應(yīng)盡可能統(tǒng)一的圓角半徑應(yīng)盡可能統(tǒng)一為便于為便于(biny)裝配零件，應(yīng)裝配零件，應(yīng)去毛刺，軸端制出去毛刺，軸端制出45倒角倒角進行磨削加工要進

12、行磨削加工要有砂輪越程槽有砂輪越程槽要車制螺紋，需要車制螺紋，需要退刀槽要退刀槽鍵槽應(yīng)置于同一直線上鍵槽應(yīng)置于同一直線上第20頁/共34頁第二十頁，共35頁。三、軸的計算三、軸的計算(j sun)1. 軸的強度軸的強度(qingd)校校核計算核計算 按彎扭合成按彎扭合成(hchng)強度強度條件計算條件計算 畫出扭矩圖（畫出扭矩圖（T） 水平力水平力FNH和和MH MH 和和MV的合成的合成22VHMMM 計算彎矩計算彎矩22)( TMMca 垂直力垂直力FNV和和MV第21頁/共34頁第二十一頁，共35頁。22)( TMMca 考慮扭矩和彎矩作用性質(zhì)差異的系數(shù)考慮扭矩和彎矩作用性質(zhì)差異的系數(shù)

13、按扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力性質(zhì)取：按扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力性質(zhì)?。红o應(yīng)力，靜應(yīng)力，脈動循環(huán)應(yīng)力，脈動循環(huán)應(yīng)力，對稱循環(huán)應(yīng)力，對稱循環(huán)應(yīng)力， 0.3 0.6 1 強度強度(qingd)校校核核)(122 WTMWMcaca第22頁/共34頁第二十二頁，共35頁。 軸承軸承(zhuchng)支點位支點位置的確定置的確定滾動軸承：寬度滾動軸承：寬度(kund)的的中點；中點；取取值值滑滑動動軸軸承承按按dBBedB5 . 0 時時，當當1 1dedB5 . 0 時時，當當1 1B)35. 025. 0(但但不不少少于于Be5 . 0 調(diào)調(diào)心心軸軸承承，第23頁/共34頁第二十三頁，共35頁。 按疲勞強度精確按疲勞強度精確(j

14、ngqu)校核校核只有只有(zhyu)法向法向應(yīng)力時應(yīng)力時SSSSSSca 22 SKSma 1只有只有(zhyu)扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力時時SKSma 1第24頁/共34頁第二十四頁，共35頁。 安全系數(shù)安全系數(shù)(nqun xsh)材料均勻材料均勻(jnyn)、載荷與應(yīng)力計算精確時，、載荷與應(yīng)力計算精確時，S1.31.5材料不夠均勻材料不夠均勻(jnyn)、計算精度較低時，、計算精度較低時，S1.51.8材料均勻材料均勻(jnyn)性和計算精度很低，或軸的性和計算精度很低，或軸的直徑直徑d200mm時，時，S1.82.5第25頁/共34頁第二十五頁，共35頁。 不滿足要求時可采取不滿足要求時可

15、采取(ciq)的的措施措施結(jié)構(gòu)設(shè)計上降低應(yīng)力集中結(jié)構(gòu)設(shè)計上降低應(yīng)力集中(jzhng)的的影響影響增大過渡圓角半徑；增大過渡圓角半徑；不在受載區(qū)加工螺紋不在受載區(qū)加工螺紋(luwn)；放松軸與零件的配合。放松軸與零件的配合。第26頁/共34頁第二十六頁，共35頁。采用能強化采用能強化(qinghu)機械性能的工機械性能的工藝方法藝方法減小表面減小表面(biomin)粗糙度粗糙度表面表面(biomin)強強化處理化處理表面表面(biomin)碾壓、噴碾壓、噴丸處理丸處理表面高頻淬火表面高頻淬火滲碳滲碳氰化氰化氮化氮化用高強度材料，或加大軸的直徑。用高強度材料，或加大軸的直徑。 按靜強度校核按靜強度

16、校核適用于瞬時過載很大，或應(yīng)力循適用于瞬時過載很大，或應(yīng)力循環(huán)不對稱性較為嚴重的軸環(huán)不對稱性較為嚴重的軸 強度條件強度條件SSSSSScaSSSSSS 22 第27頁/共34頁第二十七頁，共35頁。SS按屈服強度按屈服強度(qingd)的設(shè)計安的設(shè)計安全系數(shù)全系數(shù)高塑性材料軸高塑性材料軸4 . 12 . 1)6 . 0( SB， s s中塑性材料軸中塑性材料軸8 . 14 . 1)8 . 06 . 0( SB， s s低塑性材料軸，低塑性材料軸，S1.82鑄造鑄造(zhzo)軸，軸，S23SSca危險截面危險截面(jimin)靜強度的計算安全靜強度的計算安全系數(shù)系數(shù)第28頁/共34頁第二十八頁

17、，共35頁。只考慮彎矩和軸向力時的安全系數(shù)只考慮彎矩和軸向力時的安全系數(shù) SS)(maxmaxAFWMSSS 材料的抗彎屈服極限材料的抗彎屈服極限S Mmax軸危險截面軸危險截面(jimin)上的最大上的最大彎矩彎矩Fmax軸危險截面軸危險截面(jimin)上的最大上的最大軸向力軸向力A軸的危險截面軸的危險截面(jimin)的面積的面積W危險截面危險截面(jimin)的抗彎截面的抗彎截面(jimin)系數(shù)系數(shù)第29頁/共34頁第二十九頁，共35頁。TSSWTSmax 只考慮扭矩時的安全系數(shù)只考慮扭矩時的安全系數(shù) SS材料的抗扭屈服極限材料的抗扭屈服極限S SS )62. 055. 0( Tma

18、x軸危險軸危險(wixin)截面上的最大截面上的最大扭矩扭矩WT危險危險(wixin)截面的抗扭截面系截面的抗扭截面系數(shù)數(shù)第30頁/共34頁第三十頁，共35頁。2. 軸的剛度校核軸的剛度校核(xio h)計算計算 軸的彎曲軸的彎曲(wnq)剛度剛度校核校核414 ziiivdlLdyy li階梯軸第階梯軸第i 段的長度段的長度(chngd)di階梯軸第階梯軸第i 段的直徑段的直徑L階梯軸的計算長度階梯軸的計算長度(chngd)z階梯軸計算長度內(nèi)的軸段數(shù)階梯軸計算長度內(nèi)的軸段數(shù)y軸的允許撓度，查表軸的允許撓度，查表155載荷作用于兩支承之間時，載荷作用于兩支承之間時，Ll（支承跨矩）（支承跨矩）載荷作用于懸臂端時，載荷作用于懸臂端時，Ll+K （懸臂長度）懸臂長度） 軸的允許偏轉(zhuǎn)角，查表軸的允許偏轉(zhuǎn)角，查表155 第31頁/共34頁第三十一頁，共35頁。 軸的扭轉(zhuǎn)軸的扭轉(zhuǎn)(nizhun)剛度校核剛度校核光軸：光軸：1073. 54 PGIT階梯階梯(jit)軸：軸：11073. 514