軸系結構方案與軸常用材料及其機械性能

1、個人資料整理 僅限學習使用軸系結構設計高速軸的軸系結構設計,材料系數(shù)目為110。所以,有該軸的最小軸徑為圖2由于結構及工作需要將該軸定為齒輪軸，因此其材料須與齒輪材料相同，均為合金鋼，熱處理為調制處理考慮到該段開鍵槽的影響，軸徑增大6%,于是有:標準化取個人資料整理 僅限學習使用其他各段軸徑、長度的設計計算依據(jù)和過程見下表表6高速軸結構尺寸設計階梯軸段設計計算依據(jù)和過程計算結果第1段臼21.762560=1(響號慮鍵槽影第2段（住130(27.84850M形/ 法封圈尺、rt*定:_二1第3段（軸承由軸承尺寸頃選6007確定山35251第4段1|42.5(41.3145 第5段1-1齒頂圓直徑

2、 叵齒寬6570第6段1-14110第7段12sl35個人資料整理 僅限學習使用L1=92.5圖3L2=192.5L3=40個人資料整理 僅限學習使用三、軸承的壽命校核鑒于調整間隙的方便，軸承均采用正裝.預設軸承壽命為3年即12480h.校核步驟及計算結果見下表：表7軸承壽命校核步驟及計算結果計算步驟及內容計算結果6007軸承A端B端由手冊查出Cr、C0r及e、Y值Cr=12.5kNC0r=8.60kN e=0.68計算 Fs=eFr(7ffe Fr/2Y(3 類FsA=1809.55FsB=1584.66計算比值Fa/FrFaA /FrAeFaB /FrBPA=981.039 PB=981.

3、039個人資料整理 僅限學習使用計算軸承壽命9425.45h小于12480h由計算結果可見軸承6007合格.,2 中間軸的軸系結構設計、軸的結構尺寸設計所以,有該軸的最小軸徑為因鍵槽開在中間，其影響不預考慮標準化取 目 其他各段軸徑、長度的設計計算依據(jù)和過程見下表表8中間軸結構尺寸設計個人資料整理 僅限學習使用階梯軸段設計計算依據(jù)和過程計算結果一a33.6第1段由軸承尺寸確定（軸承預選6008 L=J 40 X 25第2段1 X I（考慮鍵槽影響45(44.68 77.5 匚 150第3段112.5第4段 9911091 T46第5段J/ -3940第6段25個人資料整理 僅限學習使用、軸的受

4、力分析及計算軸的受力模型簡化（見圖5及受力計算RrL1=51L2=105.75L3=106圖5由高速軸的受力分析知:個人資料整理 僅限學習使用三、軸承的壽命校核鑒于調整間隙的方便，軸承均采用正裝.預設軸承壽命為3年即12480h.校核步驟及計算結果見下表：表9軸承壽命校核步驟及計算結果計算步驟及內容計算結果6007A端B端個人資料整理 僅限學習使用由手冊查出Cr、C0r及e、Y值Cr=29kN C0r=19.2kN e=0.68確定X、Y值X= 1Y=0查載荷系數(shù)fP1.2十1導二1里荊口PA=4976.72PB=5982.60P=Fp(XFr+YFa計算軸承壽命10179.13h小于I.12

5、480h由計算結果可見軸承6007合格, .3低速軸的軸系結構設計一、軸的結構尺寸設計根據(jù)結構幾使用要求該軸設計成階梯軸，共分八段，如圖6所示:個人資料整理 僅限學習使用考慮到低速軸的載荷較大，材料選用45,熱處理調質處理，取材料系數(shù) 日 所以，有該軸的最小軸徑為:考慮到該段開鍵槽的影響，軸徑增大6%,于是有:標準化取其他各段軸徑、長度的設計計算依據(jù)和過程見下表：表10低速軸結構尺寸設計個人資料整理 僅限學習使用124第5段X 17875第6段20 208820第7段i 叵齒寬+1080(79.8119第8段一7024二、軸的受力分析及計算軸的受力模型簡化（見圖7及受力計算A個人資料整理 僅限

6、學習使用L1=71.5L2=119由中間軸的受力分析知：三、軸承的壽命校核鑒于調整間隙的方便，軸承均采用正裝.預設軸承壽命為3年即12480h.校核步驟及計算結果見下表：表11軸承壽命校核步驟及計算結果計算結果計算步驟及內容6014A端B端由手冊查出Cr、C0r及e、Y值Cr=98.5kNC0r=86.0kN e=0.68個人資料整理 僅限學習使用計算比值Fa/FrFaA /FrA e確定X、Y值XA=1 YA =0查載荷系數(shù)fP1.2計算當量載荷P=Fp(XFr+YFaPA=5796.24PB=6759.14計算軸承壽命763399h|1 X |大丁，12480h由計算結果可見軸承6014A

7、C、6007均合格，最終選用軸承6014四、軸的強度校核經分析知C、D兩處為可能的危險截 現(xiàn)來校核這兩處的強度：1)、合成彎矩個人資料整理 僅限學習使用2）、扭矩T圖3）、當量彎矩硬度HB抗拉強度屈服強度法彎曲疲勞極限叫)扭轉疲勞極限許用彎曲應力備 注 +1曲切Q235-A-4402401801051257040用于不重要或載荷不大的軸20正火251564202501801001257040用于載荷不大，要求韌性較高的場合。正火回火10030030050050070010315640038037036022020019018016515515014595908580125704035正火258

8、75403202301301657545用于有一定強度要求和加工塑性要求的軸。正火回火100300300500500750750 10001491871431871371875205004804604402702602402302202102051901851751201151101051001657545調質100300156207560540300280230220130125175855045正火252416103602601501959555應用最廣泛。正火回火100300300500500750170217 16221715621760058056054030029028027024

9、02352252151401351301251959555調質2002172556503602701552151006040Cr調質25100080048528024512070用于載荷較大，而無很大沖擊的重要軸。10030030050050080028622926921725570065060050045035032029525518517014535SiMn42SiMn調質2590075044525524512070性能接近40Cr,用于中小型軸。100300300400400 50022928621726921725519625580075070065052045040038035532

10、02952752051851701602451207040MnB調質25100080048528024512070性能同40Cr,用于重要的軸。 2002412867505003351952451207040CrNi調質25100080048528028513075用于很重要的軸35CrMo調質2510085050028524512070性能接近40CrNi,用于重載荷的軸。1003003005005008002072697507006506005505004504003503202952702001851701552451207038SiMnMo調質100300300500500800229

11、28621726919624118724175070065060050055050040036033531027021019517515527512070性能接近于35CrMo o37SiMn2MoV調質25100085049528527512070用于高強度、大尺寸和重載荷的軸。200400400600302 241286 24126983078038CrMoAlA調質30229100085049528527512575用于要求耐磨、高強且熱處理變形很小的（氮 化軸20Cr滲碳 淬火 回火15 60表面HRC 56 6285065055040037528021516021510060用于要求

12、強度、韌性均較高的軸（如齒輪軸、蝸 桿20CrMnTi滲碳 淬火 回火15表面HRC 56 6211008505253003651651001Cr13調質 6018721760042027515527513075用于腐蝕條件下工作的軸。2Cr13調質 100197248660450295170275130751Cr18Ni9Ti淬火60180100200,p-1 =0.156( a b+ a s其他性球能，墨一般可取鑄鐵t s(0.550.62小產0.36 a b6 0 = 1.4 a -1,T 0 1.5 T -1t -1 -0.31 a b.許.選用o- -1用靜應力時，重要零件取小值，一

13、般零件取大值。(T+i= bb/S b,許用疲勞應力b-1= (T-i/S -1個人資料整理 僅限學習使用各種發(fā)動機曲軸材料及熱處理用途材料預備熱處理最終熱處理工藝硬度HB)工藝層深mm硬度HB)轎車、輕型車拖拉機45 50Mn QT600-3正火 調質 正火170228217277229302感應淬火氮碳共滲：570 C, 180min油冷氮碳共滲：560 C, 180min油冷2 4.5 0.5 0.155 63 500HV0.1650HV載重車及拖拉機QT600-34545正火 正火 調質220 260163196207241感應淬火，自回火 感應淬火，自回火 感應淬火，自回火2.9 3

14、.53 4.5346 5855 63 55重型載重車45 QT900-2 35CrMo正火 正火+回火 調質280 321216269氮碳共滲感應淬火0.9 1.235300HV1053 58大馬力柴油機QT600-3 35CrNi3Mo 35CrMo QT600-3正火+回火 調質+穩(wěn)定化處理 調質正火+回火240 300滲氮，490 C, 60h離子滲氮，515 C, 40h 滲氮,510 C, 120h 0.3 0.5 0.7 600HV 550HV 600HV各種凸輪軸材料及熱處理工藝用途材料預備熱處理最終熱處理工藝硬度HB)工藝層深mm硬度HB小拖拉機 轎車 吉普QT600-3合金鑄

15、鐵45正火去應力退火 調質229302241302187229貝氏體等溫淬火 貝氏體等溫淬火氮碳共滲 感應淬火0.1 0.153.0 6.043 50 700HV 頸5563 齒4558載重車 拖拉機45 QT600-3正火去應力退火163197230280感應淬火貝氏體等溫淬火2.5 5.5頸5563 齒455845重型車20 QT600-350去應力退火 正火 170滲碳、淬火回火 貝氏體等溫淬火 感應淬火、回火1.3 1.71.5 2.058 6243 5159 63個人資料整理 僅限學習使用大馬力 柴油機船20CrMnTi正火-滲碳、淬火、回火1.7 2.256 61機車50Mn退火

16、去應力退火241285感應淬火凸輪軸頸251.5 458 6255 6245正火-感應淬火、回火1.3 2.550 55機床主軸材料和熱處理工作條件材料熱處理硬度原因使用實例1與滾動軸承配合2輕載荷或中等載荷，轉速低3精度要求不高4稍有沖擊載荷，交變載荷可以忽略不計45調質處理220250HB1調質后，保證主軸具有一定強度2精度要求不高一般機床主軸1與滾動軸承配合2輕載荷或中等載荷，轉速略高3裝配精度要求不太高4沖擊和交變載荷可以忽略不計45調質后局 部整體淬硬42 47HRC1有足夠的強度2軸頸及配件裝拆處得到需要的硬度3簡化熱處理操作4不承受較大沖擊載荷龍門銃床，立式銃床 小型立式車床等的

17、主 軸1與滾動軸承配合2輕載荷或中等載荷，轉速低2PV 150N - m/(Cns3精度要求不很高4沖擊，交變載荷不大45正火170 217HB1正火或調質后保證主軸具有一定的強度和韌性2軸頸處有滑動摩擦，需要有較高的硬度C650、C660、C848C等大重型車床主軸調質220250HB軸頸部分表面 淬硬48 53HRC1與滾動軸承配合2承受中等，轉速較高3精度要求較高4交變，沖擊載荷較小40Cr(42MnVB淬硬 調質后局部淬 硬42 47HRCM5257HRC1為保證有足夠的強度，選用 40Cr調質2軸頸和配件裝拆處得到需要的硬度3若無沖擊力，硬度要求取高值齒輪銃床，組合車床 等的主軸1與

18、滾動軸承配合2承受中等，轉速較高3精度要求較高4交變，沖擊載荷較小5工作中受沖擊載荷40Cr(42MnVB調質220250HB1調質后主軸有較高的強度和韌性2軸頸處得到需要的硬度銃床，龍門銃床，車 床等的主軸軸頸部分表面 淬硬48 53HRC1與滑動軸承配合2承受中等載荷，轉速較高PV2400N m/(cm s40Cr(42MnVB調質處理220250HB 或250280HB1調質后主軸有較高的強度和韌性2為獲得良好的耐磨性選擇表面淬硬3配件裝拆部分有一定硬度車床主軸或磨床砂輪主軸(小80mm以下個人資料整理 僅限學習使用3承受較高的交變和沖擊載荷4精度要求較高軸頸部分表面 淬火52 57HR

19、C裝拆配件處表 面淬硬48 53HRC1與滑動軸承配合2承受中等載荷，轉速較PV2400N m/(cm s提局3承受較高的交變和沖擊載荷4精度要求更高40Cr(42CrMn調質處理表面硬度56 61HRC1調質后主軸有較高的強度和韌性2為獲得良好的耐磨性選擇表面淬硬3配件裝拆部分有一定硬度磨床砂輪主軸軸頸部分表面 淬火裝拆配件處表 面淬硬1與滑動軸承配合2承受中等載荷或重載荷PV ,2,400N m/(cm s3要求軸頸有更高的耐磨性4精度要求較高5承受較高的交變，但沖擊載荷較小65Mn調質 250280HB1調質后有較高的強度2表面淬硬后提高耐疲勞性能3獲得較高的硬度，提高耐磨性4表面馬氏體

20、易粗大，沖擊值低磨床砂輪主軸軸頸部分表面 淬硬 59HRC裝拆配件處表 面淬硬50 55HRC1與滑動軸承配合2承受中等載荷或重載荷PV ,2,400N m/(cm s3要求軸頸有更高的耐磨性4精度要求較高5承受較高的交變，但沖擊載荷較小6表面硬度和顯微組織要求更高GCr159Mn2V調質250280HB 59HRC1獲得高的表面硬度和良好的耐磨性能2超精磨性好，粗糙度易降低較高精度的磨床主軸軸頸部分表面 淬硬裝拆配件處表 面淬硬1與滑動軸承配合2受重載荷，轉速很高3精度要求極高，軸隙 0.003mm4受很高的疲勞應力和沖擊載荷38CrMoAlA正火或調質250280HB1有很高的心部強度2達到很高的表面硬度，不易磨損保持精度穩(wěn)定3優(yōu)良的耐疲勞性能4畸變量小高精度磨床主軸，鍵