機(jī)械設(shè)計(jì)15軸系結(jié)構(gòu)

第15章

軸1

§15-1概述軸系結(jié)構(gòu)由軸及軸上零件組成，應(yīng)滿足工作要求，實(shí)現(xiàn)正確的運(yùn)動(dòng)。軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要解決的問(wèn)題：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；軸的支承形式；軸上零件的固定方法；軸系的潤(rùn)滑及密封方式23

(一)軸的用途及分類(lèi)

按承受載荷分為：轉(zhuǎn)軸、心軸、傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)軸:彎+扭既承受彎矩又承受扭矩4心軸:只承受彎矩,不承受扭矩5傳動(dòng)軸:只承受扭矩,不承受彎矩6北京航空航天大學(xué)考研試題

如將軸類(lèi)零件按受力方式分類(lèi),可將受

作用的軸稱(chēng)為心軸,受

作用的軸稱(chēng)為傳動(dòng)軸,受

作用的軸稱(chēng)為轉(zhuǎn)軸,自行車(chē)的后輪軸是

軸。7機(jī)器、機(jī)構(gòu)、構(gòu)件、零件8曲軸、直軸（光軸、階梯軸）按軸線分為：910（二）軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等要求，合理確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。2.工作能力計(jì)算進(jìn)行軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等計(jì)算。11

（三）軸的材料12

§15-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

包括：軸的外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸13軸頸軸頭軸環(huán)軸頭軸套擋油環(huán)14

（一）擬定軸上零件的裝配方案1516（二）軸上零件的定位

1.零件的軸向定位通過(guò)軸肩（定位軸肩、非定位軸肩）、套筒、軸端擋圈、軸承端蓋和圓螺母保證零件的軸向定位。（1）軸肩定位定位軸肩高度h=(0.07-0.1)d；軸和零件上的倒角和圓角尺寸見(jiàn)表15-2；軸肩處過(guò)渡圓角半徑r<相配零件轂孔端部圓角半徑R或倒角尺寸C。17

（2）套筒定位定位軸肩非定位軸肩定位軸肩高度h=(0.07-0.1)d18（3）軸端擋圈定位：止動(dòng)墊片19（4）圓螺母定位20

（5）軸承端蓋定位212223軸上圓角、倒角值的常用范圍見(jiàn)表15-224（6）彈性擋圈定位25（7）鎖緊擋圈定位26（8）圓錐面定位27華中科技大學(xué)考研試題軸上零件的軸向定位和固定，常用的方法有：（1）

；（2）

；（3）

；（4）

。282.零件的周向定位用鍵、花鍵、銷(xiāo)、緊定螺釘及過(guò)盈配合等保證。其中：緊定螺釘只用于傳力不大之處。29（三）各軸段直徑和長(zhǎng)度的確定30軸頸軸頭軸身313233

（三）各軸段直徑和長(zhǎng)度的確定1.初步確定軸的最小直徑34軸頸軸頭軸身定位軸肩高度h=(0.07-0.1)d352.考慮有配合要求零件的裝拆方便362.考慮有配合要求零件的裝拆方便37（四）提高軸的強(qiáng)度的常用措施1.合理布置軸上零件以減小軸的載荷382.改進(jìn)軸上零件結(jié)構(gòu)以減小軸的載荷軸受彎、扭？393.改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)以減小應(yīng)力集中的影響隔離杯內(nèi)凹圓角40

4.改進(jìn)軸的表面質(zhì)量以提高軸的疲勞強(qiáng)度41

(五)軸的結(jié)構(gòu)工藝性4243軸裝配方案比較44

§15-3軸的計(jì)算1.按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算：簡(jiǎn)便、計(jì)算精度低。適用于以轉(zhuǎn)動(dòng)為主的傳動(dòng)軸；初步估算直徑；不重要的軸45表15-3軸常用幾種材料[τ]、A0軸的材料Q235-A20Q275、351Cr18Ni9Ti4540Cr、35SiMn38SiMnMo3Cr13[τ]/MPa15-2520-3525-4535-55A0149-126135-112126-103112-97注：彎矩較小、軸向載荷較小或只受扭矩作用時(shí)[τ]取較大值，A0取較小值；反之[τ]取較小值，A0取較大值46

鍵槽對(duì)軸徑的影響d>100mm時(shí)：有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大3%；有二個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大7%；d≤100mm時(shí)：有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大5%-7%；有二個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大10%-15%；注意：（1）軸徑圓整至標(biāo)準(zhǔn)值；（2）只作為承受扭矩作用軸段的dmin472.按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算

主要用于一般重要的、彎扭復(fù)合的軸，計(jì)算精度中等。1）作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（力學(xué)模型）48

a值查滾動(dòng)軸承樣本或手冊(cè)；

e值與滑動(dòng)軸承的寬徑比B/d有關(guān)：

B/d≤1時(shí)，e=0.5B；

B/d>1時(shí)，e=0.5d，但不小于（0.25-0.35）B；調(diào)心軸承：e=0.5B求出各支承處的水平反力和垂直反力491）計(jì)算簡(jiǎn)圖水平分力水平面彎矩圖垂直分力、力矩垂直面彎矩圖2）總合成彎矩圖3）扭矩圖504）校核軸的強(qiáng)度根據(jù)第三強(qiáng)度理論通常彎曲應(yīng)力是對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力；扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力常常不是對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力。因此，考慮循環(huán)特性不同，引入折合系數(shù)α當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)，α≈0.3；當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，α≈0.6；當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力亦為對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，α=1。51對(duì)于直徑為d的圓軸：抗彎、抗扭截面系數(shù)計(jì)算公式見(jiàn)表15-4[σ-1]見(jiàn)表15-1當(dāng)量彎矩52注意：心軸計(jì)算時(shí)：T=0轉(zhuǎn)動(dòng)心軸用[σ-1]；固定心軸用[σ0][σ0]≈1.7[σ-1]53華中科技大學(xué)考研試題轉(zhuǎn)軸計(jì)算時(shí)，當(dāng)量彎矩公式中，為什么要引入系數(shù)α？試說(shuō)明α≈0.3；

α≈0.6和α=1各適用于什么場(chǎng)合？54553.按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確校核用于重要的軸，計(jì)算精度高，但計(jì)算較復(fù)雜。計(jì)算安全系數(shù):僅有法向應(yīng)力時(shí):僅有扭轉(zhuǎn)應(yīng)力時(shí):（1）材料均勻、計(jì)算精確：S=1.3-1.5（2）材料不夠均勻、計(jì)算精度較低：S=1.5-1.8（3）材料均勻性及計(jì)算精度很低或d>200mm：

S=1.8-2.556中國(guó)地質(zhì)大學(xué)考研試題軸的三種強(qiáng)度計(jì)算方法各有何區(qū)別？各適用于何種場(chǎng)合？57題目：設(shè)計(jì)減速器輸出軸輸入軸與電動(dòng)機(jī)相聯(lián)，輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)，輸出軸為單向旋轉(zhuǎn)。P=10KW，n1=1450r/min,齒輪機(jī)構(gòu)參數(shù)如下：1軸2軸3軸5859601軸2軸3軸6162軸的最小直徑63646566IIIIIIIVVVIVIIVIII55mm67IIIIIIIVVVIVIIVIII68IIIIIIIVVVIVIIVIII69IIIIIIIVVVIVIIVIII70IIIIIIIVVVIVIIVIII65mm71IIIIIIIVVVIVIIVIII72s7374755.求軸上的載荷761）計(jì)算簡(jiǎn)圖水平分力