華中科技大學機械設計基礎課件軸設計

第六章軸設計§6-1概述一、軸的功用●支撐回轉(zhuǎn)零件；●傳遞運動和轉(zhuǎn)矩二、軸的類型●心軸—只承受彎矩●傳動軸—只承受轉(zhuǎn)矩●

轉(zhuǎn)軸—既受彎矩、又受轉(zhuǎn)矩按受載●直軸●

曲軸按軸心線第六章軸設計§6-1概述一、軸的功用●支撐回轉(zhuǎn)零12、強度問題—防止軸發(fā)生疲勞斷裂3、剛度問題—防止軸發(fā)生過大的彈性變形4、振動穩(wěn)定性問題—防止軸發(fā)生共振三、軸設計時所要解決的問題1、結(jié)構(gòu)問題—確定軸的形狀和尺寸§6-2軸的結(jié)構(gòu)設計軸頸－與軸承相配的部分；軸頭－與輪轂相配的部分；軸身－連接軸頸與軸頭部分；軸頸

軸頭

軸身

2、強度問題—防止軸發(fā)生疲勞斷裂3、剛度問題—防止軸2軸的結(jié)構(gòu)應滿足的要求：加工工藝性要好便于軸上零件裝拆軸上零件要有準確的定位軸上零件要有可靠的固定盡量減少應力集中一、加工工藝要求光軸等強度軸階梯軸軸的結(jié)構(gòu)應滿足的要求：加工工藝性要好便于軸上零件裝拆軸上零件3車削

倒角加工方法不同，軸的結(jié)構(gòu)也可能不同磨削

二、裝拆要求砂輪越程槽●裝拆應方便；●不同的裝拆方案，得到不同結(jié)構(gòu)；●軸的直徑應圓整成標準值。車削倒角加工方法不同，軸的結(jié)構(gòu)也可能不同磨削二、4定位－使軸上零件處于正確的工作位置；軸肩或軸環(huán)三、軸上零件的軸向定位和固定固定－使軸上零件牢固地保持這一位置。目的－防止軸上零件工作時發(fā)生軸向躥動。常用的軸向定位和固定方法：定位軸肩：h＝(0.07~0.1)d＞R或C非定位軸肩：h＝1～2mm，作用是便于軸上零件的裝拆為保證定位準確，R或C＞r軸環(huán)寬度一般?。篵

=1.4h滾動軸承的定位軸肩或軸環(huán)高度－查標準定位－使軸上零件處于正確的工作位置；軸肩或軸環(huán)三、軸上零5套筒軸端擋圈彈性擋圈圓螺母錐面對軸上零件起固定作用。常用于近距離的兩個零件間的固定。用于軸上兩零件距離較遠時，或軸端。需切制螺紋，削弱了軸的強度。需切環(huán)槽，削弱了軸的強度。承受不大的軸向力。用于固定軸端零件，能承受較大的軸向力。常與軸端擋圈配合使用。注意：采用這些方法固定軸上零件時，為保證固定可靠，應使：與輪轂相配的軸段長度比輪轂寬度短2～3mm，即：l＝B-(2~3)套筒軸端擋圈彈性擋圈圓螺母錐面對軸6平鍵問題：四、軸上零件的周向固定目的－防止軸上零件與軸發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，以傳遞轉(zhuǎn)矩。常用的周向固定方法：花鍵緊定螺釘滾動軸承是否需要用鍵作周向固定？五、提高軸的強度減小應力集中適當加大截面變化處的過渡圓角半徑。或采用：凹切圓角過渡肩環(huán)減載槽平鍵問題：四、軸上零件的周向固定目的－防止軸上零件與7改善軸的受力狀況改變軸上零件的結(jié)構(gòu)，使受載減小。五、結(jié)構(gòu)設計示例改善軸的受力狀況改變軸上零件的結(jié)構(gòu)，使受載減小。五、結(jié)構(gòu)設計8§6-3軸的強度計算應力分析：FT彎曲應力σb－對稱循環(huán)變應力；扭剪應力τT－循環(huán)特征根據(jù)實際情況而定。計算方法：●按扭轉(zhuǎn)強度計算；●按彎扭合成強度計算；●安全系數(shù)法計算。一般的軸一、按扭轉(zhuǎn)強度計算扭剪應力:軸的抗扭剖面系數(shù)§6-3軸的強度計算應力分析：FT彎曲應力σb－對9扭轉(zhuǎn)強度公式一般用來初算軸的直徑，扭轉(zhuǎn)強度設計式:

令其為系數(shù)C系數(shù)C與軸的材料和承載情況有關，查表12-2。彎矩相對轉(zhuǎn)矩較小或只受轉(zhuǎn)矩時，C取小值。若該軸段有一個鍵槽，d值增大5%,彎矩較大時，C取大值。計算出的d作為受扭段的最小直徑dmin。注意：有兩個鍵槽，增大10%。扭轉(zhuǎn)強度公式一般用來初算軸的直徑，扭轉(zhuǎn)強度設計式:令其為系10此方法既考慮彎矩又考慮轉(zhuǎn)矩，比前法精確。二、按彎扭合成強度計算需已知：軸的支反力作用點、外載荷的大小及位置。彎、扭聯(lián)合作用時，采用第三強度理論。則軸危險截面上的當量應力：對于直徑為d的實心軸：此方法既考慮彎矩又考慮轉(zhuǎn)矩，比前法精確。二、按彎扭合成強度計11由于b與的循環(huán)特征可能不同，需引進校正系數(shù)α將折合成對稱循環(huán)變應力。則強度條件為：—當量彎矩校正系數(shù)α的取值：●對于不變的轉(zhuǎn)矩：●頻繁啟動、振動或情況不明：●經(jīng)常雙向運轉(zhuǎn)：對稱循環(huán)變應力下的許用應力由于b與的循環(huán)特征可能不同，需引進校正系數(shù)α將12設計式：三、軸設計步驟和方法1、根據(jù)功率P和轉(zhuǎn)速n，用扭轉(zhuǎn)強度公式初算受扭段的最小直徑dmin。2、根據(jù)初算軸徑，進行軸的結(jié)構(gòu)設計。3、按彎扭合成強度校核軸的危險截面。N設計式：三、軸設計步驟和方法1、根據(jù)功率P和轉(zhuǎn)速n，13將dmin圓整成標準直徑（查“機械設計課程設計”）受扭段最小直徑dmin將dmin圓整成標準直徑（查“機械設計課程設計”）受扭段14危險截面：Me最大的截面；●畫出空間受力圖，求出支反力；●分別作出水平面受力圖和垂直面受力圖；●分別作出水平面彎矩圖MH和垂直面彎矩圖M