機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第15章軸

述§15-1軸的用途及分述§15-1軸的用途及分(一用途 支承傳動零件并傳遞運(yùn)動和動 確定并保持軸上零件的軸向位分按載荷性質(zhì)分按形狀分(二軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)(三)軸的材2軸的分1.軸的分1.按載荷性質(zhì)分???傳動軸：主要傳遞轉(zhuǎn)矩心軸：只承受彎矩M，不傳遞轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)軸：既傳遞轉(zhuǎn)矩T，又承受彎矩344軸的分軸的分2.按形狀分???直軸、曲軸、鋼絲軟光軸、階梯實(shí)心軸、空心5（二）（二）軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)軸的工作能力計(jì)強(qiáng)度計(jì)算、剛度計(jì)算、振動穩(wěn)定性計(jì)（三）軸的材鋼：碳素鋼、合金球墨鑄6表15-軸的材料及其主要力學(xué)性機(jī)械性材應(yīng)用舉抗拉強(qiáng)sB屈服極ss表15-軸的材料及其主要力學(xué)性機(jī)械性材應(yīng)用舉抗拉強(qiáng)sB屈服極ss延伸牌名拉桿、卡頭、墊圈軸套、吊鉤、杠桿軸、聯(lián)軸器、螺母、螺釘齒輪、軸、扁彈簧、輪圈7表15-軸的材料及其主要力學(xué)性材機(jī)械性應(yīng)用舉屈服極ss表15-軸的材料及其主要力學(xué)性材機(jī)械性應(yīng)用舉屈服極ss延伸牌9合35軸、輪、緊固件658彈簧、彈簧墊圈、長簧鑄鋼ZG42聯(lián)軸器、齒輪、飛輪8§15-常見階梯軸的結(jié)§15-常見階梯軸的結(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)軸軸軸軸軸軸9軸的結(jié)軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足的要求①軸和裝在軸上零件應(yīng)有準(zhǔn)確的工作位置②軸上零件要便于裝拆③軸應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，能保證足夠的強(qiáng)度和剛度④對高速運(yùn)動的軸或速度并不太高但細(xì)而長的軸還應(yīng)考慮振動穩(wěn)定性已知條件運(yùn)動簡軸的轉(zhuǎn)速n傳遞的功率P(kW)傳動零件的主要參數(shù)和尺寸（一（一）擬定軸上零件裝配方（二）各軸段直徑和長度的確確定軸的最小直方法一:按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件初步估算軸的最小直P= ( np 324￡=（二）各軸段直徑和長度的確確定軸的最小直方法一:按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件初步估算軸的最小直P= ( np 324￡==TTpWpdT=?0.2d3(mm3?ITp=Td29.55·106TP￡T==T3W0.2dT9.55·1069.55·106 n n33d==0.2t0.2]TT說明:①軸上有一個鍵槽，增大3%;有兩個鍵槽,增大7②考慮軸上零件的要求,確定空心軸pdpdIp- 4pd44pdpd1-1-Ipd空心軸pdpdIp- 4pd44pdpd1-1-Ipd4pd1- ===dTd/2d/2d/2 Pn(1-3d?04方法二:按類比法初步估算軸的最小直d'3TTd確定軸各段直徑和長(三)軸上(三)軸上零件的定位和固定位：軸上零件有準(zhǔn)確的工作位固定：軸上零件牢固地保持這一位1.軸向定位和固軸軸承端2.周向定位和固定位軸肩和非定位軸定位軸肩定位軸肩和非定位軸定位軸肩非定位軸肩軸環(huán)寬度一般取：b≥1.4r零件倒角C與圓角半徑R的推薦直徑C或例題某一化工設(shè)備中的輸送裝置運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作轉(zhuǎn)矩變化很小，以圓錐一圓柱參看圖1－2機(jī)相聯(lián)，輸出軸為單向旋轉(zhuǎn)（從裝有半聯(lián)軸器的一端看為順時(shí)針方向）。已知電動機(jī)功率0，轉(zhuǎn)速1=1450／mi，齒輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)列于下表：例題某一化工設(shè)備中的輸送裝置運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作轉(zhuǎn)矩變化很小，以圓錐一圓柱參看圖1－2機(jī)相聯(lián)，輸出軸為單向旋轉(zhuǎn)（從裝有半聯(lián)軸器的一端看為順時(shí)針方向）。已知電動機(jī)功率0，轉(zhuǎn)速1=1450／mi，齒輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)列于下表：齒寬級βαan大錐齒輪輪轂長高速低速14例題1．求輸出軸上的功率P3、轉(zhuǎn)速n3和轉(zhuǎn)矩若取每級齒輪傳動的效率（包括軸承效率在內(nèi)）h=0.97，P3=Ph2=10例題1．求輸出軸上的功率P3、轉(zhuǎn)速n3和轉(zhuǎn)矩若取每級齒輪傳動的效率（包括軸承效率在內(nèi)）h=0.97，P3=Ph2=10·0.972=9.41(kW=n=93.61(r/=375209inT==9.6·105(N=332．求作用在齒輪上的已知低速級大齒輪的分度圓直徑=mn= 4 =383.84(mm)d2cosbcos8062·9.6F=5002(N=td2F==5002=1839(Nrtcos806Fa=Fttanb=5002·tan806'34"=713(N受力簡Ft1受力簡Ft12Fr初步確定軸的最小直考慮鍵槽的影響,增大初步確定軸的最小直考慮鍵槽的影響,增大9.4193.61=52.1·1+0.03)=53.7(mmd33d==112=52.1(mm0n34.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)結(jié)構(gòu)改錯⑩②⑥①⑦⑨③⑧結(jié)構(gòu)改錯⑩②⑥①⑦⑨③⑧⑤④①軸承缺定②軸承安裝方向錯誤鍵太長,無法裝④缺非定位軸肩,軸承裝拆不⑤套筒太高,軸承無法拆⑥軸段長度與輪轂寬相同,齒輪無法可固⑦缺定位軸肩或套筒,軸上零件無法定⑧軸承端蓋與軸相碰,損害密封裝⑩無調(diào)整墊片,無法調(diào)整軸承游（四）提高軸的強(qiáng)度的常用措1．合理布置軸上零件以減小軸的載43211243（四）提高軸的強(qiáng)度的常用措1．合理布置軸上零件以減小軸的載43211243'T=-=+>T= =++12341234a)不合理的布b)合理的布軸上零件的布圖15-（四）提高（四）提高軸的強(qiáng)度的常用措2．改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)以減小軸的載心轉(zhuǎn)（四）提高軸的強(qiáng)（四）提高軸的強(qiáng)度的常用措2．改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)以減小軸的載'max>MMmax（四（四）提高軸的強(qiáng)度的常用措改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)以減小應(yīng)力集中的影改進(jìn)軸的表面質(zhì)量以提高軸的疲勞強(qiáng)（五）軸的結(jié)構(gòu)工藝?（五）軸的結(jié)構(gòu)工藝????鍵槽應(yīng)位于同一直線螺紋退刀砂輪越程軸端應(yīng)有倒§15-軸的強(qiáng)度計(jì)Ft12(一)軸的強(qiáng)度校核計(jì)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)步驟作出§15-軸的強(qiáng)度計(jì)Ft12(一)軸的強(qiáng)度校核計(jì)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)步驟作出軸的空間受力簡作出彎矩eMHFFM①水平面受力簡圖和彎矩②垂直面受力簡圖和彎矩③合成彎矩HFMM+MHVM+MM+MMM=1HV2HVM3)作出扭矩T§15-軸的強(qiáng)度計(jì) 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)aT Mfisa復(fù)合應(yīng)力狀T=s2+2第三強(qiáng)度理論一§15-軸的強(qiáng)度計(jì) 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)aT Mfisa復(fù)合應(yīng)力狀T=s2+2第三強(qiáng)度理論一般是對稱循MsWT=ss=aa=對稱脈動TTMMT不變:a++==WWTWM1W==4)校核軸的強(qiáng)WW=￡ss1WMaTWs== W§15-軸的強(qiáng)度計(jì)按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確校步驟①確定危險(xiǎn)截②分別§15-軸的強(qiáng)度計(jì)按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確校步驟①確定危險(xiǎn)截②分別計(jì)算彎曲疲勞安全系數(shù)Sσ和扭轉(zhuǎn)疲勞安全系數(shù)③計(jì)算綜合安全系數(shù) = t?+st表軸的安全系數(shù)的選按疲勞強(qiáng)度精確校材料、載荷與軸徑情軸的直徑按靜強(qiáng)度精確校材料情SS高塑性鋼軸（s 中等塑性鋼軸（s/s 低塑性鋼鑄造(續(xù)例題5.求軸上的載載荷水平FHN1=3327N，F(xiàn)HN2=1675NMH=236217Nmm垂直FHV1=1869N(續(xù)例題5.求軸上的載載荷水平FHN1=3327N，F(xiàn)HN2=1675NMH=236217Nmm垂直FHV1=1869N，F(xiàn)HV2=30NMV1=132699Nmm，MV2=-4140Nmm支反彎矩M1=(2362172+1326992)0.5=270938總彎M=(2362172+41402)0.5=2362532T=960000扭矩6.按彎扭合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)270938262M1WaT2s= ca1Ws-(續(xù)例題精確校核軸的疲勞強(qiáng)判斷危險(xiǎn)截截面IV左應(yīng)力集中源有圓(續(xù)例題精確校核軸的疲勞強(qiáng)判斷危險(xiǎn)截截面IV左應(yīng)力集中源有圓M=270938·71-36=133561NS==s=M=133561=4.86sKs+yssbWTS=t==Kt+yTttWTSS= sk1=-1=++=t1st安K+tbt(續(xù)例題精確校核軸的疲勞強(qiáng)判斷危險(xiǎn)截截面IV右應(yīng)力集中