東北大學(xué)機(jī)械設(shè)計課件第8章軸

第八章軸下一頁總目錄退出第一節(jié)概述第二節(jié)軸的材料第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計第四節(jié)軸的強(qiáng)度計算第五節(jié)軸的剛度計算第六節(jié)軸的共振和臨界轉(zhuǎn)速的概念第一節(jié)概述一、軸的用途與分類按外形分按載荷分直軸曲軸轉(zhuǎn)軸軟軸傳動軸心軸光軸階梯軸空心軸固定心軸轉(zhuǎn)動心軸軸的分類第一節(jié)概述第一節(jié)概述空心軸第一節(jié)概述第一節(jié)概述第一節(jié)概述第一節(jié)概述第一節(jié)概述第一節(jié)概述第一節(jié)概述二、軸的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)那么疲勞斷裂過大變形(高速)共振主要失效形式設(shè)計準(zhǔn)那么疲勞強(qiáng)度校核、靜強(qiáng)度校核剛度計算振動穩(wěn)定性計算第一節(jié)概述1.軸的材料選擇2.軸徑的初步計算3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.軸的強(qiáng)度校核5.軸的剛度、振動穩(wěn)定性計算軸的設(shè)計步驟第一節(jié)概述對軸材料的要求:(1)具有足夠的強(qiáng)度、足夠的塑性、沖擊韌性、抗磨損性和抗腐蝕性；(2)對應(yīng)力集中的敏感性小；(3)具有良好的工藝性；(4)能通過各種熱處理方式提高軸的疲勞強(qiáng)度。第二節(jié)軸的材料軸材料的選擇

主要采用碳素鋼和合金鋼。碳鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性較小，應(yīng)用廣泛。形狀復(fù)雜的軸可采用球墨鑄鐵。表8-1第二節(jié)軸的材料第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計原那么: 1軸上零件易于安裝、調(diào)整、拆卸 2軸的受力合理、應(yīng)力集中小 3軸上零件定位準(zhǔn)確 4軸便于加工,加工工藝性好合理地定出軸各局部的幾何形狀和尺寸一、制造安裝要求1軸的形狀階梯軸光軸等強(qiáng)度易于加工第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計2軸的裝配工藝性第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計二、改善軸的受力情況1軸上零件的布置第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計2減輕軸的應(yīng)力集中1〕階梯軸相鄰軸段直徑相差不易過大

第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計2〕軸肩過渡圓角應(yīng)大第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計3〕在軸上或輪轂上開減載槽第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計4〕肩環(huán)第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計5〕凹切圓角第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計6〕柔性輪轂第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計7〕盤銑刀開鍵槽

第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計8)軸上盡量防止開橫孔，假設(shè)不可防止應(yīng)將孔端倒角，提高外表粗糙度等級9〕防止在軸上打印第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計三、軸上零件的定位和固定1軸上零件的周向定位與固定1〕鍵聯(lián)接第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計2〕花鍵聯(lián)接1軸上零件的周向定位與固定第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計3〕成型聯(lián)接1軸上零件的周向定位與固定第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計4〕彈性環(huán)聯(lián)接1軸上零件的周向定位與固定第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計5〕銷聯(lián)接1軸上零件的周向定位與固定第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計6〕過盈聯(lián)接1軸上零件的周向定位與固定第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計2軸上零件的軸向定位與固定1〕軸肩第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計2〕軸環(huán)2軸上零件的軸向定位與固定第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計3〕鎖緊擋圈2軸上零件的軸向定位與固定第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計4〕彈性擋圈2軸上零件的軸向定位與固定第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計2軸上零件的軸向定位與固定

5)軸端擋圈

第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計6〕圓螺母定位2軸上零件的軸向定位與固定第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計7〕軸套定位2軸上零件的軸向定位與固定第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計8〕圓錐形軸頭定位2軸上零件的軸向定位與固定第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計9〕螺釘鎖緊擋圈2軸上零件的軸向定位與固定第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計四、軸的加工工藝性第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計四、軸的加工工藝性第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：作用在軸上的轉(zhuǎn)矩T適用：1.傳動軸的設(shè)計2.粗(初)估軸徑3.不重要軸的設(shè)計第四節(jié)軸的強(qiáng)度計算一、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件初估軸徑強(qiáng)度計算要同時考慮彎曲和扭轉(zhuǎn)對軸的影響。但軸的結(jié)構(gòu)未定前，無法求出彎矩，所以，軸的強(qiáng)度計算分為兩步。軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計算τT——軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，N/mm，T——軸傳遞的扭矩，N.mmWT——軸的抗扭截面模量，mm3；P——軸傳遞的功率，kW；n——軸的轉(zhuǎn)速，r/min；[τT]——許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，N/mm；軸的最小直徑設(shè)計公式：A——由軸材料及承載情況確定的系數(shù)，A=110~160,材質(zhì)好、彎矩較小、無沖擊和過載時取小值；反之取大值。當(dāng)軸上有鍵槽時，應(yīng)適當(dāng)增大軸徑：單鍵增大3%-5%，雙鍵增大7%-10%。第四節(jié)軸的強(qiáng)度計算：各段軸徑，軸所受各力、軸承跨距計算：軸的強(qiáng)度步驟：可先畫出軸的彎扭合成圖，然后計算危險截面的最大彎曲應(yīng)力。二、按彎扭合成強(qiáng)度計算主要用于計算一般重要，受彎扭復(fù)合的軸。計算精度中等。第四節(jié)軸的強(qiáng)度計算第三強(qiáng)度理論第四節(jié)軸的強(qiáng)度計算彎曲應(yīng)力對稱循環(huán)彎曲應(yīng)力與扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的循環(huán)特征不同所以引入的應(yīng)力校正系數(shù)α扭轉(zhuǎn)應(yīng)力不變化的轉(zhuǎn)矩脈動變化的轉(zhuǎn)矩頻繁正反變化的轉(zhuǎn)矩[σ]-1對稱循環(huán)許用應(yīng)力[σ]0脈動循環(huán)應(yīng)力軸的許用應(yīng)力[σ]+1靜應(yīng)力狀態(tài)下軸的許用應(yīng)力軸的許用彎曲應(yīng)力，表8-3計算彎矩或校核軸徑第四節(jié)軸的強(qiáng)度計算：各段軸徑、軸所受各力、軸承跨距、過渡圓角、外表粗糙度、軸轂配合計算：軸的強(qiáng)度用于重要的軸，計算精度高且復(fù)雜三、按疲勞強(qiáng)度計算平安系數(shù)第四節(jié)軸的強(qiáng)度計算軸的疲勞強(qiáng)度許用安全系數(shù)[S]＝1.3-1.5,用于材料均勻[S]=1.5-1.8,用于材料不夠均勻[S]=1.8-2.5,用于材料均勻性及計算精確度很低,或軸徑d>200mm第四節(jié)軸的強(qiáng)度計算S0=1.2~1.4，用于高塑性材料；S0=1.4~1.8，用于中等塑性材料S0=1.8~2，用于低塑性材料的軸S0=2~3，用于鑄造軸.四、按靜強(qiáng)度條件計算平安系數(shù)第四節(jié)軸的強(qiáng)度計算