机械设计基础 第4版 课件 第十二章轴.pdf

第十二章粕教学要求知识要素：1.轴的功用、分类与应用。2,轴的结构设计：轴上零件的定住与固定。3,轴结构的工艺。轴的材料选择。轴设计的步骤。4,轴的强度计算。能力要求：1,能根据工作要求进行轴的结构设计。2,能对转轴按弯板组合强度进行正确计算。学习重点与难点：L轴的结构设计。2,轴的强度计算。第十二章轴第一节 概述第二节 轴的结构设计第三节 轴的强度计算第一节概述一、轴的功用和分类轮等，并传递运动和转矩。功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、链轮、凸第一节概述一、轴的功用和分类功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、链轮、凸轮等，并传递运动和转矩。分类：r按承受载荷分有转轴传递扭矩又承受弯矩。传动轴只传递扭矩类 型I按轴的形状分有发动机00第一节概述一、轴的功用和分类功用：用来支撑旋转的机械零件,轮等，并传递运动和转矩。分类:类 型转轴一 传动轴 心轴一r按承受载荷分有如齿轮、带轮、链轮、凸传递扭矩又承受弯矩。一只传递扭矩只承受弯矩I按轴的形状分有 车厢重力转动心轴支撑反力火车轮轴固定心轴第一节概述一、轴的功用和分类功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、链轮、凸轮等，并传递运动和转矩。分类：r转轴传递扭矩又承受弯矩o按承受载荷分有传动轴一只传递扭矩类,心轴一只承受弯矩型 直轴光轴L按轴的形状分有第一节概述一、轴的功用和分类功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、链轮、凸轮等，并传递运动和转矩。转轴一 传动轴 心轴一 直轴分类：r按承受载荷分有类 型一传递扭矩又承受弯矩。只传递扭矩 一只承受弯矩L按轴的形状分有曲轴第一节概述一、轴的功用和分类功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、链轮、凸轮等，并传递运动和转矩。分类：按承受载荷分有类Y型I按轴的形状分有转轴一传递扭矩又承受弯矩。传动轴只传递扭矩心轴一只承受弯矩直轴光轴曲轴挠性钢丝轴二、轴的材料种碳素钢35、45、50、Q235 T正火或调质处理。类1合金钢 20Cr、20CrMnTi 40CrNi 38CrMoAlA等用途：碳素结构钢因具有较好的综合力学性能，应用较多，尤其 是45钢应用最广。合金钢具有较高的力学性能，但价格较贵，多 用于有特殊要求的轴。轴的毛坯:一般用轧制的圆钢或锻件，有时也用铸钢或球墨铸铁。轴的常用材料及其主要力学性能材料及热处理毛坯直径 mmQ23545正火100170217 600硬度抗拉强度ObHBW440屈服强度。S MPa弯曲疲劳极限51应用说明240onn 用于不重要或2UU 受载较小的轴应用最广泛。300用于要求强度乙 较高、韧性中等的轴三、轴设计的基本要求和设计步骤 基本要求:(1)具有足够的承载能力 即具有足够的强度和刚度(2)具有合力的结构形状轴上零件能正确定位、固定可靠、易于装拆，并使轴加工方便，成本降低设计步骤：(1)选择材料及热处理方式，确定许用应力(2)估算轴的最小直径(3)轴的结构设计、绘制草图(4)校核轴的强度(5)绘制轴的工作图第二节轴的结构设计设计任务：使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。设计要求：1.轴应便于制造，轴上零件要易于装拆;2.轴和轴上零件要有准确的工作位置；3.各零件要牢固而可靠地相对固定；4.改善应力状况，减小应力集中。轴端挡带轮轴承盖套筒 齿轮滚动轴承典型轴系 结构-3l r-一、制造安装要求为便于轴上零件的装拆,增大的阶梯状。零件的安装次序装零件的轴端应有倒角螺纹的轴端应有退刀相1。,需要磨削的轴端有-4.二、轴上零件的轴向定位轴肩一阶梯轴上截面变化之处。零件的轴向定位由轴肩或套筒来实现。套筒三、轴上零件的固定轴向固定由轴肩、套筒、螺母、轴端挡圈和圆锥面来实现。双向固定无法采用套筒或套筒太长时，可采用双圆螺母加以固定。装在轴端上的零件往往采用轴端挡圈固定。双圆螺母轴肩的尺寸要求:DrMaV=F2VL/2=4287 xO.193/25）绘制水平面的弯矩图MnH=F、hLI2=8700 xO.193/2 ati i/j=840 N m6）求F力产生的弯矩图M2F=F K=4500 x 0.206a-a截面F力产生的弯矩为:M“f=Ff，LI2=4803 x0.193/2Clr 1 r7）绘制合成弯矩图Ma=MaF+J(MavY+M;h(2 dr V x CIV 7 CLriMjMaF+M；v+M：=463+J4142+84(f=1400 N mM.=M?f=9Z1 N m L Z jT8）求轴传递的转矩7=4&/2=17400 xO.146/2二 12709）求危险截面的当量弯矩Me=+m)2扭切应力为脉动循环变应力，取 折合系数=0.6Me=J14002+(0.6 x 12707)2=1600 N ma10）计算危险截面处轴的直径选45钢，调质，obb=650 MPa,uJbb=60 MPad 3Me _3 16OOxlO3。.13_1%：丫 0.1x60=64.4 mm求考虑到键槽对轴的削弱，将d值增大4%,故得:d 67 mm符合直径系列。按弯扭组合强度计算轴径的一般步骤:L将外载荷分解到水平面和垂直面。求垂直面支撑反力Fv和水平面支撑反力Fh；2.作垂直弯矩Mv图和水平弯矩Mh图；3.作合成弯矩M图;4.作转矩T图；M=ylM+My5.弯扭合成，作当量弯矩Me图;Me=M2+(aT)2&计算危险截面轴径:说明：d3mmM匕-仍1.若危险截面上有键槽，则应加大4%2.若计算结果大于结构设计初步估计的轴径，则强度不够，应 修改设计；3.若计算结果小于结构设计初步估计的轴径，且相差 不大，一般以结构设计的轴径为准。