机械设计轴教材PPT课件

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1、第1页/共65页第1010章 轴10.1 概述轴的功用（1 1）支承轴上回转零件（2 2）传递运动和动力第2页/共65页第1010章 轴10.1 概述轴的分类传动轴 用来传递转矩而不承受弯矩的轴称为传动轴。转轴工作时既承受弯矩又承受转矩的轴称为转轴。心轴用来支撑转动零件且只承受弯矩而不传递转矩的轴称为心轴。转动心轴固定心轴1 1、按受载荷分第3页/共65页第4页/共65页2、按结构形式分（1 1）曲轴（3 3）空心轴（2 2）软轴第5页/共65页轴的受力、应力及失效形式 以减速器的输出轴为例来讨论转轴的受力、应力及失效形式而在CD之间的任意截面上，只作用有转矩T，因此只有扭转剪应力1 1、受力

2、及应力分析转轴在AB之间的任意截面上，只有弯矩M，因此只有弯曲应力b在BC之间的任意截面上，既作用有弯矩M，又作用有转矩T T，因此，即有弯曲应力 ，又有扭转剪应力b第6页/共65页当转矩T按脉动循环变化时，扭转剪应力 也为脉动循环，其循环特征r=0（见图c）。图c当转矩T为对称循环时，扭转剪应力 也为对称循环，其循环特征r=-1（见图d）。图d弯曲应力 为对称循环变应力，其循环特征r=-1(见图a) 。b图ab图b扭转剪应力的循环特征r随转矩的性质而变化。当转矩T的大小及方向恒定不变时，扭转剪应力 为静应力，其循环特征r=+1（见图b）。2、应力循环特征第7页/共65页3 3、轴的一般失效形

3、式( (变应力下) )疲劳断裂：疲劳裂纹发展到一定程度后突然断裂。第8页/共65页轴的设计转轴设计分三步进行:（1）初定轴径;（2）结构设计: 画草图, 确定轴的各段尺寸, 得到轴的跨距和力的作用点;（3）计算弯矩、扭矩、弯曲应力及扭剪应力，进行校核计算。已知条件选择轴的材料初算轴径结构设计计算弯扭校核计算完善设计修改直径转轴设计程序框图设计计算结构设计轴的设计主要解决两个方面的问题心轴和传动轴？第9页/共65页轴的常用材料：碳钢，合金钢，球墨铸铁，高强度铸铁等。碳钢，合金钢，球墨铸铁，高强度铸铁等。热处理，化学处理，表面强化处理等热处理，化学处理，表面强化处理等 。轴的材料具有足够高的强度和

4、韧性应力集中敏感性小良好的工艺性10.2 轴的材料第10页/共65页2.2.中、低碳合金钢： 强度高、寿命长，对应力集中敏感，用于重载、小尺寸的轴。1.1.碳素钢：3030、3535、4545、5050，4545应用最广。 价廉，对应力集中不敏感，良好的加工性。3 3、合金铸铁、QTQT：铸造成形，吸振，可靠性低，品质难控制，常用于凸轮轴、曲轴。第11页/共65页第12页/共65页第13页/共65页10.3 轴径的初步估算经验公式计算法高速输入轴的直径d可按与其相联的电动机轴的直径D估算d=(0.81.2)D各级低速轴的直径d可按同级齿轮传动中心a估算d=(0.30.4)a通常估算轴的最小直径

5、，作为结构设计的依据10.3.1 类比法参考同类已有机器的轴的结构和尺寸进行分析对比第14页/共65页按扭转强度计算法mmnPCnPd336 2 . 01055. 9或当最小直径剖面上有一个键槽时增大5%，当有两个键槽时增大10%，然后圆整为标准直径2 . 01055. 936dnPWTT计算公式第15页/共65页10.4 轴的结构设计轴的结构设计的主要要求是：（1）轴应便于加工，轴上零件应便于装拆。（制造安装要求）（2）轴和轴上零件应有正确而可靠的工作位置。（ 定位固定要求）（3）轴的受力合理，尽量减少应力集中等。以下，以减速器的低速轴为例加以说明第16页/共65页减速器中有阶梯轴第17页/

6、共65页减速器低速轴结构图制造安装要求制造安装要求便于拆卸、便于安装、便于制造做成阶梯轴应有倒角有越程槽键应靠近端部第18页/共65页第19页/共65页固定要求固定要求1.轴上零件的轴向固定第20页/共65页第21页/共65页第22页/共65页1.1.与齿轮或联轴器等零件相配的轴段长度一般应比轴毂长度短2 23mm3mm。第23页/共65页rhDdc cc r r 。rhDdc cc r , ,定位可靠第24页/共65页c ch 0.07d，结合轴承轴肩的要求，取，结合轴承轴肩的要求，取h=6mm，则轴，则轴环直径环直径d-=67mm。 55k6 45H7/k6 67 58H7/r6 55H7

7、/k623988221100218423第58页/共65页轴承距箱体内壁为轴承距箱体内壁为5mm,则则轴环宽度轴环宽度b=20mm。齿轮右。齿轮右端采用轴套定位，其宽度为端采用轴套定位，其宽度为20mm。取齿轮端取齿轮端面距箱体面距箱体内 壁 为内 壁 为15mm 55k6 45H7/k6 67 58H7/r6 55H7/k62320988280.580.5215510013015211523第59页/共65页 55k6 45H7/k6 67 58H7/r6 55H7/k6 5223209845608280.580.521552010013015211540402342取取平键平键16mm10mm90mm第60页/共65页按弯扭合成强度条件的计算 1）绘出轴的计算简图，并按作用力所在空间位置标出作用力的大小、方向和作用点。略去轴和轴上零件的自重；略去轴上产生的拉压应力。 第61页/共65页2）取定坐标系，将轴上作用力分解为水平分力和垂直分力，求出水平面H H及垂直面V V的支反力；3）分别绘出水平面和垂直面的弯矩图（M MH H和M MV V）；4）计算合成弯矩，绘出合成弯矩图；5）计算扭矩T T，绘出扭矩图；6 6）对危险截面进行校核。按弯扭合成计算第62页/共65页第63页/共65页第64页/共65页感谢您的观看。第65页/共65页