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第十章 轴、联轴器、离合器 第十章 轴、 联轴器 、离合器 周怡琳 内容 第一节 概述 第二节 轴 第三节 联轴器 第四节 离合器 第一节 概述 一、轴 使用意义： 是组成精密机械的重要零件之一。 一切作回传运动的零件，都必须装在轴上才能实现其运动。 轴的分类： 按照所受载荷和应力的不同 心轴 转轴 传动轴 工作时只受转矩或主要承受转矩。 一、轴 心轴 可以随回转零件一起转动（图10－1a），也可不随回转零件一起转动（图10－1b）， 工作时只受弯矩而不传递转矩。 转动的心轴受变应力，不转的心轴受静应力。 一、轴 一、轴 按轴的中心线形状不同 直轴 轴的各截面中心在同一直线上 精密机械中多用，分为 光轴：易于加工 阶梯轴：各轴段强度相近，便于轴上零件的安装和固定。 可实心，可空心 曲轴 各轴段截面中心不在同一直线上 属于专用零件，多用于动力机械 钢丝软轴 轴线可随意变化，把回转运动灵活地传到任何位置 用于受连续振动的场合，具有缓和冲击的作用。 二、联轴器、离合器 联轴器、离合器的功能 用来联接两根轴，使之一同回转并传递转矩的一种部件。 联轴器、离合器的区别 联轴器：只有在运动停止后用拆卸的方法才能把轴分离。 离合器：在运动过程中随时使两轴分离或接合。 联轴器、离合器的设计 首先按工作要求选定合适的类型 然后按轴的直径、计算转矩、工作转速、工作温度等，从手册中查出适用的型号和具体结构尺寸 必要时，应对其中个别关键性零件进行验算。 第二节 轴 轴的重要性 轴系中的重要零件 涉及到回转精度、强度、刚度、热变形、振动稳定性、结构工艺性等问题。 轴的设计 将轴和轴系零部件的整体结构密切联系起来考虑。 包括：选定轴的材料、确定结构、计算强度和刚度，对于高速运转的轴，有时还要计算振动稳定性，并绘制轴的零件工作图。 一、轴的材料及其选择 轴材料的设计考虑 根据轴的工作能力(强度、刚度、振动稳定性、耐磨性)要求 实现这些要求所采用的热处理方式 制造工艺 经济合理 一、轴的材料及其选择 轴的常用材料 碳素钢 应力集中敏感性小，价格低廉，应用广。 优质碳素结构钢：35、45、50钢，调质、正火处理 普通碳素结构钢：Q235、Q275(不重要或受力较小的传动轴) 合金钢 具有较高的力学性能和热处理性能，用于受力较大并要求尺寸小、重量轻或耐磨性较高重要的轴。 常用合金钢：20Cr、40Cr，温度超过300℃可用含Mo的合金钢。 举例 受力小，耐磨性高的轴：T8A、T10A等碳素工具钢 仪表防磁，用黄铜、青铜制造轴 防腐蚀，用2Cr13、4Cr13等不锈钢作轴 轴常用材料的主要力学性能：表10－1 二、轴的结构设计 轴的组成 轴颈：被支承部分 轴头：安装轮毂的部分 轴身：联接轴颈、轴头的部分 轴的结构 轴的结构取决于轴上零件的结构和尺寸、布置和固定方式、装配和拆卸工艺以及轴的受力状况等因素。 设计轴使之满足 轴和装在轴上的零件有准确的轴向工作位置，便于装拆和调整； 轴应有良好的加工工艺性。 二、轴的结构设计 （一）轴的外形结构 例：一级圆柱齿轮减速机 轴的外形结构尽可能简单，加工方便、热处理不易变形，减少应力集中，提高轴的疲劳强度。 二、轴的结构设计 (二) 零件在轴上的固定方法 零件在轴上的轴向固定 轴肩：定位面＋内圆角 内圆角半径r应小于零件上倒角C或外圆角半径R 轴环：尺寸可取轴环高度a=(0.07~0.1)d；轴环宽度b=1.4a； 挡环、螺母、套筒 二、轴的结构设计 零件在轴上的周向固定 平键、半圆键（参考十四章键联接） 零件在轴上的固定方法： 销联接、紧定螺钉联接和压合联接 三、轴的强度计算 （一）按许用切应力计算轴径 开始设计轴时，轴上零件位置、作用力、弯矩未知，由轴传递的功率、转速求轴直径。 三、轴的强度计算 轴的最小直径设计公式 表10－2列出几种常用材料的许用切应力和C值 三、轴的强度计算 （二）按弯曲和扭转复合强度计算轴径 一般顺序：图10－7 绘出轴的空间受力简图。求出垂直面和水平面中的支点反力。 绘出垂直面内的弯矩M┴图 绘出水平面内的弯矩M＝图 绘出合成弯矩M图 绘出转矩T图 三、轴的强度计算 绘出当量弯矩Mv图 三、轴的强度计算 计算轴的直径 （10－4）求轴的危险截面直径。 截面有一个键槽时，轴径加大4％； 有两个键槽互成180°时，轴径尺寸加大10％。 三、轴的强度计算 轴的设计中，常用的三种步骤（p259） 一般形状不甚复杂的轴 从已知条件直接进行结构设计 进行必要的校核计算， 画出轴的零件工作图 用来传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小的传动轴 按许用切应力计算轴径， 进行轴的结构化 确定轴的最终形状和尺寸 除传递转矩外，还承受弯矩的转轴 根据传递的转矩，按许用切应力计算轴径， 进