【课件】轴的设计.ppt

* 第七章 轴 轴的类型与材料 轴的结构设计 轴的强度计算 轴的刚度计算 §7-1 轴的类型与材料 轴的功用和类型 功用：轴是机器中的重要零件之一，用来支持旋转零件，如齿轮、带轮等。 根据承受载荷不同 转轴－即承受转矩又承受弯矩 类 型 减速箱转轴 发动机 后桥 传动轴 汽车传动轴 根据承受载荷不同 转轴－即承受转矩又承受弯矩 类 型 传动轴－主要承受转矩 §7-1 轴的类型与材料 轴的功用和类型 功用：轴是机器中的重要零件之一，用来支持旋转零件，如齿轮、带轮等。 固定心轴 根据承受载荷不同 转轴－即承受转矩又承受弯矩 类 型 传动轴－主要承受转矩 心轴－只承受弯矩 固定心轴 转动心轴 §7-1 轴的类型与材料 轴的功用和类型 功用：轴是机器中的重要零件之一，用来支持旋转零件，如齿轮、带轮等。 转动心轴 根据轴的形状不同 直轴 光轴 阶梯轴 根据承受载荷不同 转轴－即承受转矩又承受弯矩 类 型 传动轴－主要承受转矩 心轴－只承受弯矩 固定心轴 转动心轴 §7-1 轴的类型与材料 轴的功用和类型 功用：轴是机器中的重要零件之一，用来支持旋转零件，如齿轮、带轮等。 曲轴 曲轴 根据轴的形状不同 直轴 光轴 阶梯轴 根据承受载荷不同 转轴－即承受转矩又承受弯矩 类 型 传动轴－主要承受转矩 心轴－只承受弯矩 固定心轴 转动心轴 §7-1 轴的类型与材料 轴的功用和类型 功用：轴是机器中的重要零件之一，用来支持旋转零件，如齿轮、带轮等。 挠性轴 挠性轴 曲轴 根据轴的形状不同 直轴 光轴 阶梯轴 根据承受载荷不同 转轴－即承受转矩又承受弯矩 类 型 传动轴－主要承受转矩 心轴－只承受弯矩 固定心轴 转动心轴 §7-1 轴的类型与材料 轴的功用和类型 功用：轴是机器中的重要零件之一，用来支持旋转零件，如齿轮、带轮等。 另外，为减轻轴的重量，还可以将轴制成空心的形式，如图所示。 轴的设计，主要是根据工作要求并考虑制造工艺因素，选用合适的材料，进行结构设计，经过强度和刚度计算，定出轴的结构形状和尺寸。高速时还要考虑振动稳定性。 空心轴 二、轴的材料 在轴的设计中，首先要选择合适的材料。轴的材料常采用碳素钢和合金钢。 碳素钢有35、45、50等优质中碳钢。它们具有较高综合机械性能，因此应用较多，特别是45号钢应用最为广泛。为了改善碳素钢的机械性能，应进行正火或调质处理。不重要或受力较小的轴，可采用Q237，Q275等普通碳素钢。 合金钢具有较高的机械性能，但价格较贵，多用于有特殊要求的轴。例如采用滑动轴承的高速轴，常用20Cr、 20CrMnTi等低碳合金钢，经渗碳淬火后可提高轴颈耐磨性；汽轮发电机转子轴在高温、高速和重载条件下工作，必须具有良好的高温机械性能，常采用27Cr2Mo1V、 38CrMoA1A等合金结构钢。 轴的毛坯一般用圆钢或锻件。有时也可采用铸钢或球墨铸铁。例如，用球墨铸铁制造曲轴、凸轮轴，具有成本低廉、吸振性较好，对应力集中的敏感性较低，强度较好等优点。适合制造结构形状复杂的轴。 值得注意的是：钢材的种类和热处理对其弹性模量的影响甚小，因此如欲采用合金钢或通过热处理来提高轴的刚度，并无实效。此外，合金钢对应力集中的敏感性较高，因此设计合金钢时，更应从结构上避免或减小应力集中，并减小其表面粗糙度。 轴的常用材料及其主要机械性能 结构复杂的轴 215 200 600 197～269 － QT600-2 结构复杂的轴 145 300 400 156～197 － QT400-100 280 400 650 ≤60 用于要求强度、韧性及耐磨性均较高的轴 375 550 850 表面HRC 56～62 15 20Cr渗碳 淬火回火 用于受重载荷的轴 390 550 750 207～269 ≤100 35CrMo调质 335 500 750 241～286 ≤200 性能接近于40Cr，用于重要的轴 485 800 1000 25 40MnB调质 用于载荷较大，而无很大冲击的重要的轴 340 550 700 241～266 100～300 350 550 750 241～286 100 500 800 1000 25 40Cr调质 300 360 650 217～255 ≤200 45调质 用于较重要的轴，应用最为广泛 275 300 600 170～217 ≤100 45正火 塑性好和强度适中，可做一般曲轴、转轴等 250 270