机械设计课件.pptVIP

第一章 支承零部件的设计 传动零件必须借助其他零部件的支持才能传递运动与动力。这种起支持作用的零部件称为支承零部件。支承零部件主要有轴和轴承。 第一节 轴的功用、结构和材料 一、轴的功用与分类 轴是组成机器的重要零件之一。各种做回转（或摆动）的零件（如齿轮、带轮）都必须安装在轴上才能进行运动和动力的传递。因此 轴的主要功用是支撑回转零件及传递运动和动力。 轴有不同的分类方法，也有不同类型的轴。常用的分类方法有两类。 1）根据受载情况分类； 2）根据轴线形状的分类。 1）根据受载情况分类 1)转轴-既传递转矩又承受弯矩 2)心轴-承受弯矩。不传递转矩 3)传动轴-以传递转矩为主，不承受弯矩或承受很小的弯矩 转轴-既传递转矩（T）又承受弯矩（M）的轴 例如齿轮减速器的输出轴 心轴-承受弯矩（M），不传递转矩（T）的轴 例如自行车的前轮轴 传动轴-以传递转矩（T）为主不承受弯矩（M）或承受很小的弯矩的轴。例如汽车的传动轴 2）根据轴线形状分类 光轴 阶梯轴 直轴 根据需要可制成空心轴 2）曲轴 3）挠性钢丝轴 1） 直轴 曲轴 二、轴的材料 由于轴工作时产生的应力多为变应力，所以轴的失效多为疲劳损坏，因此轴的材料应具有足够的疲劳强度、较小的应力集中敏感性和良好的加工性能等。 轴的主要材料是碳钢和合金钢 碳钢：价格低廉，对应力集中的敏感性较低，可以利用热处理提高其耐磨性和抗疲劳强度。 常用的有35、40、45、50钢，其中以45钢使用最广。对于受力较小的或不太重要的轴，可以使用Q235、Q275等普通碳素钢 合金钢：对于要求强度较高、尺寸较小或有其它特殊要求的轴，可以采用合金钢材料。 耐磨性要求较高的可以采用20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢； 要求较高的轴可以使用40Cr（或用35SiMn、40MnB代替）、40CrNi(或用38SiMnMo代替)等进行热处理。 合金钢具有较高的力学性能，热处理变形小，价格贵，对应力集中比较敏感。 用于要求重量轻及有特殊要求的轴。 对于形状复杂的轴，如曲轴、凸轮轴等，也采用球墨铸铁或高强度铸造材料来进行铸造加工。 球墨铸铁 易于得到所需形状，而且具有较好的吸振性能和好的耐磨性，对应力集中的敏感性也较低。 同时应该知道，在一般工作温度下，各种碳钢和合金钢的弹性模量相差不大。 故在选择钢的种类和热处理方法时，所依据的主要是强度和耐磨性，而不是轴的弯曲刚度和扭转刚度等。 轴的常用材料见教材p250 三、轴的结构 图12-11所示为圆柱齿轮减速器低速轴的结构图。 综上所述。轴的结构应满足于以下几点： 1）轴上零件的准确定位与固定； 2）轴上零件便于装拆和调整； 3）良好的加工工艺性； 4）尽量减少应力集中。 从制造工艺性出发。轴的两端常设有中心孔以保证加工时各轴段的同轴度和尺寸精度。 需切制螺纹和磨削的轴段，还应留有螺纹退刀槽和砂轮越程槽。 第二节、轴的强度计算 １、按扭转强度估算直径 当主要考虑扭矩作用时，由力学知识可知，其强度条件为： 注释 故轴的直径为： 轴的材料 Ｑ２３５，２０ ３５ ４５ 40Cr，35CiMn, 42SiMn, 38SiMnMo,20CrMnTi [ ]/MPa 12~20 20~30 30~40 40~52 A 160~135 135~118 118~107 107~98 由此得设计公式为： 　　如果截面上有键槽，则应该按照求得的直径增加适当的数值，如下表： 轴的许用弯曲应力 材料 MPa 　　　碳素钢 ４００ １３０ ７０ ４０ ５００ ６００ １７０ ２００ ７５ ９５ ４５ ５５ ７００ ２３０ １１０ ６５ 　　　　合金钢 ８００ ９００ ２７０ ３００ １３０ １４０ ７５ ８０ １０００ ３３０ １５０ ９０ 　　　　铸钢 ４００ ５００ １００ １２０ ５０ ７０ ３０ ４０ 第三节 轴系的维护 一、轴系的维护工作主要有： 二、轴和轴承的修理 普通精度、误差较小的滑动轴承，可采用刮研法修理； 大尺寸的轴瓦可采用热喷涂（青铜）修复； 精度要求较高的轴，磨损量小时可采用电镀法修理； 尺寸较大的轴颈和轴头可采用热喷涂（或喷焊）进行修复。 尺寸较大的轴头，可采用过盈配合加配轴套； （为可靠