机械设计【共71张PPT】.pptxVIP

第 15章 轴 1概述 2轴的结构设计 3轴设计中的物理约束 4轴的设计 本章重点：1.轴的结构设计、强度设计 §15-1 概述一、轴的主要功用二、轴的分类1、按承载分心轴：只承受弯矩（M），不传递转矩（T=0）1、支承轴上回转零件（如齿轮）转动心轴：轴转动固定心轴：轴固定2、传递运动和动力 分析火车轮轴属于什么类型？分析自行车轴属于什么类型？ 转轴：既传递转矩（T）、又承受弯矩（M） 如：减速器中的轴。传动轴：只受转矩，不受弯矩M=0，T≠0 如：汽车下的传动轴。 分析：根据承载情况下列各轴分别为哪种类型？0 轴：Ⅰ轴：Ⅴ轴：Ⅱ轴：Ⅲ轴：Ⅳ轴：传动轴转轴转动心轴转轴转轴转动心轴 如何判断轴是否传递转矩： 从原动机向工作机画传动路线，若传动路线沿该轴轴线走过一段距离，则该轴传递转矩。如何判断轴是否承受弯矩： 该轴上除联轴器外是否还有其它传动零件，若有则该轴承受弯矩，否则不承受弯矩。 2）曲轴：发动机专用零件2、按轴线形状分1）直轴又可分为实心轴和空心轴光轴阶梯轴 3）钢丝软轴：轴线可任意弯曲，传动灵活。动力源被驱动装置接头接头钢丝软轴钢丝软轴的绕制 3.根据图示卷筒轴的三种设计方案填写下表方案轴的类型轴上应力abc转动心轴弯曲应力固定心轴弯曲应力转轴弯曲应力、扭剪应力 此式仅用于实心圆轴，其余W见P365表15-4应用：齿轮、带轮、联轴器、轴承等的轴向定位。根据图示卷筒轴的三种设计方案填写下表四、轴的结构尺寸的确定四、轴的结构尺寸的确定2）曲轴：发动机专用零件2）为了方便零件依次从左端装拆，轴的各段直径必须从左至右逐段放大，使得轴右端直径偏大，强度过裕。分析：根据承载情况下列各轴分别为哪种类型？左侧键太长，套筒无法装入A．根据轴所传递扭矩初步估算轴的直径3）不起定位作用的非定位轴肩高度没有严格规定，一般取为1~2mm。1，为提高轴的刚度，把轴的材料由45钢换成40Gr是否合适？心轴：只承受弯矩（M），不传递转矩（T=0）1）具有足够的承载能力：强度和刚度，保证正常工作3）两端的轴承型号无法一致，箱体上两轴承座孔大小一，不能一次镗出，即不能保证两座孔同心。三、轴的材料 轴工作时主要承受弯矩和转矩，且多为交变力作用，其主要失效形式为疲劳破坏。因此，轴的材料应满足强度、刚度、耐磨性和耐腐蚀性等方面的要求。1.碳素钢 工程中常用35、45、50等优质碳素钢，其中以45钢用得最广。其价格低廉，对应力集中敏感性较小，可以通过调质或正火处理以保证其机械性能，通过表面淬火或低温回火以保证其耐磨性。 对于轻载和不重要的轴也可采用Q235、Q275等普通碳素钢。 2、中、低碳合金钢： 具有较高的力学性能和良好的热处理性能，常用于高温、高速、重载以及结构要求紧凑的轴；但价格较贵，对应力集中敏感，所以在结构设计时必须尽量减少应力集中。注意：钢材种类和热处理方法对钢材弹性模量E影响很小，分析：当轴的刚度不足时，如何提高轴的刚度？∴用热处理合金钢不能提高轴的刚度。 3.球墨铸铁 耐磨、价格低、吸振性好，对应力集中的敏感性较低，但可靠性较差，一般用于形状复杂的轴，如曲轴、凸轮轴等。轴的毛坯d小——轧制的圆钢（棒料）：车制；d大——锻造毛坯；空心轴——充分利用材料，↓质量，但加工困难。结构复杂——铸造毛坯，如曲轴； 选择材料及热处理方式，确定许用应力。对于阶梯轴，可将其转化为当量直径的光轴后计算其挠度或偏转角。如：减速器中的轴。轴颈：轴与轴承配合的部分3）钢丝软轴：轴线可任意弯曲，传动灵活。四、轴的结构尺寸的确定1，为提高轴的刚度，把轴的材料由45钢换成40Gr是否合适？四、轴的结构尺寸的确定2）轴上零件为滚动轴承时，定位轴肩高度应查手册中的轴承安装尺寸，不可使轴肩高出轴承内圈端面的高度，以免轴承无法拆卸。四、轴的结构尺寸的确定根据图示卷筒轴的三种设计方案填写下表传动轴：只受转矩，不受弯矩M=0，T≠0因此，轴的材料应满足强度、刚度、耐磨性和耐腐蚀性等方面的要求。5）轴环宽度b一般取为（1~1.但价格较贵，对应力集中敏感，所以在结构设计时必须尽量减少应力集中。三、轴设计的基本要求和设计步骤：1. 基本要求： 1）具有足够的承载能力：强度和刚度，保证正常工作 2）具有合理的结构形状：轴上零件定位正确、固定可靠且易于装拆，同时使轴加工方便，成本低。 选择材料及热处理方式，确定许用应力。估算轴的最小直径轴的结构设计、绘制草图校核轴的强度绘制轴的工作图不安全安全2. 设计步骤： §15—2 轴的结构设计 要求： ①轴和轴上零件要有准确、牢固的工作位置 ②轴上零件装拆、调整方便 ③轴应具有良好的制造工艺性等 ④尽量避免应力集中 一、拟定轴上零件的装配方案 原则：1）轴的结构越简单越