机械设计基础第十五章轴.pptxVIP

机械设计基础第十五章轴汇报人：AA2024-01-18

轴概述轴的结构设计轴的材料与热处理轴的强度与刚度计算轴的振动与稳定性轴的设计实例分析

01轴概述

轴的定义轴是组成机械的一个重要零件，它主要用来支承传动零件（如齿轮、蜗轮等）和传递转矩，起着承载、传递运动和动力的作用。轴的分类根据轴的承载情况，可分为转轴、心轴和传动轴三类。转轴既承受弯矩又承受转矩；心轴只承受弯矩而不承受转矩；传动轴只承受转矩而不承受弯矩或弯矩很小。轴的定义与分类

轴通过轴承支承在机架上，使轴上安装的传动件得以保持正确的位置并传递运动和动力。支承作用轴是传递运动和动力的主要零件，它将原动机的动力和运动传递给工作机，使工作机得以正常运转。传递运动和动力轴在机械中的作用

轴在传递运动和动力时，必须承受各种载荷的作用，因此要求轴具有足够的强度和刚度，以保证其正常工作而不发生失效。足够的强度和刚度轴与轴承、轴与联轴器等零件有相对运动，要求轴具有良好的耐磨性，以减少磨损和延长使用寿命。良好的耐磨性轴的结构形状应简单、易于加工和装配，以便于生产。同时，轴上各部分的尺寸和形位公差等应符合相应的标准和规范。良好的工艺性轴的结构应合理，以便于安装和拆卸轴上零件，并尽量减少应力集中等不利因素。合理的结构轴的设计要求

02轴的结构设计

根据零件在轴上的位置和工作要求，选择合适的定位方法，如轴肩定位、套筒定位、圆螺母定位等。为确保零件在轴上的稳定性和可靠性，需采用适当的固定方式，如键连接、花键连接、过盈配合等。轴上零件的定位与固定固定方式定位方法

截面形状根据轴的受力情况和设计要求，选择合适的截面形状，如圆形、方形、矩形等。截面尺寸根据轴的强度、刚度及稳定性要求，确定合适的截面尺寸，并进行必要的校核计算。轴的截面形状与尺寸

结构合理性轴的结构工艺性轴的结构应简单、紧凑、合理，便于加工和装配。加工精度轴的加工精度直接影响其使用性能和寿命，应根据设计要求选择合适的加工方法和精度等级。为提高轴的力学性能和耐磨性，需进行合适的热处理和表面处理，如淬火、渗碳、喷丸等。热处理及表面处理

03轴的材料与热处理

具有较好的可加工性和强度，常用于一般传动轴。碳素钢合金钢球墨铸铁具有高强度、耐磨性和耐腐蚀性，适用于承受重载或复杂应力的轴。具有较好的铸造性能、强度和耐磨性，常用于形状复杂的轴。030201轴的材料选择

轴的热处理工艺正火提高轴的硬度和耐磨性，消除内应力。调质使轴获得良好的综合力学性能，提高抗疲劳强度。表面淬火提高轴表面的硬度和耐磨性，保持心部韧性。

强度刚度韧性硬度轴的材料力学性能轴在承受载荷时抵抗断裂的能力。轴在冲击载荷下抵抗断裂的能力。轴在受力时抵抗弹性变形的能力。轴表面抵抗局部变形的能力。

04轴的强度与刚度计算

轴在承受载荷时，必须满足一定的强度条件，即轴的最大工作应力应小于或等于其许用应力。轴的强度条件根据轴的受力分析和强度条件，对轴进行强度校核，以确定其是否能够承受所施加的载荷。轴的强度校核通过采用高强度材料、优化轴的结构设计、降低应力集中等措施，可以提高轴的强度。提高轴强度的措施轴的强度计算

轴在承受载荷时，必须满足一定的刚度条件，即轴的最大变形量应小于或等于其许用变形量。轴的刚度条件根据轴的受力分析和刚度条件，对轴进行刚度校核，以确定其是否能够满足使用要求。轴的刚度校核通过增加轴的截面尺寸、采用刚性较大的材料、优化轴的结构设计等措施，可以提高轴的刚度。提高轴刚度的措施轴的刚度计算

临界转速的概念当轴在旋转时，如果其转速达到某一特定值，轴将会发生共振现象，此时的转速称为临界转速。临界转速的计算根据轴的材料属性、截面形状和尺寸、支撑方式等参数，可以计算出轴的临界转速。避免临界转速的措施在轴的设计和使用过程中，应采取相应的措施以避免轴在临界转速下工作，如改变轴的结构设计、调整支撑方式等。轴的临界转速

05轴的振动与稳定性

轴的振动类型与原因轴在受到某些特定的外界激励后，由于系统内部的反馈作用而产生的振动。这种振动的频率通常与系统的固有频率相近，且会逐渐增强，直至达到稳定状态。自激振动当轴受到初始干扰后，在没有任何外界激励的情况下发生的振动。这种振动会逐渐衰减，直至消失。自由振动轴在持续的外界激励作用下产生的振动。这种振动的频率与外界激励的频率相同，且会一直持续下去，除非外界激励消失。受迫振动

轴在静止状态下，受到外界干扰后能够恢复到原来位置的能力。静态稳定性主要取决于轴的结构刚度、阻尼以及外界干扰的大小。静态稳定性轴在运动状态下，受到外界干扰后能够保持原有运动状态的能力。动态稳定性不仅与轴的结构刚度、阻尼有关，还与轴的转速、转动惯量以及外界激励的频率和幅值等因素有关。动态稳定性轴的稳定性分析

控制外界激励减小或消除外界对轴的激励作用，如平衡旋转部件、降低驱动电机的振动