参考学习资料 能源 教学课件 12轴.ppt

轴设计解决的问题1、结构问题—确定轴的形状和尺寸2、强度问题—防止轴发生疲劳断裂3、刚度问题—防止轴发生过大的弹性变形4、振动稳定性问题—防止轴发生共振轴的结构设计的要求1.制造工艺性要求：轴应有良好的制造工艺，便于加工2.装拆要求：轴上零件要易于装拆、调整1制造工艺性要求轴应有良好的制造工艺，便于加工加工方法不同，轴的结构也可能不同2装拆要求轴上零件要易于装拆、调整不同的装拆方案，得到不同结构轴的直径应圆整成标准值阶梯状轴——轴端应有45°倒角非定位轴肩(便于装配)、定位轴肩(零件定位)设计轴肩时应注意:轴承定位轴肩(套筒)不能过高(以便拆卸)轴长应略短于轮毂宽度(保证零件固定)轴肩圆角ｒ＜轮毂孔圆角Ｒ(倒角Ｃ)3定位和固定要求轴与轴上零件要有准确的工作位置定位：零件有准确的工作位置固定：零件在轴上的位置牢固可靠周向固定轴向定位或固定周向固定防止轴上零件与轴发生相对转动，以传递转矩常用的周向固定方法：键、花键、紧定螺钉、过盈配合等轴向定位和固定防止轴上零件工作时发生轴向蹿动常用的轴向定位和固定方法：轴肩、套筒、螺母、挡圈、轴端挡圈等4尽量减少应力集中,改善轴的受力状态尽量减少应力集中：轴肩处要有过渡圆角改善零件位置及结构,以改善轴的受力状态结构示例1结构示例2：结构改错二、轴的材料轴的材料，见表12-11.钢：碳素钢：优质碳素钢:35、45、50轴钢普通碳素钢Q235、Q255、Q275合金钢：20Cr、20CrMnTi、40Cr、35SiMn、35CrMo2.球墨铸铁:QT500-5、QT600-21按扭转强度计算适用状况：(1)轴只传递转矩，不承受弯矩（或很小的弯矩）(2)弯矩未知，按扭矩作初步计算扭剪应力:2按弯扭合成强度计算适用状况：轴承位置以及作用在轴上的载荷性质、大小、方向和作用点已知——准确计算弯、扭联合作用时，采用第三强度理论步骤：绘制受力计算简图弯扭合成设计公式设计公式：对只承受弯矩的心轴：对转动心轴：对不转动心轴：二、轴的刚度计算一、弯曲刚度计算挠度条件：倾角条件：二、扭转刚度计算扭角条件：12-4挠性轴挠性轴是由几层缠绕成螺旋线的钢丝制成的相邻两层钢丝的旋向相反挠性轴输入端转向要与轴的最外层钢丝旋向一致，这样可使钢丝趋于缠紧，否则，只能传递名义功率的65%。挠性轴外层有保护软套管。主要作用:引导和固定挠性轴的位置，使其位置稳定，不打结，不发生横向弯曲；防潮、防尘和贮存润滑油。应用场合：目前小尺寸挠性轴转速可达20000r/min，一般使用的转速可达1800~3600r/min。挠性候可用于任意相互倾斜或偏离的接头间的传动，具有自适应性。常用于远距离控制机构以及仪表传动。13.3轴的强度计算13.3.3轴的强度计算轴的计算51.轴的弯曲刚度校核计算轴的弯曲刚度条件为挠度y≤[y]偏转角θ≤[θ]2．轴的扭转刚度校核计算轴的扭转刚度以扭转角?来度量。轴的扭转刚度条件为[y]和[θ]分别为轴的许用挠度及许用偏转角。轴的弯曲刚度以挠度y和偏转角θ来度量。对于光轴，可直接用材料力学中的公式计算其挠度或偏转角。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。13.4轴的材料及选择碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性比较低，适用于一般要求的轴。合金钢比碳钢有更高的力学性能和更好的淬火性能，在传递大功率并要求减小尺寸和质量、要求高的耐磨性，以及处于高温、低温和腐蚀条件下的轴常采用合金钢。在一般工作温度下（低于200℃），各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不多，因此相同尺寸的碳钢和合金钢轴的刚度相差不多。轴的概述3轴的材料主要是碳钢和合金钢，钢轴的毛坯多数用圆钢或锻件，各种热处理和表面强化处理可以显著提高轴的抗疲劳强度。轴的常用材料及其部分机械性能（见下页）高强度铸铁和球墨铸铁可用于制造外形复杂的轴，且具有价廉、良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，但是质较脆。13.4轴的材料及选择13.5轴的设计类比法设计计算法根据轴的工作条件，选择与其相似的轴进行类比及结构设计，画出轴的零件图。根据轴的工作条件选择材料，确定许用应力。按扭转强度估算出轴的最小直径。设计轴的结构，绘制出轴的结构草图。包括根据工作