第14章軸§14-1軸的功用和類(lèi)型§14-2軸的材料§14-3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)§14-4軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)§14-5軸的剛度設(shè)計(jì)§14-1軸的類(lèi)型1、轉(zhuǎn)軸傳遞扭矩又承受彎矩。一、按承受載荷分帶式運(yùn)輸機(jī)減速器電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸§14-1軸的類(lèi)型2、傳動(dòng)軸只傳遞扭矩發(fā)動(dòng)機(jī)后橋傳動(dòng)軸1、轉(zhuǎn)軸傳遞扭矩又承受彎矩。一、按承受載荷分3、心軸只承受彎矩前輪輪轂固定心軸火車(chē)輪軸車(chē)廂重力前叉自行車(chē)前輪軸支撐反力轉(zhuǎn)動(dòng)心軸§14-1軸的類(lèi)型2、傳動(dòng)軸只傳遞扭矩1、轉(zhuǎn)軸傳遞扭矩又承受彎矩。一、按承受載荷分二、按軸的形狀分1、直軸2、曲軸二、按軸的形狀分1、直軸3、撓性鋼絲軸設(shè)計(jì)任務(wù)：選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)、確定尺寸等2、曲軸二、按軸的形狀分1、直軸種類(lèi)碳素鋼：35、45、50、Q235軸的毛坯:圓鋼或鍛件，有時(shí)也用鑄鋼或球墨鑄鐵?！?4-2軸的材料合金鋼:20Cr、20CrMnTi、40CrNi、38CrMoAlA等用途：碳素結(jié)構(gòu)鋼因具有較好的綜合力學(xué)性能，應(yīng)用較多，尤其是45鋼應(yīng)用最廣。合金鋼具有較高的力學(xué)性能，但價(jià)格較貴，多用于有特殊要求的軸。正火或調(diào)質(zhì)處理。表14-1軸的常用材料及其主要力學(xué)性能設(shè)計(jì)任務(wù)：使軸的各部分具有合理的形狀和尺寸?！?4-3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：1.軸應(yīng)便于制造，軸上零件要易于裝拆；2.軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置；3.各零件要牢固而可靠地相對(duì)固定；4.改善應(yīng)力狀況，減小應(yīng)力集中。軸端擋圈帶輪軸承蓋套筒齒輪滾動(dòng)軸承典型軸系結(jié)構(gòu)④1、階梯軸為便于軸上零件的裝拆，一般軸都做成從軸端逐漸向中間增大的階梯狀。零件的安裝次序一、制造安裝要求②③⑥⑦①⑤①④2、結(jié)構(gòu)要素裝零件的軸端應(yīng)有倒角，需要磨削的軸端有砂輪越程槽，車(chē)螺紋的軸端應(yīng)有退刀槽。②③⑥⑦①⑤①倒角1、軸向定位二、軸上零件的定位軸肩----階梯軸上截面變化之處。起軸向定位作用。

軸肩套筒a、軸肩、套筒、軸端擋圈、螺母齒輪受軸向力時(shí)，向右是通過(guò)4、5間的軸肩，并由6、7間的軸肩頂在滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈上；向左則通過(guò)套筒頂在滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈上。帶輪的軸向固定是靠1、2間的軸肩和軸端當(dāng)圈。雙向固定無(wú)法采用套筒或套筒太長(zhǎng)時(shí)，可采用雙圓螺母加以固定。軸端擋圈雙圓螺母裝在軸端上的零件往往采用軸端擋圈固定。軸肩的尺寸要求:r<C1

或r<Rb≈1.4h(與滾動(dòng)軸承相配合處的h和b值,見(jiàn)軸承標(biāo)準(zhǔn))DdrRDdC1rh=D-d≈(0.07d+3)~(0.1d+5)mmhhC1DdrDdrRbb、彈性擋圈或緊定螺釘軸向力較小時(shí)，可采彈性擋圈或緊定螺釘來(lái)實(shí)現(xiàn)。2、周向固定大多采用鍵、花鍵、或過(guò)盈配合等聯(lián)接形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。鍵槽應(yīng)設(shè)計(jì)成同一加工直線四、改善軸的受力狀況，減小應(yīng)力集中Q方案a輸出輸出輸入1.改善受力狀況Q方案b輸出輸出輸入2.減小應(yīng)力集中應(yīng)力集中出現(xiàn)在截面突然發(fā)生變化的。措施：

1.

用圓角過(guò)渡；2.

盡量避免在軸上開(kāi)橫孔、切口或凹槽;3.

增加卸載槽B、過(guò)渡肩環(huán)、凹切圓角、增大圓角半徑?！?4-4軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)一、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)軸的承載情況，采用相應(yīng)的計(jì)算方法，常用方法有兩種。對(duì)于只傳遞扭轉(zhuǎn)的圓截面軸(傳動(dòng)軸），強(qiáng)度條件為：設(shè)計(jì)公式為：計(jì)算結(jié)果為：最小直徑！解釋各符號(hào)的意義及單位對(duì)于既傳遞扭轉(zhuǎn)又傳遞彎矩的轉(zhuǎn)軸，可按上式初步估算軸的直徑。軸的材料A3,20354540Cr,35SiMn[τ](N/mm)12~2020~3030~4040~52C160~135135~118118~107107~92表14-2常用材料的[τ]值和C值注:

當(dāng)作用在軸上的彎矩比傳遞的轉(zhuǎn)矩小或只傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí),C取較小值;

否則取較大值二、按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度條件為：l1l彎曲應(yīng)力：扭切應(yīng)力：W------抗彎截面系數(shù)；WT

----抗扭截面系數(shù)；因σb和τ的循環(huán)特性不同，折合后得：代入得：α----折合系數(shù)Me---當(dāng)量彎矩α=0.3----轉(zhuǎn)矩不變；0.6----脈動(dòng)變化；1----頻繁正反轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)公式：材料σB[σ+1b][σ0b][σ-1b]40013070405001707545600200955570023011065800270130759003001408010003301509050012070404001005030表14-3軸的許用彎曲應(yīng)力碳素鋼合金鋼鑄鋼靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力材料σb[σ+1b][σ0b][σ-1b]40013070405001707545600200955570023011065800270130759003001408010003301509050012070404001005030表14-3軸的許用彎曲應(yīng)力碳素鋼合金鋼鑄鋼脈動(dòng)循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力材料σb[σ+1b][σ0b][σ-1b]40013070405001707545600200955570023011065800270130759003001408010003301509050012070404001005030表14-3軸的許用彎曲應(yīng)力碳素鋼合金鋼鑄鋼對(duì)稱(chēng)循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力舉例：計(jì)算某減速器輸出軸危險(xiǎn)截面的直徑。已知作用在齒輪上的圓周力Ft=17400N,徑向力，F(xiàn)r=6140N,軸向力Fa=2860N,齒輪分度圓直徑d2=146mm,作用在軸右端帶輪上外力F=4500N（方向未定）,L=193mm,K=206mmL/2LKFtFrFaF12aadP231對(duì)2點(diǎn)取矩L/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12解：1)求垂直面的支反力和軸向力=Fad2aadP231FtF1HF2HF1FF2F2)求水平面的支反力L/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12=Fad2aadP231F3)求F力在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力MavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2FFAFaFrF1vF2v=Fad2aadP231F4)繪制垂直面的彎矩圖5)繪制水平面的彎矩圖MavM’avMaHF1FF2FM2F6)求F力產(chǎn)生的彎矩圖aadP231Fa-a截面F力產(chǎn)生的彎矩為：MaFMaMavM’avMaHF1FF2FM2FaadP231F7)繪制合成彎矩圖考慮F可能與H、V內(nèi)合力共面MaFM’aMa8)求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩aad