§14.1軸§14.2軸的強(qiáng)度計(jì)算§14.3聯(lián)軸器第14章軸和聯(lián)軸器14.1軸

軸是機(jī)器中的重要零件之一，用來支承軸上的零件，并傳遞運(yùn)動和動力。14.1.1軸的分類和材料按軸承受的載荷性質(zhì)分：轉(zhuǎn)軸：工作時(shí)既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩的軸。心軸：只承受彎矩而不傳遞轉(zhuǎn)矩的軸。心軸又分為：轉(zhuǎn)動心軸、固定心軸。傳動軸：用來傳遞轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩的軸。

轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動心軸心軸固定心軸傳動軸14.1軸按軸的軸線形狀分：階梯軸光軸曲軸鋼絲軟軸軸的材料及其選擇機(jī)械強(qiáng)度較高，淬透性較好，價(jià)格較高，用于特殊要求和重要軸，對應(yīng)力集中的敏感性較高價(jià)格低廉，對應(yīng)力集中的敏感性小，調(diào)質(zhì)或正火處理提高耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度制造一些曲軸、凸輪軸等形狀復(fù)雜的軸合金鋼（常用20Cr、40Cr、40CrNi、35CrMo）高強(qiáng)度鑄鐵/球墨鑄鐵碳素鋼（常用30、40、45、50號，其中45號鋼最常用）14.1軸軸的設(shè)計(jì)必須滿足的基本要求：合理的結(jié)構(gòu)和足夠的強(qiáng)度。軸的設(shè)計(jì)步驟：

1）選材；2）估算軸的直徑；3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

4）軸的強(qiáng)度校核；5）必要時(shí)作剛度和穩(wěn)定性校核。已知條件選擇軸的材料初算軸徑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算彎矩校核計(jì)算完善設(shè)計(jì)修改直徑轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)程序框圖14.1.2軸徑的初步估算14.1軸軸的材料Q235、204540Cr35SiMn35CrMo[τ]/MPa12~2030~4040~52A160~135118~107107~98軸剖面有鍵槽時(shí)直徑應(yīng)適當(dāng)放大14.1軸軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要要求是：1.滿足使用要求：ａ.周向固定；ｂ.軸向固定。2.良好的結(jié)構(gòu)工藝性：ａ.加工工藝性；ｂ.裝配工藝性。3.提高軸的疲勞強(qiáng)度：ａ.改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)形狀；ｂ.改善軸的表面狀態(tài)。14.1.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)14.1軸1、軸上零件的軸向定位和固定（１）軸肩和軸環(huán)14.1軸（2）套筒固定（3）圓螺母固定14.1軸（4）軸端擋圈固定軸端擋圈（5）彈性擋圈固定14.1軸緊定螺釘鎖緊擋圈（6）緊定螺釘與鎖緊擋圈

裝拆方便，可兼作周向固定。宜用于高速、沖擊及對中性要求高的場合。只用于軸端。常與軸端擋圈聯(lián)合使用，實(shí)現(xiàn)零件的雙向固定。（7）錐面14.1軸為實(shí)現(xiàn)軸的功能，必須保證軸上零件有準(zhǔn)確的工作位置，要求軸上零件沿周向和軸向固定。

鍵聯(lián)接花鍵聯(lián)接成形聯(lián)接彈性環(huán)聯(lián)接銷聯(lián)接過盈配合聯(lián)接2.軸上零件的周向固定14.1軸3.軸的各段直徑和長度的確定14.1軸14.1軸14.1軸第一段長度由連軸器尺寸確定，且短（2~3）mm第二段第三段且滿足軸承內(nèi)徑系列第四段第五段第六段直徑要保證右側(cè)軸承拆卸尺寸14.1軸加工工藝性：退刀槽、越程槽以及鍵槽的布置等。裝配工藝性：ａ.合理的階梯軸直徑；ｂ.軸端導(dǎo)角；ｃ.滿足軸承裝拆要求等。4、軸的加工和裝配工藝性14.1軸5.提高軸的強(qiáng)度和剛度的措施合理布置軸上零件的位置當(dāng)動力從兩輪輸出時(shí)，為減小軸上轉(zhuǎn)矩，應(yīng)將輸入輪布置在中間14.1軸合理設(shè)計(jì)軸上零件與軸的配合結(jié)構(gòu)減小應(yīng)力集中卸載槽過渡肩環(huán)凹切圓角14.1軸軸的結(jié)構(gòu)改錯(cuò)例題軸的結(jié)構(gòu)改錯(cuò)例題軸的結(jié)構(gòu)改錯(cuò)例題簡化成簡支梁力的作用點(diǎn)：彎矩、扭矩，簡化在中點(diǎn)，支反力作用點(diǎn)：與軸承類型和布置方式有關(guān)。14.2軸的強(qiáng)度計(jì)算1.軸的計(jì)算簡圖（1）畫出軸的空間受力簡圖；（2）將外載荷分解到水平面和垂直面內(nèi)；（3）作垂直面彎矩MV

圖和水平面彎矩MH圖；（4）作合成彎矩M

圖；（5）作轉(zhuǎn)矩T圖；（6）作當(dāng)量彎矩Me圖；（7）強(qiáng)度計(jì)算（確定危險(xiǎn)剖面、強(qiáng)度校驗(yàn)或軸徑計(jì)算）按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算軸徑的一般步驟如下：14.2軸的強(qiáng)度計(jì)算2.按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算按第三強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)力：軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為：≤14.2軸的強(qiáng)度計(jì)算14.3聯(lián)軸器作用：用于軸與軸之間的聯(lián)接，傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩。停機(jī)時(shí)才能聯(lián)接或分離聯(lián)軸器分類

特點(diǎn)：由剛性零件組成，可以傳遞較大轉(zhuǎn)矩，無緩沖減振能力。

應(yīng)用：適用于無沖擊、被聯(lián)接的兩軸軸心線對中要求較高的場合。1、剛性聯(lián)軸器對兩軸對中性的要求很高,結(jié)構(gòu)簡單、成本低、傳遞轉(zhuǎn)矩大應(yīng)用最廣。（1）凸緣聯(lián)軸器固定式剛性聯(lián)軸器14.3聯(lián)軸器(2)套筒聯(lián)軸器14.3聯(lián)軸器可移式剛性聯(lián)軸器利用組成元件之間的動連接補(bǔ)償軸線相對位移，不能緩沖減振。（1）齒式聯(lián)軸器（2）十字滑塊聯(lián)軸器承載能力大，工作可靠，補(bǔ)償綜合位移的能力強(qiáng)，安裝精度要求低，但質(zhì)量大，成本高。適用于中高速、重載、正反轉(zhuǎn)頻繁的傳動。結(jié)構(gòu)簡單，徑向尺寸較小，易磨損。用于兩軸間相對徑向位移較大、軸的剛度較大、無劇烈沖擊、傳遞轉(zhuǎn)矩大而轉(zhuǎn)速不高的兩軸連接。14.3聯(lián)軸器（3）萬向聯(lián)軸器當(dāng)一軸固定時(shí),另一軸可以在任意方向偏斜α角,角位移α可達(dá)40o～45°。14.3聯(lián)軸器2、彈性聯(lián)軸器靠彈性元件的彈性變形來補(bǔ)償兩軸軸線的相對位移，而且可以緩沖減振。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,成本低。適用于轉(zhuǎn)矩小、轉(zhuǎn)速高、正反向變化多、起動頻繁的高速轉(zhuǎn)軸。（1）彈性柱銷聯(lián)軸器14.3聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單,制造容易,裝拆方便,成本較低。適用于轉(zhuǎn)矩小、轉(zhuǎn)速高、頻繁正反轉(zhuǎn)、需要緩和沖擊的地方。（2）彈性套柱銷聯(lián)軸器（3）輪胎聯(lián)軸器輪胎式聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單可靠，但易于變形，允許的相對位移較大。用于啟動頻繁、正反向運(yùn)轉(zhuǎn)、有沖擊振動、兩軸間有較大的相對位移量，以及潮濕多塵之處14.3聯(lián)軸器3、聯(lián)軸器的選擇應(yīng)全面了解工作載荷的大小和性質(zhì)、轉(zhuǎn)速高低、工作環(huán)境等，結(jié)合常用聯(lián)軸器的性能、應(yīng)用范圍及使用場合選擇聯(lián)軸器的類型。低速、剛性大的短軸可選用剛性聯(lián)軸器；低速、剛性小的長軸可選用無彈元件撓性聯(lián)軸器；傳遞轉(zhuǎn)矩較大的重型機(jī)械選用齒式聯(lián)軸器；軸線位置有較大變動的兩軸，應(yīng)選用萬向聯(lián)軸器；