第六章轴设计 56-1概述 轴的功用 ●支撑回转零件;·传递运动和转矩 二、轴的类型 心轴一只承受弯矩 按受载{传动轴一只承受转矩 转轴一既受弯矩、又受转矩 直轴 按轴心线 ●曲轴
第六章 轴设计 §6-1 概 述 一、轴的功用 ● 支撑回转零件； ● 传递运动和转矩 二、轴的类型 ● 心轴 — 只承受弯矩 ● 传动轴 — 只承受转矩 ● 转轴 — 既受弯矩、又受转矩 按受载 ● 直 轴 ● 曲 轴 按轴心线
三、轴设计时所要解决的问题 结构问题一确定轴的形状和尺寸 Y/强度问题防止轴发生疲劳断裂 3、刚度问题一防止轴发生过大的弹性变形 4、振动稳定性问题一防止轴发生共振 56-2轴的结构设计 轴颈-与轴承相配的 部分 轴头·与轮毅相配的 部分 轴身-连接轴颈与轴 头部分 轴头轴身轴颈 三
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 三、轴设计时所要解决的问题 1、结构问题 — 确定轴的形状和尺寸 §6-2 轴的结构设计 轴颈 － 与轴承相配的 部分； 轴头 － 与轮毂相配的 部分； 轴身 － 连接轴颈与轴 头部分； 轴头 轴身 轴颈
轴的结构应满足的要求 +加工工艺性要好 便于轴上零件装拆 +轴上零件要有准确的定位 +轴上零件要有可靠的固定 +尽量减少应力集中 加工工艺要求 光轴等强度轴 阶梯轴
轴的结构应满足的要求： 加工工艺性要好 便于轴上零件装拆 轴上零件要有准确的定位 轴上零件要有可靠的固定 尽量减少应力集中 一、加工工艺要求 光轴 等强度轴 阶梯轴
加工方法不同,轴的结构也可能不同 车削倒角 磨削 砂轮越程槽 二、装拆要求 象动轴承 ●装拆应方便; ●不同的装拆方案,得到不同结构; ●轴的直径应圆整成标准值。 轴及轴上零件
车削 倒角 加工方法不同，轴的结构也可能不同 磨削 二、装拆要求 砂轮越程槽 ● 装拆应方便； ● 不同的装拆方案，得到不同结构； ● 轴的直径应圆整成标准值
、轴上零件的轴向定位和固定 定位-使轴上零件处于正确的工作位置; 固定-使轴上零件牢固地保持这一位置。 目的-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: 轴肩或轴环 定位轴肩:h=(0.07~0.1)d>R或C 非定位轴肩:h=1~2mm,作用是便于轴上零件的装拆 为保证定位准确,R或C>r 轴环宽度一般取:b=1.4h 滚动轴承的定位轴肩或轴环高度一查标准
定位 － 使轴上零件处于正确的工作位置； 轴肩或轴环 三、轴上零件的轴向定位和固定 固定 － 使轴上零件牢固地保持这一位置。 目的 － 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： 定位轴肩：h＝(0.07~0.1)d ＞ R 或 C 非定位轴肩：h＝1～2 mm，作用是便于轴上零件的装拆 为保证定位准确，R 或 C ＞ r 轴环宽度一般取：b =1.4 h 滚动轴承的定位轴肩或轴环高度 － 查标准
套筒 注意: 对轴上零件起固定作用。 采用这些方法固定 常用于近距离的两个零件间的固定。轴上零件时,为保 國螺母 证固定可靠, 应使:与轮毂相配 用于轴上两零件距离较远时,或轴端的轴段长度比轮轂 需切制螺纹,削弱了轴的强度。 宽度短2~3mm, 弹性挡圈 即:l=B-(2-3) 需切环槽,削弱了轴的强度。承受不 轴端挡圈 用于固定轴端零件,觚承受较大的轴向力。 锥面常与轴端挡圈配合使用
套 筒 轴端挡圈 弹性挡圈 圆 螺 母 锥 面 对轴上零件起固定作用。 常用于近距离的两个零件间的固定。 用于轴上两零件距离较远时，或轴端。 需切制螺纹，削弱了轴的强度。 需切环槽，削弱了轴的强度。 承受不大的轴向力。 用于固定轴端零件，能承受较大的轴向力。 常与轴端挡圈配合使用。 注意： 采用这些方法固定 轴上零件时，为保 证固定可靠， 应使：与轮毂相配 的轴段长度比轮毂 宽度短2～3 mm， 即：l＝B - (2~3)
四、轴上零件的周向固定 目的-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:」 平键 花键 紧定螺钉 向题:滚动轴柔是否需要用键作周向固定? 五、提高轴的强度 减小应力集中 适当加大截面变化处的过渡圆角半径 或采用:凹切圆角 过渡肩环减载槽
平 键 问题： 四、轴上零件的周向固定 目的 － 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： 花 键 紧定螺钉 滚动轴承是否需要用键作周向固定？ 五、提高轴的强度 减小应力集中 适当加大截面变化处的过渡圆角半径。 或采用： 凹切圆角 过渡肩环 减载槽
改善轴的受力状况 改变轴上零件的结构,使受载减小。 F MN求m 齿轮 五、结构设计示例 凶多
改善轴的受力状况 改变轴上零件的结构，使受载减小。 五、结构设计示例
§6-3轴的强度计算 应力分析: 弯曲应力Gn-对称循环变应力; 扭剪应力τr-循环特征根据实际情况而定。 计算方法: ●按扭转强度计算; 一般的轴 ●按弯扭台轴的抗扭 ●安全系数剖面系数 按转算 9.55×10P/n9.55×10P 扭剪应力:r m3/16 0.2d3n
§6-3 轴的强度计算 应力分析： T F 弯曲应力σb － 对称循环变应力； 扭剪应力τT － 循环特征根据实际情况而定。 计算方法： ● 按扭转强度计算； ● 按弯扭合成强度计算； ● 安全系数法计算。 一般的轴 一、按扭转强度计算 T T W T = d n P d P n 3 6 3 6 0.2 9.55 10 /16 9.55 10 / = = T 扭剪应力: 轴的抗扭 剖面系数
扭转强度设计式: 9.55×100P 02|z nm 系数C与轴的材料和承载情况有关,查表12-2。 注意: 令其为系数C 弯矩相对转矩较小或只受转矩时,C取小值 弯矩较大时,C取大值。 扭转强度公式一般用来初算轴的直径, 计算出的d作为受扭段的最小直径dmim Σ若该轴段有一个键槽,d值增大5% 有两个键槽,增大10%
扭转强度公式一般用来初算轴的直径， 扭转强度设计式: 3 3 6 0.2 9.55 10 n P d T mm n P = C3 令其为系数 C 系数 C 与轴的材料和承载情况有关，查表12-2。 弯矩相对转矩较小或只受转矩时，C 取小值。 若该轴段有一个键槽，d 值增大5% , 弯矩较大时，C 取大值。 计算出的 d 作为受扭段的最小直径 dmin 。 注意： 有两个键槽，增大10%