教 第1章轴和软轴 1轴 轴是组成机械的重要零件之一。它用来安装各种传动零件,使之绕其轴线转动,传递转矩或回转运动,并通 过轴承与机架或机座相联结。轴与其上的零件组成一个组合体-—轴系部件,在轴的设计时,不能只考虑轴本 身,必须和轴系笭、部件的整个结构密切联系起来。 轴按受载情况分为 (1)转轴:支求传动机件又传递转矩,即同时承受弯矩和扭矩的作用 2)心轴:只支承旋转杋件而不传递转矩,即只承受弯矩作用。心轴又可分为固定心轴(T作时轴不转动) 和转动心轴(工作时轴转动)两种。 (3)传动轴:主要传递转矩,即主要承受扭矩,不承受或承受较小的弯矩。 按结构形状分为:光轴和阶梯轴;实心轴和空心轴 按几何轴线分为:直轴、曲轴和钢丝软轴。 按截面分为:圆形截面和非圆形截面 本节重点介绍常用的圆形截面阶梯轴的设计a 轴的设计应满足下列几方面的要求:在结构上要受力合理、尽量避免或减少应力集中,足够的强度(静强度 和疲劳强度),必要的刚度,特殊情况下的耐腐蚀性和耐高温性,高速轴的振劲稳定性及良好的加工工艺性,并 应使笭件在轴上定位可靠、装配适当和装拆方便等。通常设计程序为 ①根据机械传动方案的整体布局,拟定轴上零件的布置和装配方案; ②选择轴的材料 ③初步估算轴的直径; ④进行轴的结构设计,校核轴键联接强度及轴的弯扭强度; ⑤对于重要的轴,应进行强度的精确校核计算; ⑨必要时校核轴的刚度和临界转速 ⑦根据上述计算结果修改设计; ⑧绘制轴的丁作图(零件图) 1.1轴的常用材料 应用十轴的材料种类很多,主要根据轴的使用条件,对轴的强度、刚度和其他机械性能等的要求,采用的热 处理方式、同时考虑制造加工工艺,并力求经济合理,通过设计计算来选择轴的材料。 轴的材料般是经过轧制或锻造经切削加的碳素钢或合金钢。对于直径较小的轴,可用圆钢制造;有条件 的可直接用冷拔钢材;对于重要的,大直径或阶梯直径变化较大的轴,采用锻坯。为节约金属和提高工艺性,直 径大的轴还叮以制成空心的,并且带有焊接的或锻造的凸缘。 轴常用的材料是优质碳素结构钢,如35、45和50,其中以45号钢最为常用。不太重要及受载较小的轴可用 Q25、Q275等普通碳素结构钢;对于受力较大,轴的尺寸受限制,以及某些有特殊要求的轴可用合金结构钢 当釆用合金钢时,应优先选用符合我国资源情况的硅锰钢、硼钢等。对于结构复杂的轴(例如花键轴.空心轴 等),为保持尺寸稳定性和减少热处理变形可选用铬钢;对于大截面非常重的轴可选用铬镍钢;对于高温或腐 蚀条件下工作的轴可选用耐热钢或不锈钢。 在一般L作温度下,合金结构钢的弹性模量与碳素结构钢相近,所以只为于提高轴的刺度而选用合金结构钢 是不合适的 球墨铸铁和·些高强度铸铁,铸造性能好,容易铸成复杂形状,吸振性能较好,应力集中敏感性较低,支点 位移的影响八,常用于制造外形复杂的轴(如曲轴和凸轮轴等)。 我国研制的稀土-球墨铸铁,冲击韧性好,同时具有减摩、吸振和对应力集中敏感性低等优点,已用于制造