第十四章轴.ppt
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1、机械工程基础,机械电子工程学院,本章重点:14-3 轴的结构设计,轴是机器的主要零件之一,另外,减速器设计中,也要设计一根轴, 故本章很重要。,第14章 轴,14-1 轴的功用和类型,一 、轴的功用途 :,1、支承作回转运动的零件,2、传递运动和力(转矩T),心轴:只受弯矩M作用,不传动转矩,T0 如火车车轮的轴。,1、按承受载荷不同分为三种:,二、轴的分类: 按轴线分为三大类:,轴受变应力,心轴,心轴(前后轴),心轴:只受弯矩M作用,如火车车轮的轴。,1、按承受载荷不同分为三种:,传动轴:只承受转矩(扭矩)T,弯矩很小或没有, M=0,如汽车的传动轴。,、轴的分类: 按轴线分为三大类:,心轴
2、:只受弯矩M作用,如火车车轮的轴。,1、按承受载荷不同分为三种:,转轴:同时承受转矩和弯矩的作用, 如斜齿轮轴。,传动轴: 只承受转矩(扭矩)T,弯矩很小或没有, 如汽车的传动轴。,二、轴的分类: 按轴线分为三大类:,转轴,2、按轴线形状分为两种:,阶梯轴:,、轴的分类:,光轴:,直轴,曲轴,发动机专用零件,直轴又可分为:实心轴、空心轴,发动机曲轴,汽车发动机曲轴,本章只研究直轴,此外,还有钢丝软轴(挠性钢丝轴),实验室有,1、自行车中轴属于什么轴? 转轴 2、火车车辆轴、自行车前后车轮轴、汽车前车轮(无前驱动)轴属于什么轴? 心轴,3、汽车后桥的传动轴属于什么轴? 传动轴。 4、汽车后车轮轴
3、属于什么轴?,转轴,碳素钢:30、35、45、50,其中45号钢最常用。 由于碳素钢成本低,所以一般用碳素钢。 合金钢: 常用的有:20Cr、20CrMnTi、 20CrMoV、38CrMoAl、 40Cr、 12CrNi2等。 在传动大功率时或要求提高轴径耐磨性时 才用合金钢。,常用材料分为两类:,14-2、轴的材料及选择,碳素钢: 合金钢:,比较:两者刚度相近,而强度则合金钢大。 价格:碳素钢低,合金钢贵, 所以一般用碳素钢。,轴常用材料机械性能见P241表14-1,14-2、轴的材料及选择,轴设计的基本步骤:分为五步,1、选用合适的材料: 根据工作要求和制造工艺等 选择用碳素钢或合金钢。
4、,2、通过强度和刚度计算, 确定轴径d的范围d?,(1)、一般的轴是以强度为设计准则 (2)、对于有些重要的轴: 比如机床主轴,因为工作时不允许有 过大的变形,则应以刚度为设计准则。,3、进行结构设计:,确定全部尺寸(直径和长度): 特别要确定的是轴的最小直径dmin 一般来说,阶梯轴的轴颈直径d1最小, 或与联轴器相连处直径最小。,确定合理的外形:一般为阶梯轴,4、轴的精确校核计算: 当轴的全部尺寸确定后,就可找出危险截面, 进行精确的强度、刚度计算。 如果不合格,则重新设计。,5、根据装配图绘制零件图,14-3 轴的结构设计,一、轴的结构设计概述: 二、阶梯轴结构设计的几个主要问题:,1-
5、3 轴的结构设计,确定合理的外形:一般设计成阶梯轴 确定全部的尺寸:轴径大小、每一段的长度,一、轴的结构设计概述: 轴的结构设计非常重要。 1、轴结构设计的主要目的:,由于影响轴结构设计的因素很多, 故轴没有标准的结构形式,即轴的结构设计具有多方案性。,14-3 轴的结构设计,一、轴的结构设计概述:,2、轴的结构设计的基本要求: 、应力求轴上零件的定位准确和固定可靠; 、受力合理: 应合理布置轴上零件,力求受力合理, 有利于提高轴的工作能力; 、应有利于轴上零件的装拆和调整; 制造工艺性好:,1、轴结构设计的主要目的:,14-3 轴的结构设计,二、阶梯轴结构设计的几个主要问题:,一、轴的结构设
6、计概述:,、制造安装要求,轴的装配方案指轴上主要零件的装配方向、顺序和相互关系。 轴上零件的装配方案不同,则轴的基本形式就不同。,便于安装: 为了便于拆装轴上的零件,一 般将轴设计成阶梯状,而且直径为两头大、中间大。,安装程序: 要考虑零件是从左端装进去,还是从右端装进 去。关键要能顺序装进去。,如上图,减速器箱体一般为剖分式,轴上零件安装顺序为:,套筒,从左端装齿轮,左滚动轴承;,右滚动轴承,左端盖,将轴装在轴承座上,右端盖,装带轮,轴端挡圈,、轴上零件的定位和固定:,轴上零件的定位是指确定零件在轴向上的相对位置; 轴上零件的固定根据定位确定的位置,再用零件使轴上零件固定。二者紧密相关 要求
7、轴向定位要准确,固定要牢固。 1、零件的轴向定位与固定 常用轴肩(轴环)、套筒、轴端挡圈等的定位和固定:,轴向定位,轴肩承载时的轴肩高度 h(0.07d+3) (0.1d+5)mm 一般取:h36mm,rRh,rCh 当周肩不承载时, 取:h12mm,为了保证轴上零件与轴肩(环)端面紧密接触,,有间隙,放弃,轴肩与套筒定位:,为了保证轴上零件与套筒紧密接触,,轴段长度 L,轮毂宽度 B,轴段长度 LB 23mm 零件轮毂宽度,LB (23mm),23mm,套筒,有间隙,LB (23mm)的类似情况,轴端挡圈定位,轴肩轴端挡圈,LB (23mm)的类似情况,2、 轴上零件的周向固定:,大多采用键
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