第十一章 軸

1、遼寧信息職業(yè)技術(shù)學院機械設(shè)計基礎(chǔ)精品課程教學目的：教學目的：1了解軸的類型及常用材料2掌握軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求和方法3掌握軸轂聯(lián)接的類型和應(yīng)用教學重點：教學重點：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求和方法教學難點教學難點：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求和方法第十章第十章軸11111概述機器上所安裝的旋轉(zhuǎn)零件，例如帶輪、齒輪、聯(lián)軸器和離合器等都必須用軸來支承，才能正常工作，因此軸是機械中不可缺少的重要零件。本章將討論軸的類型、軸的材料和輪轂聯(lián)接，重點是軸的設(shè)計問題，其包括軸的

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度計算。結(jié)構(gòu)設(shè)計是合理確定軸的形狀和尺寸，它除應(yīng)考慮軸的強度和剛度外，還要考慮使用、加工和裝配等方面的許多因素。11.1.1軸的分類軸的分類按軸受的載荷和功用可分為：1.心軸：只承受彎矩不承受扭矩的軸，主要用于支承回轉(zhuǎn)零件。如.車輛軸和滑輪軸。2.傳動軸：只承受扭矩不承受彎矩或承受很小的彎矩的軸主要用于傳遞轉(zhuǎn)矩。如汽車的傳動軸。3.轉(zhuǎn)軸：同時承受彎矩和扭矩的軸，既支承零件又傳遞轉(zhuǎn)矩。如減速器軸。11.1.2軸的材料軸的材料主

3、要承受彎矩和扭矩。軸的失效形式是疲勞斷裂，應(yīng)具有足夠的強度、韌性和耐磨性。軸的材料從以下中選?。?.碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼具有較好的機械性能，對應(yīng)力集中敏感性較低，價格便宜，應(yīng)用廣泛。例如：35、45、50等優(yōu)質(zhì)碳素鋼。一般軸采用45鋼，經(jīng)過調(diào)質(zhì)或正火處理；有耐磨性要求的軸段，應(yīng)進行表面淬火及低溫回火處理。輕載或不重要的軸，使用普通碳素鋼Q235、Q275等。2.合金鋼合金鋼具有較高的機械性能，對應(yīng)力集中比較敏感，淬火性較好，熱處理變形小，價

4、格較貴。多使用于要求重量輕和軸頸耐磨性的軸。例如：汽輪發(fā)電機軸要求，在高速、高溫重載下工作，采用27Cr2Mo1V、38CrMoAlA等。滑動軸承的高速軸，采用20Cr、20CrMnTi等。3.球墨鑄鐵球墨鑄鐵吸振性和耐磨性好，對應(yīng)力集中敏感低，價格低廉，使用鑄造制成外形復(fù)雜的軸。例如：內(nèi)燃機中的曲軸。遼寧信息職業(yè)技術(shù)學院機械設(shè)計基礎(chǔ)精品課程11.2.311.2.3具有良好的制造和裝配工藝性具有良好的制造和裝配工藝性1.軸為階梯軸便于裝

5、拆。軸上磨削和車螺紋的軸段應(yīng)分別設(shè)有砂輪越程槽和螺紋退刀槽。如教材圖11—12所示。2.軸上沿長度方向開有幾個鍵槽時，應(yīng)將鍵槽安排在軸的同一母線上。同一根軸上所有圓角半徑和倒角的大小應(yīng)盡可能一致，以減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù)。為使軸上零件容易裝拆，軸端和各軸段端部都應(yīng)有45的倒角。3.為便于加工定位，軸的兩端面上應(yīng)做出中心孔。11.2.4減小應(yīng)力集中，改善軸的受力情況減小應(yīng)力集中，改善軸的受力情況軸大多在變應(yīng)力下工作，結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)減少應(yīng)力集

6、中，以提高軸的疲勞強度，尤為重要。軸截面尺寸突變處會造成應(yīng)力集中，所以對階梯軸，相鄰兩段軸徑變化不宜過大，在軸徑變化處的過渡圓角半徑不宜過小。盡量不在軸面上切制螺紋和凹槽以免引起應(yīng)力集中。盡量使用圓盤銑刀。此外，提高軸的表面質(zhì)量，降低表面粗糙度，采用表面碾壓、噴丸和滲碳淬火等表面強化方法，均可提高軸的疲勞強度。當傳矩由一個傳動件輸入，而由幾個傳動件輸出時，為了減小軸上的傳矩，應(yīng)將輸入件放在中間。如圖11－14所示，輸入傳矩T1＝T2＋T

7、3，軸上各輪按圖1415a的布置形式，軸所受的最大傳矩為T2＋T3，如改為圖1114b的布置形式，最大傳矩減小為T2或T3。盡量使軸減少載荷，如教材圖1115所示，起重機卷筒，這樣安裝軸不受轉(zhuǎn)矩。11.3軸的設(shè)計計算軸的設(shè)計計算11.3.1按扭轉(zhuǎn)強度計算這種方法是只按軸所受的扭矩來計算軸的強度。如果還受不大的彎矩時，則采用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的辦法予以考慮。并且應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計算方法，并恰當?shù)剡x取其許用應(yīng)力。在進

8、行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，通常用這種方法初步估算軸徑。對于不大重要的軸，也可作為最后計算結(jié)果。軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為：強度條件：Mpa][2.01055.936??????dnPWTp設(shè)計公式：（mm）nPCnPd363][1055.95?????軸上有鍵槽：放大：3~5%一個鍵槽；7~11%二個鍵槽。并且取標準植式中：[τ]——許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（Nmm2），C為由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)，參見教材表11—2。11.3.2按彎扭合成強度計算按彎扭