第十五章 軸 教案與講稿

1、河海大學(xué)機(jī)電學(xué)院河海大學(xué)機(jī)電學(xué)院教案與講稿教案與講稿課程：機(jī)械設(shè)計(jì)2011—2012學(xué)年上學(xué)期主講教師：蘇洲教學(xué)課題軸教學(xué)目的與要求掌握軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，及軸的強(qiáng)度計(jì)算方法，了解軸的疲勞強(qiáng)度計(jì)算和振動(dòng)重點(diǎn)軸的彎扭合成法強(qiáng)度計(jì)算方法教學(xué)難點(diǎn)軸的彎扭合成法強(qiáng)度計(jì)算方法教具實(shí)物與掛圖講稿（教學(xué)要點(diǎn)與板書(shū)）15—1概述概述一、軸的用途與分類(lèi)1、功用：1）支承回轉(zhuǎn)零件；2）傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力2、分類(lèi)按承基情況分轉(zhuǎn)軸——T和M的軸——齒輪軸心軸——而不受

2、扭矩：轉(zhuǎn)動(dòng)心軸（圖112a）；固定心軸（圖112b）傳動(dòng)軸——主要受扭矩而不受彎矩或彎矩很小的軸按軸線(xiàn)形狀分直軸——光軸（圖115a）——作傳動(dòng)軸（應(yīng)力集中小）階梯軸（圖115b）：優(yōu)點(diǎn)：1）便于軸上零件定位；2）便于實(shí)現(xiàn)等強(qiáng)度曲軸——另外還有空心軸（機(jī)床主軸）和鋼絲軟軸（撓性軸）——它可將運(yùn)動(dòng)靈活地傳到狹窄的空間位置（圖118），如牙鋁的傳動(dòng)軸。二、軸的材料及其選擇碳素鋼——價(jià)廉時(shí)應(yīng)力集中不敏感——常用45#，可通過(guò)熱處理改善機(jī)械性能

3、，一般為正火調(diào)質(zhì)和合金鋼——機(jī)械性能（熱處理性）更好，適合于大功率，結(jié)構(gòu)要求緊湊的傳動(dòng)中，或有耐磨、高溫（低溫）等特殊工作條件，但合金鋼對(duì)應(yīng)力集中較敏感。注意：①由于碳素鋼與合金鋼的彈性模量基本相同，所以采用合金鋼并不能提高軸的剛度。②軸的各種熱處理（如高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等）以及表面強(qiáng)化處理（噴丸、滾壓）對(duì)提高軸的疲勞強(qiáng)度有顯著效果。表111，軸的常用材料及其主要機(jī)械性能表三，軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)——按軸上零件安裝定位要求

4、定軸的形狀和尺寸交替進(jìn)行工作能力計(jì)算——強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算15—2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)外形主要取決于軸在箱體上的安裝位置及形式，軸上零件的布置和固定方式，受力情況和加工工藝等。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：①軸和軸上零件要有準(zhǔn)確、牢固的工作位置；②軸上零件裝拆、調(diào)整方便；③軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。④盡量避免應(yīng)力集中（書(shū)上無(wú)）一、擬定軸上零件的裝配方案根據(jù)軸上零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，首先要預(yù)定出主要零件的裝配方向、順序和相互關(guān)系，它是軸進(jìn)行結(jié)

5、構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，擬定裝配方案，應(yīng)先考慮幾個(gè)方案，進(jìn)行分析比較后再選優(yōu)。強(qiáng)度條件：Mpa(111)][2.01055.936TTTdnPWT??????設(shè)計(jì)公式：（mm）軸上有鍵槽3036][1055.95nPAnPdT??????放大：3~5%一個(gè)鍵槽；7~10%二個(gè)鍵槽。取標(biāo)準(zhǔn)植?——許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（Nmm2），表113——考慮了彎矩的影響][T?T][?A0——軸的材料系數(shù)，與軸的材料和載荷情況有關(guān)。注意表113下面的說(shuō)明對(duì)于空心軸：

6、（mm）340)1(???nPAd?，d1—空心軸的內(nèi)徑（mm）6.0~5.01??dd?注意：如軸上有鍵槽，則d放大：3~5%1個(gè)；7~10%2個(gè)取整。??二、按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算條件：已知支點(diǎn)、距距，M可求時(shí)步驟：如圖1117以斜齒輪軸為例1、作軸的空間受力簡(jiǎn)圖（將分布看成集中力，）軸的支承看成簡(jiǎn)支梁，支點(diǎn)作用于軸承中點(diǎn)，將力分解為水平分力和垂直分力（圖1117a）2、求水平面支反力RH1、RH2作水平內(nèi)彎矩圖（圖1117b）3、

7、求垂直平面內(nèi)支反力RV1、RV2，作垂直平面內(nèi)的彎矩圖（圖1117c）4、作合成彎矩圖（圖1117d）22VHMMM??5、作扭矩圖（圖1117e）T?6、作當(dāng)量彎矩圖22)(TMMca???——為將扭矩折算為等效彎矩的折算系數(shù)?∵彎矩引起的彎曲應(yīng)力為對(duì)稱(chēng)循環(huán)的變應(yīng)力，而扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力往往為非對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力∴與扭矩變化情況有關(guān)?——扭矩對(duì)稱(chēng)循環(huán)變化1][][11???bb??=——扭矩脈動(dòng)循環(huán)變化?6.0][][01??bb??