1、第15章 轴,15-1 概述,15-2 轴的结构设计,15-3 轴的强度校核,第十五章 轴,15-4 轴的刚度计算简介,15-1 概述（轴的作用和分类）,15-1 概述,一.轴的作用与分类,作用：支承回转零件，传递运动和动力。,按承载分：,心轴仅受弯矩M作用,传动轴主要受扭矩T作用,转轴同时受M和T作用,转动心轴,固定心轴,单向转动,双向转动,单向转动,双向转动,b，r=-1,b，r=+1,若M有变化,r=0,T，r=+1(0),T，r=-1,b,r=-1；,T,r=+1(0),b,r=-1；,T,r=-1,15-1 概述（轴的分类例题）,15-1 概述,例：判别下列各轴的类型,传动轴,转轴,
2、转动心轴,转轴,心轴,15-1 概述（轴的失效形式、设计准则）,15-1 概述,二.轴的失效形式、设计准则和设计步骤,1.失效形式,断裂,塑性变形,过量的弹性变形,静强度不足引起断裂,疲劳断裂,共振引起断裂,2.设计准则首先保证强度要求，必要时还应保证刚 度和振动稳定性要求。,15-1 概述（轴的设计步骤、材料）,15-1 概述,选择材料，定热处理； 按扭转强度初算轴的直径； 轴的结构设计； 轴的强度校核； 必要时，校核刚度和振动稳定性。,三.轴的材料及热处理,3.设计步骤,常用材料：,碳钢,优质:35、45、50调质或正火应用最广,普通:Q235、Q275 不经热处理用于不重要的轴,15-1
3、 概述（轴的材料）,15-1 概述,合金铸铁、球墨铸铁,注意：各种钢的E差不多，不能用改变钢材料或热处理来 提高轴的刚度。,合金钢,低碳：20Cr、20CrMnTi渗碳淬火，回火,中碳：40Cr调质,15-2 轴的结构设计（组成）,15-2 轴的结构设计,15-2 轴的结构设计,一.结构组成,15-2 （考虑的问题、初算轴径）,15-2 轴的结构设计,二.结构设计应考虑的问题,三.初算轴的直径,轴受,扭矩T,弯矩M,？,按扭转强度条件TT初算轴径,15-2 （初算轴径、拟定装配方案）,15-2 轴的结构设计,初算d为最小直径dmin，一般指外伸端；,注意：,dmin若太小，可根据结构要求适当放
4、大；,若安装标准件，轴径应取标准；其它轴径应取整，一般个位数为0、2、5、8；,此式用于传动轴、转轴的初算，不适于心轴。,若dmin处有单键槽，轴径应增大3%；双键槽增大7%；,四.拟定轴上零件装配方案,15-2 （轴肩定位）,15-2 轴的结构设计,五.确定各轴段直径和长度,根据零件的定位方式，确定各轴段直径；根据零件的尺寸，确定各轴段长度。,1.轴向定位方式,轴肩定位结构简单,定位可靠,能承受较大的轴向力。,R,15-2 （定位轴肩和非定位轴肩）,15-2 轴的结构设计,定位轴肩 ：,非定位轴肩：,15-2 （套筒定位）,15-2 轴的结构设计,套筒定位,L 轴,L 毂,L 轴= L 毂-
5、(23)mm,15-2 （其它定位方法、轴的结构工艺性）,15-2 轴的结构设计,2.周向定位方式 轴毂联结,弹性挡圈 双螺母或圆螺母 轴端挡圈 紧定螺钉 圆锥形轴端,轴向零件定位方法,六.轴的结构工艺性,减小轴应力集中,滚动轴承安装尺寸,15-3 轴的强度校核（弯扭合成）,15-3 轴的强度校核,15-3 轴的强度校核,一.按弯扭合成强度条件校核 ca-1,已知外载荷，轴的尺寸、跨距；校核轴径。,步骤：,1.作出受力简图；,2.求弯矩M；,求水平面弯矩MH；,求垂直面弯矩MV；,15-3 轴的强度校核,15-3 轴的强度校核,3.作扭矩图T；,求合成弯矩,4.求当量弯矩,考虑由M产生的弯曲应
6、力和由T产生的扭剪应力，应力性质不同而引入的应力折合系数。,常用,15-3 （按疲劳强度校核、提高强度措施）,15-3 轴的强度校核,5.校核危险截面强度；,二. 按疲劳强度进行精确校核（P365）,四. 提高轴强度的措施,三. 按静强度条件进行校核,合理布置轴上零件,减小轴上载荷,减小轴上应力集中,改善轴的表面质量，提高疲劳强度,15-4 轴的刚度计算简介,15-4 轴的刚度计算简介,15-3 轴的刚度计算简介,一.扭转刚度,二.弯曲刚度,习题课（一.轴系结构设计）,习题课,解：一.选材料，定热处理,45钢，调质，-1=60MPa,二.初算轴径,一.设计图示二级圆柱齿轮减速器中输出轴，已知轴
7、传递功率P=5kW，n=165r/min，齿轮4左旋，d4=206.96mm，=904147”，轴承采用7200AC型，油润滑,采用弹性柱销联轴器。,习题课（一）,习题课,三.结构设计,考虑单键槽：d1.03=35.97mm，取dmin=36mm,1.确定装配方案,2.考虑轴向和周向定位方法，设计阶梯轴结构,根据dmin=36mm，,查手册，联轴器选HL3型,d=38mm，L1=60mm,38,58,习题课（一）,习题课,密封圈处轴径：,（标准系列：.25，28，30，32，35，38，40，42，45，48，50，55，60.）,45,50,轴承选用7210AC：,dD B da Da a=
8、,+c1+c2+5=8+18+16+5=47mm,扳手空间,M12,57,50,52,62,45mm,5090 20 57 83 26.3,区分加工面与非加工面,习题课（一）,习题课,V齿2m/s(两对齿轮中大者）,V齿2m/s,取=5mm,求跨距：,习题课（一）,习题课,四.轴的强度校核,1.作受力简图,2.求弯矩M,求水平面支反力和弯矩MH,68393,习题课（一）,习题课,求合成弯矩M,求垂直面支反力和弯矩MV,9593,39870,3.作扭矩图T,4.求当量弯矩Mca,习题课（二.改错1）,习题课,5.校核危险截面强度,Mca最大处：,故安全。,二.轴结构改错题1（P383/15-4）,习题课（改错2、3、4）,习题课,三.轴结构改错题2,四.轴结构改错题3,五.轴结构改错题4,作业,作业,大作业：,齿轮及轴系零件结构设计,（设计方案按学号个位数）,
