《軸和軸轂聯(lián)接》教學(xué)課件

第11章軸和軸轂聯(lián)接第一節(jié)軸的功用、類型和材料第二節(jié)軸的構(gòu)造分析第三節(jié)軸的工作能力分析第四節(jié)軸轂聯(lián)接第五節(jié)軸的使用與維護

第11章軸和軸轂聯(lián)接第一節(jié)軸的功用、類型和材料1軸是組成機器的重要零件之一，其主要功能是支持作回轉(zhuǎn)運動的傳動零件(如齒輪、蝸輪等)，并傳遞運動和動力。

第一節(jié)軸的功能、類型和材料一、軸的功能和分類

帶式運輸機減速器電動機轉(zhuǎn)軸類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩。按承受載荷分有：分類：按軸的形狀分有：軸是組成機器的重要零件之一，其主要功能是支持作回轉(zhuǎn)第一節(jié)軸2類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩。按承受載荷分有：分類：按軸的形狀分有：傳動軸---只傳遞扭矩發(fā)動機后橋傳動軸類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩。按承受載荷分有：分類：按3《軸和軸轂聯(lián)接》教學(xué)課件4類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類：按軸的形狀分有：傳動軸---只傳遞扭矩心軸---只承受彎矩前輪輪轂固定心軸火車輪軸車廂重力前叉自行車前輪軸支撐反力轉(zhuǎn)動心軸類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類：按5類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類：傳動軸---只傳遞扭矩心軸---只承受彎矩直軸光軸階梯軸按軸的形狀分有：一般情況下，直軸做成實心軸，需要減重時做成空心軸類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類：傳6類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類：按軸的形狀分有：傳動軸---只傳遞扭矩心軸---只承受彎矩直軸光軸階梯軸曲軸類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類：按7類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類：按軸的形狀分有：傳動軸---只傳遞扭矩心軸---只承受彎矩直軸光軸階梯軸曲軸撓性鋼絲軸類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類：按8二、軸的材料及選擇

軸工作時多為轉(zhuǎn)軸，產(chǎn)生的應(yīng)力多為變應(yīng)力。失效：疲勞損壞，軸頸過渡磨損、失圓或軸變形過大碳鋼：35、45、50，尤其是45號鋼。對應(yīng)力集中的敏感性低，加工工藝性好，故應(yīng)用最廣，對于不重要或受力較小的軸也可用Q235A等普通碳素鋼。合金鋼：具有比碳鋼更好的機械性能和淬火性能，但對應(yīng)力集中比較敏感，且價格較貴，多用于對強度和耐磨性有特殊要求的軸。軸的毛坯:一般用圓鋼或鍛件，有時也用鑄鋼或球墨鑄鐵。正火或調(diào)質(zhì)處理。二、軸的材料及選擇軸工作時多為轉(zhuǎn)軸，產(chǎn)生的應(yīng)力多為變應(yīng)力9軸的構(gòu)造設(shè)計：根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的構(gòu)造形式和尺寸。工作能力計算：軸的承載能力驗算指的是軸的強度、剛度和振動穩(wěn)定性等方面的驗算。軸的設(shè)計過程：N選擇材料結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的承載能力驗算驗算合格?結(jié)束Y軸的構(gòu)造設(shè)計：工作能力計算：軸的設(shè)計過程：N選擇材料10第二節(jié)軸的構(gòu)造分析軸的構(gòu)造分析：包括定出軸的合理的外形和全部構(gòu)造尺寸1.軸應(yīng)便于制造，軸上零件要易于裝拆；(制造安裝)

2.軸和軸上零件要有準確的工作位置；(定位)3.各零件要結(jié)實而可靠地相對固定；(固定)4.改善應(yīng)力狀況，減小應(yīng)力集中。第二節(jié)軸的構(gòu)造分析軸的構(gòu)造分析：包括定出軸的合理的外形和全11軸的構(gòu)造軸主要由軸頸、軸頭、軸身三局部組成(如圖10-5)。軸上被支承的局部為軸頸，如圖中③，⑦段；安裝輪轂的局部稱做軸頭，如圖中①，④段；聯(lián)接軸頸和軸頭的局部稱做軸身，如圖中②，⑥段。軸的構(gòu)造軸主要由軸頸、軸頭、軸身三局部組成(如圖1012一、軸上零件的裝配方案據(jù)軸上零件定位、加工要求以及不同的零件裝配方案，參考軸的構(gòu)造設(shè)計的根本要求，得出如下圖的兩種不同軸結(jié)構(gòu)。一、軸上零件的裝配方案據(jù)軸上零件定位、加工要求以及不同的零件13零件的軸向定位由軸肩〔軸環(huán)〕或套筒來實現(xiàn)。二、軸上零件的固定

軸肩及軸環(huán)----階梯軸上截面變化之處。1、軸上零件的定位特點：構(gòu)造簡單，定位可靠，可承受較大的軸向力應(yīng)用：齒輪、帶輪、聯(lián)軸器、軸承等的軸向定位零件的軸向定位由軸肩〔軸環(huán)〕或套筒來實現(xiàn)。二、軸上零件的固定14圓螺母特點：定位可靠，裝拆方便，可承受較大的軸向力由于切制螺紋使軸的疲勞強度下降應(yīng)用：常用于軸的中部和端部圓螺母特點：定位可靠，裝拆方便，可承受較大的軸向力15彈性擋圈特點：構(gòu)造簡單緊湊，只能承受很小的軸向力。應(yīng)用：常用于固定滾動軸承等的軸向定位彈性擋圈特點：構(gòu)造簡單緊湊，只能承受很小的軸向力。應(yīng)用：常16軸端壓板應(yīng)用：用于軸端零件的固定，特點：可承受劇烈振動和沖擊。軸端壓板應(yīng)用：用于軸端零件的固定，特點：可承受劇烈振動和沖擊17緊定螺釘應(yīng)用：適用于軸向力很小，轉(zhuǎn)速低的場合特點：可承受很小的軸向力。緊定螺釘應(yīng)用：適用于軸向力很小，轉(zhuǎn)速低的場合特點：可承受很小182.軸上零件的周向固定為了傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，防止軸上零件與軸作相對轉(zhuǎn)動，軸和軸上零件必須可靠地沿周向固定〔連接〕。常用的周向固定方法有：銷、鍵、花鍵、過盈配合和成形聯(lián)接等，其中以鍵和花鍵聯(lián)接應(yīng)用最廣。鍵連接花鍵連接銷釘連接2.軸上零件的周向固定為了傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，防止軸上零19各軸段所需的直徑與軸上的載荷大小有關(guān)。初步求出的直徑作為承受扭矩的軸段的最小直徑dmin，然后再按軸上零件的裝配方案和定位要求，從dmin處起逐一確定各段軸的直徑。1、各軸段直徑確定三、各軸段直徑和長度確實定各軸段所需的直徑與軸上的載荷大小有關(guān)。初步求出的直徑作為承受201.軸上裝配標準件〔滾動軸承、聯(lián)軸器、密封圈等)的軸段〔①②③⑦〕，其直徑必須符合標準件的直徑系列值2與一般零件〔齒輪和帶輪〕相配合的軸段直徑和零件轂孔直徑一樣，采用標準尺寸。不予零件配合的軸段〔5，6〕，其值不用去標準值。3起定位作用的軸肩高度應(yīng)按11－3原那么確定，如12，45，67；非定位軸肩〔23，34，56〕，高度一般1－3mm。1.軸上裝配標準件〔滾動軸承、聯(lián)軸器、密封圈等)的軸段〔①212.各軸段長度確實定1.盡可能構(gòu)造緊湊，保證零件所需要的裝配和調(diào)整空間如L應(yīng)根據(jù)軸承端蓋和聯(lián)軸器裝拆要求定出3為保證各傳動件軸向固定，軸與傳動件輪轂相配局部的長度一般比輪轂長度短1－3mm。2各軸段長度主要由各零件和軸裝配局部的軸向尺寸和各零件相對位置尺寸確定2.各軸段長度確實定1.盡可能構(gòu)造緊湊，保證零件所需要的裝223.構(gòu)造設(shè)計的根本要求軸的構(gòu)造沒計主要是使軸的各局部具有合理的外形尺寸。軸的構(gòu)造應(yīng)滿足以下幾個方面的要求：〔1〕對裝配在軸上的零件，應(yīng)進展可靠的軸向固定和周向固定。〔2〕便于軸的加工和軸上零件的裝拆?！?〕有利于提高軸的強度和剛度，以及節(jié)省材料，減輕重量。3.構(gòu)造設(shè)計的根本要求23②③④⑤⑥⑦①倒角1〕為便于軸上零件的裝拆，一般軸都做成從軸端逐漸向中間增大的階梯狀。零件的安裝次序四、軸的構(gòu)造工藝性2〕裝零件的軸端應(yīng)有倒角，需要磨削的軸端有砂輪越程槽，車螺紋的軸端應(yīng)有退刀槽。②③④⑤⑥⑦①倒角1〕為便于軸上零件的裝拆，一般軸都做成從軸24圖10-6越程槽和退刀槽圖10-6越程槽和退刀槽25〔2〕軸上所有鍵槽應(yīng)沿軸的同一母線布置。減少加工裝夾次數(shù)?！?〕為了便于軸上零件的裝配和去除毛刺，軸及軸肩端部一般均應(yīng)制出45°的倒角。過盈配合軸段的裝入端常加工出半錐角為30°的導(dǎo)向錐面(如圖10-7)?！?〕軸上所有鍵槽應(yīng)沿軸的同一母線布置。減少加工裝夾次數(shù)26(4)為便于加工，應(yīng)使軸上直徑相近處的圓角、倒角、鍵槽、退刀槽和越程槽等尺寸一致。(5)假設(shè)各軸段具有較高同軸度，在軸兩端開設(shè)中心孔(4)為便于加工，應(yīng)使軸上直徑相近處的圓角、倒角、鍵(27五、提高軸的強度和剛度的常用措施輸出輸出輸入輸出輸出輸入2.合理布置軸上零件，減小軸上的載荷Tmax=T1T1T1+T2T2合理Tmax=T1+T2T2T1T1+T2不合理1〕改進軸上零件構(gòu)造，減小軸的載荷五、提高軸的強度和剛度的常用措施輸出輸出輸入輸出輸出輸入2.283.減小應(yīng)力集中合金鋼對應(yīng)力集中比較敏感，應(yīng)加以注意。應(yīng)力集中出現(xiàn)在截面突然發(fā)生變化的。措施：1.用圓角過渡；2.盡量防止在軸上開橫孔、切口或凹槽;3.重要構(gòu)造可增加卸載槽B、過渡肩環(huán)、凹切圓角、增大圓角半徑。也可以減小過盈配合處的局部應(yīng)力。過渡肩環(huán)30?r凹切圓角dd/4B位置d/43.減小應(yīng)力集中合金鋼對應(yīng)力集中比較敏感，應(yīng)加以注意。應(yīng)力集29第三節(jié)、軸的工作能力分析一、對于只傳遞扭轉(zhuǎn)的圓截面軸，強度條件為：設(shè)計公式為：對于既傳遞扭轉(zhuǎn)又傳遞彎矩的軸，可按上式初步估算軸的直徑。計算結(jié)果為：最小直徑！軸的材料A3,20354540Cr,35SiMn[τ](N/mm)12~2020~3030~4040~52A160~135135~118118~107107~92表14-2常用材料的[τ]值和C值注:當作用在軸上的彎矩比傳遞的轉(zhuǎn)矩小或只傳遞轉(zhuǎn)矩時,A取較小值;否則取較大值軸上有鍵槽時，考慮到鍵會削弱軸的強度，應(yīng)將直徑計算值加大。單鍵加大3％，雙鍵加大7％第三節(jié)、軸的工作能力分析一、對于只傳遞扭轉(zhuǎn)的圓截面軸，強度條30二、按彎扭合成強度計算1、軸上力的簡化一般配合過盈配合2、軸上支點的位置二、按彎扭合成強度計算1、軸上力的簡化一般配合過盈配合31軸的構(gòu)造設(shè)計初步完成后，通常要對轉(zhuǎn)軸進展彎扭合成強度校核。對于鋼制軸可按第三強度理論計算，強度條件為(10-3)式中：σe——當量應(yīng)力(N／mm2)；Me——當量彎矩(N·mm)， ；M——危險截面上的合成彎矩， ，MH、MV分別為水平面上、垂直面上的彎矩；軸的構(gòu)造設(shè)計初步完成后，通常要對轉(zhuǎn)軸進展彎扭32材料σb[σ+1][σ0][σ-1]40013070405001707545600200955570023011065800270130759003001408010003301509050012070404001005030軸的許用彎曲應(yīng)力碳素鋼合金鋼鑄鋼折合系數(shù)取值α=0.3----轉(zhuǎn)矩不變；0.6----脈動變化；1----對稱循環(huán)轉(zhuǎn)矩〔頻繁正反轉(zhuǎn)〕靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力設(shè)計公式：材料σb33折合系數(shù)取值：α=0.3----轉(zhuǎn)矩不變；0.6----脈動變化；1----頻繁正反轉(zhuǎn)。設(shè)計公式：材料σb[σ+1][σ0][σ-1]40013070405001707545600200955570023011065800270130759003001408010003301509050012070404001005030軸的許用彎曲應(yīng)力碳素鋼合金鋼鑄鋼脈動循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力折合系數(shù)取值：α=0.3----轉(zhuǎn)矩不變；0.634折合系數(shù)取值：α=0.3----轉(zhuǎn)矩不變；0.6----脈動變化；1----頻繁正反轉(zhuǎn)。設(shè)計公式：材料σb[σ+1][σ0][σ-1]40013070405001707545600200955570023011065800270130759003001408010003301509050012070404001005030軸的許用彎曲應(yīng)力碳素鋼合金鋼鑄鋼對稱循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力折合系數(shù)取值：α=0.3----轉(zhuǎn)矩不變；0.635彎扭合成強度的計算按以下步驟進展：(1)繪出軸的計算簡圖，標出作用力的方向及作用點的位置。(2)取定坐標系，將作用在軸上的力分解為水平分力和垂直分力，并求其支反力。(3)分別繪制出水平面和垂直面內(nèi)的彎矩圖。(5)繪制轉(zhuǎn)矩圖。(7)確定危險剖面，校核危險剖面的彎扭合成強度。(6)按照強度理論求出當量彎矩，并做當量彎矩圖(4)計算合成彎矩，并繪制出合成彎矩圖。彎扭合成強度的計算按以下步驟進展：(2)取36對2點取矩舉例：計算某減速器高速軸危險截面的直徑。作用在齒輪上的圓周力Ft=17400N,徑向力，F(xiàn)r=6140N,軸向力Fa=2860N,齒輪分度圓直徑d2=146mm,作用在軸右端帶輪上外力F=4500N〔方向未定〕,L=193mm,K=206mmL/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12解：1)求垂直面的支反力和軸向力=Fad2aad對2點取矩舉例：計算某減速器高速軸危險截面的直徑。作用在齒輪37MavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2F2)求水平面的支反力L/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12=Fad2aadF3)求F力在支點產(chǎn)生的反力4)繪制垂直面的彎矩圖5)繪制水平面的彎矩圖MavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2F2)求水平38MaMavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2FM2F6)求F力產(chǎn)生的彎矩圖L/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12=Fad2aadF7)繪制合成彎矩圖考慮F可能與H、V內(nèi)合力共面a-a截面F力產(chǎn)生的彎矩為：MaFM’aMaMavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2FM2F639MaMavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2FM2F8)求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩L/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12=Fad2aadF9)求危險截面的當量彎矩MaFM2M’aT扭切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù):α=0.6MaMavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2FM2F840求考慮到鍵槽對軸的削弱，將d值增大4%，故得：10)計算危險截面處軸的直徑選45鋼，調(diào)質(zhì)，σb=650MPa,[σ-1]

=60MPa符合直徑系列。求考慮到鍵槽對軸的削弱，將d值增大4%，故得：10)計算危險41【例11-2】：設(shè)計帶式運輸機減速器的主動軸.傳遞功率P=10kW,轉(zhuǎn)速n=200r/min,齒輪齒寬B=100mm,齒數(shù)z=40,模數(shù)m=5mm,螺旋角β＝，軸端裝有聯(lián)軸器。解：1、計算軸上轉(zhuǎn)矩和齒輪作用力軸傳遞的轉(zhuǎn)矩：N.mmN齒輪的圓周力：N齒輪的徑向力：齒輪的軸向力：N【例11-2】：設(shè)計帶式運輸機減速器的主動軸.傳解：1、42《軸和軸轂聯(lián)接》教學(xué)課件43軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，需開鍵槽，故將最小軸徑增加5%，變?yōu)?2.525mm。查?機械設(shè)計手冊?，取標準直徑45mm。2、選擇軸的材料和熱處理方式選擇軸的材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,其機械性能查表得3、初算軸的最小軸徑那么軸的最小直徑為：軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，需開鍵槽，2、選擇軸44根據(jù)計算轉(zhuǎn)矩、最小軸徑、軸的轉(zhuǎn)速，查標準GB5014-85或手冊，選用彈性柱銷聯(lián)軸器，其型號為：

4、選擇聯(lián)軸器

取載荷系數(shù)KA

=1.3，那么聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩為：5、初選軸承因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用。應(yīng)選用角接觸球軸承。根據(jù)工作要求及輸入端的直徑(為45mm)，由軸承產(chǎn)品目錄中選取型號為7211C的滾動軸承，其尺寸〔內(nèi)徑×外徑×寬度〕為d×D×b=55×100×21。根據(jù)計算轉(zhuǎn)矩、最小軸徑、軸的轉(zhuǎn)速，查標準GB5014-4、456、軸的構(gòu)造設(shè)計6、軸的構(gòu)造設(shè)計46由于聯(lián)軸器型號已定，左端用軸端擋圈定位,右端用軸肩定位。故軸段6的直徑即為相配合的半聯(lián)軸器的直徑，取D6=45mm。軸段6的長度比半聯(lián)軸器的轂孔長度要(為84mm)短2～3mm，這樣可保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故該段軸長取為L6=82mm。

(2)確定軸的各段直徑和長度聯(lián)軸器是靠軸段5的軸肩來進展軸向定位的，為了保證定位可靠，h＝〔0.07－0.1〕d6＝3.15－4.5，軸段5要比軸段6的直徑大6～9mm，取h＝3.5，軸段5的直徑D5=52mm由于聯(lián)軸器型號已定，左端用軸端擋圈定位,右端用軸肩定(2)確47軸段1和軸段4均是放置滾動軸承的，所以直徑與滾動軸承內(nèi)圈直徑一樣，為D1=D4=55mm,軸段1的長度即為滾動軸承的寬度，查手冊為L1=21mm考慮拆卸的方便，軸段3的直徑只要比軸段4的直徑稍大就行了，并取標準值〔齒輪〕這里取為D3=58mm。軸段3的長度要比齒輪的輪轂寬度(為100mm)短2～3mm，故該段軸長取為L3=98mm軸段1和軸段4均是放置滾動軸承的，所以直徑與滾動軸承內(nèi)圈直徑48軸承端蓋的總寬度為25mm〔由減速器及軸承端蓋的構(gòu)造設(shè)計而定〕。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=20mm，故取軸段5的長度為L5=45mm。軸段2是一軸環(huán)，右側(cè)用來定位齒輪，左側(cè)用來定位滾動軸承，查滾動軸承的手冊，可得該型號的滾動軸承內(nèi)圈安裝尺寸最小為64mm，同時軸環(huán)的直徑還要滿足比軸段3的直徑(為58mm)大5～10mm的要求，故這段直徑最終取D2=66mm。軸環(huán)2寬度取為L2=18mm(b＝1.4h＝6.4〕軸承端蓋的總寬度為25mm〔由減速器及軸承端蓋的構(gòu)造設(shè)軸段249取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離為10mm，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離，取5mm。滾動軸承寬度為21mm，齒輪輪轂長為100mm,那么軸段4的長度為：10＋5＋(100-98)+21=38mm取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離為10mm，考慮到箱體的鑄造誤差，在確50齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。對于齒輪，由手冊查得平鍵的截面尺寸寬×高=16×10(GB1095-79)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為80mm(標準鍵長見GB1096-79),同時為了保證齒輪輪轂與軸的配合為H7/n6；(4)軸上零件的周向定位同樣，半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用平鍵為14×9×63，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6。滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為k6。(5)確定軸上圓角和倒角尺寸。

取軸端倒角為2×45齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。對于(4)軸上51畫軸空間受力簡圖c，將軸上作用力分解為垂直面受力圖d和水平受力圖e。分別求出垂直面上的支反力和水平面上支反力。對于零件作用于軸上的分布載荷或轉(zhuǎn)矩(因軸上零件如齒輪、聯(lián)軸器等均有寬度)可當作集中力作用于軸上零件的寬度中點。對于支反力的位置，隨軸承類型和布置方式不同而異，其中a值參見滾動軸承樣本，跨距較大時可近似認為支反力位于軸承寬度的中點7、按彎扭合成校核(1)畫受力簡圖(2)計算作用于軸上的支反力

水平面內(nèi)支反力垂直面內(nèi)支反力畫軸空間受力簡圖c，將軸上作用力分解為垂直面受力圖d和7、按52(3)計算軸的彎矩，并畫彎、轉(zhuǎn)矩圖

分別作出垂直面和水平面上的彎矩圖f、g，并按

計算合成彎矩(4)計算并畫當量彎矩圖

轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)變化計算,取(3)計算軸的彎矩，并畫彎、轉(zhuǎn)矩圖

分別作出垂直面和水平面上53(5)校核軸的強度一般而言，軸的強度是否滿足要求只需對危險截面進展校核即可，而軸的危險截面多發(fā)生在當量彎矩最大或當量彎矩較大且軸的直徑較小處。a-a截面處當量彎矩為：

故平安(5)校核軸的強度一般而言，軸的強度是否滿足要求只需對危險截54三、軸的剛度計算軸的剛度包括扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度，前者以扭轉(zhuǎn)角φ度量，后者以撓度y或偏轉(zhuǎn)角θ度量。軸的剛度計算就是計算出軸受載時的變形量，并使其控制在允許的范圍內(nèi)，即(10-4)彎矩→彎曲變形扭矩→扭轉(zhuǎn)變形一、彎曲變形計算方法有：1.按微分方程求解2.變形能法→適用于等直徑軸?！m用于階梯軸。三、軸的剛度計算軸的剛度包括扭轉(zhuǎn)剛度和彎55圖11-1軸的饒度和轉(zhuǎn)角

圖11-2軸的扭角圖11-1軸的饒度和轉(zhuǎn)角

56表11-5軸的撓度、偏轉(zhuǎn)角和扭轉(zhuǎn)角的允許值表11-5軸的撓度、偏轉(zhuǎn)角和扭轉(zhuǎn)角的允許值57軸的振動概念當軸旋轉(zhuǎn)時，由于外界干擾力的影響，軸會產(chǎn)生橫向振動。轉(zhuǎn)速到達某個數(shù)值，使外界干擾力產(chǎn)生的振動頻率和軸的自然振動頻率一樣或相近時，將會出現(xiàn)共振現(xiàn)象，其振幅和動載荷可能導(dǎo)致軸和機器的破壞，軸發(fā)生共振時的轉(zhuǎn)速稱為軸的臨界轉(zhuǎn)速。如果轉(zhuǎn)速繼續(xù)提高，振動就會減弱，軸的轉(zhuǎn)動趨于平穩(wěn)。但當轉(zhuǎn)速到達另一較高的數(shù)值時，共振可能再次出現(xiàn)。其中，最低的臨界轉(zhuǎn)速稱為第一階臨界轉(zhuǎn)速nc1。軸的振動計算就是計算其臨界轉(zhuǎn)速，使軸的工作轉(zhuǎn)速避開其各階臨界轉(zhuǎn)速以防止共振的發(fā)生。軸的振動概念當軸旋轉(zhuǎn)時，由于外界干擾力的影響58軸的臨界轉(zhuǎn)速取決于回轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量和軸的剛度，質(zhì)量越大，剛度越小，那么軸的臨界轉(zhuǎn)速越低。工作轉(zhuǎn)速n低于一階臨界轉(zhuǎn)速的軸稱為剛性軸，超過一階臨界轉(zhuǎn)速的軸稱為撓性軸。通常情況下，對于剛性軸，應(yīng)使n＜0.85nc1；對于撓性軸，應(yīng)使n＞1.15nc1滿足上述條件并避開各高階臨界轉(zhuǎn)速的軸，都具有振動穩(wěn)定性。軸及軸上零件材料本身的不均勻安裝對中性不好制造誤差等造成軸及軸上零件的重心偏移外界常見的周期性干擾力因素軸旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生離心力高速轉(zhuǎn)動的軸都要經(jīng)過平衡試驗，以滿足運動平穩(wěn)性的要求。軸的臨界轉(zhuǎn)速取決于回轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量和軸的剛度，質(zhì)量越大，剛度59第四節(jié)軸轂聯(lián)接

作用：聯(lián)接軸和軸上零件，實現(xiàn)周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩和運動。一、鍵聯(lián)接的類型類型：平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵等。1、平鍵聯(lián)接構(gòu)造簡單、裝拆方便，應(yīng)用廣泛。按用途不同分為：普通平鍵導(dǎo)向平鍵滑鍵第四節(jié)軸轂聯(lián)接作用：聯(lián)接軸和軸上零件，實現(xiàn)60工作面間隙〔1〕普通平鍵兩側(cè)面為工作面工作面間隙〔1〕普通平鍵61■普通平鍵的類型單圓頭(C型)：用于軸端圓頭(A型)：端銑刀加工，固定良好平頭(B型)：盤銑刀加工，應(yīng)力集中小盤銑刀

■普通平鍵的類型單圓頭(C型)：用于軸端圓頭(A型)：端銑刀62〔2〕導(dǎo)向平鍵加長平鍵，軸向移動量不大的動聯(lián)接，用螺釘固定在軸上〔3〕滑鍵聯(lián)接圖10-16導(dǎo)向平鍵和滑鍵聯(lián)接軸向移動量大的動聯(lián)接，滑鍵在輪轂上，與輪轂一起在軸上移動〔2〕導(dǎo)向平鍵〔3〕滑鍵聯(lián)接圖10-16導(dǎo)向平鍵和滑鍵聯(lián)632.半圓鍵聯(lián)接圖10-17半圓鍵聯(lián)接2.半圓鍵聯(lián)接圖10-17半圓鍵聯(lián)接643.楔鍵聯(lián)接構(gòu)造：楔鍵的上、下面為工作面，鍵的上外表及輪轂鍵槽底面均有1:100的斜度。特點：能承受單向軸向力。但對中性很差。。應(yīng)用：用于低速、輕載和對中性要求不高的場合。聯(lián)接。3.楔鍵聯(lián)接構(gòu)造：楔鍵的上、下面為工作面，鍵的上65d斜度1：1004、切向鍵構(gòu)造：由兩個斜度為1:100的楔鍵組成。特點：承載能力較大，但對中性差。傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時，須用兩個鍵且分布成120~130?。應(yīng)用：常用于對中精度要求不高的重型機械。d斜度1：1004、切向鍵構(gòu)造：由兩個斜度為1:10066二、花鍵聯(lián)接1)均勻受力；§6－2花鍵聯(lián)接6)可用磨削方法提高加工精度及聯(lián)接質(zhì)量。

構(gòu)造：外花鍵〔花鍵軸〕和內(nèi)花鍵〔花鍵孔〕組成。鍵齒側(cè)面是工作面。

特點：承載能力高，對中性好;但制造要采用專用設(shè)備，本錢較高。

應(yīng)用：用于定心精度要求高、載荷較大的場合。二、花鍵聯(lián)接1)均勻受力；§6－2花鍵聯(lián)接6)可用67矩形花鍵三角形花鍵1〕矩形花鍵1、矩形花鍵加工方便〔可通過磨削獲得高精度〕，應(yīng)用廣泛。2、漸開線花鍵工藝性好，強度高，承載能力大。用于重載、定心精度要求高的聯(lián)接壓力角α＝30°壓力角α＝45°漸開線花鍵

★壓力角α＝45°：內(nèi)花鍵為三角形，故稱為三角形花鍵，其鍵齒細而多，適用于薄壁零件。矩形花鍵三角形花鍵1〕矩形花鍵1、矩形花鍵2、漸68圖10-20漸開線花鍵聯(lián)接圖10-20漸開線花鍵聯(lián)接69三、平鍵的選用和強度校核1、平鍵的選用〔1〕鍵的尺寸選擇斷面尺寸b×h：根據(jù)軸徑d查標準確定，表16-1。鍵長L：應(yīng)略短于輪轂的寬度，并符合標準尺寸系列。附：鍵的長度系列：

1012141618202225323640455063708090100110125140160…..〔2〕鍵的標記B型平鍵b×h×L=10×16×125→鍵B10×125

A型鍵可不標型號三、平鍵的選用和強度校核1、平鍵的選用〔1〕鍵的尺寸選擇附：70dbhC或rLtt1半徑r

表16-1鍵的尺寸鍵槽軸的直徑自6~8226~201.21〉8~10330.16~0.256~361.81.40.08~0.16〉10~12448~452.51.8〉12~175510~563.02.3〉17~22660.25~0.414~703.52.80.16~0.25〉22~308718~904.03.3〉30~3810822~1105.03.3〉38~4412828~1405.03.3〉44~501490.4~0.636~1605.53.80.25~0.4

〉50~58161045~1806.54.3〉58~65181150~2007.04.4〉65~75201256~2207.54.9dbh71〔2〕、平鍵的主要失效形式普通平鍵：壓潰——按擠壓強度計算?！魳O個別情況會出現(xiàn)鍵被剪斷；◆導(dǎo)向平鍵的主要失效形是工作面的磨損。擠壓強度條件：擠壓應(yīng)力：sp——工作面所受擠壓應(yīng)力T——轉(zhuǎn)矩(N.mm)A——擠壓面積(mm)h——鍵高，mmd——軸段的直徑，mmMPa〔2〕、平鍵的主要失效形式擠壓強度條件：擠壓應(yīng)力：sp—72對于導(dǎo)向平鍵聯(lián)接，計算依據(jù)是磨損，應(yīng)限制壓強：鋼125~150100~12060~90表6-1鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力、許用壓力

許用值

輪轂材料靜載荷輕微沖擊沖

擊載荷性質(zhì)鑄鐵70~8050~6030~45鋼504030[p][σp

]l——鍵的接觸長度，mm圓頭平鍵：平頭平鍵：單圓頭平鍵：[σp

]——材料的許用擠壓應(yīng)力，MPa對于導(dǎo)向平鍵聯(lián)接，計算依據(jù)是磨損，應(yīng)限制壓強：鋼73導(dǎo)向平鍵聯(lián)接主要失效形式是工作面的磨損。因此，要做耐磨性計算，限制其壓強p，強度條件為(10-6)式中：［p］——許用壓強，MPa，見表10-6；其他參數(shù)同式(10-5)。圖10-15平鍵聯(lián)接的受力分析導(dǎo)向平鍵聯(lián)接主要失效形式是工作面的磨損。因此74〔3〕其他軸轂聯(lián)接簡介1.成形聯(lián)接圖10-21成形聯(lián)接〔3〕其他軸轂聯(lián)接簡介圖10-21成形聯(lián)接752.彈性環(huán)聯(lián)接圖10-22彈性環(huán)聯(lián)接2.彈性環(huán)聯(lián)接圖10-22彈性環(huán)聯(lián)接763.過盈配合聯(lián)接圖10-23過盈配合聯(lián)接3.過盈配合聯(lián)接圖10-23過盈配合聯(lián)接77軸是最容易損壞的零件之一，其失效將危急整部機器，所以要注重軸的維護和使用第五節(jié)軸的維護與使用使用前：裝配可靠，與零件間隙適當，軸頸潤滑使用中：不突加載、減載、超載大修和中修：檢驗裂紋、彎曲，軸頸磨損等，及時修復(fù)和更換使用修復(fù)斷裂更換軸頸磨損磨損不大:鍍鉻、鐵等磨損大：堆焊〔加工到原來尺寸〕、鑲套〔過盈配合〕螺紋螺紋碰傷，車削修整；掉牙和滑絲：車掉螺紋，堆焊，加工輕微磨損：銼刀磨損大：擴大鍵槽或焊堵槽，其他位置重銑鍵槽鍵槽軸是最容易損壞的零件之一，其失效將危急整部機第五節(jié)軸的維護78修復(fù)裂紋彎曲變形花鍵槽非重要軸：焊補或粘接重要軸、裂紋深、重載：更換表形小于長度8/1000：冷壓校正變形大、精度要求高：局部火焰加熱校正磨損不大：退火局部加熱，敲擊齒頂，增加鍵寬磨損大:堆焊修復(fù)，加工齒形修復(fù)裂紋彎曲變形花鍵槽非重要軸：焊補或粘接重要軸、裂紋深、重79第11章軸和軸轂聯(lián)接第一節(jié)軸的功用、類型和材料第二節(jié)軸的構(gòu)造分析第三節(jié)軸的工作能力分析第四節(jié)軸轂聯(lián)接第五節(jié)軸的使用與維護

第11章軸和軸轂聯(lián)接第一節(jié)軸的功用、類型和材料80軸是組成機器的重要零件之一，其主要功能是支持作回轉(zhuǎn)運動的傳動零件(如齒輪、蝸輪等)，并傳遞運動和動力。

第一節(jié)軸的功能、類型和材料一、軸的功能和分類

帶式運輸機減速器電動機轉(zhuǎn)軸類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩。按承受載荷分有：分類：按軸的形狀分有：軸是組成機器的重要零件之一，其主要功能是支持作回轉(zhuǎn)第一節(jié)軸81類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩。按承受載荷分有：分類：按軸的形狀分有：傳動軸---只傳遞扭矩發(fā)動機后橋傳動軸類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩。按承受載荷分有：分類：按82《軸和軸轂聯(lián)接》教學(xué)課件83類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類：按軸的形狀分有：傳動軸---只傳遞扭矩心軸---只承受彎矩前輪輪轂固定心軸火車輪軸車廂重力前叉自行車前輪軸支撐反力轉(zhuǎn)動心軸類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類：按84類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類：傳動軸---只傳遞扭矩心軸---只承受彎矩直軸光軸階梯軸按軸的形狀分有：一般情況下，直軸做成實心軸，需要減重時做成空心軸類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類：傳85類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類：按軸的形狀分有：傳動軸---只傳遞扭矩心軸---只承受彎矩直軸光軸階梯軸曲軸類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類：按86類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類：按軸的形狀分有：傳動軸---只傳遞扭矩心軸---只承受彎矩直軸光軸階梯軸曲軸撓性鋼絲軸類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類：按87二、軸的材料及選擇

軸工作時多為轉(zhuǎn)軸，產(chǎn)生的應(yīng)力多為變應(yīng)力。失效：疲勞損壞，軸頸過渡磨損、失圓或軸變形過大碳鋼：35、45、50，尤其是45號鋼。對應(yīng)力集中的敏感性低，加工工藝性好，故應(yīng)用最廣，對于不重要或受力較小的軸也可用Q235A等普通碳素鋼。合金鋼：具有比碳鋼更好的機械性能和淬火性能，但對應(yīng)力集中比較敏感，且價格較貴，多用于對強度和耐磨性有特殊要求的軸。軸的毛坯:一般用圓鋼或鍛件，有時也用鑄鋼或球墨鑄鐵。正火或調(diào)質(zhì)處理。二、軸的材料及選擇軸工作時多為轉(zhuǎn)軸，產(chǎn)生的應(yīng)力多為變應(yīng)力88軸的構(gòu)造設(shè)計：根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的構(gòu)造形式和尺寸。工作能力計算：軸的承載能力驗算指的是軸的強度、剛度和振動穩(wěn)定性等方面的驗算。軸的設(shè)計過程：N選擇材料結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的承載能力驗算驗算合格?結(jié)束Y軸的構(gòu)造設(shè)計：工作能力計算：軸的設(shè)計過程：N選擇材料89第二節(jié)軸的構(gòu)造分析軸的構(gòu)造分析：包括定出軸的合理的外形和全部構(gòu)造尺寸1.軸應(yīng)便于制造，軸上零件要易于裝拆；(制造安裝)

2.軸和軸上零件要有準確的工作位置；(定位)3.各零件要結(jié)實而可靠地相對固定；(固定)4.改善應(yīng)力狀況，減小應(yīng)力集中。第二節(jié)軸的構(gòu)造分析軸的構(gòu)造分析：包括定出軸的合理的外形和全90軸的構(gòu)造軸主要由軸頸、軸頭、軸身三局部組成(如圖10-5)。軸上被支承的局部為軸頸，如圖中③，⑦段；安裝輪轂的局部稱做軸頭，如圖中①，④段；聯(lián)接軸頸和軸頭的局部稱做軸身，如圖中②，⑥段。軸的構(gòu)造軸主要由軸頸、軸頭、軸身三局部組成(如圖1091一、軸上零件的裝配方案據(jù)軸上零件定位、加工要求以及不同的零件裝配方案，參考軸的構(gòu)造設(shè)計的根本要求，得出如下圖的兩種不同軸結(jié)構(gòu)。一、軸上零件的裝配方案據(jù)軸上零件定位、加工要求以及不同的零件92零件的軸向定位由軸肩〔軸環(huán)〕或套筒來實現(xiàn)。二、軸上零件的固定

軸肩及軸環(huán)----階梯軸上截面變化之處。1、軸上零件的定位特點：構(gòu)造簡單，定位可靠，可承受較大的軸向力應(yīng)用：齒輪、帶輪、聯(lián)軸器、軸承等的軸向定位零件的軸向定位由軸肩〔軸環(huán)〕或套筒來實現(xiàn)。二、軸上零件的固定93圓螺母特點：定位可靠，裝拆方便，可承受較大的軸向力由于切制螺紋使軸的疲勞強度下降應(yīng)用：常用于軸的中部和端部圓螺母特點：定位可靠，裝拆方便，可承受較大的軸向力94彈性擋圈特點：構(gòu)造簡單緊湊，只能承受很小的軸向力。應(yīng)用：常用于固定滾動軸承等的軸向定位彈性擋圈特點：構(gòu)造簡單緊湊，只能承受很小的軸向力。應(yīng)用：常95軸端壓板應(yīng)用：用于軸端零件的固定，特點：可承受劇烈振動和沖擊。軸端壓板應(yīng)用：用于軸端零件的固定，特點：可承受劇烈振動和沖擊96緊定螺釘應(yīng)用：適用于軸向力很小，轉(zhuǎn)速低的場合特點：可承受很小的軸向力。緊定螺釘應(yīng)用：適用于軸向力很小，轉(zhuǎn)速低的場合特點：可承受很小972.軸上零件的周向固定為了傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，防止軸上零件與軸作相對轉(zhuǎn)動，軸和軸上零件必須可靠地沿周向固定〔連接〕。常用的周向固定方法有：銷、鍵、花鍵、過盈配合和成形聯(lián)接等，其中以鍵和花鍵聯(lián)接應(yīng)用最廣。鍵連接花鍵連接銷釘連接2.軸上零件的周向固定為了傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，防止軸上零98各軸段所需的直徑與軸上的載荷大小有關(guān)。初步求出的直徑作為承受扭矩的軸段的最小直徑dmin，然后再按軸上零件的裝配方案和定位要求，從dmin處起逐一確定各段軸的直徑。1、各軸段直徑確定三、各軸段直徑和長度確實定各軸段所需的直徑與軸上的載荷大小有關(guān)。初步求出的直徑作為承受991.軸上裝配標準件〔滾動軸承、聯(lián)軸器、密封圈等)的軸段〔①②③⑦〕，其直徑必須符合標準件的直徑系列值2與一般零件〔齒輪和帶輪〕相配合的軸段直徑和零件轂孔直徑一樣，采用標準尺寸。不予零件配合的軸段〔5，6〕，其值不用去標準值。3起定位作用的軸肩高度應(yīng)按11－3原那么確定，如12，45，67；非定位軸肩〔23，34，56〕，高度一般1－3mm。1.軸上裝配標準件〔滾動軸承、聯(lián)軸器、密封圈等)的軸段〔①1002.各軸段長度確實定1.盡可能構(gòu)造緊湊，保證零件所需要的裝配和調(diào)整空間如L應(yīng)根據(jù)軸承端蓋和聯(lián)軸器裝拆要求定出3為保證各傳動件軸向固定，軸與傳動件輪轂相配局部的長度一般比輪轂長度短1－3mm。2各軸段長度主要由各零件和軸裝配局部的軸向尺寸和各零件相對位置尺寸確定2.各軸段長度確實定1.盡可能構(gòu)造緊湊，保證零件所需要的裝1013.構(gòu)造設(shè)計的根本要求軸的構(gòu)造沒計主要是使軸的各局部具有合理的外形尺寸。軸的構(gòu)造應(yīng)滿足以下幾個方面的要求：〔1〕對裝配在軸上的零件，應(yīng)進展可靠的軸向固定和周向固定?！?〕便于軸的加工和軸上零件的裝拆。〔3〕有利于提高軸的強度和剛度，以及節(jié)省材料，減輕重量。3.構(gòu)造設(shè)計的根本要求102②③④⑤⑥⑦①倒角1〕為便于軸上零件的裝拆，一般軸都做成從軸端逐漸向中間增大的階梯狀。零件的安裝次序四、軸的構(gòu)造工藝性2〕裝零件的軸端應(yīng)有倒角，需要磨削的軸端有砂輪越程槽，車螺紋的軸端應(yīng)有退刀槽。②③④⑤⑥⑦①倒角1〕為便于軸上零件的裝拆，一般軸都做成從軸103圖10-6越程槽和退刀槽圖10-6越程槽和退刀槽104〔2〕軸上所有鍵槽應(yīng)沿軸的同一母線布置。減少加工裝夾次數(shù)?！?〕為了便于軸上零件的裝配和去除毛刺，軸及軸肩端部一般均應(yīng)制出45°的倒角。過盈配合軸段的裝入端常加工出半錐角為30°的導(dǎo)向錐面(如圖10-7)。〔2〕軸上所有鍵槽應(yīng)沿軸的同一母線布置。減少加工裝夾次數(shù)105(4)為便于加工，應(yīng)使軸上直徑相近處的圓角、倒角、鍵槽、退刀槽和越程槽等尺寸一致。(5)假設(shè)各軸段具有較高同軸度，在軸兩端開設(shè)中心孔(4)為便于加工，應(yīng)使軸上直徑相近處的圓角、倒角、鍵(106五、提高軸的強度和剛度的常用措施輸出輸出輸入輸出輸出輸入2.合理布置軸上零件，減小軸上的載荷Tmax=T1T1T1+T2T2合理Tmax=T1+T2T2T1T1+T2不合理1〕改進軸上零件構(gòu)造，減小軸的載荷五、提高軸的強度和剛度的常用措施輸出輸出輸入輸出輸出輸入2.1073.減小應(yīng)力集中合金鋼對應(yīng)力集中比較敏感，應(yīng)加以注意。應(yīng)力集中出現(xiàn)在截面突然發(fā)生變化的。措施：1.用圓角過渡；2.盡量防止在軸上開橫孔、切口或凹槽;3.重要構(gòu)造可增加卸載槽B、過渡肩環(huán)、凹切圓角、增大圓角半徑。也可以減小過盈配合處的局部應(yīng)力。過渡肩環(huán)30?r凹切圓角dd/4B位置d/43.減小應(yīng)力集中合金鋼對應(yīng)力集中比較敏感，應(yīng)加以注意。應(yīng)力集108第三節(jié)、軸的工作能力分析一、對于只傳遞扭轉(zhuǎn)的圓截面軸，強度條件為：設(shè)計公式為：對于既傳遞扭轉(zhuǎn)又傳遞彎矩的軸，可按上式初步估算軸的直徑。計算結(jié)果為：最小直徑！軸的材料A3,20354540Cr,35SiMn[τ](N/mm)12~2020~3030~4040~52A160~135135~118118~107107~92表14-2常用材料的[τ]值和C值注:當作用在軸上的彎矩比傳遞的轉(zhuǎn)矩小或只傳遞轉(zhuǎn)矩時,A取較小值;否則取較大值軸上有鍵槽時，考慮到鍵會削弱軸的強度，應(yīng)將直徑計算值加大。單鍵加大3％，雙鍵加大7％第三節(jié)、軸的工作能力分析一、對于只傳遞扭轉(zhuǎn)的圓截面軸，強度條109二、按彎扭合成強度計算1、軸上力的簡化一般配合過盈配合2、軸上支點的位置二、按彎扭合成強度計算1、軸上力的簡化一般配合過盈配合110軸的構(gòu)造設(shè)計初步完成后，通常要對轉(zhuǎn)軸進展彎扭合成強度校核。對于鋼制軸可按第三強度理論計算，強度條件為(10-3)式中：σe——當量應(yīng)力(N／mm2)；Me——當量彎矩(N·mm)， ；M——危險截面上的合成彎矩， ，MH、MV分別為水平面上、垂直面上的彎矩；軸的構(gòu)造設(shè)計初步完成后，通常要對轉(zhuǎn)軸進展彎扭111材料σb[σ+1][σ0][σ-1]40013070405001707545600200955570023011065800270130759003001408010003301509050012070404001005030軸的許用彎曲應(yīng)力碳素鋼合金鋼鑄鋼折合系數(shù)取值α=0.3----轉(zhuǎn)矩不變；0.6----脈動變化；1----對稱循環(huán)轉(zhuǎn)矩〔頻繁正反轉(zhuǎn)〕靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力設(shè)計公式：材料σb112折合系數(shù)取值：α=0.3----轉(zhuǎn)矩不變；0.6----脈動變化；1----頻繁正反轉(zhuǎn)。設(shè)計公式：材料σb[σ+1][σ0][σ-1]40013070405001707545600200955570023011065800270130759003001408010003301509050012070404001005030軸的許用彎曲應(yīng)力碳素鋼合金鋼鑄鋼脈動循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力折合系數(shù)取值：α=0.3----轉(zhuǎn)矩不變；0.6113折合系數(shù)取值：α=0.3----轉(zhuǎn)矩不變；0.6----脈動變化；1----頻繁正反轉(zhuǎn)。設(shè)計公式：材料σb[σ+1][σ0][σ-1]40013070405001707545600200955570023011065800270130759003001408010003301509050012070404001005030軸的許用彎曲應(yīng)力碳素鋼合金鋼鑄鋼對稱循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力折合系數(shù)取值：α=0.3----轉(zhuǎn)矩不變；0.6114彎扭合成強度的計算按以下步驟進展：(1)繪出軸的計算簡圖，標出作用力的方向及作用點的位置。(2)取定坐標系，將作用在軸上的力分解為水平分力和垂直分力，并求其支反力。(3)分別繪制出水平面和垂直面內(nèi)的彎矩圖。(5)繪制轉(zhuǎn)矩圖。(7)確定危險剖面，校核危險剖面的彎扭合成強度。(6)按照強度理論求出當量彎矩，并做當量彎矩圖(4)計算合成彎矩，并繪制出合成彎矩圖。彎扭合成強度的計算按以下步驟進展：(2)取115對2點取矩舉例：計算某減速器高速軸危險截面的直徑。作用在齒輪上的圓周力Ft=17400N,徑向力，F(xiàn)r=6140N,軸向力Fa=2860N,齒輪分度圓直徑d2=146mm,作用在軸右端帶輪上外力F=4500N〔方向未定〕,L=193mm,K=206mmL/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12解：1)求垂直面的支反力和軸向力=Fad2aad對2點取矩舉例：計算某減速器高速軸危險截面的直徑。作用在齒輪116MavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2F2)求水平面的支反力L/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12=Fad2aadF3)求F力在支點產(chǎn)生的反力4)繪制垂直面的彎矩圖5)繪制水平面的彎矩圖MavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2F2)求水平117MaMavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2FM2F6)求F力產(chǎn)生的彎矩圖L/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12=Fad2aadF7)繪制合成彎矩圖考慮F可能與H、V內(nèi)合力共面a-a截面F力產(chǎn)生的彎矩為：MaFM’aMaMavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2FM2F6118MaMavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2FM2F8)求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩L/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12=Fad2aadF9)求危險截面的當量彎矩MaFM2M’aT扭切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù):α=0.6MaMavM’avFtF1HF2HMaHF1FF2FM2F8119求考慮到鍵槽對軸的削弱，將d值增大4%，故得：10)計算危險截面處軸的直徑選45鋼，調(diào)質(zhì)，σb=650MPa,[σ-1]

=60MPa符合直徑系列。求考慮到鍵槽對軸的削弱，將d值增大4%，故得：10)計算危險120【例11-2】：設(shè)計帶式運輸機減速器的主動軸.傳遞功率P=10kW,轉(zhuǎn)速n=200r/min,齒輪齒寬B=100mm,齒數(shù)z=40,模數(shù)m=5mm,螺旋角β＝，軸端裝有聯(lián)軸器。解：1、計算軸上轉(zhuǎn)矩和齒輪作用力軸傳遞的轉(zhuǎn)矩：N.mmN齒輪的圓周力：N齒輪的徑向力：齒輪的軸向力：N【例11-2】：設(shè)計帶式運輸機減速器的主動軸.傳解：1、121《軸和軸轂聯(lián)接》教學(xué)課件122軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，需開鍵槽，故將最小軸徑增加5%，變?yōu)?2.525mm。查?機械設(shè)計手冊?，取標準直徑45mm。2、選擇軸的材料和熱處理方式選擇軸的材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,其機械性能查表得3、初算軸的最小軸徑那么軸的最小直徑為：軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，需開鍵槽，2、選擇軸123根據(jù)計算轉(zhuǎn)矩、最小軸徑、軸的轉(zhuǎn)速，查標準GB5014-85或手冊，選用彈性柱銷聯(lián)軸器，其型號為：

4、選擇聯(lián)軸器

取載荷系數(shù)KA

=1.3，那么聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩為：5、初選軸承因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用。應(yīng)選用角接觸球軸承。根據(jù)工作要求及輸入端的直徑(為45mm)，由軸承產(chǎn)品目錄中選取型號為7211C的滾動軸承，其尺寸〔內(nèi)徑×外徑×寬度〕為d×D×b=55×100×21。根據(jù)計算轉(zhuǎn)矩、最小軸徑、軸的轉(zhuǎn)速，查標準GB5014-4、1246、軸的構(gòu)造設(shè)計6、軸的構(gòu)造設(shè)計125由于聯(lián)軸器型號已定，左端用軸端擋圈定位,右端用軸肩定位。故軸段6的直徑即為相配合的半聯(lián)軸器的直徑，取D6=45mm。軸段6的長度比半聯(lián)軸器的轂孔長度要(為84mm)短2～3mm，這樣可保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故該段軸長取為L6=82mm。

(2)確定軸的各段直徑和長度聯(lián)軸器是靠軸段5的軸肩來進展軸向定位的，為了保證定位可靠，h＝〔0.07－0.1〕d6＝3.15－4.5，軸段5要比軸段6的直徑大6～9mm，取h＝3.5，軸段5的直徑D5=52mm由于聯(lián)軸器型號已定，左端用軸端擋圈定位,右端用軸肩定(2)確126軸段1和軸段4均是放置滾動軸承的，所以直徑與滾動軸承內(nèi)圈直徑一樣，為D1=D4=55mm,軸段1的長度即為滾動軸承的寬度，查手冊為L1=21mm考慮拆卸的方便，軸段3的直徑只要比軸段4的直徑稍大就行了，并取標準值〔齒輪〕這里取為D3=58mm。軸段3的長度要比齒輪的輪轂寬度(為100mm)短2～3mm，故該段軸長取為L3=98mm軸段1和軸段4均是放置滾動軸承的，所以直徑與滾動軸承內(nèi)圈直徑127軸承端蓋的總寬度為25mm〔由減速器及軸承端蓋的構(gòu)造設(shè)計而定〕。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=20mm，故取軸段5的長度為L5=45mm。軸段2是一軸環(huán)，右側(cè)用來定位齒輪，左側(cè)用來定位滾動軸承，查滾動軸承的手冊，可得該型號的滾動軸承內(nèi)圈安裝尺寸最小為64mm，同時軸環(huán)的直徑還要滿足比軸段3的直徑(為58mm)大5～10mm的要求，故這段直徑最終取D2=66mm。軸環(huán)2寬度取為L2=18mm(b＝1.4h＝6.4〕軸承端蓋的總寬度為25mm〔由減速器及軸承端蓋的構(gòu)造設(shè)軸段2128取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離為10mm，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離，取5mm。滾動軸承寬度為21mm，齒輪輪轂長為100mm,那么軸段4的長度為：10＋5＋(100-98)+21=38mm取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離為10mm，考慮到箱體的鑄造誤差，在確129齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。對于齒輪，由手冊查得平鍵的截面尺寸寬×高=16×10(GB1095-79)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為80mm(標準鍵長見GB1096-79),同時為了保證齒輪輪轂與軸的配合為H7/n6；(4)軸上零件的周向定位同樣，半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用平鍵為14×9×63，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6。滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為k6。(5)確定軸