《軸和軸轂連接》課件

軸和軸轂連接軸和軸轂連接是機(jī)械設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的連接方式之一，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。常見(jiàn)的軸和軸轂連接方式包括鍵連接、花鍵連接、圓錐連接、銷(xiāo)連接等。課程目標(biāo)11.理解軸和軸轂連接的重要性軸和軸轂連接是機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，了解其重要性有助于理解機(jī)械設(shè)計(jì)的原理。22.掌握軸和軸轂連接的常見(jiàn)類(lèi)型包括壓裝連接、鍵連接、銷(xiāo)連接等，了解不同類(lèi)型的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景。33.學(xué)習(xí)軸和軸轂連接的強(qiáng)度計(jì)算掌握強(qiáng)度計(jì)算方法，確保軸和軸轂連接的安全性。44.熟悉軸和軸轂連接的加工工藝了解加工工藝，提高連接的可靠性和使用壽命。軸的定義和分類(lèi)軸的定義軸是旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件，通常用于支撐和傳遞扭矩。軸用于連接其他旋轉(zhuǎn)部件，例如齒輪、皮帶輪和飛輪。軸的分類(lèi)根據(jù)軸承類(lèi)型分為：滾動(dòng)軸承軸和滑動(dòng)軸承軸根據(jù)軸的形狀分為：圓柱軸、圓錐軸、曲柄軸、凸輪軸等軸材料的選擇鋼材鋼材具有高強(qiáng)度、耐磨性和抗疲勞性能，適用于大多數(shù)軸類(lèi)部件。鑄鐵鑄鐵具有良好的減震性和低成本，適合于低速、輕載軸類(lèi)部件。鋁合金鋁合金具有輕量化、高強(qiáng)度和耐腐蝕性，適用于高速、輕載軸類(lèi)部件。軸的強(qiáng)度計(jì)算抗拉強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度軸的強(qiáng)度計(jì)算是一個(gè)重要步驟。不同材料的抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度都不同，需要根據(jù)具體應(yīng)用選擇合適的材料。軸的應(yīng)力分析軸的應(yīng)力分析是設(shè)計(jì)軸的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，確保軸在使用過(guò)程中能夠承受負(fù)載并正常工作。分析軸的應(yīng)力分布，可以幫助我們選擇合適的材料、確定軸的尺寸和形狀，以及評(píng)估軸的安全性。通常情況下，需要考慮以下幾種應(yīng)力：1彎曲應(yīng)力軸在承受彎矩時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力。2扭轉(zhuǎn)應(yīng)力軸在承受扭矩時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力。3剪切應(yīng)力軸在承受剪切力時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力。4軸向應(yīng)力軸在承受軸向力時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力。通過(guò)有限元分析等方法，可以對(duì)軸的應(yīng)力分布進(jìn)行模擬和計(jì)算，從而對(duì)軸的強(qiáng)度和安全性進(jìn)行評(píng)估。軸承載能力的計(jì)算軸承載能力是指軸承能夠承受的最大載荷。計(jì)算軸承載能力需要考慮軸承類(lèi)型、尺寸、材料、工作環(huán)境、旋轉(zhuǎn)速度等因素。靜態(tài)載荷軸承在靜止?fàn)顟B(tài)下能夠承受的最大載荷動(dòng)態(tài)載荷軸承在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下能夠承受的最大載荷軸頸與軸承的配合配合類(lèi)型過(guò)盈配合間隙配合過(guò)渡配合軸頸軸頸是軸承的安裝表面，必須精加工，保證尺寸精度和表面光潔度。軸承軸承安裝在軸頸上，兩者之間需要一定的配合關(guān)系，以滿(mǎn)足不同的工作要求。配合選擇選擇合適的配合，要根據(jù)軸承的類(lèi)型、工作條件、載荷大小等因素綜合考慮。軸與軸承之間的潤(rùn)滑潤(rùn)滑的作用潤(rùn)滑油可以減少摩擦，降低磨損，延長(zhǎng)軸承的使用壽命。潤(rùn)滑類(lèi)型常用的潤(rùn)滑方式包括油脂潤(rùn)滑、油液潤(rùn)滑和固體潤(rùn)滑。潤(rùn)滑油的選擇潤(rùn)滑油的選擇需要考慮軸承的類(lèi)型、工作環(huán)境和負(fù)荷等因素。潤(rùn)滑維護(hù)定期檢查潤(rùn)滑油的質(zhì)量和數(shù)量，及時(shí)添加或更換潤(rùn)滑油，確保軸承的正常工作。軸的加工工藝1車(chē)削車(chē)削是軸加工中最常用的工藝，用于去除大部分材料，形成軸的輪廓形狀。2銑削銑削用于加工軸上的鍵槽、圓角、螺紋等復(fù)雜形狀，提高軸的精度和表面質(zhì)量。3磨削磨削是軸加工的最終工序，用于提高軸表面的光潔度和尺寸精度，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。常見(jiàn)軸類(lèi)型圓柱軸圓柱軸是最常見(jiàn)的類(lèi)型之一，它通常用于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和易于加工的特點(diǎn)。圓錐軸圓錐軸的軸頸呈圓錐形，常用于傳動(dòng)系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)變速和改變旋轉(zhuǎn)方向。曲柄軸曲柄軸用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在發(fā)動(dòng)機(jī)中發(fā)揮著重要作用。凸輪軸凸輪軸通過(guò)凸輪的形狀控制氣門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉，在發(fā)動(dòng)機(jī)和其它機(jī)械中廣泛應(yīng)用。圓柱軸圓柱軸是機(jī)械中最常見(jiàn)的軸類(lèi)型之一。它具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，易于加工，而且應(yīng)用范圍廣。圓柱軸一般用于傳動(dòng)、支撐和旋轉(zhuǎn)等工作。例如，在汽車(chē)的變速箱中，圓柱軸用于將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞給車(chē)輪。圓錐軸圓錐軸用于連接兩個(gè)零件，并能承受軸向力和徑向力。圓錐軸的傾斜角度可以調(diào)節(jié)，因此可以在不同的工作條件下進(jìn)行調(diào)整。圓錐軸常用在車(chē)輛、機(jī)械設(shè)備、儀器等領(lǐng)域。曲柄軸曲柄軸結(jié)構(gòu)曲柄軸通常為鍛造，具有旋轉(zhuǎn)、往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能。應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用于各種內(nèi)燃機(jī)，例如汽車(chē)、摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)等。設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)需考慮強(qiáng)度、剛度、抗疲勞等性能，同時(shí)還要確保其精度和壽命。凸輪軸凸輪軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分，用于控制氣門(mén)開(kāi)閉時(shí)間。通過(guò)凸輪軸上的凸輪，驅(qū)動(dòng)氣門(mén)在特定時(shí)間開(kāi)啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)氣缸進(jìn)氣和排氣過(guò)程。凸輪軸的形狀和尺寸決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門(mén)正時(shí)和性能，是發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的因素之一。偏心軸偏心軸是一種軸，其軸線與旋轉(zhuǎn)中心線不重合，形成一個(gè)偏心距。偏心軸廣泛用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械，例如離心泵、離心機(jī)、風(fēng)機(jī)等，用于產(chǎn)生偏心運(yùn)動(dòng)或改變運(yùn)動(dòng)方向。軸轂連接的重要性1傳遞扭矩軸轂連接負(fù)責(zé)傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和扭矩，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞。2連接牢固軸轂連接需要保證足夠的連接強(qiáng)度，確保在工作過(guò)程中不發(fā)生松動(dòng)或失效。3可靠性高軸轂連接需要具有高度的可靠性，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。4安全保障軸轂連接關(guān)系到機(jī)器的安全運(yùn)行，需要確保其安全可靠，避免意外事故發(fā)生。壓裝連接壓裝連接的定義壓裝連接是一種利用零件之間的過(guò)盈配合，通過(guò)壓入或壓出實(shí)現(xiàn)連接的方式。它是機(jī)械連接的一種常見(jiàn)形式，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備中。壓裝連接的優(yōu)點(diǎn)壓裝連接具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡(jiǎn)便、定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有良好的抗沖擊和抗振動(dòng)能力。壓裝連接的步驟壓裝連接的實(shí)現(xiàn)需要通過(guò)專(zhuān)門(mén)的壓裝設(shè)備，將軸承或其他零件壓入或壓出軸轂。壓裝過(guò)程中需注意控制壓入力的大小，避免損傷零件。壓裝連接的應(yīng)用壓裝連接廣泛應(yīng)用于軸承、齒輪、聯(lián)軸器、凸輪、套筒等零件的連接。它在機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行中起到至關(guān)重要的作用。鍵連接1連接方式將軸與輪轂牢固地連接在一起，使它們同步旋轉(zhuǎn)2工作原理通過(guò)鍵傳遞扭矩和軸向力3鍵類(lèi)型平鍵、半圓鍵、楔形鍵、花鍵鍵連接是一種常見(jiàn)的軸轂連接方式，通過(guò)在軸和輪轂上開(kāi)設(shè)鍵槽，并在鍵槽中插入鍵，將軸和輪轂固定在一起。鍵連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，但其傳遞扭矩能力有限。鍵的類(lèi)型和選擇平鍵廣泛應(yīng)用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便，但承載能力有限。木模鍵適用于輕載或中載情況下，安裝方便，成本較低。楔形鍵承載能力較高，安裝時(shí)需注意楔形鍵的安裝角度。圓鍵適用于軸向載荷較大的場(chǎng)合，安裝方便，但加工成本較高。鍵的強(qiáng)度計(jì)算鍵強(qiáng)度計(jì)算是軸轂連接設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟。計(jì)算結(jié)果應(yīng)確保鍵在工作過(guò)程中不會(huì)發(fā)生斷裂或剪切失效。鍵強(qiáng)度計(jì)算需要考慮多種因素，包括鍵的材料強(qiáng)度、鍵的尺寸、軸的轉(zhuǎn)速、軸的扭矩和軸承的載荷等。軸轂連接的應(yīng)力分析接觸應(yīng)力由于軸與轂之間的緊密接觸，會(huì)產(chǎn)生壓應(yīng)力。剪切應(yīng)力傳遞扭矩時(shí)，軸與轂之間產(chǎn)生切向應(yīng)力。彎曲應(yīng)力軸承受彎矩時(shí)，軸與轂之間會(huì)產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。應(yīng)力分析需要考慮材料強(qiáng)度和工作條件，以確保連接的可靠性。軸轂連接的制造工藝1粗加工軸和轂的初步形狀2精加工達(dá)到尺寸精度和表面粗糙度要求3熱處理提高軸和轂的強(qiáng)度和硬度4裝配將軸和轂連接在一起軸轂連接的制造工藝需要一系列步驟。粗加工為軸和轂創(chuàng)造初始形狀，精加工確保尺寸精度和表面光潔度。熱處理提高強(qiáng)度和硬度，最后一步是將軸和轂組裝在一起。熱裝和液壓裝配1熱裝將軸轂加熱至高溫，使其膨脹，然后將軸插入。冷卻后，由于熱脹冷縮，軸轂緊固。2液壓裝配利用液壓壓力將軸轂壓入軸孔，適合高精度和較大載荷的連接。3選擇方法根據(jù)軸轂材料、尺寸、精度和載荷要求選擇合適的方法。軸承座的作用和設(shè)計(jì)支撐軸承軸承座用于支撐和固定軸承，確保軸承在運(yùn)行過(guò)程中保持穩(wěn)定。保護(hù)軸承軸承座可以保護(hù)軸承免受外部環(huán)境的影響，例如灰塵、水分和沖擊。方便安裝軸承座通常設(shè)計(jì)為易于安裝和拆卸，便于維護(hù)和維修。減輕軸承負(fù)荷軸承座可以吸收一部分軸承所承受的負(fù)荷，減輕軸承的壓力。軸承座的材料選擇11.強(qiáng)度和硬度軸承座應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和硬度來(lái)承受軸承的載荷和沖擊力，防止變形和損壞。22.耐磨性軸承座與軸承之間存在摩擦，因此需要具備良好的耐磨性能以延長(zhǎng)使用壽命。33.抗腐蝕性軸承座通常暴露在環(huán)境中，因此需要抵抗腐蝕性物質(zhì)的侵蝕，保持結(jié)構(gòu)完整性。44.加工性能軸承座需要加工成特定的形狀，因此材料需要具備良好的加工性能，易于加工和成型。軸承座的強(qiáng)度計(jì)算軸承座的強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于確保其在承受軸承負(fù)載時(shí)能夠安全可靠地運(yùn)行至關(guān)重要。軸承座的強(qiáng)度計(jì)算需要考慮軸承負(fù)載、材料特性、幾何形狀等因素。1應(yīng)力計(jì)算軸承座所承受的應(yīng)力2強(qiáng)度確定軸承座材料的強(qiáng)度3安全系數(shù)選擇合適的安全系數(shù)4驗(yàn)算驗(yàn)算軸承座的強(qiáng)度是否滿(mǎn)足要求常見(jiàn)的強(qiáng)度計(jì)算方法包括有限元分析、應(yīng)力集中分析等。通過(guò)強(qiáng)度計(jì)算可以確保軸承座的設(shè)計(jì)能夠滿(mǎn)足使用要求，避免失效或故障的發(fā)生。常見(jiàn)軸承座類(lèi)型法蘭式軸承座法蘭式軸承座通常用于固定軸承，通過(guò)法蘭連接到機(jī)架或其他結(jié)構(gòu)件。分體式軸承座分體式軸承座方便安裝和維護(hù)，通常由兩部分組成，可輕松拆卸更換軸承。帶自潤(rùn)滑軸承座自潤(rùn)滑軸承座內(nèi)置潤(rùn)滑系統(tǒng)，無(wú)需定期添加潤(rùn)滑劑，適用于惡劣環(huán)境。球面軸承座球面軸承座可承受徑向載荷和一定程度的軸向載荷，并允許軸承有一定角度調(diào)整。結(jié)構(gòu)件與軸承座的連接螺栓連接結(jié)構(gòu)件和軸承座之間通常采用螺栓連接。螺栓連接的優(yōu)點(diǎn)是安裝和拆卸方便，但需注意螺栓的強(qiáng)度和預(yù)緊力。焊接連接焊接連接強(qiáng)度高，但安裝和拆卸不方便。焊接前需對(duì)結(jié)構(gòu)件和軸承座進(jìn)行預(yù)處理，確保焊接質(zhì)量。過(guò)盈配合過(guò)盈配合適用于軸