第 16章 轴系零部件
第 16章 轴系零部件
研究对象,轴、轴承、联轴器、离合器
研究内容,1.轴的结构设计和强度计算
2.滚动轴承的类型选择、尺寸选
择和组合设计
3.联轴器和离合器的选择
重点,轴、轴承
16.1 轴
轴是组成机器的重要零件之一,轴的主要功用
是 支承旋转零件, 传递转矩和运动 。
1.轴的功用
2.轴的分类
16.1 轴
按承受载荷不同,可分为,
转轴, 心轴, 传动轴
按轴线形状的不同,可分为,
直轴,曲轴, 挠性钢丝轴
直轴按外形的不同,可分为,
光轴、阶梯轴
转轴,机器中最常见的轴,通常简称为轴。
工作时 既承受弯矩又承受转矩 。
例,减速器中的轴
心轴,用来支承转动零件,
只承受弯矩而不传递转矩 。
例:自行车的前轮轴
传动轴,主要用于 传递转矩而不承受弯矩,或
所承受的弯矩很小的轴。
例:汽车中联接变速箱与后桥之间的轴。
对轴的结构进行设计主要是,
确定轴的结构形状和尺寸
3.轴的结构设计
16.1 轴
影响轴的结构与尺寸的因
素很多,设计轴时要全面
综合的考虑各种因素。
无论何种具体因素,轴的结构都应满足以下条件,
1) 轴和装在轴上的零件要有准确的位置;
2) 轴上的零件应便于装拆和调整;
3) 轴应具有良好的制造工艺性等。
思考题
16.1 轴
—— 结构分析
轴颈 轴头 轴身
3.轴的结构设计
16.1 轴
—— 零件在轴上的固定
轴肩、圆螺母(止动片)、套筒,
弹性挡圈、紧定螺钉、轴端挡圈定位等
周向固定
轴向固定
键、花键、销、过盈配合,
弹性环联接、成形联接等
3.轴的结构设计
—— 轴肩定位 轴向固定
特点,结构简单,定位可靠,可承受较大的轴向力
应用,齿轮、带轮、联轴器、轴承等的轴向定位
—— 圆螺母定位 轴向固定
特点,定位可靠,装拆方便,可承受较大的轴向力
由于切制螺纹使轴的疲劳强度下降
应用,常用于轴的中部和端部
—— 弹性挡圈固定 轴向固定
特点,结构简单紧凑,只能承受很小的轴向力
切槽需要一定的精度
应用,常用于固定滚动轴承等的轴向定位
—— 轴端压板定位和紧定螺钉固定 轴向固定
用于轴端定位
可承受剧烈振动和冲击
适用于轴向力小,
转速低的场合
16.1 轴
—— 轴的加工和装配工艺性 3.轴的结构设计
16.1 轴
—— 轴的加工和装配工艺性 3.轴的结构设计
完毕
思考题,
试指出图中结构不合理的地方,并予以改正。
—— 扭转强度计算 (传动轴)
16.1 轴
4.轴的强度计算
对于圆截面的实心轴,其抗扭强度条件为,
MT
p
求出的直径值,需圆整成标准直径,并作为轴
的最小直径。如轴上有一个键槽,可将值增大 3%—
5%,如有两个键槽可增大 7%— 10%。
估算直径,
—— 弯扭合成强度计算(转轴)
16.1 轴
4.轴的强度计算
转轴同时承受扭矩和弯矩,必须按二者组合强度进
行计算。通常把轴当作置于铰链支座上的梁,作用于轴
上零件的力作为集中力,其作用点取为零件轮毂宽度的
中点上。具体的计算步骤如下,
1)画出轴的空间力系图; ( 分解为水平面分力和垂直面分力)
2)计算水平面和垂直面上的弯矩并作出弯矩图;
3)计算合成弯矩 M并作出弯矩图;
4)计算转矩 M T并作出转矩图;
5)计算当量弯矩 M,绘出当量弯矩图。
6)根据当量弯矩图找出危险截面,进行轴的强度校核。
—— 弯扭合成强度计算(转轴)
16.1 轴
4.轴的强度计算
]
轴的许用弯曲应力可查表。轴的材料和工作环境不同,
其值也不同。请参考 P253表 16-1-5。
5.轴的常用 材料及热处理
16.1 轴
轴的常用材料是 碳素钢 和 合金钢 。
碳素钢 比合金钢价格低廉,对应力集中的敏感性低,可
通过热处理改善其综合性能,加工工艺性好,故应用最
广,一般用途的轴,多用含碳量为 0.25~ 0.5%的 优质碳
素钢,尤其是 45号钢。对于不重要或受力较小的轴也可
用 Q235,Q275 等 碳素结构钢 。
合金钢 具有比碳钢更好的机械性能和淬火性能,但对应
力集中比较敏感,且价格较贵,多用于对强度和耐磨性
有特殊要求的轴 。如 20Cr,20CrMnTi等低碳合金钢,经
渗碳淬火处理后可提高耐磨性; 20CrMoV,38CrMoAl等
合金钢,有良好的高温机械性能,常用于在高温、高速
和重载条件下工作的轴。
16.1 轴
6.轴的设计
开始设计轴时,通常还不知道轴上零件的位
置及支点情况,无法确定轴的受力情况,只有待
轴的结构设计基本完成后,才能对轴进行受力分
析及强度计算。因此,一般在进行轴的结构设计
前先按纯扭转受力情况对轴的直径进行估算。然
后进行轴的结构设计后,再按弯扭合成的理论进
行轴危险截面的强度校核。
16.1 轴
6.轴的设计
设计轴的一般步骤为,
1)选材 ;
2)按扭转强度估算轴的最小直径 ;
3)设计轴的结构,绘出轴的结构草图 ;
4)按弯扭合成进行轴的强度校核。
确定轴上零件的位置和固定方法;
确定各轴段直径、长度。
一般按一般选 2— 3个危险截面进行校核。
若危险截面强度不够,则必须重新修改轴的结构。
小 结
1.轴的功用和分类
2.轴的结构设计
3.轴的强度计算
4.轴的常用 材料及热处理
5.轴的设计

作业,P 276 - 2