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1、本章内容 第二节轴上零件的布置 第一节概述轴的分类 第四章轴 引子 轴的功用 支承其他回转件 承受转矩与弯矩 并传递运动和动力 1 按所受载荷特点分三种 心轴 只承受弯矩 如传动轴 只承受转矩 如转轴 同时承受弯矩和转矩 如 任务一 轴的分类 直轴 曲轴 光轴 阶梯轴 空心轴 实心轴 刚性轴 挠性轴 重点 阶梯轴 例汽车轴 2 按轴的结构形状分 阶梯轴 曲轴 挠性钢丝轴 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 车辆轴和滑轮轴 图中为自行车的前轮轴 自行车的前轮轴 传动轴 主要用于传递转矩而不承受弯矩
2、 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 传动轴 传动轴 二 轴的材料 轴的功用 主要承受弯矩和扭矩 轴的失效形式是疲劳断裂 应具有足够的强度 韧性和耐磨性 轴的常用材料是 碳素钢和合金钢等 在一般工作温度下 各种碳钢和合金钢的弹性模量相差不大 故在选择钢的种类和热处理方法时 所依据的主要是强度和耐磨性 而不是轴的弯曲刚度和扭转刚度等 1 碳素钢 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
3、构钢 2 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 3 球墨铸铁 球墨铸铁吸振性和耐磨性好 对应力集中敏感低 价格低廉 使用铸造制成外形复杂的轴 例如 内燃机中的曲轴 对于形状复杂的轴 如曲轴 凸轮轴等 也采用球墨铸铁或高强度铸造材料来进行铸造加工 易于得到所需形状 而且具有较好的吸振性能和好的耐磨性 对应力集中的敏感性也较低 任务二轴的结构设计 轴
4、的结构组成 轴上零件的定位 影响轴结构的因素 轴的结构设计 一 轴的结构组成 轴头 与传动零件或联轴器 离合器相配部分 轴颈 与轴承相配部分轴身 联接轴头和轴颈之间部分 轴的结构图 结构分析 轴的结构设计 二 轴上零件的定位和固定 为了传递运动和动力 保证机械的工作精度和使用可靠 零件必须可靠地安装在轴上 不允许零件沿轴向发生相对运动 因此 轴上零件都必须有可靠的轴向定位措施 轴上零件的轴向定位方法取决于零件所承受的轴向载荷大小 零件的定位分 轴向定位 周向定位 1 轴上零件的轴向定位和固定 轴向定位和固定是指将轴上的零件沿轴线方向进行定位和固定 常用方式 轴肩 轴环套筒 圆螺母弹性挡圈 紧定
5、螺钉 轴端挡圈 圆锥面 零件的轴向定位 1 轴肩和轴环 要求r轴 R孔或r轴 C孔 错误 正确 为了使轴上零件的端面能与轴肩紧贴 轴肩的圆角半径R必须小于零件孔端的圆角半径R1或倒角C1 否则 无法紧贴 轴肩或轴环的高度h必须大于R1或C1 轴环与轴肩尺寸 h 0 07d 3 0 1d 5 mm轴环宽度 b l 4h 要求轴肩高度 滚动轴承内圈高度 错误 正确 2 套筒 3 轴用圆螺母 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 4 轴端挡圈 当用轴肩 轴环 套筒 圆螺母 轴端挡圈进行零件的轴向定位时 为保证轴向定位可靠 要求L轴 L
6、毂 正确 正确 错误 5 轴承端盖 轴承端盖与机座间加垫片 以调整轴的位置 6 弹性挡圈 8 其它固定形式 7 锁紧挡圈 紧定螺钉或销这两种固定的方法 常用于轴向力较小的场合 锥形面或过盈配合联接 2 零件的周向定位 1 键 2 花键 3 紧定螺钉 销 4 过盈配合 三 影响轴结构的因素 由于阶梯轴接近于等强度 而且便于加工和轴上零件的定位和拆装 所以实际上的轴多为阶梯形 关于轴的形状 阶梯轴 2 影响因素 1 轴肩圆角r2 轴端倒角3 砂轮越程槽4 螺纹退刀槽 5 同一轴上键槽位于圆柱同一母线上 且取相同尺寸 同一根轴上所有圆角半径和倒角的大小应尽可能一致 以减少刀具规格和换刀次数 为便于加
7、工定位 轴的两端面上应做出中心孔 完毕 1 圆角半径和倒角 为使轴上零件容易装拆 轴端和各轴段端部都应有45 的倒角 2 轴端倒角 轴上磨削的轴段应设有砂轮越程槽 以便磨削时砂轮可以磨削到轴肩的端部 3 砂轮越程槽 轴上车螺纹的轴段应设有螺纹退刀槽 以保证螺纹牙均能达到预期的高度 4 螺纹退刀槽 轴上沿长度方向开有几个键槽时 应将键槽安排在轴的同一母线上 5 键槽 轴系结构改错 四处错误 正确答案 三处错误 正确答案 两处错误 1 左侧键太长 套筒无法装入2 多个键应位于同一母线上 轴系结构改错 课后练习 1 轴的功用是什么 根据所受的载荷不同 轴可分为几种类型 各用一例子说明 2 轴常用材料有哪些 3 轴在什么条件下会发生疲劳破坏 如何提高轴的疲劳强度 4 轴的强度计算的基本步骤是什么 轴的结构设计包括几个方面的内容 思考题 指出图中主动轴结构的不合理之处 并提出改进意见 试指出图中结构不合理的地方并改正
