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1、1第十七章第十七章 轴、键和联轴器轴、键和联轴器第一节第一节 概概 述述1、轴的功用：支持机器中的转动零件，传、轴的功用：支持机器中的转动零件，传递运动和动力递运动和动力2、轴的分类轴的分类： 转轴转轴-工作时既承受弯矩又承受扭矩工作时既承受弯矩又承受扭矩 传动轴传动轴-传递扭矩而不承受弯矩作用传递扭矩而不承受弯矩作用 心轴心轴-只受弯矩而不受扭矩作用只受弯矩而不受扭矩作用轴按形状还可分为直轴、曲轴和阶梯轴等轴按形状还可分为直轴、曲轴和阶梯轴等课本第课本第课本第课本第238238页页页页233、轴的设计步骤、轴的设计步骤根据载荷和工况条件根据载荷和工况条件选择材料选择材料初步计算初步计算(或估
2、算或估算)最小直径最小直径轴的轴的结构设计结构设计轴的轴的强度和刚度校核强度和刚度校核校核其校核其稳定性稳定性第二节第二节第二节第二节 轴的材料轴的材料轴的材料轴的材料第四节第四节第四节第四节 轴的强度计算轴的强度计算轴的强度计算轴的强度计算第三节第三节第三节第三节 轴的结构设计轴的结构设计轴的结构设计轴的结构设计课本第课本第课本第课本第238238页页页页4第二节第二节 轴的材料轴的材料要求要求:具有足够的强度、刚度、耐磨以及对具有足够的强度、刚度、耐磨以及对应力集中敏感性小和良好的工艺性能等应力集中敏感性小和良好的工艺性能等一般的轴一般的轴:优质碳素结构钢优质碳素结构钢,例如例如:45钢钢
3、不重要的轴不重要的轴:普通碳素结构钢普通碳素结构钢,例如例如:Q235重要轴重要轴:合金钢合金钢,例如例如:40Cr、35SiMn形状复杂的轴形状复杂的轴:可用球墨铸铁铸造可用球墨铸铁铸造课本第课本第课本第课本第238238页页页页失效形式失效形式: 疲劳破坏疲劳破坏5轴头轴头轴头轴头-安装传动零件的部分安装传动零件的部分安装传动零件的部分安装传动零件的部分轴颈轴颈轴颈轴颈-安装轴承的部分安装轴承的部分安装轴承的部分安装轴承的部分轴身轴身轴身轴身-连接轴颈和轴头的部分连接轴颈和轴头的部分连接轴颈和轴头的部分连接轴颈和轴头的部分课本第课本第课本第课本第239239页页页页6第三节第三节 轴的结构
4、设计轴的结构设计二、轴上零件的定位二、轴上零件的定位二、轴上零件的定位二、轴上零件的定位1 1、轴向：、轴向：、轴向：、轴向：轴肩（或轴环）轴肩（或轴环）轴肩（或轴环）轴肩（或轴环）、挡圈挡圈挡圈挡圈、圆螺母圆螺母圆螺母圆螺母、套筒套筒套筒套筒、轴、轴、轴、轴承盖等承盖等承盖等承盖等2 2、周向：、周向：、周向：、周向：平键平键平键平键、花键花键花键花键、销销销销、过盈配合过盈配合过盈配合过盈配合等等等等课本第课本第课本第课本第240240页页页页一、组成：轴头一、组成：轴头一、组成：轴头一、组成：轴头( (表表表表17-2)17-2)、轴颈、轴颈、轴颈、轴颈( (符合轴承内径符合轴承内径符合
5、轴承内径符合轴承内径) )、轴身、轴身、轴身、轴身三、轴的结构三、轴的结构三、轴的结构三、轴的结构 工艺性工艺性工艺性工艺性7轴肩定位轴肩定位课本第课本第课本第课本第240240页页页页8挡圈挡圈定位定位课本第课本第课本第课本第240240页页页页9圆螺母圆螺母定位定位课本第课本第课本第课本第240240页页页页10套筒套筒定位定位课本第课本第课本第课本第240240页页页页11平键联接平键联接课本第课本第课本第课本第240240页页页页12销联接销联接课本第课本第课本第课本第240240页页页页13花键联接花键联接课本第课本第课本第课本第240240页页页页14过盈配合过盈配合课本第课本第课
6、本第课本第240240页页页页15注意注意-轴肩轴环高度轴肩轴环高度h与轴上圆角与轴上圆角R课本第课本第课本第课本第240240页页页页轴肩高度轴肩高度h=(0.070.1)d轴环宽度轴环宽度b=1.4h轴上圆角半径轴上圆角半径r和倒角和倒角c必须必须小于零件相配合圆角小于零件相配合圆角R和倒角和倒角C,以保证轴上零件紧靠轴肩以保证轴上零件紧靠轴肩轴肩轴环高度轴肩轴环高度h要大于要大于R和和C.16注意注意-采用圆螺母采用圆螺母,套筒和轴端挡圈套筒和轴端挡圈,配合轴段配合轴段小于零件宽度小于零件宽度课本第课本第课本第课本第240240页页页页配合轴段配合轴段零件宽度零件宽度配合轴段配合轴段零件
7、宽度零件宽度相差相差相差相差23mm23mm17注意注意-轴承定位轴肩高度低于轴承内圈轴承定位轴肩高度低于轴承内圈(查轴承附表查轴承附表)课本第课本第课本第课本第271271页页页页1819课本第课本第课本第课本第236236页页页页半联轴器的内径半联轴器的内径半联轴器的内径半联轴器的内径半联轴器的长度半联轴器的长度半联轴器的长度半联轴器的长度加上轴肩高加上轴肩高加上轴肩高加上轴肩高轴承盖的高度和轴承盖的高度和轴承盖的高度和轴承盖的高度和外部空间要求外部空间要求外部空间要求外部空间要求轴承内径轴承内径轴承内径轴承内径轴承的宽度和轴承的宽度和轴承的宽度和轴承的宽度和套筒高度套筒高度套筒高度套筒高
8、度略小于齿轮的略小于齿轮的略小于齿轮的略小于齿轮的宽度宽度宽度宽度轴头标准直径轴头标准直径轴头标准直径轴头标准直径加上轴肩高加上轴肩高加上轴肩高加上轴肩高与套筒高度相等与套筒高度相等与套筒高度相等与套筒高度相等轴承内径轴承内径轴承内径轴承内径轴承宽度轴承宽度轴承宽度轴承宽度201. 1.按扭转强度估算直径按扭转强度估算直径按扭转强度估算直径按扭转强度估算直径 d d A A0 0 3 3 P P n(1) (1) 最小直径处安装轴承最小直径处安装轴承最小直径处安装轴承最小直径处安装轴承: :取尾数为取尾数为取尾数为取尾数为0 0或或或或5 5的整数的整数的整数的整数(2) (2) 最小直径处安
9、装传动零件如带轮齿轮等最小直径处安装传动零件如带轮齿轮等最小直径处安装传动零件如带轮齿轮等最小直径处安装传动零件如带轮齿轮等: : 先加大先加大先加大先加大3%(3%(单键单键单键单键) )或或或或7%(7%(双键双键双键双键), ),再按表再按表再按表再按表17-217-2圆整圆整圆整圆整(3) (3) 最小直径处安装联轴器最小直径处安装联轴器最小直径处安装联轴器最小直径处安装联轴器: :加大加大加大加大3%3%取该型号联轴器的直径系列取该型号联轴器的直径系列取该型号联轴器的直径系列取该型号联轴器的直径系列第四节第四节第四节第四节 轴的强度计算轴的强度计算轴的强度计算轴的强度计算表表表表17
10、-317-3课本第课本第课本第课本第241241页页页页212.结构设计结构设计确定各段直径确定各段直径确定各段直径确定各段直径: :从最小直径开始逐段确定从最小直径开始逐段确定从最小直径开始逐段确定从最小直径开始逐段确定定位轴肩定位轴肩定位轴肩定位轴肩h=(0.070.1)dh=(0.070.1)d过渡轴肩过渡轴肩过渡轴肩过渡轴肩h=13mmh=13mm轴承定位轴肩轴承定位轴肩轴承定位轴肩轴承定位轴肩h h查轴承附表查轴承附表查轴承附表查轴承附表确定各段长度确定各段长度确定各段长度确定各段长度: :取决于安装零件和箱体空间尺寸取决于安装零件和箱体空间尺寸取决于安装零件和箱体空间尺寸取决于安装
11、零件和箱体空间尺寸(1)求跨距求跨距求跨距求跨距: :两轴承之间距离两轴承之间距离两轴承之间距离两轴承之间距离(2)受力点位置受力点位置受力点位置受力点位置: :齿轮齿轮齿轮齿轮, ,带轮带轮带轮带轮, ,轴承的宽度中点处轴承的宽度中点处轴承的宽度中点处轴承的宽度中点处重点重点223. 3.弯扭组合强度校核弯扭组合强度校核弯扭组合强度校核弯扭组合强度校核弯矩图弯矩图弯矩图弯矩图扭矩图扭矩图扭矩图扭矩图当量弯矩当量弯矩当量弯矩当量弯矩静扭矩静扭矩静扭矩静扭矩=0.3=0.3脉动循环脉动循环脉动循环脉动循环 =0.6 =0.6对称循环对称循环对称循环对称循环 =1 =1危险截面处危险截面处危险截面
12、处危险截面处MMH H MMV VMMT T合成合成合成合成MMe e = M= M2 2+ (T)+ (T)2 2d d 3 3 M Me e 0.1 0.1-1-1 b b 有键槽加大并与结构设计中该处直径比较有键槽加大并与结构设计中该处直径比较有键槽加大并与结构设计中该处直径比较有键槽加大并与结构设计中该处直径比较课本第课本第课本第课本第242242页页页页23例：已知齿轮减速器如图，输出轴斜齿轮的分度圆直径为250mm，螺旋角160，传递扭矩为612500N，轴的材料为45钢，调质处理，硬度为217255HBS，轴的结构尺寸如图，要求校核减速箱输出轴的强度。 241. 1.画出轴的受力
13、简图、计算齿轮的受力大小画出轴的受力简图、计算齿轮的受力大小25水平弯矩MH1）.作出水平面受力图、作出水平面受力图、计算支反力、画弯矩图计算支反力、画弯矩图12FtRH2RH1l1l2MH2 2、画合成弯矩图、画合成弯矩图26垂直弯矩Mv2）.作出垂直面受力图、作出垂直面受力图、计算支反力、画弯矩图计算支反力、画弯矩图12FrRv2Rv1l1l2FaMv273）. 求合成弯矩、合成弯矩图图求合成弯矩、合成弯矩图图12MHMv283. 3. 作扭矩图作扭矩图124. 4.作出当量弯矩图作出当量弯矩图：考虑扭矩和弯矩产生应力的循环特性差异的系数。（ =0.3、0.6、1）29脉动循环应力脉动循环
14、应力对称循环应力对称循环应力 （ ）to （ ） （ ）ttoo轴的应力分为三类转轴 弯矩：对称循环应力 扭矩：脉动循环应力t静应力静应力305. 5.计算弯曲应力，校核轴的强度计算弯曲应力，校核轴的强度31 3.作出扭矩图 4.作出计算弯矩图1.作出轴的计算简图5.计算弯曲应力 2.作出合成弯矩图 垂直弯矩MH Ft水平弯矩MV Fr 、Fa弯扭合成强度计算总结弯扭合成强度计算总结 32提高轴的强度的常用措施增大轴径； 改变材料及热处理；改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度改进轴的结构设计33第五节第五节 平键连接平键连接一、普通平键的结构类型一、普通平键的结构类型二、普通平键的验算二、普通平
15、键的验算课本第课本第课本第课本第245245页页页页34二、普通平键的验算二、普通平键的验算课本第课本第课本第课本第246246页页页页35课本第课本第课本第课本第246246页页页页二、普通平键的验算二、普通平键的验算36第六节第六节 联轴器联轴器一、联轴器的功能和分类固定式联轴器固定式联轴器 凸缘联轴器凸缘联轴器 夹壳联轴器夹壳联轴器课本第课本第课本第课本第247247页页页页37一、联轴器的功能和分类一、联轴器的功能和分类可移式刚性联轴器可移式刚性联轴器 十字滑块联轴器十字滑块联轴器 齿轮联轴器齿轮联轴器 万向联轴器万向联轴器课本第课本第课本第课本第247247页页页页38一、联轴器的功能和分类一、联轴器的功能和分类可移式弹性联轴器可移式弹性联轴器 弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器 弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器课本第课本第课本第课本第249249页页页页39二、联轴器的选择二、联轴器的选择课本第课本第课本第课本第250250页页页页40二、联轴器的选择二、联轴器的选择课本第课本第课本第课本第250250页页页页41
