机械学电子教案第8章

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1、第第8章章 轴与联轴器轴与联轴器8.1 轴轴一一. . 轴的分类轴的分类轴的分类轴的分类( (受载情况受载情况) )：转轴、转轴、 心轴、传动轴心轴、传动轴1第一页，编辑于星期日：十四点 十五分。2第二页，编辑于星期日：十四点 十五分。轴的分类轴的分类( (轴线形状轴线形状) )：直轴、曲轴、挠性轴直轴、曲轴、挠性轴专用零件，多用于动力机专用零件，多用于动力机械中，如往复式机械械中，如往复式机械轴线可随意变化，把回转运动灵活地传到任轴线可随意变化，把回转运动灵活地传到任何位置。用于受连续振动的场合，具有缓和何位置。用于受连续振动的场合，具有缓和冲击的作用，如振捣器冲击的作用，如振捣器3第三页，

2、编辑于星期日：十四点 十五分。轴必须有轴必须有确定的材料、结构和尺寸确定的材料、结构和尺寸，这是设计轴的三要素；，这是设计轴的三要素；二二. . 轴的材料轴的材料价格低，常用优质碳素结构钢价格低，常用优质碳素结构钢钢号钢号35 、 45 、 50 ；普通碳素结构钢普通碳素结构钢Q235A,Q275A不不重要或受力小的轴用；重要或受力小的轴用；价格高，高的机械性能，常用于高速、价格高，高的机械性能，常用于高速、重载及耐磨、耐高温或低温等场合；重载及耐磨、耐高温或低温等场合；-20Cr、40Cr碳素钢碳素钢合金钢合金钢常用材料常用材料4第四页，编辑于星期日：十四点 十五分。三三. . 轴的结构设计

3、（确定直径轴的结构设计（确定直径d和长度和长度l）轴颈轴颈轴头轴头5第五页，编辑于星期日：十四点 十五分。轴的结构设计原则：轴的结构设计原则：(1). 轴和轴上零件有确定的工作位置轴和轴上零件有确定的工作位置定位要求定位要求(2). 轴上各零件应有可靠的相对固定轴上各零件应有可靠的相对固定固定要求固定要求(3). 良好的制造和安装工艺性良好的制造和安装工艺性工艺要求工艺要求(4). 形状、尺寸应有利于减少应力集中形状、尺寸应有利于减少应力集中疲劳强度要求疲劳强度要求四四. .零件在轴上的定位和固定方法零件在轴上的定位和固定方法1. 轴向定位和固定轴向定位和固定a. .轴肩和轴环轴肩和轴环轴肩圆

4、角半径轴肩圆角半径r零件零件R(c)6第六页，编辑于星期日：十四点 十五分。b. .套筒套筒c. .圆螺母与弹性挡圈圆螺母与弹性挡圈双圆螺母双圆螺母L=L-(1-3)mm7第七页，编辑于星期日：十四点 十五分。d. .轴端挡圈轴端挡圈8第八页，编辑于星期日：十四点 十五分。3. 轴向和周向同时固定轴向和周向同时固定a. .过盈配合过盈配合2. 周向固定周向固定键联接键联接b. .紧定螺钉紧定螺钉c. .销钉联接销钉联接9第九页，编辑于星期日：十四点 十五分。直径直径变化尽量少变化尽量少1.加工工艺性加工工艺性五五. .轴具有良好的结构工艺性轴具有良好的结构工艺性磨削和切螺纹处，留磨削和切螺纹处

5、，留砂轮越程槽和螺纹退刀槽砂轮越程槽和螺纹退刀槽多个键槽在同一母线上多个键槽在同一母线上轴上过渡圆角、倒角、键槽、越程槽、退刀槽和中心孔等尺寸相同，轴上过渡圆角、倒角、键槽、越程槽、退刀槽和中心孔等尺寸相同，符合标准和规定，利于加工和检验符合标准和规定，利于加工和检验配合段配合段轴颈取标准值轴颈取标准值，与滚动轴承配合轴颈按，与滚动轴承配合轴颈按轴承内径尺寸轴承内径尺寸选取，选取，螺纹直径螺纹直径应符合螺纹标准；应符合螺纹标准；10第十页，编辑于星期日：十四点 十五分。2.装配工艺性装配工艺性五五. .轴具有良好的结构工艺性轴具有良好的结构工艺性阶梯轴，轴端倒角，去毛刺，轴肩高度按阶梯轴，轴端

6、倒角，去毛刺，轴肩高度按表表8-2选取，为便于安装的轴肩高选取，为便于安装的轴肩高度取度取0.5-3mm；尺寸变化处尺寸变化处圆角过渡圆角过渡固定滚动轴承的轴肩高度应符合轴承的安装尺寸，查标准；固定滚动轴承的轴肩高度应符合轴承的安装尺寸，查标准；11第十一页，编辑于星期日：十四点 十五分。六六. .轴的尺寸确定轴的尺寸确定1.强度计算强度计算: :（1）按许用扭剪应力计算轴径按许用扭剪应力计算轴径( (估算估算) )转轴转轴和和传动轴传动轴（2）按弯曲、扭转组合强度条件计算（按弯曲、扭转组合强度条件计算（校核校核）（轴段长度轴段长度、轴承、零件在轴上位置、轴上作用力轴承、零件在轴上位置、轴上作

7、用力和和弯矩弯矩未知）未知）系数系数C见表见表8-3有键槽，轴直径增加有键槽，轴直径增加3，并圆整（并圆整（见见GB2822-1981）12第十二页，编辑于星期日：十四点 十五分。设计轴的一般步骤为：设计轴的一般步骤为：1.按工作要求选择按工作要求选择轴的材料轴的材料；2.初步确定初步确定轴的直径轴的直径，可按扭转强度条件计算最细部分的直，可按扭转强度条件计算最细部分的直径；径；3.轴的轴的结构设计结构设计，由最细部分直径递推各段直径，由最细部分直径递推各段直径，5 10mm；4.轴的轴的强度校核强度校核；2.轴的刚度计算轴的刚度计算 查表按材力公式计算查表按材力公式计算13第十三页，编辑于星

8、期日：十四点 十五分。（例题（例题8-1）：）：设计如图所示斜齿轮减速器中的从动轴。已知传递的功设计如图所示斜齿轮减速器中的从动轴。已知传递的功率率P=10kW，从动齿轮的转速，从动齿轮的转速n2=202r/min，分度圆直径，分度圆直径d2=356mm，所受的圆周力，所受的圆周力Ft2=2656N，径向力，径向力Fr2=985N，轴向，轴向力力Fa2=522N，轮毂宽度为，轮毂宽度为80mm，工作时为单向转动，轴采用轻，工作时为单向转动，轴采用轻窄系列向心球轴承支承。窄系列向心球轴承支承。14第十四页，编辑于星期日：十四点 十五分。（1）按许用扭剪应力计算轴径按许用扭剪应力计算轴径( (估算

9、估算) )转轴转轴64有键槽，直径增加有键槽，直径增加315第十五页，编辑于星期日：十四点 十五分。16第十六页，编辑于星期日：十四点 十五分。（习题（习题8-3）：）：图中的齿轮、圆螺母和向心球轴承分别安装在轴的图中的齿轮、圆螺母和向心球轴承分别安装在轴的A、B、C段上。试确定：段上。试确定：(1)(1)轴上轴上B段螺纹大径和螺距段螺纹大径和螺距P；(2)(2)轴上尺轴上尺寸寸L、S、d1、d2、d3、R1及及R1。（查书（查书（表（表8-2）和图册和图册P106和和P115标准表）标准表）17第十七页，编辑于星期日：十四点 十五分。8.2 联轴器联轴器联轴器：联轴器：轴与轴之间的联接，以传

10、递运动和转矩（轴与轴之间的联接，以传递运动和转矩（标准化标准化图册图册P51）查标准依据：查标准依据：轴的直径轴的直径d、转速、转速n和计算转矩和计算转矩TcTcK.T (N.mm)载荷系数载荷系数轴的名义转矩轴的名义转矩 ( T=9549P/n )机器名称机器名称K机器名称机器名称K机床机床1.252.5往复式压气机往复式压气机2.253.5离心水泵离心水泵23胶带或链板运输机胶带或链板运输机1.52鼓风机鼓风机1.252吊车、升降机、电梯吊车、升降机、电梯35往复泵往复泵单行程单行程2.53.5发电机发电机12双行程双行程1.75表表8-6 载荷系数载荷系数K（电动机驱动时电动机驱动时）1

11、8第十八页，编辑于星期日：十四点 十五分。8.2 联轴器联轴器1. 可移性可移性联轴器的性能联轴器的性能2. 缓冲性缓冲性3. 安全、可靠，足够强度和使用寿命安全、可靠，足够强度和使用寿命4. 结构简单，装拆、维修方便结构简单，装拆、维修方便轴向位移轴向位移径向位移径向位移角位移角位移19第十九页，编辑于星期日：十四点 十五分。一一. . 刚性联轴器刚性联轴器特点：特点：结构简单，传递转矩大，结构简单，传递转矩大，安装精度高，无可移性和缓冲性安装精度高，无可移性和缓冲性用于低速、轻载，经常正反用于低速、轻载，经常正反转，且同时要求两轴对中、转，且同时要求两轴对中、工作平稳无冲击载荷工作平稳无冲

12、击载荷刚性联轴器刚性联轴器挠性联轴器挠性联轴器无弹性元件无弹性元件挠性联轴器挠性联轴器金属弹性元件金属弹性元件挠性联轴器挠性联轴器非金属弹性元件非金属弹性元件挠性联轴器挠性联轴器联轴器的分类联轴器的分类20第二十页，编辑于星期日：十四点 十五分。特点：特点：对中精度可靠，传递转矩大，要求同轴度好，载荷平稳对中精度可靠，传递转矩大，要求同轴度好，载荷平稳用于振动很小的工况条件，联接中、高速和刚性不大的且要求对用于振动很小的工况条件，联接中、高速和刚性不大的且要求对中性较高的两轴中性较高的两轴21第二十一页，编辑于星期日：十四点 十五分。二二. . 无弹性元件的挠性联轴器无弹性元件的挠性联轴器舌形

13、联轴器舌形联轴器特点：特点：能适应安装误差和相对位移，有可移性能适应安装误差和相对位移，有可移性图册图册P53磨损快，磨损快，载荷不大载荷不大盘销联轴器盘销联轴器两轴不精确对心两轴不精确对心时用，磨损慢时用，磨损慢22第二十二页，编辑于星期日：十四点 十五分。十字滑块联轴器十字滑块联轴器允许两轴较大的径允许两轴较大的径向误差和少许的角向误差和少许的角度误差，低速度误差，低速(250r/min)用用万向联轴器万向联轴器两轴夹角较大、最大可两轴夹角较大、最大可达达45度，成对使用度，成对使用( (应应用于汽车，钻床等传用于汽车，钻床等传动系统动系统) )23第二十三页，编辑于星期日：十四点 十五分

14、。三三. . 有金属弹性元件的挠性联轴器有金属弹性元件的挠性联轴器薄片联轴器薄片联轴器波纹管联轴器波纹管联轴器特点：特点：传动准确（示数传动准确（示数机构），寿命长，有机构），寿命长，有缓冲和减震作用，惯缓冲和减震作用，惯性小性小特点：特点：结构简单，惯性结构简单，惯性小，运转稳定，适于传小，运转稳定，适于传递小转矩的场合递小转矩的场合24第二十四页，编辑于星期日：十四点 十五分。四四. . 非金属弹性元件的挠性联轴器非金属弹性元件的挠性联轴器螺旋弹簧联轴器螺旋弹簧联轴器弹性拨销联轴器弹性拨销联轴器特点：特点：传递转矩传递转矩小，有缓冲和减小，有缓冲和减震作用震作用特点：特点：结构简单，适于结

15、构简单，适于传递小传矩的场合传递小传矩的场合25第二十五页，编辑于星期日：十四点 十五分。 ( (习题习题8-5):):图中所示为一减速器的输出轴。试分析图中各部分结构的图中所示为一减速器的输出轴。试分析图中各部分结构的作用和设计时所依据的原则，检查该轴的结构，指出轴上零件定位、作用和设计时所依据的原则，检查该轴的结构，指出轴上零件定位、安装、固定等由哪些不合理的地方，应如何修改，并说明原因，最安装、固定等由哪些不合理的地方，应如何修改，并说明原因，最后画出正确的结构图后画出正确的结构图. .26第二十六页，编辑于星期日：十四点 十五分。 ( (习题习题8-6):):试指出图示轴系零部件结构的

16、错误，并说明原因（指出试指出图示轴系零部件结构的错误，并说明原因（指出6处错误即可）。处错误即可）。27第二十七页，编辑于星期日：十四点 十五分。轴系的组合结构设计轴系的组合结构设计3（见综合训练指导书见综合训练指导书P12页页）一钢制圆轴一钢制圆轴,装有两胶带轮装有两胶带轮A和和B，两轮有相同的直径，两轮有相同的直径D=360mm，重量为重量为P=1KN，A轮上胶带的张力是水平方向的，轮上胶带的张力是水平方向的，B轮胶带的张力轮胶带的张力是垂直方向的，它们的大小如图所示。设圆轴的许用应力是垂直方向的，它们的大小如图所示。设圆轴的许用应力 =80MPa，轴的转速，轴的转速n=960r/min，

17、带轮宽，带轮宽b=60mm，寿命为，寿命为50000小时。设计要求：小时。设计要求：1.按强度条件求轴所需要的最小直径；按强度条件求轴所需要的最小直径；2.选择轴承的型号（按受力条件及寿命要求）；选择轴承的型号（按受力条件及寿命要求）；3.按双支点单向固定的方法，设计轴承与轴的组合装配结构，画出装按双支点单向固定的方法，设计轴承与轴的组合装配结构，画出装配图（配图（3号图纸号图纸）4.从装配图中拆出轴，并画出轴的零件图（从装配图中拆出轴，并画出轴的零件图（3号图纸号图纸）28第二十八页，编辑于星期日：十四点 十五分。请看图请看图RcyRczRDzRDyABCDMAMBP1P2P329第二十九页，编辑于星期日：十四点 十五分。