文档介绍：轴设计
§ 概述
一、轴的功用
●支撑回转零件;
●传递运动和转矩
二、轴的类型
●心轴—只承受弯矩
●传动轴—只承受转矩
●转轴—既受弯矩、又受转矩
按受载
●直轴
●曲轴
按轴心线
其他
挠性钢丝轴
2、强度问题
—防止轴发生疲劳断裂
3、刚度问题
—防止轴发生过大的弹性变形
4、振动稳定性问题
—防止轴发生共振
三、轴设计时所要解决的主要问题
1、结构问题
—确定轴的形状和尺寸
§6-2 轴的结构设计
轴颈- 与轴承相配的
部分;
轴头- 与轮毂相配的
部分;
轴身- 连接轴颈与轴
头部分;
轴颈
轴头
轴身
轴的结构应满足的基本要求:
加工工艺性要好,材料省、重量轻
便于轴上零件装拆
轴上零件要有准确的定位
轴上零件要有可靠的固定
尽量减少应力集中
一、加工工艺要求
光轴
等强度轴
阶梯轴
d
车削
倒角
加工方法不同,轴的结构也可能不同
磨削
二、装拆要求
砂轮越程槽
●装拆应方便;
●不同的装拆方案,得到不同结构;
●轴的直径应圆整成标准值。
查《机械设计课程设计》“一般标准”。
加工螺纹应有退刀槽
键槽靠近零件装入端
轴上键槽应处于同一加工方向,且宽度尽可能相等。
定位- 使轴上零件处于正确的工作位置;
轴肩或轴环
三、轴上零件的轴向定位和固定
固定- 使轴上零件牢固地保持这一位置,
防止轴上零件工作时发生轴向蹿动。
常用的轴向定位和固定方法:
定位轴肩:h≈(2~3)C 或(2~3)R
非定位轴肩:h≈1~2 mm,作用是便于轴上零件的装拆
为保证定位准确,R 或 C > r
轴环宽度一般取:b ≈ h
滚动轴承的定位轴肩或轴环高度- 查标准
套筒
轴端挡圈
弹性挡圈
圆螺母
锥面
对轴上零件起固定作用。
常用于近距离的两个零件间的固定。
用于轴上两零件距离较远时,或轴端。
需切制螺纹,削弱了轴的强度。
需切环槽,削弱了轴的强度。
承受不大的轴向力。
用于固定轴端零件,能承受较大的轴向力。
常与轴端挡圈配合使用。
注意:
采用这些方法固定轴上零件时,为保证固定可靠,
应使:轴头长度比轮毂宽度短2~3 mm,
即:l=B - (2~3)
平键
问题:
四、轴上零件的周向固定
目的- 防止轴上零件与轴发生相对转动,以传递转矩。
常用的周向固定方法:
花键
紧定螺钉
滚动轴承是否需要用键作周向固定?
五、提高轴的强度
●减小应力集中
适当加大截面变化处的过渡圆角半径。
或采用:
凹切圆角
过渡肩环
减载槽
过盈配合
●改善轴的受力状况
改变轴上零件的结构或布置,使轴的受载减小。
六、结构设计示例
§6-3 轴的强度计算
应力分析:
F
T
弯曲应力σb
扭剪应力τT
计算方法:
●按扭转强度计算;
●按弯扭合成强度计算;
●安全系数法计算。
一般的轴
一、按扭转强度计算
扭剪应力:
轴的抗扭剖面系数
—用于传动轴或初算转轴直径
静应力
脉动循环
对称循环
- 对称循环变应力;
- 循环特征根据实际情况而定
——重要的轴
根据强度条件确定轴危险截面的直径 d
对于转轴,扭转强度公式一般用来初算轴的直径,
扭转强度设计式:
令其为系数 C
系数 C 与轴的材料和承载情况有关,查表10-3。
弯矩相对转矩较小或只受转矩时,C 取小值。
若该轴段同一剖面上有一个键槽,d 值增大5% ,
弯矩较大时,C 取大值。
计算出的 d 作为受扭段的最小直径 dmin 。
注意:
有两个键槽,增大10% 。
危险截面的轴径: