文档介绍：轴及轴毂联接
§10—1 概述
机器上所安装的旋转零件,例如带轮、齿轮、联轴器和离合器等都必须用轴来支承,才能正常工作,因此轴是机械中不可缺少的重要零件。本章将讨论轴的类型、轴的材料和轮毂联接,重点是轴的设计问题,其包括轴的结构设计和强度计算。结构设计是合理确定轴的形状和尺寸,它除应考虑轴的强度和刚度外,还要考虑使用、加工和装配等方面的许多因素。
轴的分类
按轴受的载荷和功用可分为:
:只承受弯矩不承受扭矩的轴,主要用于支承回转零件。。
:只承受扭矩不承受弯矩或承受很小的弯矩的轴,主要用于传递转矩。如汽车的传动轴。
:同时承受弯矩和扭矩的轴,既支承零件又传递转矩。如减速器轴。
轴的材料
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。轴的材料从以下中选取:
1. 碳素钢
优质碳素钢具有较好的机械性能,对应力集中敏感性较低,价格便宜,应用广泛。例如:35、45、50等优质碳素钢。一般轴采用45钢,经过调质或正火处理;有耐磨性要求的轴段,应进行表面淬火及低温回火处理。轻载或不重要的轴,使用普通碳素钢Q235、Q275等。
2. 合金钢
合金钢具有较高的机械性能,对应力集中比较敏感,淬火性较好,热处理变形小,价格较贵。多使用于要求重量轻和轴颈耐磨性的轴。例如:汽轮发电机轴要求,在高速、高温重载下工作,采用27Cr2Mo1V、38CrMoAlA等。滑动轴承的高速轴,采用20Cr、20CrMnTi等。
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。
设计轴的要求
轴的设计一般应解决轴的结构和承载能力两方面的问题。具体的说,轴的设计步骤有:
(1)选择轴的材料;(2)初步估算轴的直径;(3)进行轴的结构设计;(4)精确校核(强度、刚度、振动等);(5)绘制零件的工作图
§10—2 轴的结构设计
如教材图10-6所示为一齿轮减速器中的的高速轴。轴上与轴承配合的部份称为轴颈,与传动零件配合的部份称为轴头,连接轴颈与轴头的非配合部份称为轴身,起定位作用的阶梯轴上截面变化的部分称为轴肩。
轴结构设计的基本要求有:
轴和轴上的零件有准确定位和固定;
轴上零件便于调整和装拆;
(3)良好的制造工艺性;
(4)形状、尺寸应尽量减小应力集中;
一、便于轴上零件的装配
轴的结构外形主要取决于轴在箱体上的安装位置及形式,轴上零件的布置和固定方式,受力情况和加工工艺等。为了便于轴上零件的装拆,将轴制成阶梯轴,中间直径最大,向两端逐渐直径减小。近似为等强度轴。
二、保证轴上零件的准确定位和可靠固定
轴上零件的轴向定位方法主要有:轴肩定位、套筒定位、圆螺母定位、轴端挡圈定位和轴承端盖定位。
轴向定位的固定
①轴肩或轴环:如教材图10-7所示。轴肩定位是最方便可靠的定位方法,但采用轴肩定位会使轴的直径加大,而且轴肩处由于轴径的突变而产生应力集中。因此,多用于轴向力较大的场合。定位轴肩的高度h=(—)d,d为与零件相配处的轴径尺寸。要求r轴<R孔或r轴<C孔
②套筒和圆螺母定位套筒用于轴上两零件的距离较小,结构简单,定位可靠。圆螺母用于轴上两零件距离较大,需要在轴上切制螺