当前位置：文档之家 › 第十一章 轴及轴毂联接

第十一章 轴及轴毂联接

  • 格式：pdf
  • 大小：191.75 KB
  • 文档页数：4

第十一章 轴及轴毂联接
11-1 答：Ⅰ轴为传动轴，Ⅱ轴、Ⅲ轴、Ⅳ轴为转轴，Ⅴ轴为心轴。

11-2 答：见表11-2。

11-3 答： 由左到右：1）键槽位置错误，2）动静件之间应有间隙，3）轴承盖处应设密封装置，4）应有调整垫片，5）轴承内圈定位过高，6）与轮毂相配的轴段长度应短于轮毂长度，7）轴段过长，不利于轴承安装，应设计为阶梯轴，8）轴承内圈无定位。

改进后输出轴的结构如题11-3解图：
题11-3解图
11-4 解：1．作计算简图并求轴的支反力（图b ）
水平面的支反力
N 1242N 25027375725072t AH =×=×=
F R 垂直面的支反力
2．计算弯矩并作弯矩图（图c ）
水平面弯矩图
M H =R AH ×178=2124×178N·mm =378N·m
垂直面弯矩图
M V1=R A V ×178=－190×178N·mm=－33800N·mm
M V2=R BV ×72=2910×72N·mm=210000N·mm
合成弯矩图（图d ） 3．计算转矩并作转矩图(图e)
T =F t d/2=7375×400/2=1475000N·mm
N 901N 250272720/2004217125072/2r a AV
=×−×=⋅−⋅=F d F R mm
N 380000mm N 37800033800222H 2v11⋅=⋅+=+=M M M mm
N 320004mm N 378000210000222H 2v22⋅=⋅+=+=M M M N 5251N 250
1783757250178t BH =×==F R ×N 2910N 2501782720/20042171250178/2r a BV =×+×=⋅+⋅=d F R F
计算截面C 的当量弯矩
mm
N 963133mm N )1475000(0.6380000)(22221d1⋅=⋅×+=+=T αM M M d2=M 2=432000N·mm
按弯扭合成应力校核轴的强度
根据轴的材料为45钢，调质处理，由表11－2查得[σ－1]=60MPa 。

由轴的结构简图及当量弯矩图可知截面C 处当量弯矩最大，是轴的危险截面，考虑C 处有一键槽，由式（11－3）可得
MPa 6.20MPa )03.180(0.19631333d1d ≈÷×==z
W M σ 前面已查得[σ－1]=60MPa 。

因此σe ＜[σ－1]，故安全。

11-5 解: 因此平键联接处于轴端，故选用C 型平键，轮毂宽度L ′=120mm ，齿轮、轴、
键都采用钢材，查表11-8[σp ]=110 MPa 。

查机械设计手册得 b =22mm ，h =14mm ，取L =110mm ， l =L －b /2=110－22/2=99mm ，k ≈h /2=7mm ，
由式（11-5a ）可得所选平键传递的最大转矩为
mm
N 30492002/809971102][p ⋅=×××==kld/σT 所选平键的标记为：键22×110 GB/T1097—2003
11-6 解：１．选择轴的材料，确定许用应力
选择轴的材料为45钢。

调质处理，由表11-2查得[σ－1]=60MPa
２．求从动轴上的功率P 2和转矩T 2
若取齿轮传动的效率（包括轴承效率在内） =0.97，则 齿
ηkW
88.30.97kW 42=×==齿P ηP mm N 285000mm N 1303.88109.55109.5562262⋅=⋅××=×=n P T
３．求作用在大齿轮2上的力
齿轮2的受力情况如图b 所示，则
N 1900N 3002850002222t =×==d T F
707N N cos12tan201900cos tan n t r =×==°°βαF F
404N
N tan121900tan t a =×==°βF F 圆周力F t 、径向力F r 及轴向力F a 的方向如图所示。

４．估算轴的最小直径，选取联轴器型号
根据表11－5，取A =110，并由式（11－2）得
mm 1.34mm 130
88.3110n P A d 3322=×=≥输出轴的最小直径d min 显然是安装联轴器处轴的直径 (图a)。

考虑轴上有一键槽，将轴
径增大3%，即d min =34.1×1.03≈35mm
为使d min 与联轴器孔径相适应，应同时选联轴器型号，并确定半联轴器的孔径及与轴配合的毂孔长度（此题略）。

５．轴的结构设计
（1）拟定轴上零件的装配方案 装配方案和轴的结构简图如图a 所示。

（2）因轴同时承受径向力和轴径向力，故初选一对7308C 型轴承，轴承内径d =40mm ，轴承宽度B =23mm 。

（3）根据轴的结构设计要求，确定轴的各段直径和长度如图a 所示。

（4）齿轮、联轴器与轴采用键周向固定，滚动轴承与轴的周向固定借过渡配合来保证（略）。

（5）确定轴上圆角和倒角尺寸（略）
６．求轴上载荷
（1） 定跨距 L =71.5+71.5=143mm
（2） 根据轴的结构简图（图a ），作出轴的计算简图（图b ）。

水平面的支反力
R AH =R BH = F t /2=1900/2=950N
垂直面的支反力
R BV =F r －R A V =（707－777）N ＝－70N
（3）作弯矩图及转矩图
水平面弯矩图如图c 所示
M H =R AH ×71.5=950×71.5N·mm =67925N·mm
垂直面弯矩图如图d 所示
M V1=R A V ×71.5=777×71.5N·mm=55556N·mm
M V2=R BV ×71.5=－70×71.5N·mm=－5005N·mm
合成弯矩图如图e 所示
N 777N 143
5.17707/20034045.71/2r 2a AV =×+×=×+⋅=L F d F R mm N 87751mm N 5555667925222H 2v11⋅=⋅+=+=M M M mm
N 81096mm N 500567925222H 2v22⋅=⋅+=+=M M M 转矩图如图f 所示
T =285000N·mm
当量弯矩图如图所示
M e1=M 1=87751N·mm
mm
N 181420mm N )285000(0.668109)T (22222e2⋅=⋅×+=+=αM M
７．按弯扭合成应力校核轴的强度
由轴的结构简图及当量弯矩图可知截面C 处当量弯矩最大，是轴的危险截面。

MPa 20MPa 5
40.11814203e2e ≈×==W M σ 前面已查得[σ－1]=60MPa 。

因此σe ＜[σ－1]，故安全。

８．绘制轴的工作图（略）。

合集下载

轴和轴毂连接课件

轴和轴毂连接课件


四、 轴毂联接
五、 轴的使用与维护
2013-1-2
3
任务八轴和轴毂联接
一、轴的功用、分类与选材
1、轴的含义：轴是组成机器的重要零件之一，作回 转运动的零件都要装在轴上来实现其回转运动，大 多数轴还起着传递转矩的作用。轴要用滑动轴承和 滚动轴承来支承。常见的轴有直轴和曲轴，曲轴主 要用于作往复运动的机械中。 2、轴的功用：1）支承回转零件（齿轮、涡轮、带 轮、凸轮等）；2）传递运动和动力。
2013-1-2
52
轴上零件的轴向定位方法
轴肩或轴环定位
特点：结构简单，定位可靠，可承受较大的轴向力。 应用：齿轮、带轮、联轴器、轴承等的轴向定位。
2013-1-2
53
注意：①为了保证轴上零件紧靠定位轴肩。 应使： r轴<R孔 或 r轴<C孔！ 且： h轴>C孔或 h轴 >R孔 正 确
错 误
2013-1-2
2013-1-2
50
轴向定位和固定——
①
轴肩和轴环
轴肩与轴环——由定位面和过度圆角组成。 为保证零件端面能靠紧定位面，轴肩(环)圆角半径r必须 小于零件毂孔的圆角半径R或倒角高度C1; 轴肩(环)高度 h应大于C1和R，为了有足够的强度来承受轴向力，通常 取h=(0.07~0.1)d。轴环宽度b≥1.4h。
机车车轴为转动心轴
2013-1-2
17
4、轴的分类：
第一种分类方法是按承载情况分： (3) 心轴——这种轴在回转工作时主要只承受弯矩的 轴称为心轴，如机车车轴， 如自行车的前轴。
机车车轴为转动心轴
2013-1-2
18
(3) 心轴——这 种轴在回转工 作时主要承受 弯矩的轴称为 心轴，如机车 车轴， 如自行 车的前轴。
轴和轴毂连接

轴和轴毂连接


≤100 ~187
149
520
用于不重要或 载荷不大的轴 有较好的塑性 和适当的强度， 可用于一般曲 轴、转轴。
作者： 潘存云教授
§14-4
轴的设计
a
设计：潘存云
P231
举例：计算某减速器输出轴危 d 险截面的直径。已知作用在齿 轮上的圆周力Ft=17400N, 径向 1 力， Fr=6140N, 轴向力 Fa=2860N,齿轮分度圆直径 F1v d2=146 mm,作用在轴右端带 轮上外力F=4500N（方向未 定）, L=193 mm, K=206 mm 解：1) 求垂直面的支反力和轴向力
130 70
[σ-1b]
40
碳素钢
脉动循环状态下的 500 170 许用弯曲应力
600 700 200 230
75 95
110
45 Байду номын сангаас5
65
800
270
300
130
140
75
80
合金钢 铸钢
长沙航空职院专用
900
1000 400 500
330 100 120
150 50 70
90 30 40
作者： 潘存云教授
§14-1
分类： 按承受载荷分有 类 型 按轴的形状分有
概述
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
转轴——传递扭矩又承受弯矩 传动轴——只传递扭矩 心轴——只承受弯矩 直轴
长沙航空职院专用
作者： 潘存云教授
§14-1
分类： 按承受载荷分有 类 型 按轴的形状分有
概述
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
学习情境11 轴毂连接

学习情境11 轴毂连接

学习情境11 轴毂连接工作面图11-19 导键联接图11-20 滑键联接导键用螺钉固定在轴的键槽内，轮毂键槽与键是间隙配合，轴上零件能沿轴作轴向移动，如图11-19所示。

为方便拆卸，在键的中部设有起键螺钉。

导键联接适应于轴上零件作轴向移动量不大的场合。

滑键固定在轮毂上，轴上的键槽与键是间隙配合，轴上零件带着键沿轴上的键槽作轴向移动，如图11-20所示。

滑键适应于轴上零件作轴向移动量较大的场合。

）半圆键联接图11-21 半圆键联接图11-22 楔键联接3）楔键联接楔键的工作面是上下底面，楔键的上底面和轮毂键槽的底面都有1:100的斜度，装配后，键即楔紧在轴和轮毂的键槽里，其上下工作面就会产生很1．选择键联接的类型一般 8 级以上精度的齿轮有定心精度的要求，齿轮与轴的联接应选用（A型）平键。

学生可以自己考虑在轴与联轴器联接应采用什么型普通平键。

2．初选键的尺寸键的截面尺寸应根据轴的直径确定，键的长度应根据齿轮轮毂的长度确定，原则是键的长度比轮毂的长度稍短，并且要符合键的长度系列。

3．校核键的强度挤压强度校核 ][4P P hldT A F σσ≤==导向平键联接和滑键联接的限压条件为[]p dhlT p ≤=4 式中：T —传递的转矩(T =F ×d /2)，N ·m ；k 一键与轮毂键槽的接触高度，k =0.5h ，h 为键的高度，mm ；l —键的工作长度，mm 。

对A 型平键l =L -b ，B 型平键l =L ，C 型平键l =L -b /2，这里L 为键的公称长度，单位为mm ；b 为键的宽度，单位为mm ；d —轴的直径，mm ； [σp ]—键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，MPa ，[p ]—键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用压强，MPa ，键的材料采用抗拉强度不小于600MPa 的碳素钢，通常为45钢。

如果键强度不够，可适当加长轮毂和键的长度，但键长不宜大于2.5d 。

机械设计基础第11章 轴与轴毂连接答案

机械设计基础第11章 轴与轴毂连接答案

第11章 轴与轴毂连接四、简答题5. 轴的当量弯矩计算公式中22)(T M M e α+=中，α应如何取值？答： α的取值由扭转剪应力的循环特性决定：对于不变的转矩，3.0=α；当转矩脉动循环变化时，6.0=α；对于频繁正反转的轴，转矩剪应力可视为对称循环，1=α。

若转矩的变化规律不明确时，一般也按脉动循环处理。

6.普通平键的失效形式和强度条件是什么？答：普通平键的主要失效形式是工作侧面的压溃。

普通平键连接的挤压强度条件为：P P hldT hl d T A F ][42//2σσ≤=≈= 式中，P σ——键侧面上受到的挤压应力，（MPa ）；T ——传递的功率，N.mm ；d ——轴的直径，mm ；h ——键的高度，mm ；l ——键的工作长度，mm 。

A 型键l=L-b ，B 型键l=L ，C 型键l=L-b/2 ；b ——键的宽度（mm ）。

P ][σ——联接中较弱材料的许用挤压应力，MPa六、分析题1．根据承受载荷的不同轴可分为转轴、心轴、传动轴，试分析图中 I 、II 、III 、IV 轴是各属于那种类型？答：I 为传动轴，II 、IV 为转轴，III 为心轴。

2．指出下面图中的结构错误，并提出改进意见。

序号错误原因改正1 箱体两端面与轴承盖接触处无凸台，使端面加工面积过大加凸台2 轴肩过高，轴承无法拆卸轴肩高度要低于轴承内圈高度3 键过长键长应小于轴上齿轮的宽度4 套筒对齿轮的轴向固定不可靠装齿轮的那段轴的长度比齿轮的宽度短1-2mm5 轴上还缺台阶，轴承装配不方便在右边轴承处加非定位轴肩，6 轴与轴承透盖接触轴与轴承透盖之间有间隙，并加上密封圈7 联轴器轴向未定位联轴器左端轴段加轴肩，对联轴器做轴向定位8 缺键，没有周向定位在联轴器和轴之间加键，作周向定位12 3 4 5 6 789 107序号错误原因改正1 轴的两端均伸出过长，增加了加工和装配长度轴的左端第一段轴比联轴器的宽度短1-2mm，轴的右端面和轴承的外端面基本保持一致2 联轴器与轴承盖接触联轴器与轴承盖之间要留有扳手操作空间，3 轴与轴承透盖间缺密封措施轴与轴承透盖间加上密封圈4 轴与轴承透盖接触轴与轴承透盖之间有间隙5 轴上还缺台阶，轴承装配不方便在左边轴承处加非定位轴肩，。