轴的结构设计[优质ppt]

键连接
花键连接 销钉连接
（三）轴的加工和装配工艺性
轴的结构形状和尺寸应尽量满足加工、装配和维修 的要求。为此，常采用以下措施： 1.当某一轴段需车制螺纹或磨削加工时，应留有退刀槽或 砂轮越程槽。 2.轴上所有键槽应沿轴的同一母线布置。
3.为了便于轴上零件的装配和去除毛刺，轴及轴肩端部一 般均应制出45º的倒角。 4.为便于加工，应使轴上直径相近处的圆角、倒角、键槽、 退刀槽和越程槽等尺寸一致。
制造工艺方面，提高轴的表面质量，降低表面粗糙度， 对轴表面采用碾压、喷丸和表面热处理等强化方法，均可 显著提高轴的疲劳强度。
（二）零件在轴上的固定
轴上零件的定位是为了保证传动件在轴上有准确的安 装位置；固定则是为了保证轴上零件在运转中保持原位 不变。作为轴的具体结构，既起定位作用又起固定作用。
1.轴上零件的轴向定位与固定 常用的轴向固定方法有：轴肩（轴环）、圆螺母（止
有两个键槽可增大7%—10%。
（二）弯扭合成强度计算（转轴）
转轴同时承受扭矩和弯矩，必须按二者组合强度进行 计算。通常把轴当作置于铰链支座上的梁，作用于轴上零 件的力作为集中力，其作用点取为零件轮毂宽度的中点上。 具体的计算步骤如下： 1）画轴的空间力系图，分解为水平面分力和垂直面分力；
2）计算水平面和垂直面上的弯矩并作出弯矩图；
2) 轴要便于加工，有良好的加工和装配工艺性，轴上的 零件应便于装拆和调整（工艺性要求）；
3) 轴上零件布置合理, 受力合理, 利于提高强度和刚度 （强度和刚度要求）；
（一）轴的强度、刚度
轴的强度与工作应力的大小和性质有关，在进行轴的 结构设计时应注意以下几点：
1.使轴的形状接近于等强度条件，以充分利用材料的承 载能力。对于只受转矩的传动轴，常制成光轴的形状； 对于受交变弯曲载荷的轴一般制成阶梯轴。
3）计算合成弯矩M，并作出合成弯矩图；
4）计算转矩T ，并作出转矩图；
5）计算当量弯矩Me，绘出当量弯矩图。
6）根据当量弯矩图找出危险截面，进行轴的强度校核。
转轴的弯扭组合强度条件：
eM W e M 0 2. 1d(a 3 )T2 [1]b
e —当量应力（N/㎜2）；
Me —当量弯矩（N·㎜）， Me M2(aT )2
2.尽量避免各轴段剖面突然改变以降低局部应力集中，提 高轴的疲劳强度。
结构设计方面，轴截面尺寸突变处会造成应力集中， 所以对阶梯轴相邻轴段直径不宜相差太大，在轴径变 化处的过渡圆角半径不宜过小。尽量避免在轴上开横 孔、凹槽和加工螺纹。在重要结构中可采用凹切圆角、 过渡肩环，以增加轴肩处过渡圆角半径和减小应力集 中。为减小轮毂的轴压配合引起的应力集中，可开减 载槽。
M—危险截面上的合成弯矩， M MH 2 MV2(Nmm ) 其中MH、MV分别为水平面上、垂直面上的弯矩。 W —轴危险截面弯曲截面系数，对圆截面W≈0.1d3。
—折合系数
对于不变转矩，
a [1]b 0.3 [1]b
对于脉动循环扭矩，
a[1]b 0.59 [0]b
对于频繁正反转的轴，τ可视为对称循环交变应力，取
一、概述
传动零件必须被支承起来以后才能进行工作，支承传 动件的零件称为轴；轴与轴毂之间的连接称为轴毂连接。
（一）轴的功用
轴是组成机器的重要零件之一，轴的主要功用是支承 旋转零件、传递转矩和运动。
（二）轴的分类
转轴 （1）按承受载荷不同分 心轴
传动轴
转轴：工作时既承受弯矩又承受转矩的轴。机器中最常见 的轴，通常简称为轴。（动画展示）
项目十一轴和轴毂连接
➢概述 ➢ ➢轴的结构设计 ➢ ➢轴的强度计算 ➢ ➢轴的材料及选择 ➢
（一）教学要求 1、了解轴的分类 2、掌握轴结构设计 3、掌握轴的强度计算方法 4、了解轴的疲劳强度计算和振动 5、掌握平键、花键联接设计计算方法 6、了解其它联接的类型与特点 （二）教学的重点与难点 1、轴的结构设计 2、弯扭合成法计算轴的强度 3、平键、花键联接强度计算
三、轴的强度计算
（一）扭转强度计算(传动轴）
对于圆截面的实心轴，其抗扭强度条件为：
T
Wp
9.55106 0.2d3
P
n []
由上式可得轴的直径计算公式：
d3 9.55106PC3 P
0.2[]n
n
求出的直径值，需圆整成标准直径，并作为轴的最
小直径。如轴上有一个键槽，可将值增大3%—5%，如
轴端压板 特点：可承受剧烈振动和冲击。 应用：用于轴端零件的固定，
紧定螺钉
特点：可承受很小的轴向力。 应用：适用于轴向力很小，转速 低的场合
2.轴上零件的周向固定
为了传递运动和转矩，防止轴上零件与轴作相对转动， 轴和轴上零件必须可靠地沿周向固定（连接）。常用的周 向固定方法有：销、键、花键、过盈配合和成形联接等， 其中以键和花键联接应用最广。
1
若扭矩变化规律不清，一般也按脉动循环处理；
[ 1]b 、[ 0 ]b、 [ 1]b —分别为对称循环、脉动循环
例：减速器中的轴
心轴： 用来支承转动零件，只承受弯矩而不传递转矩。 又可分为固定心轴和转动心轴。 例： 自行车的前轮轴（固定心轴），图b。
列车车轴（转动心轴），图a。
传动轴：主要用于传递转矩而不承受弯矩，或所承受 的弯矩很小的轴。
例：汽车中联接变速箱与后桥之间的传动轴。
（2）按轴线形状的不同分 例：减速器中的轴（直轴）
直轴 曲轴
光轴 阶梯轴
挠性钢丝轴
例：曲轴 例：挠性钢丝轴
二、轴的结构设计
轴的结构设计就是确定轴的外形和全部结构尺寸。
轴颈
轴头
轴身
圆柱齿轮减速器中的从动轴
轴头 ：轴上与旋转零件配合的轴段
阶梯轴 轴颈 ：轴上与轴承配合的轴段
轴身 ：轴上连接轴头与轴颈的非配合部分 轴的结构设计应满足以下条件：
1) 轴和装在轴上的零件要有准确而可靠的工作位置（定 位和固定要求）；
动片）、套筒、弹性挡圈、紧定螺钉、轴端挡圈单，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
圆螺母
特点：定位可靠，装拆方便，可承受较大的轴向力 由于切制螺纹使轴的疲劳强度下降 应用：常用于轴的中部和端部
弹性挡圈
特点：结构简单紧凑，只能承受很小的轴向力。 应用：常用于固定滚动轴承等的轴向定位