第14章 轴

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第 14 章 轴
14.1 复习笔记 一、轴的功用和类型 轴是机器中的重要零件之一，用来支持旋转的机械零件和传递转矩。 （1）按承受载荷的不同分类 转轴：既传递转矩又承受弯矩的轴，如图 14-1（a）所示的齿轮轴； 传动轴：主要受扭矩而不受弯矩或弯矩很小的轴，如图 14-1(b)所示汽车的传动轴； 心轴：只承受弯矩而不传递转矩的轴，又分为转动心轴和固定心轴两种，如图 14-1（c） (d)所示。
图 14-6 ④轴端挡圈：固定轴端零件，可承受较大轴向力，如图 14-7 所示。
图 14-7 ⑤当轴向力较小时，也可采用弹性挡圈或紧定螺钉进行零件的轴向固定，分别如图 14-8 所示。
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弹性挡圈
紧定螺钉
图 14-8 （2）轴上零件的周向固定 常采用的周向固定的零件有：键、花键、销、过盈配合、紧定螺钉等。常见的几种结构 分别如图 14-9 所示。
圆角或加装隔离环；对于轴与轮毂的过盈配合，可在轮毂上或轴上采用过渡肩环或开减载槽。 分别如图 14-11 所示。
键连接
花键连接
销连接
过盈连接
弹性环连接
型面连接
图 14-9 其中，采用键连接时，应使各轴段键槽在同一母线上，如图 14-10 所示；紧定螺钉只用 在传力不大之处。
图 14-10 3．各轴段的直径和长度的确定 （1）轴径的确定 按轴所受的扭矩来初步估计轴所需的直径，将初步求出的直径作为承受扭矩的轴段的最 小直径，然后按轴上零件的装配方案和定位要求，逐步确定各段轴直径。其中，有配合要求 的轴段，应尽量采用标准直径。 （2）各轴段长度的确定 各轴段的长度尺寸，主要由轴上零件与轴配合部分的轴向尺寸、相邻零件之间的距离、 轴向定位以及轴上零件的装配和调整空间等因素决定。基本原则：保证零件所需装配空间的 同时应尽量使轴的结构紧凑。 4．提高轴强度的常用措施 （1）合理布置轴上的零件以减小轴的载荷。 措施：传动件应尽量靠近轴承，尽可能不采用悬臂的支承形式；力求缩短支承跨距及悬

刚性转子的静平衡设计 刚性转子的动平衡设计 刚性转子的静平衡实验 刚性转子的动平衡实验 平衡精度和剩余不平衡量
刚 性 转 子 的 平 衡 设 计 和 平 衡 实 验
平衡设计：利用在转子上加减配重的方法，使转子上的惯性力和惯 平衡设计 性力偶矩的和为零，即满足 不平衡的广泛性：设计、加工、安装中的误差 不平衡的广泛性
不过， 不过，理论上中心主惯性轴线
m1r1 =
(∑ li mi ri cos θ i ) 2 + (∑ li mi ri sin θ i ) 2 l
= 133.8 kg ⋅ mm
θ = tan −1
∑ (−l m r sin θ ) = 348 ∑ (−l m r cosθ )
i i i i i i i i
i i i
i i
i
mr = 227.8 kg ⋅ mm
227.8 kg ⋅ mm m= = 2.85 kg 80 mm
θ = tan −1
− 203 = 297 o 103.4
刚 性 转 子 的 平 衡 设 计 和 平 衡 实 验
刚性转子的动平衡设计
b 1 ≥ d 5
长圆柱状转子：动平衡设计
转子不平衡质量：分布在多个平面内
3
i =1
按单面平衡原理，可分别对两面进行平衡计算。 按单面平衡原理，可分别对两面进行平衡计算。
刚 性 转 子 的 平 衡 设 计 和 平 衡 实 验
刚性转子的动平衡设计
结论： 结论：任何具有不平衡质量的刚性转 子，无论在多少个回转平面内具有偏 心质量，都可以在任选的两个平衡基 心质量，都可以在任选的两个平衡基 面分别加、减一个适当的配重， 面分别加、减一个适当的配重，使转 子得到完全的平衡 完全的平衡。 子得到完全的平衡。

A
p a+vt cos q
2r
2
= - m0 Iv sin q ln a + l + vt cosq
2p
a + vt cosq
所以 A 端电势高
习题 14­3 图
14­4 一面积为 S 的平面导线闭合回路，置于载流长螺线管中，回路的法向与螺线管轴
线平行．设长螺线管单位长度上的匝数为 n，通过的电流为 I = I m sin wt （电流的正向与回
W1
=
Q2 2C1
= C2
=2
W2
Q2 2C21
C1
1
并联时，两电容电压相等，所以
W1 = C1U 2 2 = C1 = 1 W2 C2U 2 2 C2 2
14-8 真空中两只长直螺线管 1 和 2 长度相等(L)，均单层密绕，且匝数相等(N)；两管
直径之比为 d1：d2＝1：4，当它们都通以相同电流(I)时，两螺线管贮存的磁能之比 W1：W2 为多大？ [ 1：16 ]
思考题
14-1 对于单匝线圈取自感系数的定义式为 L =F /I．当线圈的几何形状、大小及周围
磁介质分布不变，且无铁磁性物质时，若线圈中的电流强度变小，则线圈的自感系数 L
(A) 变大，与电流成反比关系．
(B) 变小．
AD
(C) 不变．
I
(D) 变大，但与电流不成反比关系． ［ C ］
BC
答：自感系数 L 只与回路本身的因素有关，而与电流无关，即，对 L
14­3 金属圆板在均匀磁场中以角速度w 绕中心轴旋转，均匀
O′ 思考题 14­3 图
磁场的方向平行于转轴，如图所示．指出这时板中由中心至同一边
缘点的不同曲线上总感应电动势的大小与方向．

第13章机械传动设计13.1简述机械传动装置的功用。

答： (1) 把原动机输出的速度降低或增速。

（2) 实现变速传动。

（3）把原动机输出转矩变为工作机所需的转矩或力。

（4）把原动机输出的等速旋转运动，转变为工作机的转速或其它类型的运动。

（5）实现由一个或多个原动机驱动若干个相同或不同速度的工作机。

13.2选择传动类型时应考虑哪些主要因素？答：根据各种运动方案，选择常用传动机构时，应考虑以下几个主要因素：（1）实现运动形式的变换。

（2）实现运动转速（或速度）的变化。

（3）实现运动的合成与分解。

（4）获得较大的机械效益。

13.3常用机械传动装置有哪些主要性能？答：（1）功率和转矩；（2）圆周速度和转速；（3）传动比；（4）功率损耗和传动效率；（5）外廓尺寸和重量。

13.4机械传动的总体布置方案包括哪些内容？答：总体布置方案包括合理地确定传动类型；多级传动中各种类型传动顺序的合理安排及各级传动比的分配。

13.5简述机械传动装置设计的主要内容和一般步骤。

答：（1）确定传动装置的总传动比。

（2）选择机械传动类型和拟定总体布置方案。

（3）分配总传动比。

（4）计算机械传动装置的性能参数。

性能参数的计算，主要包括动力计算和效率计算等。

（5）确定传动装置的主要几何尺寸。

（6）绘制传动系统图。

（7）绘制装置的装配图。

第14章轴和轴毂连接14.1轴按功用与所受载荷的不同分为哪三种？常见的轴大多属于哪一种？答：轴按功用与所受载荷不同可分为心轴、传动轴和转轴三类。

常见的轴大多数属于转轴。

14.2轴的结构设计应从哪几个方面考虑？答：轴的结构设计应从以下几方面考虑：（1）轴的毛坯种类；（2）轴上作用力的大小及其分布情况；(3)轴上零件的位置、配合性质以及连接固定的方法；（4）轴承的类型、尺寸和位置；（5）轴的加工方法、装配方法以及其它特殊要求。

14.3制造轴的常用材料有几种？若轴的刚度不够，是否可采用高强度合金钢提高轴的刚度？为什么？答：制造轴的常用材料有碳素钢和合金钢。