轴和轴毂联接汇总.docx

《轴和轴毂联接汇总.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《轴和轴毂联接汇总.docx（81页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、第13章轴和轴毂联接 13.1 述 13.2 的结构设计 ，、r -i.( t* . ， 4 A，* - 13.3 的强度计算 13.4 毂联接 13.1 述y 13.2 的结构设计 13.3 的强度计算 13.4 毂联接 13-1 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。分类:转轴传递扭矩又承受弯矩。r按承受载荷分有按轴的形状分有带式运 输机减速器转轴 13-1 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。分类:转轴传递扭矩又承受弯矩。 一只传递扭矩r按承受载荷分有1传动轴13-1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。分类:转轴

2、r按承受载荷分有传动轴心轴传递扭矩又承受弯矩 一只传递扭矩 只承受弯矩按轴的形状分有P前轮轮毂W支撑反力转动心轴火车轮轴固定心轴 13-1 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。分类:转轴C按承受载荷分有类】型i按轴的形状分有传动轴心轴传递扭矩又承受弯矩 一只传递扭矩 只承受弯矩1 2v13-1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。分类:转轴C按承受载荷分有传动轴类】型传递扭矩又承受弯矩 一只传递扭矩 只承受弯矩直轴 曲轴i按轴的形状分有 13-1 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。分类:C按承受载荷分有转轴一传动轴类

3、】型心轴i按轴的形状分有直轴 曲轴一传递扭矩又承受弯矩只传递扭矩 一只承受弯矩 本章只研究直轴挠性钢丝轴设计任务：选材、结构设计、强度和刚度设计、确 定尺寸等,例题分析如图所示卷扬机中各轴所受的载荷，并由此判定各轴的类型（忽略轴的自重和轴承中的为传动轴轴1:受转矩,轴2：受弯矩及转矩，为转轴轴3：受弯矩，为固定心轴轴4：受弯矩，为转动心轴第13章轴和轴毂联接 13.1 述 13.2 的结构设计 13.3 的强度计算 13.4 毂联接 13-2轴的结构设计设计任务：使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。设计要求：1,轴应便于制造，轴上零件要易于装拆； （制造安装）2.轴和轴上零件要有准确的工作位置；

4、（定位）3 各零件要牢固而可靠地相对固定;（固定）4.改善应力状况，减小应力集中。轴端挡圈带轮轴承盖套筒齿轮滚动轴承一、制造安装要求为便于轴上零件的装拆，一般轴都做成从轴端逐 渐向中间增大的阶梯状。 零件的安装次序装零件的轴端应有倒角，需要磨削的轴端有砂轮越程 槽，车螺纹的轴端应有退刀槽。二、轴上零件的定位轴肩阶梯轴上截面变化之处 O 起轴向定位作用。 零件的轴向定位由轴肩或套筒来实现。套筒肩 由 车三、轴上零件的固定 轴向固定由轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈来实现。无法采用套筒或套筒太长时，可采用双圆螺母加以固定。装在轴端上的零件往往采用轴端挡圈固定。h取007d0ld轴向力较小时，可采弹性挡圈

5、或紧定螺钉来实现。周向固定大多采用键、花键、或过盈配合等联接形式来立挪C为了加工方便，键槽应设计成同一加工直线 上，且紧可能采用同一规格的键槽截面尺寸。键槽应设计成同一加工直线TO四、改善轴的受力状况，减小应力集中1 .改善受力状况图示为起重机卷筒两种布置方案。 A图中大齿轮和卷筒联成一体，转 距经大齿轮直接传递给卷筒，故卷 筒轴只受弯矩而不传递扭矩。图b中 轴同时受弯矩和扭矩作用。故载荷 相同时，图a结构轴的直径要小。方案aT合理Tj+T2T1+T2Tmax不合理 Tmax= T1+T2当轴上有两处动力输出时，为了减小轴上的载荷, 应将输入轮布置在中间。2 .减小应力集中合金钢对应力集中比较

6、敏感，应加以注意。应力集中出现在截面突然发生变化的O措施:1 .用圆角过渡;2 .尽量避免在轴上开径向孔、切口或凹槽；3 .重要结构可增加卸载槽B、过渡肩环、凹切圆角、增大圆角半径。也可以减小过盈配合处的局部应力。卸载槽30i第13章轴和轴毂联接 13.1 述 13.2 的结构设计 13.3 由的强度计算 13.4 毂联接 13-3轴的强度计算拉知珏三层 由，工笆 轴的强度设计应根据轴的承载情况，采 依找她废yr异 用相应的计算方法，常用方法有两种。对于只传递扭转的圆截面轴，强度条件为r = JL , 9.55 x 106P 3 V 0.2rmm计算结果为最小直径!应圆整为标准直径!表122常

7、用材料的口值和C值轴的材料t (MPa) c20,Q23515 2535,Q27520 354525440Cr, 35SiMn40 5214912613511212610311297注：当作用在轴上的弯矩比传递的转矩小很多或只传递转矩时,c取较小值;否则取较大值对于既传递扭转又传递弯矩的轴，可按上式初步估算轴的直径。按弯扭合成强度计算合成。强度条件为在完成单级减速器草图设计后，外载荷与支撑反力的位置即可确定，从而可进行受力分析。1二J小4T2 旧对于一般钢制轴，可用第三 强度理论（最大切应力理论）求出危险截面的当量应力。弯曲应力扭切应力M M Mb / =; XW 血 3/32t% 2WW W

8、T 代入得抗弯截面系数；-抗扭截面系数;= -i-VA/2 + r22 + (Me-当量弯矩转矩不变;0.30.6折合系数取值a = 1 a-ibl/ob 一脉动变化;11频繁正反转。设计公式mm0Aa_b表123轴的许用弯曲应力材料%。血JG Obl。.ibl碳素钢400130拉标一H、3500170即跳小徐r g ，左田加曲山木600200FT/TJ卬70023011065合金钢8002701307590030014080100033015090铸钢40010050305001207040转矩不变;折合系数取值a= 1 o.1b/o0b脉动变化; 1频繁正反转。设计公式小 Jmm OAa_

9、b表142轴的许用弯曲应力材料明）*lb。Obl。abl碳素钢_太 K7040AKJV m八心 1山田安曲山力7545Hl，1 八4 60U955570023011065合金钢8002701307590030014080100033015090铸钢40010050305001207040折合系数取值a=(。“叫。帖】转矩不变;脉动变化; 频繁正反转。设计公式小 Jmm OAa_b表142轴的许用弯曲应力材料明)。+14O Obl。.ibl碳素钢400MV0M40500八月“P心1的此田安曲由土45600r ，n 200Z5570023011065合金钢800270130759003001408

10、0100033015090铸钢40010050305001207040按弯扭合成强度计算轴径的一般步骤:1 .将外载荷分解到水平面和垂直面。求垂直面支撑反 力Fv和水平面支撑反力Fh；2 .作垂直弯矩Mv图和水平弯矩Mh图；3 .作合成弯矩M图;m = NmRm：4 .作转矩T图;5 .弯扭合成，作当量弯矩Me图;Me=M2+(aT)26 .计算危险截面轴径: 说明：屋3上一租租。则/L若危险截面上有键槽，则应加大4%2 .若计算结果大于结构设计的轴径，则强度不够，应 修改设计；3 .若计算结果小于结构设计的轴径，且相差不大，- 般以结构设计的轴径为准。例题设计如图所示斜齿圆柱轮减速器的低速轴

11、，已知轴的转速n=140r/min,传递的功率P=5kw。齿轮参数为：齿数z=58,发面模数mjSmm,分度圆螺旋角为尸=11。17,3”,齿宽及 轮毂宽b=70mm。 t =30MPa1 .选择轴的材料 由于减速器功率不大，无特殊要求，选择最常用的45号 钢，并作正火处理。由表121查得q=590MPa2 .按转矩估算轴的最小直径9.55x1060.2rP _j9.55xl06 n - V 0.2x30=38.45(mm)最小轴径段有键槽，应放大(3-7) %并圆整，取d=40mm3 .轴的结构设计根据联轴器、轴承、键、轴承盖的选择，及其自身尺寸和 对相应轴段的长度、轴肩的高度的要求，进行初

12、步设计。并由此进行强度计算。8055进行整体受力分析哪段轴承受弯矩?哪段轴传递扭矩?例题4.齿轮受力分析齿轮分度圆直径：drn 7=-一 =117.43(mm) cos/?p齿轮所受转矩：T = 9.55 x 1()6 二 341070(- mm) n齿轮作用力:周力:径向力:4=，= 3845(N) a IZFr 二月 ,an % = 1427(?/)cos/?轴向力： 二4tan4二767(N)5.计算轴承反力水平面：=工 M；644=1245.1(N)R2H =FrRlH=七煞=.9(N)IZoFq V1R】HI -1 Rrh垂直面：Rw =R2V二 ”/2 = 1922.5(N)例题_

13、 .，F匚RH -RIIH6 .计算弯矩并绘制弯矩图水平面弯矩：MbH = 647?, = 79686.4(N mm)垂直面弯矩：Mbv = 647。= 123040(N mm)Mbi，Rim合成弯矩：Mb 二MbH2+Mbv2 = 146590(-mm)7 .计算扭矩并绘制扭矩图由前面计算知T=341070(Nmm)% =590MPa,由表 123查得Jb=55MPa, r0b=95MPa, a=55/95=0.58aT=197820(N.mm)R “:仁）工.计算当量弯矩并绘图截面b： Mbe = J吃2+(打)2 = 246214(- mm)Mbe - M：= 123590(mm)截面a

14、:Mae =+ (T)2 =aT = 197820(-mm)Mbe=35.5 l(mm)9.分别计算截面a和b处的直径da=33(mm)由于结构设计两截面直径已经达到40mm和52mm,所以 即使有键槽，强度已足够。轴的结构设计无须修改。第139Y由和轴毂联接 13.1 述 13.2 的结构设计 13.3 的强度计算一、 13.4 毂联接126轴毂连接、键联接的类型 作用：用来实现轴和轴上零件的周向固定以传递扭矩,或实现零件的轴向固定或移动O类型：平键、半圆键、楔键、切向键等。1.平键联接特点：定心好、装拆方便。种类导向平键间隙工作面普通平键普平结通键构圆头（A型）用指状铳刀加工，固定良好，轴

15、槽应力集中大。方头（B型）用盘铳刀加工，轴的应力集中小。I单圆头（C型）用于轴端普通平键应用最广。指状铳刀铳键槽盘铳刀铳键槽导向平键结构特点：长度较长，需用螺钉固定。 为便于装拆，制有起键螺孔。零件可以在轴上移动，构成动联接。固定螺钉( )导向平键联接表144普通平键和键槽尺寸（GB109579、GB1096-79）标记实例:圆头普通平键（A型）：键16X100 GB1096-79方头普通平键（B型）：键B16X100 GB1096-79单圆头普通平键（C型）：键C16X100 GB1096-792.半圆键联接优点：定心好，装配方便。缺点：对轴的削弱较大，只适用于轻载联接。特别适用于锥形轴端的

16、联接。工作面3.楔键联接和切向键联接结构特点：键的上表面有1:100的斜度，轮毂槽的底面也有1:100的斜度。缺点：定心精度不高。应用：只能应用于定心精度不高，载荷平稳和低速的联接。楔键联接类型：普通楔键、钩头楔键。钩头是用来拆卸用的在重型机械中常采用切向键对楔键组成。120 130窄面工作面斜度 1： 100装配时将两楔键楔紧，键的窄面是匚作面，所产生 的东力沿切向方向分布，当双向传递扭矩时，需要 两对切向键分布成120130 。切向键联接二、平键联接的强度校核键的材料：Ob2370 Mpa的碳素钢，常用45钢。键的截面尺寸b、h查表选取，长度L参照轮毂长度 从标准中选取。键的主要失效形式：

17、压溃、磨损(动联接)、剪断。挤压强度条件：Ft T4Tap = (d/2)(h/2)l = dhTMPaA型)b l=L-bI _ ILB型I b l=L对于导向平键联接，计算依据是磨损，应限制压强:4TP二”p许用值表26轮毂材料钢 铸铁钢键联接的许用压强静载荷12515070 8050载荷性质 轻微冲击10012050 6040冲击60 9030 4530若强度不够时，可采用两个键按180。布置。三、花键联接结构特点：沿周向均布多个键齿。齿侧为工作面。 优点：承载能力高、对轴的削弱程度小、定心好、 导向性好。类型：矩形花键、键开线花键、三角形花键。制造容易用于高强 用于薄壁最常用 度联接零件联接花键联接四、销联接作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。圆柱销 一经多次拆装后，定位精度会降低;类型带槽圆柱销圆锥销有1:50的锥度，可反复多次拆装。作业课后题 12-3、12-5、12-6