《轴系配图讲解(快速了解哦)[稻谷书店].ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《轴系配图讲解(快速了解哦)[稻谷书店].ppt（66页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第八章 轴系,81 概述,一、轴的用途与分类,1、功用：1）支承回转零件；2）传递运动和动力,2、分类：,按承载情况分：,转轴扭矩和弯矩,心轴只受弯矩,传动轴主要受扭矩,1,优选专业,按轴线形状分,直轴：,阶梯轴,光轴,曲轴：,空心轴和钢丝软轴,2,优选专业,二、轴的材料及其选择,碳素钢常用45#，正火调质,合金钢对应力集中较敏感。,注意：采用合金钢并不能提高轴的刚度。,轴的热处理和表面强化可提高轴的疲劳强度。,三、轴系设计的要求,1. 转动精确性,a. 定中心误差,b. 定向误差,3,优选专业,a. 定中心误差,指转动轴线平移的程度。其误差可用2e表示，e是轴颈轴线对轴承轴线的最大偏移量,4
2、,优选专业,b. 定向误差,指转动轴线摆动的程度。,表示,是轴颈轴线对轴承轴线的最大交角,定向误差用,是度和秒之间的换算系数,5,优选专业,2. 转动的灵活性,即要求转动时摩擦力要小，不能有一个转动面带动另一个转动面的现象存在,3. 对温度变化的适应性,4. 承载和抗振能力,5. 耐久性,是指轴系的刚度确保在作用力下不致变形,是指轴系在工作面的耐磨性以及磨损后补偿的可能性,是指仪器在要求温度范围内，轴系的转动精确性及灵活性不能超过允许值,6,优选专业,四、轴设计的主要内容,结构设计,工作能力计算,7,优选专业,82 轴的结构设计,要求：,轴和轴上零件要有准确、牢固的工作位置,轴上零件装拆、调整
3、方便,轴应具有良好的制造工艺性等,尽量避免应力集中,一、拟定轴上零件的装配方案,原则：1）轴的结构越简单越合理,2）装配越简单、方便越合理,二、轴上零件的定位,8,优选专业,1、零件的轴向定位,1）轴肩和轴环,要求r轴R孔或r轴C孔,错误,正确,9,优选专业,2）套筒,3）轴用圆螺母,错误,正确,要求轴肩高度滚动轴承内圈高度,10,优选专业,当用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈进行零件的轴向定位时，为保证轴向定位可靠，要求L轴L毂,4）轴端挡圈,错误,正确,正确,11,优选专业,5）轴承端盖,6）弹性挡圈,7）锁紧挡圈、紧定螺钉或销,轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置,12,优选专业,8
4、）圆锥面（+挡圈、螺母）,2、零件的周向定位,1）键,2）花键,13,优选专业,3）紧定螺钉、销,4）过盈配合,三、各轴段的直径和长度的确定,1、各轴段直径确定,a) 按扭矩估算轴段直径d min,b) 按轴上零件安装、定位要求确定各段轴径，经验值,14,优选专业,同一轴径轴段上不能安装三个以上零件。,注意：与标准零件相配合轴径应取标准植,2、各轴段长度,转动零件与静止零件之间必须有一定的间隙。,各轴段与其上相配合零件宽度相对应,四、轴的结构工艺性,1）轴肩圆角r,2）轴端倒角,3）砂轮越程槽,4）螺纹退刀槽,15,优选专业,5）同一轴上键槽位于圆柱同一母线上，且取相同尺寸,16,优选专业,轴
5、系结构改错,三处错误,正确答案,三处错误,正确答案,17,优选专业,两处错误,1.左侧键太长，套筒无法装入 2.多个键应位于同一母线上,18,优选专业,(1)滑动摩擦类： a)圆锥轴系； ； b)圆柱轴系； c)平面型轴系； d)流体(液体和气体)静压轴系。 (2)滚动摩擦类： a)标准滚动轴承轴系； b)非标准滚动轴承轴系； c)弹性摩擦轴系； d)磁摩擦轴系。,19,优选专业,83 圆锥轴系的结构及设计,20,优选专业,一、基本结构与特点,1.上平面式,主要缺点有： (1)用轴肩承载，摩擦力臂长且接触面积大，以致摩擦力矩大，灵活性差。 (2)轴系中的间隙是靠修切轴套端面来控制配合要求的，以
6、致精度较低。 (3)磨损后间隙调整不方便，且加工要求高。,21,优选专业,2.下顶点式,22,优选专业,3.悬垂式,23,优选专业,圆锥轴系的优点：,(1)锥面能自动定中，且其间隙可由调整达到很小，故有较高的精度； (2)轴系的间隙可调整，因此磨损后可修复精度； (3)可以用对研加工，不要求高的工艺水平。,缺点是：,(1)摩擦力矩大； (2)对温度变化较敏感，特别在低温情况； (3)圆锥轴系虽然工艺水平要求不高，但制造较复杂，轴颈和轴套必须分别用研磨工具研光，最后再成对微量研磨，工作量大，因而成本高，且没有互换性。,24,优选专业,二、基本计算,摩擦力矩与结构参数的关系,Fa轴向力,FN1、F
7、N2法向压力,设FN1= FN2= FN,(1)圆锥轴承,25,优选专业,摩擦力矩Mf,(2)当用轴肩承载时,26,优选专业,(3)当用球形螺钉球头承载时,2.轴系的精度与结构参数间的关系,27,优选专业,三、圆锥轴系的设计,1.基本参数的确定,一般2a在415内选取，常用的锥度为1:101:5(即a角为36)。,2.加工要求的确定,28,优选专业,3.材料的选择,(1)应采用线膨胀系数小、摩擦系数小的材料； (2)应采用线膨胀系数接近的材料，且应使,(3)若采用相同材料时，应用热处理使轴颈的硬度比轴承的硬度大。,29,优选专业,84 圆柱轴系的结构及设计,一、圆柱轴系的结构形式,(1)上平面
8、式。,(2)下顶点式,1. 圆柱竖轴系的形式,30,优选专业,圆柱横轴系为防止在受到轴向力时产生轴向窜动，也要采用与竖轴相类似的轴肩止推或轴端止推,2. 圆柱横轴系的形式,31,优选专业,二、圆柱轴系的结构特点,主要特点是：结构简单，制造方便，易于大量生产，因此经济性好。且承载能力大，耐冲击,缺点是： (1)间隙无法调整，回转精度不高，定中心精度完全由加工保证，磨损后无法修复。 (2)摩擦力矩大。 (3)对温度适应性差。因温度变化会引起轴系间隙发生变化，导致主轴旋转精度下降。为保证仪器在不同温度下工作，轴颈和轴承应尽量采用膨胀系数相近的不同材料，可又降低了轴系的耐磨性和加大了摩擦力矩。这是设计
9、中应权衡利弊考虑的问题。,32,优选专业,85 圆柱轴系的发展形式,33,优选专业,(1)上锥面滚动圆柱轴系,具有摩擦力小(f小于0.005)、耐磨的特点，利于批量生产。,其缺点是：工艺要求高，轴套支承锥面的顶点应与圆柱导向面轴线相重合，锥面投影呈圆环形，不应有过大的椭圆度，对钢球尺寸精度要求高，钢球直径的允差为0.51mm。,34,优选专业,(2)下锥面滚动圆柱轴系,蔡司(Zeiss)轴系,优点：转动灵活、工艺性好，克服了下顶点圆柱轴系不能做成空心轴的缺点,缺点：摆动大，稳定性差,35,优选专业,(3)上平面滚动圆柱轴系,36,优选专业,37,优选专业,86 流体摩擦静压轴系,一、液体静压轴
10、系,在圆柱形滑动摩擦轴系中，如果通过外部的供油(气)系统，使轴颈和轴承的工作表面完全处于流体摩擦状态，则称为流体(液体或气体)静压轴系。,38,优选专业,液体静压轴系的主要特点 (1)运动精度高，油膜厚度可对轴颈的不圆度误差起均化作用，减少了轴颈和轴承本身的制造误差影响。 (2)摩擦阻力小、功耗小、效率高。 (3)承载能力大和良好的静、动刚度。 (4)工作寿命长，能长期保持精度。 (5)抗振性能好。 这种轴系的主要缺点是结构复杂，需要一套可靠的供油装备，使机构的体积和重量增大，因而初置费用也大，从而限制了在精密仪器上的应用范围。,39,优选专业,二、气体静压轴系,要求主轴回转精度：径向0.03
11、mm，轴向0.01mm。 径向刚度25Nmm，轴向刚度81.3Nmm。,40,优选专业,气体静压轴系的主要优点是： (1)摩擦阻力小，噪声低，轴承温升低。 (2)回转精度高，空气膜有均化误差作用。 (3)空气介质不受高低温影响，适宜特殊环境下工作。 (4)无磨损，容易维护。 主要缺点是承载能力和刚度较低，气体中的腐蚀性物质易使工作面锈蚀。,41,优选专业,87 滚动摩擦轴系,(1)摩擦力矩小，特别是启动摩擦力矩小，对仪器轴承特别重要。 (2)能承受较大的载荷且磨损小。 (3)对温度变化不敏感。 (4)刚度好，能用于高速转动。,一、标准滚动轴承轴系,滚动摩擦轴系有如下优点,标准滚动轴承轴系的优点
12、是结构简单，转动灵活，通过预加负荷可提高轴系刚度。,42,优选专业,43,优选专业,二、非标准滚动轴承轴系,1.单列式滚动轴承轴系,44,优选专业,45,优选专业,这种轴系的主要特点是： (1)径向精度由基圆盘l的内孔，主轴2的外圆以及二列滚珠6保证；轴向精度则由基圆盘的端面A和主轴的轴肩端面B及其上面的滚珠7保证。结构简单，精度易保证。 (2)顶尖3与主轴分成两体，利用四个螺钉5很方便地调节顶尖座4，使顶尖与主轴回转中心重合。,46,优选专业,2.密集式滚动轴承轴系,47,优选专业,三、标准滚动轴承的选择,选用滚动轴承类型和尺寸精度时，通常要考虑的因素有： (1)轴承上载荷的大小和方向； (
13、2)载荷的性质和变化情况； (3)内圈转还是外圈转； (4)转速的高低，轴系的回转精度要求； (5)轴颈和轴承座的尺寸范围； (6)精度要求； (7)经济性。,48,优选专业,选择轴承的经验参数： (1)转速高时，宜用点接触的球轴承，受轴向载荷大的高速轴系(轴颈圆周速度大于5米秒)最好采用向心推力球轴承，而不用推力球轴承。 (2)轴承往往是同时承受径向载荷R和轴向载荷A，这时选型应考虑R和A的相对数值。 当时，用单列向心球轴承； 当在70200之间时，用向心推力球轴承，越大，轴承的角也应越大； 当时，采用推力球轴承和向心球轴承的组合比较合适。 (3)如果轴对轴承座有较大的偏斜或挠曲，应该采用能
14、自动调心的双列向心球面球轴承。在同一轴上，一端装有自动调心的轴承，另一端安装非自动调心轴承是不合理的，这样轴承将失去调心性能。,49,优选专业,四、滚动轴承的组合设计,1.轴承径向位置的固定,(1)保证轴承和轴承座联接可靠。 (2)控制轴颈径向间隙。轴承在制造出来后都有径向间隙，称为原始间隙。当轴颈压入轴承内圈时，内圈要涨大，外圈压入轴承座后略有缩小，结果轴承的实际间隙比原始间隙要小，甚至完全消除，所以选择不同的配合可控制径向间隙。 (3)配合不能过紧，以免影响转动的灵活性而降低轴承寿命。,轴承与轴颈的配合按基孔制，轴承与轴承座孔配合按基轴制。,50,优选专业,2.轴承轴向位置的固定,51,优
15、选专业,3轴承的润滑和密封,毛毡密封 沟槽密封 皮碗密封,52,优选专业,53,优选专业,88 轴的强度计算,一、按扭转强度条件计算,用于：只受扭矩或主要承受扭矩的传动轴的强度计算,结构设计前按扭矩初估轴的直径dmin,强度条件,设计公式,放大轴径：一个键槽：35% 二个键槽：710% 取标准植,轴上有键槽时：,54,优选专业,二、按弯扭合成强度条件计算,条件：已知支点、扭距，弯矩,步骤：,1、作轴的空间受力简图,55,优选专业,2、求水平面支反力RH1、RH2作水平面弯矩图,56,优选专业,3、求垂直平面内支反力RV1、RV2，作垂直平面内的弯矩图,4、作合成弯矩图,57,优选专业,5、作扭
16、矩图,6、作当量弯矩图,为将扭矩折算为等效弯矩的折算系数,58,优选专业,7、校核 危险截面轴的强度,设计公式,三、轴的安全系数校核计算,1、疲劳强度校核,2、静强度校核校核轴对塑性变形的抵抗能力,59,优选专业,89 轴的刚度及振动稳定性,一、轴的刚度计算,1、弯曲刚度,挠曲线方程：,挠 度：,偏转角：,60,优选专业,2、扭转刚度,二、轴的振动稳定性及临界转速,弯曲振动（横向）,扭转振动,轴向振动（纵向）,临界转速 轴引起共振时的转速,61,优选专业,弯曲临界转速的计算,轴的临界角速度,k= mg /y0,刚性轴：,挠性轴：,62,优选专业,810 提高轴的强度、刚度和减轻轴的重量的措施,一、改进轴的结构，减少应力集中,63,优选专业,二、合理布置轴上零件以减少轴的载荷,三、改进轴上零件的结构，减小轴的载荷,64,优选专业,四、选择受力方式以减小轴的载荷，改善轴的强度和刚度,65,优选专业,五、改进表面质量提高轴的疲劳强度,66,优选专业,