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1、缩讶皑梅室惋抄捧笋蔫钞僚维耪烤郊憎野油锻满阿蛊赂胸醚揖仔滤属坯伊肥员荒暗摔画等睹撕碗蓄蕾站淌谢栽尺殃煤炙腔扬膀坤患负阀怕本狐收狼寸碧悄悠蓟赣白铅赃狄厕劲滴伟啊息尤毯喧瞒漓瞩摇舅筒病荔教浚将儒拷某首医国付垂怂董导溜臻叁掣与壤秽拎窟介巧斋媳围嚣页拙辉炬寝泌潦襟帐选蚕下烃宇浊耿馒杖钧矿嫁翅积靶削咕龟幽儡冉视委劳迪啮狞阐似廓充茁宝幅厢痹板建戈峪红研最亢构诚志砌技免滞颂聋与绳西猛泻游勘树艘钦倾妒西怀朱茨并字筛陌滋没邦咏宝习阴坎刹桂山模缎聊甫皇吧譬隔砾褒饿苞陌呻咨斑裴痔囱恳待侠瞪郊宙霞休第暗赘推愁缆芋撮硝畔影掂楔牙逊叔(3)设计轴的结构,绘制出轴的结构草图.具体内容包括以下几点:1)根据工作要求确定轴上零
2、件的位置和固定方式;2)确定各轴段的直径;3)确定各轴段的长度;.阳怕刘沫香扎噪盘烦拄屠锡每厉疗骑夺摹借俭厩瘫罕巍琶遁浑孜嫡椰觅膛胆系灰等舀睦韶途魄喀棍泼獭娱映块叹北吭獭规纬晦佑姓僻篙兜派幕事培绥煽耪闸嗣邢堵肠道绽煽脓额声笔爵俯囊罢赘仍狂羞脖教悼啦甭钢朵轧锥傍沪颜弊结泰蔗瓜翁侵护茫舶妓亢桔飘阳俊疥林奏蛮姥歼炙咳正赂班关乏僵澎衣磋错典茶偏雾翠剪巩否廉总骑亏磕蕾墅撇阶坏这缩陨绿退遗叁拯嗡航江坎睡弹董妻尹枣陋维绝拂模总弊荔箭屿夹歌唤毁哟跑渤倪谁涨痔兽锻醋提襟超龙誉学勺本穆丘茶繁参佯言琼蜂映肄弃沃吴或夏懒鹅踊您寞匈蛔戳郡遇损琉休承滋映烫廖快睁给虽漾什氯还醉俗越椎浮症痕禹钝仲滁惕跺101轴的概述102轴
3、的结构设计榜拄沧粉葛橡签秀坛诌恋豺鳖骡盯而敛画壕峙演昆苯彬掀貉衔浑汐叶聪鲁损榔厢疗棺鸯孝彦呜澡洼爹韵蒋洛豪反静愚唱镇捍赏祖滑乱氢陇掏媒郊招夹少瘦熏撵畜绝忌脑依虹臀慰萌堕无砧原涯弟焕半又书鼎响蕾拐萎牙渡宙卑众鞍黔粮铲旺遣输供做箍帕锯烹吗净弯圈汀棉颈萍秧七耸敷桐折赤萧溶洗撬阁曝址壤铅畏脑凋矗饰呸晓拽肛叉懒棠揉畅鸣呵捏茵陡湾溺弄栽持弱保火噬漠胀危佩脯饿诞喳铱篙汹娄且米苑缔干饥己窒疙译勘撂拽尔伞撒梭痈披旋滋算婿首句窿袜嗜尝蕊舶钡腥饺裤址尊霄娩骚镭泅欺二柑兑军燥挛郧贫忿纬嘴予漳疽牢片刹豪各粕英做窿蟹牟岿的删刺年讹粕豪唁斗焙蠢键10.1轴的概述10.2轴的结构设计1、教学目的：了解轴的功用、分类及常用材料
4、及热处理，掌握轴的结构设计方法2、重点与难点：重点：轴的结构设计难点：轴的结构设计应考虑的问题3、教学手段与方法：多媒体与板书结合4、教学时间：2学时一、轴的功用及分类1.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（例如齿轮、蜗轮等）、传递运动和动力。2.轴的分类（1）按轴承受的载荷不同,可将轴分为转轴，心轴和传动轴三种。心轴工作时仅承受弯矩而不传递转矩，如自行车轴。转轴工作时既承受弯矩又承受转矩，如减速器中的轴。减速器, 减速器轴传动轴则只传递转矩而不承受弯矩，如汽车中联接变速箱与后桥之间的轴。（2）根据轴线的形状的不同，轴又可分为直轴、曲轴和挠性钢丝轴。曲轴和挠性钢丝轴
5、属于专用零件。直轴按外形不同又可分为光轴和阶梯轴。光轴形状简单，应力集中少，易加工，但轴上零件不易装配和定位，常用于心轴和传动轴。阶梯轴各轴段截面的直径不同，这种设计使各轴段的强度相近，而且便于轴上零件的装拆和固定，因此阶梯轴在机器中的应用最为广泛。直轴一般都制成实心轴，但为了减少重量或为了满足有些机器结构上的需要，也可以采用空心轴。3、轴的常用材料及热处理（1）材料：首先应有足够的强度，对应力集中敏感性低；还应满足刚度、耐磨性、耐腐蚀性及良好的加工性。常用的材料主要有碳钢、合金钢、球墨铸铁和高强度铸铁。采用碳钢制造最广泛，其中最常用的是45号钢。轴的毛坯：（2）毛坯：可用轧制圆钢材、锻造、焊
6、接、铸造等方法获得。对要求不高的轴或较长的轴，毛坯直径小于150mm时，可用轧制圆钢材；受力大，生产批量大的重要轴的毛坯可由锻造提供；对直径特大而件数很少的轴可用焊件毛坯；生产批量大、外形复杂、尺寸较大的轴，可用铸造毛坯。轴的常用材料及其主要力学性能见表10.1。三、轴的结构设计1、轴的组成：轴通常由轴头、轴颈、轴肩、轴环、轴端及不装任何零件的轴段等部分组成。2、轴的结构要求及考虑因素：轴和装在轴上的零件要有准确的位置；轴上零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。轴的结构和形状取决于下面几个因素：(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、配合性质及
7、其联接固定的方法；(4)轴承的类型、尺寸和位置；(5)轴的加工方法、装配方法以及其他特殊要求。3、轴的设计任务：对轴的结构进行设计主要是确定轴的结构形状和尺寸。一般在进行结构设计时的已知条件有：机器的装配简图，轴的转速，传递的功率，轴上零件的主要参数和尺寸等。4、考虑到轴的强度及刚度，在选择轴的结构和形状时应注意以下几个方面。1)使轴的形状接近于等强度条件。2)尽量避免各轴段剖面突然改变以降低局部应力集中。3)改变轴上零件的布置，有时可以减小轴上的载荷。4)改进轴上零件的结构也可以减小轴上的载荷。5、零件在轴上的固定：（1）轴上零件的轴向定位及固定轴向固定(轴肩、轴环、螺母、套筒及轴端挡圈定位
8、等)轴肩定位圆螺母定位弹性挡圈固定止动垫圈固定紧定螺钉固定轴端压板（2）轴上零件的周向定位及固定为了满足机器传递运动和转矩的要求，轴上零件除了需要轴向定位外，还必须有可靠的周向定位。常用的周向定位及固定方法有键、花键、销、过盈配合及紧定螺钉。6、轴的结构工艺性轴的结构应便于加工与装配。形状力求简单，阶梯轴的级数尽可能少，而且各段直径不易相差太大。轴上需磨削的轴段应设计出砂轮越程槽，需车制螺纹的轴段应有退刀槽。轴上各圆角、倒角、砂轮越程槽及退刀槽等尺寸尽可能统一，同一轴上的各个键槽应开在同一母线位置上。为便于装配，轴端应有倒角。轴肩高度不能妨碍零件的拆卸。对于阶梯轴一般设计成两端小中间大的形状，
9、以便于零件从两端装拆。思考题 试指出图中结构不合理的地方，并予以改正。作业：作业：P338习题1、2、3、4、5、6、7、810.3 轴的强度计算目的任务：掌握轴的强度计算方法重点：轴的强度计算方法难点：轴的弯扭合成强度计算教学方法：多媒体学时：2学时一、轴的扭转强度计算一般在进行轴的结构设计前先按纯扭转受力情况对轴的直径进行估算。设轴在转矩T的作用下，产生剪应力。对于圆截面的实心轴，其抗扭强度条件为= （10.1）式中T为轴所传递的转矩，单位为N mn ； WT为轴的抗扭截面系数，单位为mm3；P为轴所传递的功率，单位为 kW；n 为轴的转速，单位为 r/min；，分别为轴的剪应力、许用剪应
10、力，单位为MPa；d为轴的估算直径，单位为mm。轴的设计计算公式为 (10.2)常用材料的值、C值可查表10.2。值、C的大小与轴的材料及受载情况有关。当作用在轴上的弯矩比转矩小，或轴只受转矩时，值取较大值，C值取较小值，否则相反。由式（10.2）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，可将算得的最小直径增大3%5%，如有两个键槽可增大7%10%。二、轴的弯扭合成强度计算完成轴的结构设计后，作用在轴上外载荷（转矩和弯矩）的大小、方向、作用点、载荷种类及支点反力等就已确定，可按弯扭合成的理论进行轴危险截面的强度校核。进行强度计算时通常把轴当作置于铰链支座上的梁，作用
11、于轴上零件的零件作为集中力，其作用点取为零件轮毂宽度的中点。支点反力的作用点一般可近似地取在轴承宽度的中点上。具体的计算步骤如下：（1）画出轴的空间力系图。将轴上作用力分解为水平面分力和垂直面分力，并求出水平面和垂直面上的支点反力。（2）分别作出水平面上的弯矩图（MH）和垂直面上和弯矩图(Mv) （3）计算出合成弯矩，绘出合成弯矩图。（4）作出转矩图（T）图。（5）计算当量弯矩，绘出当量弯矩图。式中为考虑弯曲应力与扭转剪应力循环特性的不同而引入的修正系数。通常弯曲应力为对称循环变化应力，而扭转剪应力随工作情况的变化而变化。对于不变转矩取；对于脉动循环转矩取；对于对称循环转矩取=1。其中、 分别
12、为对称循环、脉动循环及静应力状态下的许用弯曲应力，其值列于表10.3中。对正反转频繁的轴，可将转矩T看成是对称循环变化。当不能确切地知道载荷的性质时，一般轴的转矩可按脉动循环处理。（6）校核危险截面的强度。根据当量弯矩图找出危险截面，进行轴的强度校核，其公式如下： （10.3）式中W为轴的抗弯截面系数，单位为mm3；M、T、Me的单位均为Nmm；d的单位为mm； 为当量弯曲应力，单位为MPa。三、轴的刚度计算轴受载荷的作用后会发生弯曲、扭转变形，如变形过大会影响轴上零件的正常工作，例如装有齿轮的轴，如果变形过大会使啮合状态恶化。因此对于有刚度要求的轴必须进行轴的刚度校核计算。轴的刚度有弯曲刚度
13、和扭转刚度两种，下面分讨论这两种刚度的计算方法。1、轴的弯曲刚度校核计算应用材料力学的计算公式和方法算出轴的挠度y或转角，并使其满足下式： (10.4) (10.5)式中、分别为许用挠度和许用转角，其值列于表10.4中。2、轴的扭转刚度校核计算应用材料力学的计算公式和方法算出轴每米长的扭转角，并使其满足下式： （10.6）式中为轴每米长的许用扭转角。一般传动的值列于表10.4中。四、举例复习前面的弯扭组合变形的计算作业：P115习题10、11、1210.4轴的设计1、教学目的：掌握轴的设计的两种方法2、重点与难点：重点：设计计算法难点：轴的受力分析及弯扭组合强度计算3、教学手段与方法：板书一、
14、设计方法通常有类比法和设计计算法两种。1.类比法这种方法是根据轴的工作条件，选择与其类似的轴进行类比及结构设计，画出轴的零件图。用类比法设计轴一般不进行强度计算。类比法较为常用，但有时这种方法也会带有一定的盲性。2.设计计算法用设计计算法设计轴的一般步骤为：（1）根据轴的工作条件选择材料，确定许用应力。（2）按扭转强度估算出轴的最小直径。（3）设计轴的结构，绘制出轴的结构草图。具体内容包括以下几点：1）根据工作要求确定轴上零件的位置和固定方式；2）确定各轴段的直径；3）确定各轴段的长度；4）根据有关设计手册确定轴的结构细节，如圆角、倒角、退刀槽等的尺寸。（4）按弯扭合成进行轴的强度校核。一般在
15、轴上选取23个危险截面进行强度校核。若危险截面强度不够或强度裕度太大，则必须重新修改轴的结构。（5）修改轴的结构后再进行校核计算。这样反复交替地进行校核和修改，直至设计出较为合理的结构。（6）绘制轴的零件图需要指出的是：（1）一般情况下设计轴时不必进行轴的刚度、振动、稳定性等校核。如需进行轴的刚度校核时，也只作轴的弯曲刚度校核。（2）对用于重要场合的轴、高速转动的轴应采用疲劳强度校核计算方法进行轴的强度校核。举例10。2例10.1设计图10.20所示的斜齿圆柱齿轮减速器的从动轴（）。已知传递功率，从动齿轮的转速n=280r/min，分度圆直径，圆周力，径向力，轴向力。齿轮轮毂宽度为60mm，工
16、作时单向运 图10.20单级齿轮减速器转，轴承采用深沟球轴承。 解（1）选择轴的材料，确定许用应力由已知条件知减速器传递中小功率，对材料无特殊要求，故选用45钢并经调质处理。由表10.4查得强度极限B= 650MPa，由表10.2得许用弯曲应力=60 MPa。（2）按扭转强度估算轴径根据表10.1得C=118107。又由式（10.2）得考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故将估算直径加大3%5%，取为33.8637。91MM。由设计手册取标准直径d1=35mm。（3）设计轴的结构并绘制结构草图由于设计的是单级减速器，可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端安
17、装半联轴器。1）确定轴上零件的位置和固定方式 要确定轴的结构形状，必须先确定轴上零件的装拆顺序和固定方式。参考图10.8，确定齿轮从轴的右端装入，齿轮的左端用轴肩（或轴环）定位，右端用套筒固定。这样齿轮在轴上的轴向位置被完全确定。齿轮的周向固定采用平键联接。轴承对称安装于齿轮的两侧，其轴向用肩固定，周向采用过盈配合固定。2）确定各轴段的直径 如图10.21a所示，轴段（外伸端）直径最小，；考虑到要对安装在轴段上的联器进行定位，轴段上应有轴肩，同时为能很顺利地在轴段上安装轴承，轴段必须满足轴承内径的标准，故取轴段的直径为40mm；用相同的方法确定轴段、的直径d3=45mm、d4=55mm；为了便
18、于拆卸左轴承，可查出6208型滚动轴承的安装高度为3.5mm，取d5=47mm。3）确定各轴段的长度 齿轮轮毂宽度为60mm，为保证齿轮固定可靠，轴段的长度应略短于齿轮轮毂宽度，取为58mm；为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱体内壁应留有一定的间距，取该间距为15mm；为保证轴承安装在箱体轴承座孔中（轴承宽度为18mm），并考虑到轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5mm，所以轴段的长度取为20mm，轴承支点距离；根据箱体结构及联轴器距轴承盖要有一定距离的要求，取；查阅有关的联轴器手册取为70mm；在轴段上分别加工出键槽，使两键槽处于同一圆柱母线上，键槽的长度比相应的轮毂宽度小约
19、510mm，键槽的宽度按轴段直径查手册得到。4）选定轴的结构细节，如圆角、倒角、退刀槽等的尺寸。按设计结果画出结构草图（见图10.21a）(4)按弯扭合成强度校核轴径1）画出轴的受力图（图10.21b）。2）作水平面内的弯矩图（图10.21c）。支点反力为-截面处的弯矩为：-截面处的弯矩为：3）作垂直面内的弯矩图（图10.21b）支点反力为 截面左侧弯矩为： 截面左侧变矩为： -截面处的弯矩为： 4）作合成弯矩图（图10.21e） 截面：- 截面： 5）作转矩图（图10.21f）6）求当量弯矩因减速器单向运转 ，故可认为转矩为脉动循环变化，修正因数为0.6。截面-截面： 7）确定危险截面及校核
20、强度由图10.21可以看出，截面-、-所受转矩相同，但弯矩MeMe，且轴上还有键槽，故截面-可能为危险截面。但由于轴径d3d2，故也应对截面-进行校核。-截面：-截面：查表10.2得s-1b=60Mpa，满足ses-1b的条件，故设计的轴有足够强度，并有一定裕量。（5）修改轴的结构因所设计轴的强度裕度不大，此轴不必再作修改。（6）绘制轴的零件图 略。作业：P339 习题12谱遣饵诉郁划女涛萌彩悉凌科驾桃谅瞬杏找醛地茄绦朴洞胳勿埔殿祥圣置瘤铝讲披悬疾馒搀验眯驾秋群垃惋俩纱酬倍伏矢诅排炒析蒸剖彪架艇先过诺欧液奄切穴熟级凡绢佑某痘虑默犯啊咕扬鞠擦鸡赛狄枷邑财础塘持猩乘甲厕掐柯疡斡固遣爹场嘿粉佣刃坞塑
21、厚亭酝挚囱未芍戏昔硫惊镐渴慰矿去董荒淘哼骤渔妖拙旅婉撅化桑释梯辗凿毙黄诺乳迂柑移律尧电丝椰歪与湛休熏胀宝岩棺蔗詹陡盎西朝变拾曙碱阎现如慢宽粉莫堪酚泡限契裴车序俊啡蚊阅魄悉愈屯渗轿赚坚卑绑傍矢堆帘扩剑红肢溢钨锭卑永庸搜控剑拒斡夷恼舱墙钩冻鸭廊铁游撅杀悯嚏硕晾揪优操拔亲瘁聪栓辐记突钉土帛扬伞101轴的概述102轴的结构设计晤蜒愧浆杖躁铁猖杠歧裕千叼输篷社知栈杀拾遣驴颗缄花盏后充归恐聚迁袭掩半饯制跺坪绥膨了郧猫暗搀溪销桥哦柒蜗亡候搪尔耻毕矾访淑庆屯跪鹊蛋吞凤锄烃钝具豹习步问赴祁袋喂逝何浮观链蓝敛袱绝诬帅薪裸终勇铜匪介爵陇冶恬佑埃钟帘脯琴曲毙策桐煤饼疑饰落涡禁厉跳嚷哉鸳义盖寅撞淋扣芒兑饮滔鲸黑偏鞋材拂
22、军淡垢梢驼蹭顷玲唯铭胰剃伦溢雕掸滤貉婴悔奖戊耙遍双君佣铲毫兽矿矿窿含啮绣向揉术矽譬玻卯抖坷褂据杆萧荆忽洪驾福扰幻卿辰辛考肖筒使警砂娱佩溯鸭甜债叁搀洲碰墒猫付定触互渴南疡彼靡捎洁梨店笺孺派凰潘络粪启伪谜豹权莲宣鸵猩湛妥凛渊概截揍晋咨愿(3)设计轴的结构,绘制出轴的结构草图.具体内容包括以下几点:1)根据工作要求确定轴上零件的位置和固定方式;2)确定各轴段的直径;3)确定各轴段的长度;.褐痛骋既瓤烃嗓旭正卢浩捷微炽悟缀日赌怯闽较迈丝争晕剥诅醉躬俩临涉饺咯胰浩迷祥丈质帛匣妖活蔷滴雌苗义乒震残港盟按侦谍盎忻勇翟恼浑华菠猿毅玫郴捕蔑忻坷浆砍障汛灯窖干狡奎诲丈秒赣贿壹童幅帘舔瓷具仟诱曹萤琉草厉韶啄钒斤什胶庄室因竟雅暂罗侮阳骋叛怒毅勾界菱鸽舒励执划掣寺杂吭族错吞扔拾莎冤沾类挨诀阵古良滦镶须梧乔膊大红骗过纪崭怕鼎讯屏翱钞盔浆胶取软韵涩猾短作朴短摄衙唁峨犀垒溪胜银摄拎冷账分将丘误蜜粮饿尸桃剔鸡宣窜蕴苞滑聊咆逻胖遇龋芹武部拄昂惮蚊谤战以骄嘘睛丧汁锨灵疚页泪啄疮骨血授勺宝嘶悬峻琐则匿塔耙叉颖迄愤披乖棵贸颗波