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1、,第16章 轴,16.1 概述 轴的功用：支撑回转零件、传递运动和转矩 轴大多是直的，但也有曲轴（实现往复运动） 16.1.1 轴的分类（按照载荷分类） 转轴：弯矩扭矩，最常见 心轴：只受弯矩，如机车的轴 传动轴：只受扭矩：如汽车传动轴 16.1.2 轴的材料 要求良好的综合性能（强度、刚度、塑性和韧性等） 一般常用碳素钢、合金钢等（45#） 热处理常用调质或正火 16.1.3 轴设计的主要问题 结构设计：轴上零件的固定方式（轴向与周向）、轴的支撑形式、轴制造与装配工艺 强度与刚度：保证有足够的强度和刚度,16.2 轴的结构设计 设计原则： 满足强度、刚度、防振的要求，并通过结构设计提高这些方
2、面的性能 保证轴上零件定位且固定可靠 便于轴上零件装拆和调整 轴的加工工艺性好 一般设计成中间大、两端小的阶梯形状 16.2.1 轴的毛坯 圆钢或锻造毛坯、一般不用铸造毛坯 16.2.2 轴各部分名称 轴颈：被支撑部分，一般指安装轴承处（尺寸根据轴承） 轴头：安装轮毂部分（尺寸考虑轮毂） 轴身：联结轴头和轴颈部分 作成阶梯轴的原因：综合考虑等强度、加工工艺和装配工艺的结果 16.2.3 零件在轴上的固定 轴向固定：轴肩、档圈、圆螺母、套筒、锥形轴头等见P311图16.3,(1) 轴肩与轴环,轴的过渡圆角半径 r 零件毂孔倒角C 或圆角 R,轴肩高度 h C或R,(2)套筒,不宜用于较高转速的轴
3、,不能有“过定位” L B,(3) 紧定螺钉,兼作周向固定,受力较小、不宜于高速轴,(4) 圆螺母和弹性档圈,螺纹应力集中严重、不宜 在轴的中间部位,用于轴向力较小的场合,圆螺母,弹性档圈,(5) 轴端档圈,用螺钉将档圈固定在轴的端面,要与轴肩或锥面配合、固定轴端零件,周向固定：键、花键、销、过盈联结等，见P312图16.5 16.2.4 结构草图画法 考虑要素：固定方法、支撑点位置、装配工艺、制造工艺 例题16.1,16.3 轴的强度计算 三种计算方法：许用切应力法、许用弯曲应力法、安全系数校核法 许用切应力法：只需要知道转矩大小，主要用来计算转矩为主的传动轴及轴的初步估算 许用弯曲应力法：
4、需要知道力及作用位置，一般在结构设计后进行校核 安全系数校核法：要求在结构设计后，并且知道圆角、轮毂配合等后进行，一般用于重要轴的校核 一般计算时先根据许用切应力法估算，然后结构设计后用许用弯曲应力法校核 16.3.1 按许用切应力计算 C见P314表16.2,16.3.2 按许用弯曲应力计算内,此种方法用于受弯扭复合作用的转轴。 （1）求出支点反力； （2）作出轴在水平面内弯矩Mxy图 ，在垂直面内弯矩Mxz图；,：考虑扭矩和弯矩产生应力的循环特性差异的系数。 扭转切应力为静应力、脉动循环应力、对称循环应力时，分别取 =0.3、0.6、1。,（4）作出扭矩 T图.,轴结构,水平面 受力简图,
5、水平弯矩图,转矩图,当量弯矩图,垂直面 受力简图,垂直弯矩图,合成弯矩图,16.3.3 安全系数校核计算（重要轴） 疲劳强度校核（各系数含义见P315） 静强度校核(P316),例题16.2 16.3 16.4 轴的刚度计算 16.4.1 轴的弯曲刚度计算 当量轴径法：把阶梯轴简化为一当量等径光轴，然后再利用材力公式计算y及。,轴的一般设计过程： 估算轴径 初步结构设计 按弯扭合成强度计算 修正结构设计 按疲劳强度精确核算 绘制工作图。,d,M、T,其中： li 、di轴上第i段的长度和直径；mm,16.4.2 轴的扭转刚度 轴在扭矩作用时,16.6 提高轴的强度、刚度和减轻重量的措施 提高轴
6、承载能力的途径：结构和工艺 合理安排轴上载荷的传递路线,T1,T2,输入 T1 +T2,T1,T1 +T2,扭矩图,T1,T2,输入 T1 +T2,T1,T2,扭矩图,改善轴上零件结构 采用载荷分担方法减少轴的载荷（P327图16.7,16.8） 采用力平衡抵消部分载荷，如斜齿轮 改变支点位置，图16.20 改进轴的结构，减少应力集中,减小过盈处应力集中开减载槽,凹切圆角,过渡肩环,改善表面质量，提高疲劳强度 降低粗糙度、采用表面强化等,减速器传动比i=9，传动效率0.9，输入轴直径d=18mm，若输出轴与输入轴同材料，试估算输出轴直径d。,用扭转强度估算轴直径的公式为：,，两轴材料相同，A0取同样的值。,End,