第十五章 軸 教案與講稿

1、河海大學(xué)機電學(xué)院河海大學(xué)機電學(xué)院教案與講稿教案與講稿課程：機械設(shè)計2011—2012學(xué)年上學(xué)期主講教師：蘇洲教學(xué)課題軸教學(xué)目的與要求掌握軸結(jié)構(gòu)設(shè)計特點，及軸的強度計算方法，了解軸的疲勞強度計算和振動重點軸的彎扭合成法強度計算方法教學(xué)難點軸的彎扭合成法強度計算方法教具實物與掛圖講稿（教學(xué)要點與板書）15—1概述概述一、軸的用途與分類1、功用：1）支承回轉(zhuǎn)零件；2）傳遞運動和動力2、分類按承基情況分轉(zhuǎn)軸——T和M的軸——齒輪軸心軸——而不受

2、扭矩：轉(zhuǎn)動心軸（圖112a）；固定心軸（圖112b）傳動軸——主要受扭矩而不受彎矩或彎矩很小的軸按軸線形狀分直軸——光軸（圖115a）——作傳動軸（應(yīng)力集中?。╇A梯軸（圖115b）：優(yōu)點：1）便于軸上零件定位；2）便于實現(xiàn)等強度曲軸——另外還有空心軸（機床主軸）和鋼絲軟軸（撓性軸）——它可將運動靈活地傳到狹窄的空間位置（圖118），如牙鋁的傳動軸。二、軸的材料及其選擇碳素鋼——價廉時應(yīng)力集中不敏感——常用45#，可通過熱處理改善機械性能

3、，一般為正火調(diào)質(zhì)和合金鋼——機械性能（熱處理性）更好，適合于大功率，結(jié)構(gòu)要求緊湊的傳動中，或有耐磨、高溫（低溫）等特殊工作條件，但合金鋼對應(yīng)力集中較敏感。注意：①由于碳素鋼與合金鋼的彈性模量基本相同，所以采用合金鋼并不能提高軸的剛度。②軸的各種熱處理（如高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等）以及表面強化處理（噴丸、滾壓）對提高軸的疲勞強度有顯著效果。表111，軸的常用材料及其主要機械性能表三，軸設(shè)計的主要內(nèi)容：結(jié)構(gòu)設(shè)計——按軸上零件安裝定位要求

4、定軸的形狀和尺寸交替進行工作能力計算——強度、剛度、振動穩(wěn)定性計算15—2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)外形主要取決于軸在箱體上的安裝位置及形式，軸上零件的布置和固定方式，受力情況和加工工藝等。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求：①軸和軸上零件要有準(zhǔn)確、牢固的工作位置；②軸上零件裝拆、調(diào)整方便；③軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。④盡量避免應(yīng)力集中（書上無）一、擬定軸上零件的裝配方案根據(jù)軸上零件的結(jié)構(gòu)特點，首先要預(yù)定出主要零件的裝配方向、順序和相互關(guān)系，它是軸進行結(jié)

5、構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)，擬定裝配方案，應(yīng)先考慮幾個方案，進行分析比較后再選優(yōu)。強度條件：Mpa(111)][2.01055.936TTTdnPWT??????設(shè)計公式：（mm）軸上有鍵槽3036][1055.95nPAnPdT??????放大：3~5%一個鍵槽；7~10%二個鍵槽。取標(biāo)準(zhǔn)植?——許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（Nmm2），表113——考慮了彎矩的影響][T?T][?A0——軸的材料系數(shù)，與軸的材料和載荷情況有關(guān)。注意表113下面的說明對于空心軸：

6、（mm）340)1(???nPAd?，d1—空心軸的內(nèi)徑（mm）6.0~5.01??dd?注意：如軸上有鍵槽，則d放大：3~5%1個；7~10%2個取整。??二、按彎扭合成強度條件計算條件：已知支點、距距，M可求時步驟：如圖1117以斜齒輪軸為例1、作軸的空間受力簡圖（將分布看成集中力，）軸的支承看成簡支梁，支點作用于軸承中點，將力分解為水平分力和垂直分力（圖1117a）2、求水平面支反力RH1、RH2作水平內(nèi)彎矩圖（圖1117b）3、

7、求垂直平面內(nèi)支反力RV1、RV2，作垂直平面內(nèi)的彎矩圖（圖1117c）4、作合成彎矩圖（圖1117d）22VHMMM??5、作扭矩圖（圖1117e）T?6、作當(dāng)量彎矩圖22)(TMMca???——為將扭矩折算為等效彎矩的折算系數(shù)?∵彎矩引起的彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)的變應(yīng)力，而扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力往往為非對稱循環(huán)變應(yīng)力∴與扭矩變化情況有關(guān)?——扭矩對稱循環(huán)變化1][][11???bb??=——扭矩脈動循環(huán)變化?6.0][][01??bb??