第十三章 軸,13-1 軸類零件選材 13-2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計,本節(jié)課主要內(nèi)容,一、軸類零件選材的依據(jù) 1.工作條件 2.失效形式 二、軸類零件的性能要求 三、常用軸類零件的材料 四、典型軸的選材,13-1 軸類零件選材,減速器中的軸,轉(zhuǎn) 軸,自行車的前輪軸,固定心軸,鐵路機車輪軸,轉(zhuǎn)動心軸,汽車中聯(lián)接變速箱與后橋之間的軸,傳動軸,曲軸、撓性鋼絲軸,一、軸的分類,轉(zhuǎn)軸：機器中最常見的軸，通常簡稱為軸。 工作時既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩。 心軸：用來支承轉(zhuǎn)動零件， 只承受彎矩而不傳遞轉(zhuǎn)矩。 傳動軸：用于傳遞轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩， 或所承受的彎矩很小的軸。 根據(jù)軸線的形狀的不同： 軸又可分為：直軸、曲軸和撓性鋼絲軸。,二、軸類零件的工作條件,1. 主要受交變彎曲、扭轉(zhuǎn)或彎曲、扭轉(zhuǎn) 應(yīng)力的復合作用； 2. 軸與軸上零件有相對運動時相互間存 在摩擦和磨損； 3. 軸在高速運轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生振動，使 軸承受沖擊載荷； 4. 多數(shù)軸會承受一定的過載載荷。,三、軸類零件的失效方式,1.疲勞斷裂；,2. 過量變形甚至斷裂；,3.表面過度磨損等。,四、軸類零件的性能要求,1.良好的綜合機械性能； 2.高的疲勞強度； 3.足夠的淬透性； 4.良好的切削加工性能。,五、軸類零件材料,1.優(yōu)質(zhì)碳素鋼： 35、40、45、50鋼等，其中45鋼最常用。 一般要經(jīng)正火、調(diào)質(zhì)或表面淬火熱處理。 2.合金鋼： 20Cr、40Cr、40CrNi、20CrMnTi、40MnB等。 采用合金鋼必須采取相應(yīng)的熱處理。 3.球墨鑄鐵或可鍛鑄鐵： QT600-3、QT700-2、KTZ450-5、KTZ500-4等。,六、典型軸的選材,C620車床主軸簡圖,調(diào)質(zhì)220HB250HB,車床主軸可選用45鋼。熱處理工藝為調(diào)質(zhì)處理，硬度要求為220HB250HB；軸頸和錐孔進行表面淬火，硬度要求為52HRC。,它的工藝路線如下： 鍛造正火粗加工調(diào)質(zhì)半精加工 表面淬火及低溫回火磨削加工。,1.機床主軸選材,2.內(nèi)燃機曲軸選材,單缸內(nèi)燃機曲軸,曲軸材料,鍛鋼曲軸： 35、40、45、35Mn2、40Cr、35CrMo 鋼等。 鑄造曲軸： ZG45、QT600-3、QT700-2、KTZ450-5、 KTZ500-4等。,材料可選用QT700-2。 其工藝路線如下： 鑄造高溫正火切削加工軸頸 氣體滲氮,單缸內(nèi)燃機曲軸,缸徑：75mm 功率：4.4KW 轉(zhuǎn)速：2200r/min2600r/min 性能要求:b700MPa 整體硬度：240HB 260HB,本節(jié)課小結(jié),1.掌握軸類零件選材的主要依據(jù)； 2.掌握軸類零件的分類及工作條件； 3.掌握常用的軸類零件材料及典型軸的 選材原則。,單級圓柱齒輪減速器,13-2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、擬定軸上主要零件的裝配 二、零件在軸上的定位和固定方法 1、周向定位和固定 2、軸向定位和固定 三、軸的結(jié)構(gòu)工藝性 四、確定各軸段的直徑和長度,本節(jié)課主要內(nèi)容,目錄,習題,小結(jié),例題,原則： 1）軸的結(jié)構(gòu)簡單 2）零件裝配方便,一、擬定軸上主要零件的裝配,目錄,習題,小結(jié),例題,軸的結(jié)構(gòu)圖,目錄,習題,小結(jié),例題,軸 頸,軸 頸,軸 環(huán),軸 肩,軸 頭,軸 身,軸 頭,滾動軸承,齒 輪,套 筒,軸 承 蓋,聯(lián)軸器,定位：是指零件在軸上安裝到位。 （位置準確）,固定：是指工作時零件與軸之間相對 位置保持不變。（位置不動）,二、零件在軸上的定位和固定,目錄,習題,小結(jié),例題,鍵,過盈配合,1、零件的周向定位與固定,銷,花鍵,目錄,習題,小結(jié),例題,A型平鍵,目錄,習題,小結(jié),例題,B型平鍵,目錄,習題,小結(jié),例題,導向平鍵,目錄,習題,小結(jié),例題,半圓鍵,目錄,習題,小結(jié),例題,楔鍵,目錄,習題,小結(jié),例題,圓錐銷,目錄,習題,小結(jié),例題,返回,2、零件的軸向定位與固定,1）軸肩和軸環(huán) 2）套筒 3）圓螺母 4）軸端擋圈 5）彈性擋圈 6）緊定螺釘,目錄,習題,小結(jié),例題,1）軸肩和軸環(huán),能承受較大的軸向力。常用于 齒輪、鏈輪等軸向定位。,目錄,習題,小結(jié),例題,錯誤,正確,要求r軸<R孔或r軸<C孔,h=R(C)+(0.52)mm,目錄,習題,小結(jié),例題,2）套筒,注意：L軸<L轂 （2-3mm),用于距離較短、轉(zhuǎn)速不高的場合。,目錄,習題,小結(jié),例題,3）圓螺母,裝拆方便，可承受較大的軸向力。,雙圓螺母,目錄,習題,小結(jié),例題,用于固定軸端零件，可以承受振動和沖擊。,注意：L軸<L轂 （2-3mm),4）軸端擋圈,目錄,習題,小結(jié),例題,承受很小的軸向力,畫法,5）彈性擋圈,目錄,習題,小結(jié),例題,彈性擋圈,目錄,習題,小結(jié),例題,6）緊定螺釘,承受很小的 軸向力,目錄,習題,小結(jié),例題,緊定螺釘,目錄,習題,小結(jié),例題,軸的結(jié)構(gòu)圖,目錄,習題,小結(jié),例題,三、軸的結(jié)構(gòu)工藝性,軸要便于加工,軸上零件要便于裝拆,工藝性,2、加工工藝,1、裝配工藝,目錄,習題,小結(jié),例題,1、裝配工藝,錯誤,軸肩高度<滾動軸承內(nèi)圈高度,圓螺母順利擰入,目錄,習題,小結(jié),例題,2、加工工藝,目錄,習題,小結(jié),例題,加工工藝小結(jié),5）軸肩圓角r,4）軸端倒角,2）砂輪越程槽標準,1）螺紋退刀槽標準,6）階梯盡可能少,3）不同軸段鍵槽位置,目錄,習題,小結(jié),例題,經(jīng)驗值,標準值,2）各軸段長度,留有間隙,對應(yīng)寬度 注意：L軸<L轂（2-3mm),1）各軸段直徑,四、各軸段直徑和長度的確定,目錄,習題,小結(jié),例題,五、例 題,已知：一單級直齒圓柱齒輪減速器，輸出 軸的功率p=10kw，轉(zhuǎn)速 n=202r/min， 從動齒輪分度圓直徑d=365mm，輪 轂寬度為80mm，軸承采用輕窄系列 深溝球軸承，軸的支承跨距=141mm。 試確定輸出軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。,目錄,習題,小結(jié),例題,d6,d4,d7,d5,d3,d2,d1,56,20,21,78,22,21,82,141,300,d1=45mm,d2=52mm,d3=55mm,d4=60mm,d5=70mm,d6=64mm,d7=55mm,總長L=300mm,跨距=141mm,解：,45鋼調(diào)質(zhì)處理,2.估算最小軸徑 d1Cp/n,3,查表C=115 p=10kw n=202r/min d1=42.2mm,3.確定各軸段直徑和長度,(6211),目錄,習題,小結(jié),例題,80,目錄,習題,小結(jié),例題,六、習題,指出圖中結(jié)構(gòu)錯誤,目錄,習題,小結(jié),例題,過長,位置,分析軸系結(jié)構(gòu)中的錯誤,1,10,2,3,4,5,6,7,8,9,1.軸肩 2.間隙 3.軸肩 4.過高 5.過寬 6.過長 7.過高 8.畫法 9.墊片 10.墊片,目錄,習題,小結(jié),例題,七、本節(jié)課小結(jié),1、掌握軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容 2、掌握零件在軸上的定位和固定方法 1）周向定位和固定 2）軸向定位和固定 3、考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性 1）裝配工藝 2）加工工藝,目錄,習題,小結(jié),例題,本節(jié)課小結(jié),4、合理確定各軸段的尺寸 1）階梯軸直徑 2）階梯軸長度 5、要求會分析軸在結(jié)構(gòu)設(shè)計中 的錯誤,目錄,習題,小結(jié),例題,作業(yè)：思考題,1、軸上零件的軸向定位有那些方法？ 各有何特點？ 2、在齒輪減速器中，為什么低速軸的 直徑要比高速軸的直徑大得多？,目錄,習題,小結(jié),例題,