《机械设计》课程PPT电子教案（课件讲稿）第七讲 轴

轴由 概述 轴的结构设计 轴的计算

轴 概述 轴的结构设计 轴的计算

§1概述 11轴的用途及分类 轴的作用:支承回转零件、传递运动和动力。 轴的分类 1)按轴线形状分:直轴、曲轴和钢丝软轴; 2)按外形分:光轴、阶梯轴 3)按剖面分:空心轴、实心轴 4)按承受载荷情况分: 转轴 传动轴 心轴

§1 概述 1.1 轴的用途及分类 轴的作用：支承回转零件、传递运动和动力。 轴的分类 1）按轴线形状分：直轴、曲轴和钢丝软轴； 2）按外形分：光轴、阶梯轴； 3）按剖面分：空心轴、实心轴 4）按承受载荷情况分： 转轴 传动轴 心轴

钢丝软轴 钢丝牧轴 (外层为护套 设备 曲轴 f归 A向 心轴

钢丝软轴 曲轴 心轴

接发动机 变速箱 传动轴 传动轴 接后桥传动装置 转轴

传动轴 转轴 曲轴

例 传动轴:扭矩T 心轴:弯矩M 转轴:T+M

例 传动轴：扭矩 T 心轴 ： 弯矩M 转轴： T + M 

轴的应力 静应力σ(τ σ(τ) 脉动循环应力 (τ) 对称循环应力 转轴弯短:对称循环应力 扭矩:脉动循环应力

脉动循环应力 对称循环应力 （） t o  （）  （） t t o o 轴的应力 转轴 弯矩：对称循环应力 扭矩：脉动循环应力 t 静应力

12轴设计的主要内容 1、轴的结构设计 ①确定轴的各段直径和长度 ②轴的结构工艺性 ③解决轴上零件的回定和定位等问题 2、轴的工作能力设计 ①强度计算(防止疲劳折断 ②刚度计算(防止过渡变形) ③磨损计算(防止过量磨损) ④振动计算(防止共振) 3、轴设计的一般过程 估算轴径 切步结构设计 亮扭合成 强度计算 修正结构计按疲劳强度咳 绘制工作图

1.2 轴设计的主要内容 1、轴的结构设计 ①确定轴的各段直径和长度 ②轴的结构工艺性 ③解决轴上零件的固定和定位等问题 2、轴的工作能力设计 ①强度计算（防止疲劳折断） ②刚度计算（防止过渡变形） ③磨损计算（防止过量磨损） ④振动计算（防止共振） 3、轴设计的一般过程 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

13轴的材料 对轴材料的要求:强度、刚度、耐磨性 1)碳素钢:价格低,对应力集中不敏感,可以通过热处理 提高耐磨性 优质中碳钢:35、40、45和50号等,进行调质或正火处理。 普通碳钢:Q215、Q235、Q255和Q275等 2)合金钢:强度高,耐磨性好,可以满足特殊工作要求 20cr、40Cr、20 CrMnTi、35SiMn、38 CrMoA|A、 40MnB等 3)球墨铸铁:价廉、对应力集中敏感性低,适于复杂外形 的轴

1.3 轴的材料 对轴材料的要求： 强度、刚度、耐磨性 1）碳素钢：价格低，对应力集中不敏感，可以通过热处理 提高耐磨性 优质中碳钢：35、40、45和50号等，进行调质或正火处理。 普通碳钢：Q215、Q235、Q255和Q275等 2）合金钢：强度高 ，耐磨性好，可以满足特殊工作要求 20Cr、40Cr、20CrMnTi、35SiMn、38CrMoAlA、 40MnB等 。 3）球墨铸铁：价廉、对应力集中敏感性低，适于复杂外形 的轴

§2轴的结构设计 目的:确定轴的外形和全部结构尺寸 轴结构设计的基本要求 ①装在轴上的零件有相对确定的位置; ②轴受力合理,有利于提高强度和刚度; ③具有良好的工艺性 ④便于装拆和调整; ⑤节省材料,减轻重量。 设计方法:“三边”设计方法,边计算、边画图、边修改。 已知条件:P、n,传动零件的尺寸、参数及传动装置简图。 设计步骤

§2 轴的结构设计 目的：确定轴的外形和全部结构尺寸 轴结构设计的基本要求 ①装在轴上的零件有相对确定的位置； ②轴受力合理，有利于提高强度和刚度； ③具有良好的工艺性； ④便于装拆和调整； ⑤节省材料，减轻重量。 设计方法：“三边”设计方法，边计算、边画图、边修改。 已知条件：P、n，传动零件的尺寸、参数及传动装置简图。 设计步骤

拟定轴上零件的装配方 案 对如图所示的圆锥圆柱齿轮减速 器的输出轴Ⅲ,可拟定如图所 示方案。 (a)

一、拟定轴上零件的装配方 案 对如图所示的圆锥-圆柱齿轮减速 器的输出轴Ⅲ，可拟定如图所 示方案