西安理工大学：《机械设计》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十五章 轴

第四駕抛系要、部件 轴承 轴承的功用:1用来支承轴及轴上的零件,并保证轴的旋 转精度。 2减少轴与支承面间的摩擦与磨损。 分类:1.(轴承的反力与轴中心线的位置): ·径向轴承(轴承的支承反力与轴中心线垂直) 推力轴承(轴承的支承反力与轴中心线重合 向心推力轴承(轴承的支承反力与轴中心线有 夹角) 2.按摩瘵性质分:滑动摩擦轴承;滚动摩瘵轴承。 离合器、联轴器 「轴

第四篇 轴系零、部件 轴承的功用：1.用来支承轴及轴上的零件，并保证轴的旋 转精度。 2.减少轴与支承面间的摩擦与磨损。 １.（轴承的反力与轴中心线的位置）： • 径向轴承（轴承的支承反力与轴中心线垂直）； • 推力轴承（轴承的支承反力与轴中心线重合）； • 向心推力轴承（轴承的支承反力与轴中心线有 一夹角） ２.按摩擦性质分：滑动摩擦轴承；滚动摩擦轴承。 分类： 轴承 离合器、联轴器 轴

第十五章幼 要求 ①明确轴的功用和分类方法 ②会根据工况条件正确选材及确定热处理方法 ③明确工作能力要求,会对其进行必要的计算 ④掌握轴系的结构设计 重点 轴系的结构设计 雅点 轴系的结构设计

第十五章 轴 ① 明确轴的功用和分类方法 ② 会根据工况条件正确选材及确定热处理方法 ③ 明确工作能力要求，会对其进行必要的计算 ④ 掌握轴系的结构设计 要 求 重 点 轴系的结构设计 难 点 轴系的结构设计

§15-1概述 功用1.支撑轴上零件 2.传递运动、动力 3.确定并保持轴上零件的轴向位置 二.分类按轴线分:直轴、曲轴、软轴 光轴阶梯轴空心轴 按轴的工作频率分:刚性轴、挠性轴 〃t

一．功用 二．分类 按轴线分： 直轴、曲轴、软轴 光轴 阶梯轴 空心轴 §15-1 概述 1. 支撑轴上零件 2. 传递运动、动力 3. 确定并保持轴上零件的轴向位置 按轴的工作频率分：刚性轴、挠性轴

按受载分:心轴(静、动)、N4A 传动轴、转轴 F A 2 3 a)转动心轴 b)静止心轴

按受载分：心轴（静、动）、 传动轴、转轴

转轴:T+M 传动轴:扭矩T 心轴:弯矩M

 传动轴：扭矩T 转轴： T + M 心轴: 弯矩M

三.轴设计的主要内容 1.结构设计:·合理地选材及适当的热处理; 考虑轴上零件的安装、定位、加工工艺因 素,合理地确定轴的结构形式和尺寸 2承载能力的计算:(轴相当于梁且工作时多数要转动) ①静强度②疲劳强度③刚度④振动稳定性 四.轴的失效形式和设计准则: 1.失效形式因强度不足发生断裂 静强度、 疲劳断裂 失稳(刚度不够) 2·对一般机械:保证足够的强度,合理的结构,良好 设·对于刚度为主的轴:设计准则是刚度,即由刚度来确 准 定主要尺寸,验算强度。 则·对于高速轴或受周期性变载荷作用的轴:须进行振动 稳定性计算

1.结构设计：• 合理地选材及适当的热处理； • 考虑轴上零件的安装、定位、加工工艺因 素，合理地确定轴的结构形式和尺寸。 2.承载能力的计算：（轴相当于梁且工作时多数要转动） ①静强度 ②疲劳强度 ③刚度 ④振动稳定性 三. 轴设计的主要内容 四.轴的失效形式和设计准则： 1.失效形式 因强度不足发生断裂 失稳（刚度不够） 静强度、 疲劳断裂 • 对一般机械：保证足够的强度，合理的结构，良好 的工艺性。 • 对于刚度为主的轴：设计准则是刚度，即由刚度来确 定主要尺寸，验算强度。 • 对于高速轴或受周期性变载荷作用的轴：须进行振动 稳定性计算。 .2 设 计 准 则

五.轴的材料 口对轴材料的要求:强度、刚度、耐磨性及良好的加工工 艺性 材料: 常用碳素钢、合金钢。经调质或正火处理(加工量 大、便于切削)。存在局部磨损情况下,可采用局部硬 化方法 1.碳素钢: 普通碳素钢如Q235A、Q275等,用于不重要的场合。 优质碳素钢如35、45、50等。45钢使用最广泛 强度、刚度、塑性和韧性等综合机械性能好 特点·应力集中敏感性小 热处理后提高耐磨性、疲劳强度

五.轴的材料  对轴材料的要求：强度、刚度、耐磨性及良好的加工工 艺性。  材料： 常用碳素钢、合金钢。经调质或正火处理（加工量 大、便于切削）。存在局部磨损情况下，可采用局部硬 化方法。 普通碳素钢 如Q235A、Q275等，用于不重要的场合。 优质碳素钢 如35、45、50等。 1.碳素钢： 特 点 45钢使用最广泛 • 强度、刚度、塑性和韧性等综合机械性能好 • 应力集中敏感性小 • 热处理后提高耐磨性、疲劳强度

2.合金钢 低碳合金钢如20C、20 CrMnti等,可渗碳淬火 中碳合金钢如40Cr、1C18N9Ti、40MB等 强度和淬火性比碳素钢好 特点 对应力集中敏感性较大 价格比碳素钢贵 般应用于有特殊要求的场合;如要求轴的重量轻,尺 寸小而受力大;强度、耐磨性要求髙;高温、腐蚀介质下 作等。 11)各种钢材、热处理前后其弹性模量差别不大 注意 因此要提高刚度不能用合金钢或通过热处理 的方法获得。 2)合金钢对应力集中敏感性高,设计时必须从结构 上采取措施,减轻应力集中,并降低表面粗糙度

2. 合金钢 • 对应力集中敏感性较大 • 强度和淬火性比碳素钢好 • 价格比碳素钢贵 低碳合金钢 如20Cr、 20CrMnTi等，可渗碳淬火 中碳合金钢 如40Cr、1Cr18Ni9Ti、40MnB等 一般应用于有特殊要求的场合；如要求轴的重量轻，尺 寸小而受力大；强度、耐磨性要求高；高温、腐蚀介质下工 作等。 特 点 注意 1）各种钢材、热处理前后其弹性模量差别不大， 因此要提高刚度不能用合金钢或通过热处理 的方法获得。 2）合金钢对应力集中敏感性高，设计时必须从结构 上采取措施，减轻应力集中，并降低表面粗糙度

3.高强度的铸铁和球铁:以铁代钢 吸振性、耐磨性好 特点 √、°对应力集中敏感性较小 可以做成复杂形状 价廉 常用材料见 冲击韧性低、质量不易控制 P355表15-1 口毛坯 圆钢棒料只y小的轴 锻造毛坯较大或为提高物的强度 焊接毛坯大件锻造难 铸造毛坯形状复杂的轴、空心轴等

3.高强度的铸铁和球铁： 以铁代钢 • 对应力集中敏感性较小 • 吸振性、耐磨性好 • 可以做成复杂形状 • 价廉 • 冲击韧性低、质量不易控制  毛坯 圆钢棒料 尺寸小的轴 锻造毛坯 尺寸较大或为提高轴的强度 焊接毛坯 大件锻造困难 铸造毛坯 形状复杂的轴、空心轴等 特 点 常用材料见 P355表15-1

§15-2轴的结构设针 概述: 1.目的—使轴各部分具有合理的形状和尺y 2.轴的结构设计应考虑的因素: ①便于装拆(装配工艺性)、调整。 定位准确、固定可靠(工作时轴上零件有位置要求) ③便于制造(制造工艺性),结构力求简单 ④受力合理,有利于提高强度、刚度(材尽其用) (并通过结构设计提高这些方面的性能) 影响轴的结构设计的因素较多,其结构设计具有较 大的灵活性、多样性,没有一个统一的标准 程序:考虑装拆一定位固定方法与结构一兼顾受力与制造

§15－2 轴的结构设计 一.概述： 1.目的 —— 使轴各部分具有合理的形状和尺寸 2.轴的结构设计应考虑的因素： ① 便于装拆（装配工艺性）、调整。 ② 定位准确、固定可靠（工作时轴上零件有位置要求）。 ③ 便于制造（制造工艺性），结构力求简单。 ④ 受力合理，有利于提高强度、刚度（材尽其用）。 （并通过结构设计提高这些方面的性能） 影响轴的结构设计的因素较多，其结构设计具有较 大的灵活性、多样性，没有一个统一的标准。 程序：考虑装拆 —定位固定方法与结构—兼顾受力与制造