【文章內(nèi)容簡介】 13 軸上零件的周向固定是為了防止零件與軸發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。常用的固定方式有： 接 鍵聯(lián)接和圓錐銷聯(lián)接見 教材 167。 10— 4節(jié)。過盈配合是利用軸和零件輪轂孔之間的配合過盈量來聯(lián)接，能同時實現(xiàn)周向和軸向固定，結(jié)構(gòu)簡單，對中性好，對軸削弱小，裝拆不便。成型聯(lián)接是利用非圓柱面與相同的輪轂孔配合，對中性好，工作可靠，制造困難應(yīng)用少。 （ 3）、具有良好的制造和裝配工藝性 1） . 軸為階梯軸便于裝拆。軸上磨削和 車螺紋的軸段應(yīng)分別設(shè)有砂輪越程槽和螺紋退刀槽。如教材圖 10— 12 所示。 2） . 軸上沿長度方向開有幾個鍵槽時，應(yīng)將鍵槽安排在軸的同一母線上。同一根軸上所有圓角半徑和倒角的大小應(yīng)盡可能一致，以減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù)。為使軸上零件容易裝拆，軸端和各軸段端部都應(yīng)有 45176。的倒角。為便于加工定位，軸的兩端面上應(yīng)做出中心孔。 （ 4）、減小應(yīng)力集中，改善軸的受力情況 軸大多在變應(yīng)力下工作，結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)減少應(yīng)力集中，以提高軸的疲勞強度，尤為重要。軸截面尺寸突變處會造成應(yīng)力集中，所以對階梯軸，相鄰兩段軸徑變化不宜過大，在軸徑 變化處的過渡圓角半徑不宜過小。盡量不在軸面上切制螺紋和凹槽以免引起應(yīng)力集中。盡量使用圓盤銑刀。此外，提高軸的表面質(zhì)量，降低表面粗糙度，采用表面碾 壓、噴丸和滲碳淬火等表面強化方法，均可提高軸的疲勞強度。 當傳矩由一個傳動件輸入，而由幾個傳動件輸出時，為了減小軸上的傳矩，應(yīng)將輸入件放在中間。如圖 10－ 14 所示，輸入傳矩 T1＝ T2＋ T3，軸上各輪按圖 1415a 的布置形式，軸所受的最大傳矩為 T2＋ T3，如改為圖 1014b 的布置形式，最大傳矩減小為 T2或 T3。 軸的設(shè)計計算 按扭轉(zhuǎn)強度計算 這 種方法是只按軸所受的扭矩來計算軸的強度。如果還受不大的彎矩時，則采用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的辦法予以考慮。 并且 應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計算方法，并恰當?shù)剡x取其許用應(yīng)力。 在進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，通常用這種方法初步估算軸徑。對于不大重要的軸，也可作畢業(yè)設(shè)計說明書 14 為最后計算結(jié)果。軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為 ： 強度條件： ][36?? ???? d nPWTp Mpa 設(shè)計公式： nPCn Pd363][ ???? ?（ mm） 軸上有鍵槽： 放大： 3~5%一個鍵槽； 7~10%二個鍵槽。并且取標準植 式中 ： [τ ]—— 許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（ N/mm2）， C 為由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)。 按彎扭合成強度計算 通過軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸、軸上零件的位置以及外載荷和支反力的作用位置均已確定，軸上的載荷（彎矩和扭矩）已可以求得，因而可按彎扭合成強度條件對軸進行強度校核計算。 對于鋼制的軸，按第三強度理論， 強度條件為 ： 設(shè)計公式：beMd ][13?? ?（ mm） 式中、：б e 為當量應(yīng)力， Mpa。 d 為軸的直徑， mm。 22 )( TMM e ??? 為 當量彎矩；M 為危險截面的合成彎矩； 22 VH MMM ?? ； MH為水平面上的彎矩； MV為垂直面上的彎矩； W 為軸危險截面抗彎截面系數(shù)； ? —— 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) 1][][11 ??? bb ?? —— 扭矩對稱循環(huán)變化 ? = ][][01 ?? bb ?? —— 扭矩脈動循環(huán)變化 ][][11 ??? bb ?? —— 不變的扭矩 b][ 1?? ， b][ 0? ， b][ 1?? 分別為對稱循環(huán)、脈動循環(huán)及靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力。 對于重要的軸，還要考慮影響疲勞強度的一些因素而作精確驗算。內(nèi)容參看有關(guān)書籍。 軸的剛度計算概念 軸在載荷作用下，將產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形 。若變形量超過允許的限度，就會影響軸上bee dTMdTMWM ][)(321)(1322322??????? ?????畢業(yè)設(shè)計說明書 15 零件的正常工作，甚至會喪失機器應(yīng)有的工作性能。軸的彎曲剛度是以撓度 y 或偏轉(zhuǎn)角 θ以及扭轉(zhuǎn)角ф 來度量，其校核公式為： y≤ [y]。 θ ≤ [θ ]。 ф ≤ [ф ]。 式中： [y]、 [θ ]、 [ф ]分別為軸的許用撓度、許用轉(zhuǎn)角和許用扭轉(zhuǎn)角 。 軸的設(shè)計步驟 設(shè)計軸的一般步驟為： （ 1）選擇軸的材料 根據(jù)軸的工作要求，加工工藝性、經(jīng)濟性，選擇合適的材料和熱處理工藝。 （ 2）初步確定軸的直徑 按扭轉(zhuǎn)強度計算公式，計算出軸的最細部分的直徑。 （ 3）軸的結(jié)構(gòu) 設(shè)計 要求：①軸和軸上零件要有準確、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；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)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)。 原則： 1）軸的結(jié)構(gòu)越簡單越合理； 2）裝配越簡單越合理。 高速軸計算 （ 1） 查得 C=118（低速軸彎矩較大），由公式 33 111 1 8 2 4 . 71200Pd m mn? ? ? 取高速 軸的直徑 d=45mm。 （ 2） 求作用在齒輪上的力 齒輪分度圓直徑為 11 2 0 4 8 0d z m m m? ? ? ? 齒輪所受的轉(zhuǎn)矩為 113109550 nPT ?? 3 1195 50 10 87 54 2 .1200 N m m? ? ? 齒輪作用力 圓周力 12 2 87542 218880t TFNd ?? ? ? 徑向力 0./ c o s 2 1 8 8 2 0 / c o s 1 4 .4 5 8 2 1rtF F tg n tg N??? ? ? ? 軸向力 2 1 8 8 1 4 . 4 5 5 6 4atF F tg tg N?? ? ? ? （ 3） 畫軸的計算簡圖并計算支反力 (圖 a) 畢業(yè)設(shè)計說明書 16 水平支反力 1599BCAX t ABlR F Nl?? 2 1 8 8 1 5 9 9 5 8 9B X t B XR F R N? ? ? ? ? 垂 直 支 反 力 1 /2 82 1 20 1 56 4 40 682275r B C aAY ABF l F dRNl? ? ? ?? ? ? 8 2 1 6 8 2 1 3 9B Y r A YR F R N? ? ? ? ? （ 4） 畫彎矩圖 a 水平面 內(nèi)彎 矩 圖 M(b 圖 ) 截面 c 1 5 9 9 7 4 1 1 8 3 2 6 .C x A X A CM R l N m m? ? ? ? b 垂直面內(nèi)彎矩圖 MC（ c 圖 ） 截面 c 6 8 2 7 4 5 0 4 6 8 .C Y A Y A CM R l N m m? ? ? ? C 合 成彎矩 22 1 2 8 6 3 9 .C C X C YM M M N m m? ? ?（ d 圖 ） 畢業(yè)設(shè)計說明書 17 d 畫扭矩圖（ e 圖） 87542T Nmm? 又根據(jù) 2/600 mmNB ?? 查得 ? ? 21 /55 mmNb ?? ? ? 22 /95 mmNb ?? ??? 則 0 . 5 8 8 7 5 4 2 5 0 7 7 4 .B T N m m? ? ? ? e 繪當 量彎矩圖 （ f 圖 ） 22( ) 1 3 8 2 9 6caM M T Nm m?? ? ? 中間軸設(shè)計 （ 1） 查得 C=118（低速軸彎矩較大），由公式 畢業(yè)設(shè)計說明書 18 33 2 . 9 5 51 1 8 2 3 . 2384Pd C m mn? ? ? 取高速軸的直徑 d=60mm。 （ 2） 求作用在齒輪上的力 齒輪分度圓直徑為 11 2 3 4 9 2d z m m m? ? ? ? 齒輪所受的轉(zhuǎn)矩為 113109550 nPT ?? 3 2 .9 5 59 5 5 0 1 0 7 3 4 9 0 .384 N m m? ? ? 齒輪作用力 圓周力 12 2 7 3 4 9 0 159892t TFNd ?? ? ? 徑向力 0./ c o s 1 5 9 8 2 0 / c o s 1 4 .4 5 6 0 0rtF F tg n tg N??? ? ? ? 軸向力 1 5 9 8 1 4 . 4 5 4 1 2atF F tg tg N?? ? ? ? （ 3） 畫軸的計算簡圖并計算支反力 (圖 a) 水平支反力 9515 98 54 6278BDA X t ABlR F Nl? ? ? ? 1 5 9 8 5 4 6 1 0 5 2B X t B XR F R N? ? ? ? ? 1081598 621278CDC X tABlR F Nl? ? ? ? 垂直支反力 1 /2 6 0 0 9 5 4 1 2 4 6 273278r B C aAY ABF l F dRNl? ? ? ?? ? ? 127BVRN? 6 0 0 2 7 3 1 2 7 2 0 0C Y r A Y B YR F R R N? ? ? ? ? ? ? （ 4） 畫彎矩圖 a 水平面 內(nèi)彎 矩 圖 M(b 圖 ) 畢業(yè)設(shè)計說明書 19 截面 c 1 5 4 6 7 5 4 0 9 5 0 .C x A X A CM R l N m m? ? ? ? 截面 D 2 5 4 6 1 0 8 5 9 1 8 4 .D x C X A CM R l N m m? ? ? ? b 垂直面內(nèi)彎矩圖 MC（ c 圖 ） 截面 c 1 2 7 3 7 5 2 0 4 7 5 .C Y A Y A CM R l N m m? ? ? ? 截面 D 2 2 0 0 1 0 8 2 1 6 0 0 .D Y C Y C DM R l N m m? ? ? ? C 合 成彎矩 221 1 1 4 5 7 8 3 .C C X C YM M M N m m? ? ?（ d 圖 ） D 合 成彎矩 222 2 2 6 2 7 8 3 .D D X D YM M M N m m? ? ? 畢業(yè)設(shè)計說明書 20 d 畫扭矩圖（ e 圖） 73490T Nmm? 又根據(jù) 2/600 mmNB ?? 查得 ? ? 21 /55 mmNb ?? ? ? 22 /95 mmNb ?? ??? 則 0 . 5 8 7 3 4 9 0 4 2 6 2 4 .B T N m m? ? ? ? e 繪當量彎矩圖 （ f 圖 ） 22( ) 6 2 5 5 3caM M T Nm m?? ? ? 畢業(yè)設(shè)計說明書 21 低速軸設(shè)計 （ 1） 查得 C=118，由公式 33 2 . 6 4 31 1 8 5 0 . 73 3 . 3 3Pd C m mn? ? ? 取高速軸的直徑 d=75mm。 （ 2） 求作用在齒輪上的力 齒輪分度圓直徑為 11 8 7 4 3 4 8d z m m m? ? ? ? 齒輪所受的轉(zhuǎn)矩為 113109550 nPT ?? 3 2 .6 4 39 5 5 0 1 0 7 5 7 2 9 5 .3 3 .3 3 N m m? ? ? 齒輪作用力 圓周力 12 2 75 72 95 4352348t TFNd ?? ? ? 徑向力 0./ c o s 4 3 5 2 2 0 / c o s 1 4 .4 5 1 6 3 3rtF F tg n tg N??? ? ? ? 軸向力 4 3 5 2 1 4 . 4 5 1 1 2 1atF F tg tg N?? ? ? ? （ 3） 畫軸的計算簡圖并計算支反力 (圖 a) 水平支反力 1824352 2870276BCAX tABlR F Nl? ? ? ? 4 3 5 2 2 8 7 0 1 4 8 2B X t B XR F R N? ? ? ? ? 垂直支反力 1 /2