《聯(lián)軸器與離合器》PPT課件

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1、第十七章 軸 p.353,17-1 軸的功用和類型 17-2 軸的材料 17-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 17-4 軸的強(qiáng)度計算,17-1 軸的功用和類型,一 .軸的功用:,支承旋轉(zhuǎn)零件,使所有零件有固定的工作位置(軸向、 周向),二. 軸的分類:,2. 按載荷性質(zhì)分類,三. 軸的設(shè)計過程:,1.按形狀分類,,,,,只承受彎矩不傳遞受轉(zhuǎn)矩(固定、轉(zhuǎn)動),只傳遞轉(zhuǎn)矩不承受彎矩(或彎矩很小),既承受彎矩又傳遞轉(zhuǎn)矩,2. 按載荷性質(zhì)分類,固定心軸,轉(zhuǎn)動心軸,三. 軸的設(shè)計過程:,軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計,軸的強(qiáng)度計算,其它計算(剛度計算 ;振動穩(wěn)定性計算( 臨界轉(zhuǎn)速)),,,,,二 軸的材料 p.354表17-2,1.

2、鋼 碳素鋼 優(yōu)質(zhì)碳素鋼:35、45、50 普通碳素鋼Q235、Q255、Q275 合金鋼 20Cr、20CrMnTi、40Cr、40CrNi、 35SiMn、 35CrMo 2.球墨鑄鐵: QT500-5、QT600-2 曲軸、凸輪軸,,,,,17-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (非標(biāo)準(zhǔn)件) p.356,(一) 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容：,外型 各段直徑和長度 結(jié)構(gòu)要素,2.軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容,1.軸的組成,(二) 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求 (三) 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計步驟,,,,,一. 軸與軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置,軸向定位固定,不能有周向擺動,不能有軸向竄動,軸與軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置,零件在軸

3、上的位置牢固可靠,周向定位固定,一.軸與軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置(定位、固定) 二.軸上零件要易于裝拆、調(diào)整 三. 軸應(yīng)有良好的制造工藝 四. 盡量減少應(yīng)力集中, 改善軸的受力狀態(tài),(二) 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求:,,,,,零件在軸上的 軸向定位及固定,軸肩,套筒,圓錐形軸頭,套筒,圓螺母止退墊圈,雙圓螺母,壓板螺釘,緊定螺釘,彈性擋圈,被固定的零件,,,,,零件在軸上的周向定位及固定: 鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、過盈配合、銷聯(lián)接、成形聯(lián)接,二.軸上零件要便于裝拆、調(diào)整,實例分析：,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,軸 肩,2)設(shè)計軸肩時應(yīng)注意:,定位軸肩零件定位 h (0.070.1) d=(

4、35)mm,非定位軸肩緊配合軸段不宜過長h=(0.5 1)mm,(1)軸承定位軸肩(套筒),(2)軸長 輪轂寬度 (3)安裝標(biāo)準(zhǔn)件軸段直徑， (a)滾動軸承 (b)聯(lián)軸器 (c)密封件 (4)軸肩圓角 輪轂孔圓角(倒角),不能過高(以便拆卸),應(yīng)略短于,(保證零件固定),,(為保證軸上零件與軸肩貼合),(1) 減少加工面 (2)軸承間隙調(diào)整 (3)潤滑與密封,3)周向定位及固定:,4)其它:,1)為便于裝拆 階梯軸軸肩,/ dmin在最外端, 必有初定位軸環(huán),應(yīng)符合其內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn), 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計注意事項：,(1)有無? (2)可靠否？ (3)能否裝拆？,,,,,三. 軸應(yīng)有良好的制造工藝

5、, 軸的設(shè)計要便于加工及熱處理, 因而要注意:,1.軸肩處要有過渡圓角,2.鍵槽應(yīng)位于同一母線上,3.螺紋退刀槽 4.砂輪越程槽,,,,,1)盡量減少應(yīng)力集中,2)改善零件位置及結(jié)構(gòu), 以改善軸的受力狀態(tài),改善結(jié)構(gòu)改善軸的受力狀態(tài),心軸,轉(zhuǎn)軸,軸肩, 鍵槽、緊配合兩端,四. 盡量減少應(yīng)力集中, 改善軸的受力狀態(tài),,,,,改善零件結(jié)構(gòu)改善軸的受力狀態(tài),改變零件位置以改善軸的受力狀態(tài),堂上練習(xí):,,,,,(三) 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計步驟：,2.估算軸的最小直徑 3.確定軸的各段直 徑及長度 4.確定軸上零件周向 固定及結(jié)構(gòu)要素,,,1.擬定軸上零件裝配方案 （按結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求）,,,,,說明:軸上有單鍵,

6、直徑增大4 % ;有雙鍵,直徑增大7 % P傳遞的功率(kw) ; n軸的轉(zhuǎn)速(r/min) ; d軸的直徑(mm) ； C系數(shù)表(14-2) P.230 材料的許用扭剪應(yīng)力 (Mpa),(1) 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度 （假設(shè)其只受轉(zhuǎn)矩不受彎矩),(14-1),(14-2),(2) 經(jīng)驗公式 高速軸:按電機(jī)軸徑D估算:d=(0.81.2)D 低速軸:按同級齒輪中心距a估算:d=(0.30.4)a,17.2 估算軸的最小直徑,,,,,3.確定軸的各段直徑及長度,由外向內(nèi)確定各段直徑,由內(nèi)向外確 定各段長度,4.確定軸上零件周向固定及結(jié)構(gòu)要素,定,定,定,dmin=60mm,,,,,選軸承30

7、214 , 寛B=26mm,齒寛B=125mm,,,例171 1.擬定軸上零件裝配方案 圖14-18 p.232(有錯) L=193mm,k=206mm,2.估算dmin:,考慮鍵 dmin=56.61.04=58.9mm,T =Ftd2/2=17400146/2 =1.27106 Nmm 取45鋼, 調(diào)質(zhì) 表14-2 =30 40Mpa 取=35Mpa,1)圓錐滾子軸承應(yīng)正裝,2)軸承組合應(yīng)采用兩端固定,,,,,,,,,3. 取d1=60mm 帶輪定位 d2=68mm 裝軸承 d3=70mm 裝齒輪d4=72mm 齒輪定位d5=82mm,初選一對30214圓錐滾子 軸承(正裝) 。

8、長度占不定,,,,,,(二)軸的強(qiáng)度計算步驟 : (三)軸的設(shè)計步驟:,14-4 軸的強(qiáng)度計算 p.229,只受彎矩按彎曲強(qiáng)度計算,1.受力分析：由b,設(shè):不變 b 不變靜應(yīng)力1,固定心軸軸不轉(zhuǎn)動,但常開停 脈動循環(huán)變應(yīng)力= 0,轉(zhuǎn)動心軸軸轉(zhuǎn)動,雖然不變但 b 變對稱循環(huán)變應(yīng)力=1,2.強(qiáng)度計算:,按彎曲強(qiáng)度計算正確選擇 b 表(14-3) P.231,(一)軸的受力分析及強(qiáng)度計算,,一. 心軸:,二.傳動軸 三. 轉(zhuǎn)軸,,,,,二.傳動軸,1.受力分析：,軸單向傳動：,軸雙向傳動：,按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計算(估算軸的最小直徑),（開停）,,由,2.強(qiáng)度計算,說明：P傳遞的功率(kw) ; n軸的

9、轉(zhuǎn)速(r/min) ; d軸的直徑(mm) ; 材料的許用扭剪應(yīng)力 (Mpa),Mpa (17-1),Nmm,只受轉(zhuǎn)矩按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計算 P.229,,,,,三. 轉(zhuǎn)軸,由 ,2.當(dāng)量彎矩e：, 單向 雙向,b r =1,r =0,r =1,第三強(qiáng)度理論：,當(dāng)b (r =1), (r =1)時,彎轉(zhuǎn)按彎扭合成強(qiáng)度計算 1.受力分析：M + T,(14-3),,,,,根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的折合系數(shù)將扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力轉(zhuǎn) 換成與彎曲應(yīng)力變化特性相同的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。,當(dāng)b (r =1), (r 1)時,當(dāng)b (r =1), (r =1)時,,,,,3.轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度計算：,彎扭合成強(qiáng)度,mm (14-6),許用彎

10、曲應(yīng)力， Mpa， 按材料B及應(yīng)力性質(zhì)查表(14-3) P.231 B 查表(14-1) P226,Mpa (14-5),,,,,1.作軸的計算簡圖 1)把階梯軸看成餃鏈支承的梁求支反力 2)假設(shè)軸上載荷為集中載荷, 作用在輪緣中點處 2.求作支反力及彎矩圖 3.求作扭矩及扭矩圖 4.求作當(dāng)量彎矩及當(dāng)量彎矩圖 5.強(qiáng)度計算(轉(zhuǎn)軸) 彎扭合成強(qiáng)度校核(一般軸) 疲勞強(qiáng)度(安全系數(shù))校核(重要軸),(二)軸的強(qiáng)度計算步驟 (結(jié)構(gòu)設(shè)計之后),,,,,例題 1 .作計算簡圖,2 .求作支反力及彎矩圖,FR1H=FR2H=Ft/2=17400/2 =8700N, FR1VL FrL/2Fad2

11、/2=0, FR1V=(FrL/2Fad2/2)/L =2123N FR2V=FrFR1V=64102123 =4287N,MaH=FR1HL/2=8700193/2 =840000 Nmm,H 面,V面,F面,MaV=FR2VL/2=4287193/2=414000Nmm MaV=FR1VL/2=2123193/2=205000Nmm,H,MH,V,MV,,,,,考慮最不利情況， F與H、V面的合力共面,FR1F=FK/L=4500206/193=4803N FR2F=FR1FF=48034500=9303N,MaF=FR1FL/2=4803193/2 =463000Nmm

12、M2F=FK=4500206 =927000Nmm,F面:,M合:,MH,MV,F,MF,M合,,,,,T=Ftd2/2=17400146/2 =1.27106Nmm,5 .求危險截面處軸的直徑：a-a,4.求作當(dāng)量彎矩圖：,3. 作轉(zhuǎn)矩圖,考慮鍵:d=64.41.046772mm(結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求),M合,T,Me,表(14-1)P.226: B=650Mpa ; 表(14-3)P.231: -1=60Mpa,取45鋼, 調(diào)質(zhì),裝齒輪d4=72mm,,,,,1.擬定軸上零件裝配方案 2.估算軸的最小直徑min 3.確定各段直徑及長度 4.確定軸的結(jié)構(gòu)要素,(三) 軸的設(shè)計步驟:,結(jié)構(gòu)設(shè)計強(qiáng)度計算其它計算,1.剛度計算 p.233 2.振動穩(wěn)定性計算( 臨界轉(zhuǎn)速) p.235,1.許用切應(yīng)力法(扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度) 2.許用彎曲應(yīng)力法( 彎扭合成強(qiáng)度 ) 3.安全系數(shù)疲勞強(qiáng)度計算 計算法 靜強(qiáng)度計算,,,,,,小結(jié)： 1.軸的功用及分類（按載荷性質(zhì)）（會判斷） 2.軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求（會設(shè)計、改錯） 3.軸的強(qiáng)度計算（傳動軸、轉(zhuǎn)軸）,,,,,