项目十三　轴(课件）-高一《汽车机械基础》同步教学（北京理工大学出版社）

1 2 返回 项目十三　轴 13.1　轴的概述 13.2　轴的结构设计要求 １３.１　轴的概述 １３.１.１　轴的类型 轴的类型很多。 按所受载荷性质可分为传动轴、心轴和转轴。 １) 传动轴只承受转矩而不承受弯矩或承受弯矩很小的轴。 如汽车的传动轴(图１３-１)。 ２) 心轴只承受弯矩的轴。 它分为固定心轴。 如自行车前轮轴[图１３-２ (ａ)]。 和转动心轴。 如滑轮轴[图１３-２ (ｂ)]。 ３) 转轴同时承受转矩和弯矩的轴。 如减速器轴(图１３-３)。 机器中大多数轴都属于这类。 按轴线的形状不同可分为直轴(图１３-４)、曲轴(图１３-５) 和挠性轴(图１３-６)。 此外。 轴还可分为光轴和阶梯轴等。 下一页 返回 １３.１　轴的概述 １３.１.２　轴的材料 选择轴的材料时。 首先考虑应具有足够的强度和刚度。 同时还应考虑对应力集中的敏感性、工艺性及经济性等因素。 常用的材料主要有碳素钢、合金钢。 其次是球墨铸铁和高强度铸铁。 碳素钢有足够高的强度。 比合金钢价廉。 应力集中敏感性差。 可以进行各种热处理(调质、正火、淬火等) 及机械加工。 材料来源方便。 故应用最广。 一般机器中的轴。 采用３５、４０、４５、５０ 等优质中碳钢。 其中以４５ 钢经调质处理最为常用。 对受力较小和不重要的轴也可采用碳素结构钢。 如Ｑ２３５ Ａ 和Ｑ２７５ Ａ。 下一页 返回 上一页 １３.１　轴的概述 合金钢比碳素钢具有更高的机械性能和更好的淬透性。 用于制造高速、重载的轴。 或受力大而要求尺寸小、重量轻的轴。 以及处于高温、低温或腐蚀介质中工作的轴。 常用的合金钢有２０Ｃｒ、３８ＳｉＭｎＭｏ、３５ＳｉＭｎ、４０ＭｎＢ 等。 但合金钢对应力集中较敏感。 且价格较贵。 在一般工作温度下。 合金钢和碳钢具有相近的弹性模量。 所以采用合金钢并不能提高轴的刚度。 对于形状复杂的轴也可采用球墨铸铁和高强度铸铁。 铸造工艺性好。 具有吸振性好、强度较高、成本低等优点。 但铸件质量不易控制。 球墨铸铁和高强度铸铁的机械强度比碳钢低。 易于得到较复杂的外形。 耐磨性好。 对应力集中敏感性低。 故应用日趋增多。轴的常用材料可参阅表１３-１。 下一页 返回 上一页 １３.１　轴的概述 １３.１.３　轴的设计基本准则 一般情况下。 轴设计的基本准则应该满足以下两个要求: １) 具有足够的承载能力。 即轴必须具有足够的强度和刚度。 以保证能正常工作。 ２) 具有合理的结构。 应使轴上零件定位和固定可靠且便于装拆。 同时轴加工方便、成本降低。 返回 上一页 １３.２　轴的结构设计要求 图１３-７ 所示为一齿轮减速器轴。 安装轮毂的部分①、④称为轴头。 轴上被支承的部分③、⑦称为轴颈。 连接轴颈和轴头的部分②、⑥称为轴身。 轴上的环形部分⑤称为轴环。 轴的结构设计就是合理地定出轴的各部分几何形状和尺寸。 保证轴具有足够的强度和刚度。 由于影响轴的结构因素很多。 具体情况各异。 所以轴没有标准结构。 结构设计时。主要考虑以下几方面的问题。 １.轴上零件的装配方案 轴的结构设计就是合理地定出轴的各部分几何形状和尺寸。 保证轴具有足够的强度和刚度。 由于影响轴的结构因素很多。 具体情况各异。 所以轴没有标准结构。 结构设计时。主要考虑以下几方面的问题。 １.轴上零件的装配方案 下一页 返回 １３.２　轴的结构设计要求 ２.轴上零件的定位和固定 轴上的每个零件都应该有确定的工作位置。 既要定位准确。 又要固定牢靠。 一般情况下。 应在轴向和周向均加以固定。 (１) 轴上零件的轴向定位和固定 为防止轴上零件的轴向移动。 常需轴向定位。 常用的方法有以下几种: １) 轴肩或轴环。 用于传递轴向力的轴肩。 是最简单可靠的结构。为了保证轴上零件端面能靠紧轴肩(或轴环) 定位面。 轴肩(或轴环) 的过渡圆角半径ｒ 必须小于轴上零件毂孔的圆角半径ｒ１ [图１３-８ (ａ)] 或倒角高度Ｃ１ [图１３-８ (ｂ)]。 轴肩(或轴环) 的高度ｈ应取(０.０７ ｄ ＋３ ｍｍ) ~ (０.１ ｄ ＋５ ｍｍ) 。轴环宽度一般取ｂ≈１.４ｈ。 滚动轴承的定位轴肩尺寸。 下一页 返回 上一页 １３.２　轴的结构设计要求 由轴承标准规定的尺寸确定。 仅为加工和装配方便而设计的非定位轴肩。 轴肩高度和过渡圆角半径没有严格的规定。 一般可取轴肩高度ｈ ＝ １.５ ~ ２ ｍｍ。 半径ｒ≤ (Ｄ －ｄ) /２。 ２) 套筒。 当轴上两零件相距较近时。 使用套筒来相对固定(图１３-９)。 为使轴上零件定位可靠。 应使轴段长度比零件毂长短２ ~ ３ ｍｍ。 但套筒与轴配合较松。 两者难以同心。不适宜用在高速转轴上。 ３) 圆螺母。 当轴上两个零件之间的距离较大。可采用圆螺母压紧零件端面来轴向固定(图１３