1 第四章轴的设计机器上所安装的旋转零件,例如带轮、齿轮、联轴器和离合器等都必须用轴来支承,才能正常工作,因此轴是机械中不可缺少的重要零件
本章将讨论轴的类型、轴的材料和轮毂联接,重点是轴的设计问题,其包括轴的结构设计和强度计算
结构设计是合理确定轴的形状和尺寸,它除应考虑轴的强度和刚度外,还要考虑使用、加工和装配等方面的许多因素
1 轴的分类按轴受的载荷和功用可分为:1
心轴:只承受弯矩不承受扭矩的轴,主要用于支承回转零件
车辆轴和滑轮轴
传动轴:只承受扭矩不承受弯矩或承受很小的弯矩的轴, 主要用于传递转矩
如汽车的传动轴
转轴:同时承受弯矩和扭矩的轴,既支承零件又传递转矩
2 轴的材料主要承受弯矩和扭矩
轴的失效形式是疲劳断裂,应具有足够的强度、韧性和耐磨性
轴的材料从以下中选取:1
碳素钢优质碳素钢具有较好的机械性能,对应力集中敏感性较低,价格便宜,应用广泛
例如:35、45、50 等优质碳素钢
一般轴采用45 钢,经过调质或正火处理;有耐磨性要求的轴段,应进行表面淬火及低温回火处理
轻载或不重要的轴,使用普通碳素钢Q235、Q275等
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合金钢合金钢具有较高的机械性能,对应力集中比较敏感,淬火性较好,热处理变形小,价格较贵
多使用于要求重量轻和轴颈耐磨性的轴
例如:汽轮发电机轴要求,在高速、高温重载下工作,采用27Cr2Mo1V、38CrMoAlA等
滑动轴承的高速轴,采用20Cr、20CrMnTi等
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球墨铸铁球墨铸铁吸振性和耐磨性好,对应力集中敏感低,价格低廉,使用铸造制成外形复杂的轴
例如:内燃机中的曲轴
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3 轴的结构设计如图所示为一齿轮减速器中的的高速轴
轴上与轴承配合的部份称为轴颈,与传动零件配合的部份称为轴头,连接轴颈与轴头的非