机械设计课程设计轴的设计

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。 4.1 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。如.车辆轴和滑轮轴。 2.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。 3.转轴：同时承受弯矩和扭矩的轴，既支承零件又传递转矩。如减速器轴。 4.2 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。 2. 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。 2 3. 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 。 4.3 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 配 合 部 份称 为 轴身 ， 起 定 位 作 用 的 阶 梯 轴 上 截面 变 化 的部 分 称 为 轴 肩 。 轴 结 构 设 计 的 基 本 要 求有 ： （ 1）、 便 于 ...