第13章轮及其与轴的连接_13703880

轴及轴毂联接§1 概述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。

一、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。

二、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。

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。

三、设计轴的要求轴的设计一般应解决轴的结构和承载能力两方面的问题。

具体的说，轴的设计步骤有：（1）选择轴的材料；（2）初步估算轴的直径；（3）进行轴的结构设计；（4）精确校核（强度、刚度、振动等）；（5）绘制零件的工作图§10—2 轴的结构设计如教材图10-6所示为一齿轮减速器中的的高速轴。

轴传动原理图
轴传动原理图是一种常见的机械传动方式，主要由两个轴和相互连接的齿轮组成。

这种传动方式通常用于将动力从一个轴传递到另一个轴上，同时改变转速和转矩。

在轴传动原理图中，一个轴被称为输入轴，另一个轴被称为输出轴。

它们通过一对齿轮连接在一起，其中一个齿轮位于输入轴上，另一个齿轮位于输出轴上。

这两个齿轮的齿数可能不同，从而实现了转速和转矩的改变。

当输入轴转动时，通过齿轮的啮合，齿轮上的齿会逐个传递给输出轴上的齿轮。

根据齿轮大小的差异，输入轴的转速可以被放大或减小到输出轴上。

同时，输入轴的转矩也会通过齿轮的传递转移到输出轴上，但由于能量守恒的原则，输出轴的转矩可能会有所改变。

轴传动原理图中还可以看到一些其他的组件，比如轴承和润滑系统。

轴承主要用于减少机械摩擦和支撑轴的转动，保证传动的稳定性和寿命。

润滑系统则用于在齿轮传动过程中减少摩擦，同时冷却和清洁齿轮，提高传动效率和使用寿命。

总的来说，轴传动原理图显示了齿轮传动的基本原理，通过齿轮的啮合将动力从输入轴传递到输出轴上，并改变转速和转矩。

通过合理设计和选择合适的齿轮尺寸，轴传动可以满足不同应用的需求。

齿轮与轴的连接方式齿轮传动设计1、选择材料及确定许用应力考虑到传动功率不大（1P =2.85kw ）,所以齿轮选择软齿面。

由已知条件（单向传动、载荷较平稳）通过查《机械设计基础》表11-1，小齿轮选用40Cr 调质，齿面硬度217~286HBS ，1lim H σ=730Mpa ，1FE σ=580Mpa ；大齿轮选用45钢调质，齿面硬度197~286HBS ，2lim H σ=600Mpa ，2FE σ=450Mpa 。

由表11-5，取H S =1.1,F S =1.25。

所以，[]1H σ=HH S 1lim σ=Mpa 1.1730=664Mpa[]2H σ=Mpa 1.1600=545Mpa[]1F σ=FFE S 1σ=Mpa 25.1580=464Mpa[]2F σ=Mpa 25.1450=360Mpa2、按齿面接触强度设计根据表11-2，设齿轮按8级精度设计。

由表11-3取载荷系数K=1.2,由表11-6取齿宽系数d φ=0.8,小齿轮转矩1T =0.48×510N·mm,由表11-4取EZ =188,又HZ ,所以[]3211112⎪⎪⎭⎫⎝⎛+≥H HE d Z Z KT d σμμφ=3255455.21886168.01048.02.12⎪⎭⎫⎝⎛⨯+⨯⨯⨯⨯≈49.99mm取1Z =20，2Z =01i 1Z =6×20=120（《机械设计指导》表16-2） 模数m=111Z d =2099.49㎜=2.5 齿宽b=d φ11d =0.8×49.99mm=39.99mm大齿轮的齿宽b=40mm 小齿轮的齿宽b=45mm取2b =45mm,1b =50mm,按表4-1取m=2.5mm,实际的11d =1Z m=20×2.5mm=50mm,12d =120×2.5mm=300mm 中心距1a =21211d d +=175mm 验算轮齿弯曲强度齿形系数1Fa Y =2.94（图11-8）,1Sa Y =1.56（图11-9）2Fa Y =2.13,2Sa Y =1.811F σ=121112z bm Y Y KT Sa Fa =205.299.3956.194.21048.02.1225⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=105.7Mpa ≤[]1F σ=464Mpa 2F σ=11221Sa Fa Sa Fa F Y Y Y Y σ=56.194.281.113.27.105⨯⨯⨯Mpa=88.85Mpa ≤[]2F σ=360Mpa,安全。