軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、 課程名稱機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)學(xué)時(shí)4教學(xué)內(nèi)容軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)進(jìn)程中的位置第 次授課班級11級機(jī)電一體化專業(yè)上課地點(diǎn)多媒體室上課時(shí)間周 第 節(jié) 至 第 節(jié)教學(xué)重點(diǎn)軸的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)專業(yè)能力目標(biāo)社會能力目標(biāo)方法能力目標(biāo)1、了解軸的功用、分類和常用材料；2、熟悉軸上零件的定位和固定方式； 3、初步掌握軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法；1、小組合作能力；2、語言表達(dá)能力；3、自我表現(xiàn)的能力；1、主動思考問題的能力；2、分析問題、解決問題的能力。學(xué)習(xí)型工作任務(wù)預(yù)期效果軸的常見結(jié)構(gòu)1、知曉軸的功用和常用材料；2、熟悉國上零件的定位和固定方式，及其工藝要求。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能初步使用用類比法設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)。學(xué)習(xí)資料教材、多

2、媒體課件、習(xí)題冊、學(xué)習(xí)工作頁教 學(xué) 過 程 設(shè) 計(jì)步驟教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動教學(xué)時(shí)間分配教學(xué)備注1課題引入從在機(jī)械中的廣泛應(yīng)用引出軸及其功用32軸的分類與材料講授軸的類型聽講并理解8結(jié)合實(shí)例組織討論生活、生產(chǎn)中常見機(jī)械中軸的類型討論8講授軸的常用材料及其特點(diǎn)討論、聽講6講討結(jié)合3軸的常見結(jié)構(gòu)展示軸的結(jié)構(gòu)，講授軸的組成聽講6講授軸上零件的定位和固定方式，及其結(jié)構(gòu)要求觀察、討論14演示討論講授軸的結(jié)構(gòu)的工藝性聽講并理解8組織討論實(shí)例：軸上零件的固定方式思考、討論8組織討論實(shí)例：軸的結(jié)構(gòu)的合理性討論12督查、指導(dǎo)完成工作任務(wù)8-1-1：分析軸的結(jié)構(gòu)18點(diǎn)評745軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)講授軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟聽講

3、并理解12結(jié)合實(shí)例組織討論實(shí)例：減速器低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)討論10督查、指導(dǎo)完成任務(wù)8-1-2：設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)15點(diǎn)評、總結(jié)8課后小結(jié)課堂教學(xué)信息反饋：課后學(xué)生情況反饋：作業(yè)布置完成練習(xí)冊。教 學(xué) 相 關(guān) 知 識備注【課題引入】軸是組成機(jī)器中的最基本的和主要的零件。一切作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的傳動零件，都必須安裝在軸上才能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)和傳遞動力。功用：支承回轉(zhuǎn)零件并傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩。8.1 軸的類型和材料一、軸的類型1、按軸的軸線形狀直軸：直軸在生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛：分為光軸和階梯軸曲軸：曲軸可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動改變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動或作相反的運(yùn)動轉(zhuǎn)換。撓性軸：撓性鋼絲軟軸是由幾層緊貼在一起的鋼絲層構(gòu)成的軟軸，它可以把扭矩和旋轉(zhuǎn)

4、運(yùn)動靈活地傳到任何位置。2、按軸所承受載荷不同心軸：是用來支承轉(zhuǎn)動的零件，只受彎曲作用而不傳遞轉(zhuǎn)矩。車輛用的轉(zhuǎn)動心軸；支承滑輪用的固定心軸。轉(zhuǎn)軸：轉(zhuǎn)軸的應(yīng)用特點(diǎn)是既支承轉(zhuǎn)動零件又傳遞動力，同時(shí)承受彎曲和扭轉(zhuǎn)兩種作用。傳動軸：只受扭轉(zhuǎn)作用而不受彎曲作用。討論：自行車的前輪軸、中軸和后輪軸是？車床主軸、后輪驅(qū)動的汽車前輪軸、后軸軸又是？二、軸的材料1、優(yōu)質(zhì)碳素鋼，如45：價(jià)廉，對應(yīng)力集中不敏感，應(yīng)用最為廣泛。2、合金鋼，如40Cr：承載能力強(qiáng)，重量較輕及耐磨性等。3、球墨鑄鐵：可代替鋼制造外形復(fù)雜的曲軸和凸輪軸。8.2軸的常見結(jié)構(gòu)一、軸的主要組成部分軸頸 與軸承配合的軸段。其直徑應(yīng)符合軸承的內(nèi)徑系

5、列。軸頭 支撐傳動零件的軸段。其直徑應(yīng)符合軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列。軸身 連接軸頸和軸頭的軸段。軸肩和軸環(huán) 階梯軸上截面變化之處。二、軸的結(jié)構(gòu)在考慮軸的結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)滿足三個(gè)方面的要求，即：安裝在軸上的零件，要牢固而可靠地相對固定；軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工和盡量減少應(yīng)力集中：軸上的零件要便于安裝和拆卸。1、軸上零件的固定(1)軸上零件的軸向固定軸肩或軸環(huán)固定結(jié)構(gòu)簡單，定位可靠和能夠承受較大軸向力，常用。用軸端擋圈、軸套和圓螺母等固定軸端擋圈只適用于軸端零件的固定。為了防止軸端擋圈松動，應(yīng)采用帶有鎖緊裝置的固定形式。軸套(也稱套筒)：一般用在兩個(gè)零件的間距較小的場合。圓螺母：一般在無法采用軸套，或嫌軸套太長而選用

6、的。圓螺母裝拆方便，固定可靠，能承受較大的軸向力。其它一些軸向固定形式對受軸向力不大的或是為了防止零件偶然沿軸向竄動的場合，可用圓錐銷固定、緊定螺釘固定和彈性擋圈固定等形式。（2）軸上零件的周向固定用鍵作周向固定：應(yīng)用最廣。用過盈配合作周向固定：用壓入法或溫差法裝配。2、軸的結(jié)構(gòu)工藝性(1) 軸的形狀力求簡單，以便于加工和檢驗(yàn)，軸上的臺階數(shù)不宜過多。(2) 軸肩處的過渡圓角半徑 r應(yīng)小于零件孔的圓角半徑R或倒角 C：(3) 需經(jīng)磨削加工的表面，在軸肩處應(yīng)設(shè)置砂輪越程槽。(4) 軸上若要車螺紋，在螺紋尾部留有退刀槽。(5) 軸端應(yīng)有倒角，必要時(shí)為軸的兩端應(yīng)設(shè)中心孔。(6) 為了加工方便，對于在同

7、一軸上軸徑相差不大軸段的鍵槽，應(yīng)盡可能采用同一規(guī)格的鍵槽尺寸，并且要安排在同一加工直線例：分析圖例軸上零件的固定方式和軸的工藝結(jié)構(gòu) 例：指出圖中軸的結(jié)構(gòu)有哪些不合理的地方？【任務(wù)8-1-1】分析軸的結(jié)構(gòu)8.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足三個(gè)方面的要求：軸上零件要可靠的定位和固定；軸上零件要便于安裝和拆卸；軸的工藝性要好：便于加工、盡量減小應(yīng) 力集中等。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟：1、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑P軸所傳遞的功率，KW；n軸的轉(zhuǎn)速，r/min；A與材料有關(guān)的系數(shù)，查表24-2。說明： 估算的軸徑作為軸的最小直徑； 若該軸段要安裝標(biāo)準(zhǔn)件，應(yīng)將計(jì)算值圓整成相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值。對于設(shè)有健槽的軸，應(yīng)增大

8、直徑以補(bǔ)償鍵槽對軸的影響：單鍵時(shí)軸徑增大3%-5%;雙鍵(同一截面）時(shí)軸徑增大7%-10% 。當(dāng)作用在軸上的彎矩較小時(shí)，A值取較小值；反之，取較大值。2、設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)，畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖3、確定各軸段的直徑和長度。確定各軸段直徑若軸徑的變化是為了固定零件或承受軸向力，則直徑變化應(yīng)大些，一般可?。?-8）mm；若軸徑的變化是為了裝配方便或區(qū)別加工表面則直徑變化可小些，一般可取（1-3）mm ；當(dāng)軸段裝有滾動軸承、聯(lián)軸器等標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，軸徑應(yīng)取相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值?！纠恳阎钚≥S段的直徑為30mm，試確定其它各軸段的直徑。 確定各軸段長度各軸段的長度是由所裝零件的輪轂的位置和寬度決定。注意：采用軸套、圓螺母、軸端擋圈固定時(shí)，軸的端面與零件端面應(yīng)留有距離L，一般可取L=（1-3）mm。【例】已知軸傳遞功率30KW,轉(zhuǎn)速n=970r/min,材料為45鋼，齒輪和聯(lián)軸器的寬度均為60mm,采用深溝球軸承