资源简介

项目三 机械传动装置及零部件
课题一 主轴传动装置及零部件
任务一 认识数控机床主轴零部件
【课题名称】
轴的类型、材料和结构
【教学目标与要求】
一、知识目标
1）了解轴的类型和常用材料。
2）熟悉轴上零件的定位和固定方法及轴的结构工艺性。
二、能力目标
1）能正确选择轴的材料。
2）能正确选择轴上零件的定位和固定方法。
三、素质目标
1）了解轴的功用、类型和常用材料。
2）熟悉轴上各段的名称及其用途。
四、教学要求
1）了解轴的分类及常用材料。
2）熟悉轴的各部分名称、轴上零件的周向与轴向定位和固定方法。
3）了解轴的结构工艺性。
【教学重点】
轴的常用材料及轴上零件的轴向定位方法。
【难点分析】
轴上零件的轴向定位方法的选择。
【分析学生】
由于学生的识图水平所限，对轴的装配图要给予熟悉认识的过程。轴上零件的轴向定位方法很多，各有特点，但学生由于缺少实践经验，不能理解如何正确选择合理的轴向定位，需要耐心讲解。
【教学思路设计】
先读懂装配图，后作仔细的说明，比较各种固定方法的优点。
【教学安排】
2学时（90分钟）
【教学过程】
轴是机械传动中非常重要的零件，起到支承轴上零件并一起传递运动和动力的作用。
一、轴的类型和材料
1）类型 按承受载荷的变形情况分为转轴、心轴和传动轴三种；按外形可分为直轴和曲轴。
2）轴的材料 轴的功能决定了轴必须具有一定的强度和刚度才能正常工作，所以选用碳含量适中的碳素钢和合金钢，以45钢和40Cr最为常用。为了提高轴的力学性能，使用前要作热处理，特别是合金钢，只有经过热处理后，才能发挥其优势。由于球磨铸铁的吸振性和耐磨性较好，也应用于制造内燃机的曲轴。
二、轴的结构
轴上各段名称为：与轴承相配合处称为轴颈，与轴上零件配合处称为轴头，连接轴头和轴颈处称为轴身。
除了与轴上零件相配合处的尺寸要相匹配外，其余轴身部分尽可能按照标准直径系列来选择。
应用最多的轴为阶梯轴，这是从方便安装和轴上零件的定位与固定的角度来考虑的。
1. 轴上零件的定位和固定
1）轴向定位和固定 轴上零件必须有准确可靠的轴向定位来保证零件安全运转，轴向定位的方法有很多，常用轴肩或轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈，也可采用弹性挡圈和紧固螺钉。各种方法各有特点，要根据安装方便和使用条件来确定，如轴肩、轴环和套筒定位效果较好，能承受较大的轴向力；弹簧挡圈与紧固螺钉结构简单，但承载能力较差。轴肩的尺寸选定要尽量符合规定标准。
2）周向固定 目的是用于传递转矩且不能与轴产生相对转动。最常用的方法是选用键连接，而轴承与轴的配合选用过盈配合，也可以选用销钉连接，但只能传递较小的扭矩。
2. 轴的结构工艺性
工艺性指方便轴的加工和装拆两个方面。按从左向右安装轴上零件，径向尺寸需要从小到大，使安装快捷又不损伤其他配合表面。从保证加工的角度考虑，在轴肩处设置越程槽，保证外径磨削到位；在轴肩处设置退刀槽，保证尖刀能切削完整的螺纹齿形，而又不与轴肩相撞；有时还要为磨削预置中心孔。
3. 减少应力集中，提高轴的抗疲劳强度
轴的失效大都是由于长期使用疲劳强度不足而引起的扭断，减少应力集中可保证轴的强度和使用寿命。具体方法有以下几种：
1）降低应力集中 特别应当注意的是在轴的截面发生突然变化的轴肩处，其受到的当量弯矩比较大，且加工中如果没有选择合适的过渡圆角，可产生应力集中导致疲劳断裂。
2）提高轴的表面加工质量 表面粗糙值小，表明高低不平部分少。而轴的疲劳裂纹常从表面粗糙的部位开始，所以应当选用表面粗糙度值较小的加工方法，或在加工后增加喷丸等其他表面强化方法，以提高轴的抗疲劳强度。
三、 轴的失效形式
轴的失效形式有很多，在正常使用中，以疲劳断裂最为常见，而弯曲和突然断裂是在冲击和过载时才发生。
四、设计轴的基本要求
设计轴时应满足足够的强度和刚度，以保证正常工作，同时也要具有合理的结构，方便加工与安装。
五、小结
1）常将轴分成心轴、转轴和转动轴三类。在常用材料中， 45和40Cr钢具有一定的强度和韧性。
2）轴的结构要方便加工和安装，还要有足够的强度，常用阶梯轴。轴的周向和轴向定位与固定方法很多，应根据工作条件来选择。
3）轴的正常失效是疲劳断裂，设计时要考虑强度和工艺两方面因素。
六、布置作业

展开更多......

收起↑