轴设计例题
机械设计
轴一、典型例题例15-1图1为轴上零件的两种布置方案，功率由齿轮A输入，齿轮1输出扭矩T1，齿轮2输出扭矩T2，且T1＞T2。
试比较两种布置方案各段轴所受的扭矩是否相同?a b例15-1 图1答：各轴段所受转矩不同，如例15-1图2所示。
方案a：T max = T1，方案b：T max = T1+ T2。
a b例15-1 图2例15-2图3分析图a）所示传动装置中各轴所受的载荷（轴的自重不计），并说明各轴的类型。
若将卷筒结构改为图b）、c）所示，分析其卷筒轴的类型。
题15-2图3答：Ⅰ轴：只受转矩，为传动轴；Ⅱ轴：除受转矩外，因齿轮上有径向力、圆周力等，还受弯矩，是转轴；Ⅲ轴：不受转矩，只受弯矩，是转动心轴；Ⅳ轴：转矩由卷筒承受，轴不受转矩，只受弯矩，是转动心轴；卷筒结构改为图b，Ⅴ轴仍不受转矩，只受弯矩，轴不转动，是固定心轴；卷筒结构改为图c，Ⅵ轴除了受弯矩外，在齿轮和卷筒之间轴受转矩，是转轴；例15-3图4为轴系零件的结构装配图，请指出结构设计中的错误。
先在错误之处用一根第2：轴的左端伸出太长第3：轴承与轴之间不能用键，是靠两者的紧配合来传递扭矩第4：轴肩太高，轴承不能拆卸第5：齿轮与轴之间无键联接第6：轴段长度应该小于零件宽度，使齿轮的轴向定位可靠第7：轴承长距离打入、压出不合理，应使轴承外一段轴径减小第8：轴承端盖与轴之间无密封装置第9：带轮左侧无轴肩作轴向固定第10：带安装在带轮上的位置不对，使带的两侧没有全部与轮槽侧面接触例15-4 试分析例15-4图6所示轴系结构中的错误，并加以改进。
图中齿轮用油润滑，轴承用脂润滑。
例15-4 图6存在问题分析：1．轴承的轴向固定、调整，轴向力传递方面错误1）轴系采用全固式结构，两轴承反装不能将轴向力传到机架，应该为正装。
2）全固式结构中，轴左端的弹性挡圈多余，应去掉。
3）端盖处没有调整垫片，不能调整轴承游隙。
2．转动零件与固定零件接触，不能正常工作方面错误1）轴右端的联轴器不能接触端盖，用端盖轴向定位更不行。
轴的设计实例
7）画扭矩图
8）画当量弯矩图
2 M ca = M 2 + αT） 单向运转， α = 0.6 （
α
3.按弯、扭合成强度校核计算
当量弯矩最大截面如C截面 1）确定危险截面位置 当量弯矩不大，但直径较小的截面如D截面
C 2）强度校核计算： 截面：σ C =
M C右
3 0.1d C
=
613.37 × 1000 = 14.54MPa〈[σ −1b ] = 60MPa 3 0.1 × 75
d 4 = d 3 + 2h′3 = d 3 + 2 × 2.5 = 70 + 5mm = 75mm
d7
d6
d2
d1
各段轴直径： 各段轴直径：
d 1 = d min = 55 mm
d 2 = d1 + 2h1 = d1 + 2 × 0.08d1 = 55×1.16mm = 63.8mm, 取d 2 = 65mm
d 3 = d 2 + 2 h ′2 = d 2 + 2 × 2 .5 = 65 + 5 mm = 70 mm (滚动轴承孔径为 5倍数）
d 4 = d 3 + 2h′3 = d 3 + 2 × 2.5 = 70 + 5mm = 75mm
d 5 = d 4 + 2h4 = d 4 + 2 × 0.08d 4 = 75 × 1.16mm = 87mm, 取d 5 = 85mm
滚动轴承 大齿轮 滚动轴承 联轴器
2）考虑轴上零件的装拆、定位、固定要求，应轴制成阶梯轴
滚动轴承 大齿轮 滚动轴承 联轴器
考虑左轴承和大齿轮的定位及固定，应制轴肩和轴环 考虑左轴承和大齿轮的定位及固定，应有套筒
轴及滚动轴承习题和例题
轴及滚动轴承习题和例题一、选择题1.工作时承受弯矩并传递转矩的轴，称为。
(1) 心轴 (2) 转轴 (3) 传动轴2.工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为。
(1) 心轴 (2) 转轴 (3)传动轴3.工作时以传递转矩为2，不承受弯矩或弯矩很小的轴，称为。
(1) 心轴 (2) 转轴 (3) 传动轴4.自行车的前轴是。
(1) 心轴 (2) 转轴 (3) 传动轴5.自行车的中轴是。
(1) 心轴 (2) 转轴 (3) 传动轴6.如图所示，超重绞车从动大齿轮1和卷筒2与轴3相联接的三种形式。
图a为齿轮与卷筒分别用键固定在轴上，轴的两端支架在机座轴承中；图b为齿轮与卷筒用螺栓联接成一体，空套在轴上，轴的两端用键与机座联接；图c为齿轮与卷筒用螺栓联接成一体，用键固定在轴上，轴的两端支架在机座轴承中，以上三种形式中的轴，依次为。
(1)固定心轴，旋转心轴，转轴(2) 固定心轴，转轴，旋转心轴(3) 旋转心轴，心轴，固定心轴(4) 旋转心轴，固定心轴，转轴(5) 转轴，固定心轴，旋转心轴(6) 转轴，旋转心轴，固定心轴7.如图所示，主动齿轮1通过中间齿轮2带动从动齿轮3传递功率，则中间齿轮2的轴是。
(1) 心轴 (2) 转轴 (3) 传动轴8.轴环的用途是。
(1) 作为轴加工时的定位面 (2)提高轴的强度(3) 提高轴的刚度（4）使轴上零件获得轴向定位9.当轴上安装的零件要承受轴向力上四，采用来进行轴向固定，所能承受的轴向力较大。
(1) 螺母 (2) 紧定螺钉 (3) 弹性挡圈10.增大轴在截面变化处的过渡圆角半径，可以。
(1) 使零件的轴向定位比较可原(2) 降低应力集中(3) 使轴的加工方便11.轴上安装有过盈配合零件时，应力集中将发生在轴上。
(1)轮毂中间部位 (2)沿轮毂两端部位 (3) 距离轮毂端部为1/3轮毂长度处12.采用表面强化如辗压、喷丸、碳氮共渗、氮化、渗氮、高频或火焰表面淬火等方法，可显著提高轴的。
第四章 万向传动轴设计例题
设计实例后轮驱动在商用车里占有很大比例，总质量较大、轴距较长的商用车多采用多十字轴万向节传动。
下面以某商用车(总质量14t)为例介绍十字轴式万向传动轴的设计。
1. 传动轴的形式本传动轴为开式圆管状，由前后传动轴及中间支承等组成。
(1) 中间支承轴承由单列滚子轴承改为圆锥滚子轴承，可以提高寿命。
(2) 为了改善套管叉的工艺性，降低传动噪声，采用组焊的套管叉，采用防尘装置。
2. 设计依据(1) 发动机。
型号：EQB210直列六缸柴油机最大功率P：155kW /2500 r/minemax最大扭矩T：658N·memaxi 6.938(2) 变速器的最大传动比=maxi0.8最小传动比=min(3) 传动轴的结构参数。
①前传动轴长L：1090mm1后传动轴长L：1400～1450mm2②轴管：外径D：89 mm内径d：82mm③滚针轴承：滚针长度：24mm滚针有效工作长度：17.1mm滚针直径：3mm滚针数：28④十字轴：轴颈：24mm端面距：168mm油孔直径：6mm⑤万向节叉：端面距：86mm允许转角：20°⑥传动轴花键(矩形)：外径D：48mmh内径d：42mmh齿数n：8齿宽：12mm定心方式：齿侧满载静止时花键的啮合长度L：130mmh3. 传动轴的临界转速确定由式(4-26)可得临界转速n为c8c 21.2101.2106907n =⨯=⨯=r/min 发动机最大功率时的转速为2500p =n r/min ，故当汽车以最高速度行驶时，传动轴的最大转速min /31258.0/2500/min max r i n n p ===安全系数21.23125/6907/max ===n n K c由计算结果可以看出，安全系数大于理论规定的系数(理论值为1.2~2.0)。
4. 传动轴轴管扭转应力的校核计算根据式4-27可得传动轴轴管扭转应力为max c c 4416118[]300π()DT D d ττ===⋅-≤MPa 式中，max T 为最大扭矩(N·mm)，=⨯⨯==938.6106583max emax max i T T 4.565610⨯N·mm可见传动轴管能保证足够的扭转强度。
机械设计题库13_轴
轴一选择题(1) 增大轴肩过渡处的圆角半径，其优点是D 。
A. 使零件的周向定位比较可靠 B. 使轴的加工方便 C. 使零件的轴向固定比较可靠 D. 降低应力集中，提高轴的疲劳强度 (2) 只承受弯矩的转动心轴，轴表面一固定点的弯曲应力是 C 。
A. 静应力 B. 脉动循环变应力 C. 对称循环变应力 D. 非对称循环变应力σ的应力循环特性为 A 。
(3) 转轴弯曲应力b A. r = -1 B. r = 0 C. r = +1 D. -1 < r < +1 (4) 计算表明某钢制调质处理的轴刚度不够。
建议：1) 增加轴的径向尺寸; 2) 用合金钢代替碳钢；3) 采用淬火处理；4) 加大支承间的距离。
所列举的措施中有 D 能达到提高轴的刚度的目的。
A. 四种 B. 三种 C. 两种 D. 一种(5) 为提高轴的疲劳强度，应优先采用 C 的方法。
A. 选择好的材料 B. 增大直径 C. 减小应力集中 (6) 当轴上零件要求承受轴向力时，采用 A 来进行轴向定位，所能承受的轴向力较大。
A. 圆螺母 B. 紧定螺钉 C. 弹性挡圈 (7) 工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为 A 。
A. 心轴 B. 转轴 C. 传动轴 D. 曲轴 (8) 采用表面强化如滚压、喷丸、碳氮共渗、渗氮、高频感应加热淬火等方法，可显著提高轴的 C 。
A. 静强度 B. 刚度 C. 疲劳强度 D. 耐冲击性能(9) 已知轴的受载简图如图15-1所示，则其弯矩图应是C 。
图15-1 图15-2 1(10) 某轴的合成弯矩图和转矩图如图15-2所示。
设扭转切应力按对称循环变化，则最大当量弯矩是N m D 。
A. 224 B. 337 C. 450 D. 559 d (11) 一般，在齿轮减速器轴的设计中包括：① 强度校核② 轴系结构设计③ 初估轴径④ 受力min分析并确定危险剖面⑤ 刚度计算。
正确的设计程序是 C 。
轴的校核计算过程例题
轴的校核计算过程例题
本文是关于轴的校核计算过程例题的介绍。
首先，要进行轴的校核计算，必须要先确定轴的设计参数，包括轴的外径、长度、承载能力等。
然后，要确定轴承的设计参数，以及支撑轴的架台形式等。
最后，根据设计参数，准备按照轴承校核规程进行校核，计算出轴承的承载能力。
下面给出一个具体的轴的校核计算过程的例子：
假设轴的直径为d = 80 mm，长度为L = 200mm，轴承参数为：轴承类型：角接触球轴承
轴承型号：6202
搭接形式：直线搭接
架台形式：滑动架台
此时，计算轴承承载能力可按照如下步骤进行：
1、根据轴承的设计参数，计算轴承的最大负荷：
Fmax = 0.19 × d2 × c × n × E （kN）
其中d为轴外径（mm），c为轴承的接触角，n为搭接形式，E为轴承的偏心度（mm）。
本例中，c=0.24，n=1，E=0.005，则本轴承的最大负荷为：Fmax = 0.19×802×0.24×1×0.005=24.096 kN
2、根据轴的设计参数及轴承的最大负荷，计算轴的校核承载能力：
Fsc = Fmax × k ×φ（kN）
其中k为架台的滑动系数，φ为轴的倾斜修正系数。
本例中，k=0.8，φ=1，则轴承的校核承载能力为：Fsc = 24.096×0.8×1=19.272 kN
以上就是本文关于轴的校核计算过程例题的介绍，通过本文的介绍，可以了解到，轴的校核计算要综合考虑轴的设计参数及轴承的设计参数，结合架台滑动系数与轴的倾斜修正系数，计算出轴承的校核承载能力。
轴设计习题课新
0.76 0.94
Sca
Ss S 6.26 S 1.4 Ss2 S2
因此所设计的轴是安全的
《机械设计》
7、校核滚动轴承的寿命。（略） 8、校核两个键的强度。（略）
《机械设计》
要求：
本章作业题：6.4
1、最细轴径处为安装大带轮直径处，带 轮需轴向固定；
2、大带轮在装配图上可不用画出，其孔 径确定：先按弯扭合成法算出最细处直 径，然后查《机械设计课程设计》P73页 表9-7中的优先数来定具体值；
10
15
《机械设计》
各轴段的长度尺 寸如何确定？
此轴向距离应保证 轴承盖上的螺栓能
取下来
15
此处是否需要 轴端挡圈？
此处不需要，但如果此处安装的是带轮、链轮或齿轮等，则需 要轴端挡圈，起轴向固定作用！
《机械设计》
轴系装配图的完成示例：
《机械设计》
在装配图上凡是有配合的地方需要标注：
f55k6 f58H7/r6
查表6-1得：
s 1 300 MPa -1 155 MPa
查表6-1中的注释得： （也可直接计算得到）
s 0.2 0.1
c. a-a截面应力集中系数：
查附表6-1
ks 1.825
k 1.625
d. 表面状态系数及尺寸系数：
Ss
ks
s b
s 1 sa ssm
查附表6-5、附表6-4, 得，
定位联轴器直径为：d② = d① + 2×(2.5~5) mm = 53mm
轴承内径为：
d③ = d② + 2×(1~2) mm = 55mm
故可选轴承型号为：7211C
《机械设计》
机械设计题库13_轴
机械设计题库13_轴轴一选择题(1) 增大轴肩过渡处的圆角半径，其优点是 D 。
A. 使零件的周向定位比较可靠B. 使轴的加工方便C. 使零件的轴向固定比较可靠D. 降低应力集中，提高轴的疲劳强度(2) 只承受弯矩的转动心轴，轴表面一固定点的弯曲应力是 C 。
A. 静应力 B. 脉动循环变应力C. 对称循环变应力 D. 非对称循环变应力(3) 转轴弯曲应力b的应力循环特性为 A 。
A. r = -1B. r = 0C. r = +1D. -1 < r < +1(4) 计算表明某钢制调质处理的轴刚度不够。
建议：1) 增加轴的径向尺寸; 2) 用合金钢代替碳钢；3) 采用淬火处理；4) 加大支承间的距离。
所列举的措施中有 D 能达到提高轴的刚度的目的。
A. 四种 B. 三种 C. 两种 D. 一种(5) 为提高轴的疲劳强度，应优先采用 C 的方法。
A. 选择好的材料 B. 增大直径 C. 减小应力集中(6) 当轴上零件要求承受轴向力时，采用 A 来进行轴向定位，所能承受的轴向力较大。
A. 圆螺母 B. 紧定螺钉 C. 弹性挡圈(7) 工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为A 。
A. 心轴 B. 转轴 C. 传动轴 D. 曲轴(8) 采用表面强化如滚压、喷丸、碳氮共渗、渗氮、高频感应加热淬火等方法，可显著提高轴的 C 。
A. 静强度B. 刚度C. 疲劳强度D. 耐冲击性能(9) 已知轴的受载简图如图15-1所示，则其弯矩图应是 C 。
图15-1 图15-21(10) 某轴的合成弯矩图和转矩图如图15-2所示。
设扭转切应力按对称循环变化，则最大当量弯矩是 D Nm。
A. 224B. 337C. 450D. 559(11) 一般，在齿轮减速器轴的设计中包括：①强度校核②轴系结构设计③初估轴径dmin ④受力分析并确定危险剖面⑤刚度计算。
正确的设计程序是 C 。
A. ①②③④⑤B. ⑤④③②①C. ③②④①⑤D. ③④①⑤②(12) 用当量弯矩法计算轴的强度时，公式 McaM2T中系数是考虑 D 。
轴的校核(机械设计用)
（二）、Ⅰ轴的设计1、选材2、初步确定轴的最小直径3、轴的结构设计和分析参照【3】*P616例题，根据总体原则选用45#钢。
由【3】*查表21-1得：[б]B=650N/mm2，б-1=300N/mm2,τ-1=155N/mm2。
由【3】*式21-2d mi n≥A0311nN(cm)查【3】*表21-2，得A0=11，故d mi n≥11372028.5=21.4mm显然，输入轴的最小直径是安装大皮带轮处的轴径，为了使所选直径与皮带轮相适应，即协调性，考虑到电机轴径为32mm,故选取dⅠ-Ⅱ=32mm。
（安装大皮带轮处）。
参照P33页结构图，由于dⅠ-Ⅱ=32mm，轴承处可取35mm的内径，但考虑到大带轮较大，为使定位可靠，且不增加套筒，使轴承取Φ40的内径，这样不会使轴径过大，又少一套筒，结构较合理，定位也可靠。
[б]B=650N/m2，б-1=300N/mm2,τ-1=155N/mm2。
d mi n=21.4mm4.皮带轮上力的分解由于电机轴与Ⅰ轴的安装高度不在同一轴线上，故应进行力的分解：其中H 是电机轴距地面轴的高度H=132mm ，32是大齿轮Z 4距箱体底内的高度。
tg θ=aH47322d 4a -+++7为箱体底厚度。
a=300mm ，为两带轮的中心距。
∴ tg θ=300132473225.224-+++≈0.0775∴ θ=4°26′故Q r =Qcos4°26′=0.9971×1211=1207N Q ′=Qsin4°26′=94N 5、求轴上的支反力及弯距各弯距和支反力:M a =2d P 11a ⨯= 222.47689⨯=32535Nmm⑴、垂直力：R BV =3231r a 321r l l l P M )l l l (Q +--++ =5.2055.561108325355.2991207⨯--⨯=1293NR DV = R BV +P r1-Q r =1293+1108-1207=1196N ⑵、弯距 ：Mcv=R DV l 3=1196×56.5=67574Nmm ⑶、M a =32535Nmm ， R BV =1293N ，R DV =1196N M CV =67574NmmM ’CV =Q r (l 1+l 2)-M a -R BV l 2=1207(94+149)-32535-1293×149=67640Nmm M BV =Q r l 1=1207×94=113270Nmm 。
轴的设计计算(主动轴)
d1 =25 (mm ) ， d 2 = d1 +2h=25+2×1.5=28 (mm )
考虑到该轴段上的密封件尺寸，取 d 2 =28 (mm )
轴承初选 6306 深沟球轴承。轴承宽度 B=19 (mm )
d 3 =30mm
d 4 =32mm
d 7 =30mm
d 6 =37mm
d 5 = d 4 +2h=32+2×(0.07～0.1)×37
联轴器处
4T = 22.64 <[ σ p ]=(100～120)MPa dhl
L=40mm
l=40- =36 h=7 l=40-4=36 h=7mm
σp =
4 × 43500 = 27.62 <[ σ p ]=(100～120)MPa 25 × 7 × 36
故所选键连接合适
3
则 从动轴 d ≥ c
P =(118～107) n
3
2.23 =19.55～17.73 490
考虑键槽 d×1.05≥18.62～20.53
该轴外端安装有联轴器，选用弹性套柱销联轴器
T
C
=KT=1.5×9550 2.23 =261.84
122
孔径为 25 (mm )
3 轴的结构设计 根据轴上零件的定位、装拆方便的需要，同时考虑到强度的原则，主动轴和从 动轴均设计为阶梯轴。 (1) 轴径确定
R VA = RVB =0.5 Ft =836.5N
M HC = 49.5 × 304.5 = 15073 ( N ⋅ mm)
M VC =49.5×836.5=41407 ( N ⋅ mm) 转矩 T=43500 ( N ⋅ m)
M C = M HC + M VC = 15073 2 + 41407 2 =44065 ( N ⋅ mm)
轴的设计计算及校核实例
轴的设计计算及校核实例
轴是用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、链轮、凸轮等。
轴的设计计算主要包括选材、结构设计和工作能力计算。
以下是一个轴的设计计算及校核实例：
1. 按扭矩初算轴径：选用45#调质，硬度217-255HBS。
根据（）2表14-1、P245（14-2）式，并查表14-2，取c=115，得d≥115×(5.07/113.423)1/3mm=40.813mm。
考虑有键槽，将直径增大5%，则d=40.813×(1+5%)=4
2.854mm。
初选d=50mm。
2. 选择轴承：因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列角接触球轴承。
参照工作要求并根据，根据d=50mm，选取单列角接触球轴承7208AC型。
在进行轴的设计时，需要考虑多方面的因素，并进行详细的计算和校核。
如果你需要进行轴的设计计算，建议咨询专业的工程师或查阅相关设计手册。
机械设计轴结构改错例题
2 34
6
7
1．键过长；
2．过定位，轮毂宽应大于配合轴段长度；
3．轴承内圈轴向定位台肩过高；
4．箱体端面应留出和端盖接触的凸台；
5．应加密封垫圈，端盖和轴应留有 间隙
6．应设一轴肩，便于轴承安装；
7．应在轴上开设联轴器定位台肩；
8．轴头应开设键槽。
01
——定位轴肩过高
02
——键的长度太短
03
——两个键应在同一母线上
02
有间隙
齿轮
——与齿轮轮毂相配的轴头 长度应小于轮⑥ 毂长度
③
①
②
④
04
⑤
06
——定位轴肩过高
——左端轴承内圈和套筒装 不上
——齿轮没有周向固定
——左端轴承应的窄边应与 右端轴承的窄边相对安装
五．端盖孔与轴径间无间隙； 六．端盖无密封油毡 七．多一个套筒，并与轴承端盖接触； 八．无定位轴肩 九．无键槽 一．轴承端盖与箱体间无调整密封垫片； 二．推力轴承应成对使用，宽边相对或者窄边相
0 7 联轴器无法轴向定位；
0 8 键槽应开在同一母线上；
09 齿轮周向无定位；
10
轴承和轴颈之间属于过盈配合，不需 键联接。
①
⑧
① ⑧
② ④
③
⑩ ⑥
⑦⑩
⑤
③
⑨
轴承端盖与箱体间无调整垫片；② 键顶部与键槽顶部接触；③ 两键槽不在轴的同一母线上； ④ 端盖孔与轴径间无间隙； ⑤ 多键槽；⑥ 轴的长度等于轮毂长度；⑦ 无定位轴肩；⑧ 轴 承未相对安装；⑨ 轴颈长度与端盖相接触；⑩ 无挡油环。
对安装；轴承剖面线内、外圈不一致。 三．轴长应比轮毂短 四．键槽过长
机械设计题库轴
机械设计题库轴一、选择题1.转轴承受C；心轴承受B。
A.扭矩B.弯矩C.扭矩和弯矩。
2.轴环的用途是B。
A．作为加工时的轴向定位B．使轴上零件获得轴向定位C．提高轴的强度D．提高轴的刚度3.当采用轴肩定位轴上零件时，零件轴孔的倒角应A轴肩的过渡圆角半径。
A．大于B．小于C．大于或等于D．小于或等于4.当轴上零件要求承受轴向力时，采用A来进行轴向定位，所能承受的轴向力较大。
A.圆螺母B.弹性挡圈C.紧定螺钉5.轴上零件周向固定目的是为了保证轴能可靠地传递运动和转矩防止轴上零件与轴产生相对转动、下面哪种固定方式是轴上零件的周向固定方法C。
A.套筒B.圆锥面C.平键连接6.下列轴向固定方式中不能承受较大的轴向力的是CA.轴肩B.轴环C.螺钉锁紧挡圈D.圆螺母7.工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为A。
A、心轴；B、转轴；C、传动轴；D、曲轴。
8.按弯曲扭转合成计算轴的应力时，要引入系数α，这是考虑C。
A、轴上键槽削弱轴的强度；B、合成正应力与切应力时的折算系数；C、正应力与切应力的循环特性不同的系数；D、正应力与切应力方向不同。
9.根据轴的承载情况，A的轴称为转轴。
A、既承受弯矩又承受转矩；B、只承受弯矩不承受转矩；C、不承受弯矩只承受转矩；D、承受较大轴向载荷。
10.对于受对称循环的转矩的转轴，计算当量弯矩时，α应取C。
A、0.3；B、0.6；C、1；D、1.3。
二、填空题1.轴上需车制螺纹的轴段应设_退刀槽槽，需要磨削的轴段应设_砂轮越程槽。
2.当轴上的键槽多于一个时，应使各键槽位于同一直线____；与滚动轴承想相配的轴颈直径应符合滚动轴承内孔__直径标准。
3.当轴上零件要求承受轴向力时，采用圆螺母来进行轴向定位与固定，所能承受的轴向力较大。
4.在轴径的初步估算中，轴的直径是按抗扭强度确定的。
5.为便于零件的装拆、定位，一般机械中的轴都设计成阶梯轴形状。
6.按弯曲扭转合成计算轴的应力时，折合系数α是考虑应力循环特性差异影响的系数。
机械设计轴的设计案例
例 图示为用于带式输送机的单级斜齿圆柱齿轮减速器。
减速器由电动机驱动。
已知输出轴传递功率P=11kW ，转速n=210r/min ，作用在齿轮上的圆周力Ft=2618N ，径向力Fr=982N ，轴向力Fa=653N ，大齿轮分度圆直径d 2=382mm ，轮毂宽度B=80mm 。
试设计减速器的输出轴。
解：1.选择轴的材料并确定许用应力选用45钢正火处理，由表10-1查得强度极限MPa B 600=σ，由表10-4查得其许用弯曲应力[]MPa W 551=-σ。
2.确定轴输出端直径按扭转强度估算轴输出端直径由表10-3取C=110，则mm mm n P C d 2.412101111033=== 考虑有两个键槽，将直径增大7%，则mm mm d 084.44%)71(2.41=+⨯=此段轴的直径和长度应和联轴器相符，根据机械设计手册选取TL7型弹性套柱销联轴器，其轴孔直径为45mm ，和轴配合部分长度为84mm ，故轴输出端直径d=45mm 。
3.轴的结构设计（1）轴上零件的定位、固定和装配单级减速器中，可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称布置（图），齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向固定靠平键和过渡配合。
两轴承分别以轴肩和套筒定位，周向则采用过渡配合或过盈配合固定。
联轴器以轴肩轴向固定，右面用轴端挡圈轴向固定，平键联接作周向固定。
轴做成阶梯轴，左轴承从左面装入，齿轮、套筒、右轴承和联轴器依次从右面装到轴上。
（2）确定轴各段直径和长度I 段即外伸端直径d 1=45mm ，其长度应比联轴器轴孔的长度稍短一些，取L 1=80mm 。
II 段直径d 2=55mm ，（由机械设计手册查得轮毂孔倒角C 1=2.5mm ，取轴肩高度h=2C 1=2×2.5mm=5mm ，故d 2=d 1+2h=45mm+2×5mm=55mm ），亦符合毡圈密封标准轴径。
初选6311型深沟球轴承，其内径为55mm ，宽度为29mm 。
30轴径轴的设计计算及校核实例
30轴径轴的设计计算及校核实例轴径的设计计算及校核是机械设计中的重要环节之一、下面将以一个实际案例来详细介绍如何进行轴径的设计计算及校核。
案例描述：企业需要设计一根工作在静止负载下的轴。
轴承间距为300mm，轴材料为45#钢，要求寿命为5000小时。
计算步骤：1.估计承载能力：根据轴材料的强度性能，可以利用矩截面方法估计轴的承载能力。
假设轴的直径为d，则轴的面积为A=πd²/4，假设静拉强度为σt，轴承间距为l，则轴的最大弯矩为Mmax=Pl/4，其中P为轴上的负载。
根据梁的受力分析，轴的抗弯应力为σ=(32Mmax)/(πd³)，根据强度设计准则，轴的承载能力应满足σ<=σt。
通过迭代计算可以得到合适的轴直径d。
2.计算寿命：根据轴承间距和负载大小，可以计算出轴的载荷。
根据标准或经验公式，可以估计出轴的等效动载荷Pf，然后根据所选轴承的寿命公式，可以计算出滚动轴承的额定寿命L10。
比对所需寿命和额定寿命，确定滚动轴承的类型和尺寸。
根据轴承类型和尺寸，可以计算出轴的等效动载荷Pu，然后根据寿命公式计算出轴的寿命。
3.校核轴的强度：根据轴的设计尺寸和载荷，可以计算出轴的应力。
根据材料的拉应力-应变曲线，可以确定材料的屈服应力和折断应力。
比较轴的应力和屈服应力，判断轴是否满足屈服条件。
在轴径比较大时，也需要考虑轴的韧性，比较轴的应力和折断应力，判断轴是否满足韧性条件。
4.校核轴的刚度：根据轴的设计尺寸和载荷，可以计算出轴的弯曲刚度和扭转刚度。
然后根据设计要求，比较轴的刚度和挠度，判断轴是否满足刚度要求。
以上就是轴径的设计计算及校核的主要步骤。
需要注意的是，设计计算及校核的结果应予以合理性的评估，并结合实际情况进行合理调整。
同时，需要根据所选轴承类型和尺寸，以及轴的工作环境和使用条件，进行综合评估和优化设计。
在实际工作中，还需要注意轴的加工和装配误差、轴的表面质量要求、轴与其他零件之间的配合等问题。
机械设计作业集范文
机械设计作业集范文1.简介（200字）：机械设计是一门十分重要的工程学科，它涵盖了从机械原理到机械构件设计的整个过程。
机械设计作为大多数机械设备和系统创建和改进的基础，具有广泛的应用领域。
本文将介绍几个机械设计的作业题目，并提供相应的解答。
2.题目1：滚动轴承设计（300字）：设计一个用于汽车悬挂系统的滚动轴承。
要求该轴承能够承受特定的载荷和转速，并具有良好的耐磨损性和寿命。
请给出该轴承的几何参数、材料选择和设计计算。
解答：滚动轴承的设计需要考虑载荷和转速的影响，以及材料的选择。
首先，通过载荷和转速计算得到所需的基本参数，包括轴承直径、内外圈的宽度等。
然后根据这些参数，选取适合的材料，如优秀的滚动轴承钢。
同时，还需计算轴承的寿命，选择合适的类型和结构。
最后，进行结构优化和强度分析，确保轴承的可靠性和寿命。
3.题目2：齿轮传动设计（300字）：设计一个用于农机的齿轮传动系统，要求具有高传动效率和强大的承载能力。
系统包括主动齿轮、从动齿轮、轴承等构件。
请给出齿轮的模数、齿数和设计计算。
解答：齿轮传动系统设计需要考虑传动效率和承载能力。
首先，根据传动比和转速确定主动齿轮和从动齿轮的模数和齿数。
然后，根据承载能力计算所需齿轮的材料，如硬质合金钢。
接下来，进行齿轮的强度计算，包括弯曲强度和接触强度。
最后，进行齿轮的几何优化，以满足传动效率的要求。
4.题目3：连杆机构设计（300字）：设计一个连杆机构，用于将直线运动转换为旋转运动。
该机构需要具有高精度和无振动的特点。
请给出连杆长度和设计计算。
解答：连杆机构设计需要考虑精度和振动问题。
首先，确定机构的运动要求，包括转角和速度。
然后，根据运动要求确定连杆的长度和关节点的位置。
接下来，进行运动学和动力学分析，计算机构的位移、速度和加速度。
最后，进行振动分析和优化设计，确保连杆机构的稳定性和精度。
5.结论（200字）：机械设计作为一门重要的工程学科，需要进行准确的计算和优化设计。
轴的设计计算
轴的设计计算 （一）、I 轴的设计1.轴上的功率1P ,转速1n 和转矩1T ，由修正的动力参数可得 17.128P = KW 1970n = r/min417.01810T =⨯ N mm •2.求作用在齿轮上的力已知齿轮1的直径151.389d = mm而 411227.01810273151.389t T F d ⨯⨯=== N'"tan tan 2027311022cos cos13214n r tF F αβ==⨯= N '"tan 2731tan13214648a t F F β==⨯= N3.初步确定轴的最小直径先按式（15-2）初步估算轴的最小直径。
选取轴的材料为45钢，调质处理。
根据表15-3，取112A=，于是得 13min 111221.8P d An === mm 轴的最小直径显然是安在联轴器处的直径d I-II 。
为了使所选的直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。
联轴器的计算扭矩ca T ，查表14-1，考虑到扭矩变化很小，故 1.3A K =，则41 1.37.0181091234ca A T K T =•=⨯⨯= N mm •按照ca T 应小于联轴器的公称转矩的条件，查手册选用LT5型弹性套柱销联轴器，其公称转矩为125000 N mm •。
半联轴器的孔径125d = mm ，故取25d I-II = mm ，半联轴器长度62L = mm ，半联轴器与轴配合的孔长度144L = mm 。
4.轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案如图。
（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。
1）为了满足半联轴器的轴向定位要求，I -II 轴段右端需制一个轴肩，故取32d II-III = mm ，左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=35 mm 。
半联轴器与轴配合的孔长度144L =mm ，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上，故取42l I-II = mm 。
第十五章轴的设计计算习题解答-图文
第十五章轴的设计计算习题解答-图文轴的设计是机械设计中的一项重要内容。
轴的设计计算涉及到轴的强度、刚度、轴承和若干其他方面的计算。
下面是第十五章轴的设计计算的图文解答，包括轴的强度计算、轴承计算和轴的挠度计算。
1.轴的强度计算轴的强度计算是根据轴所承受的载荷和工作条件来确定轴的尺寸和材料。
通常，轴的强度计算包括以下几个方面的考虑：(1)轴的安全系数的选择：根据轴所承受的载荷和工作条件，选择适当的安全系数。
(2)轴的材料的选择：根据轴的工作条件、载荷和强度要求，选择适当的轴材料。
(3)承载轴承和轴上零件的计算：根据轴所承受的径向和轴向力，计算轴上轴承和其他零件的载荷。
(4)轴的直径计算：根据轴上的载荷和材料的强度，计算轴的直径。
(5)轴的最小直径和变径段计算：根据轴的工作条件和强度要求，计算轴的最小直径和变径段。
2.轴承计算轴承是用于支撑和定位轴的重要零件，轴承的计算包括承载能力、刚度和寿命等方面的计算。
(1)轴承的基本参数计算：根据轴的直径和受力情况，计算轴承的基本参数，包括径向和轴向载荷、轴向刚度和径向刚度等。
(2)轴承的承载能力计算：根据轴承的基本参数和工作条件，计算轴承的承载能力，以确保轴承不会过载。
(3)轴承的刚度计算：根据轴承的基本参数和工作条件，计算轴承的刚度，以确保轴承的位置精度和轴的运动特性。
(4)轴承的寿命计算：根据轴承的负载和工作条件，计算轴承的寿命，以选择适当的轴承。
3.轴的挠度计算轴的挠度计算是为了确认轴的刚度和挠度，在轴的设计中扮演重要角色。
(1)轴的应变能计算：根据轴的材料和载荷情况，计算轴的应变能，用于评估轴材料的选择。
(2)轴的最大挠度计算：根据轴的几何尺寸、材料和载荷情况，计算轴的最大挠度，以确定轴的刚度。
(3)轴的自然频率计算：根据轴的几何尺寸、材料和载荷情况，计算轴的自然频率，以确定轴的挠度和动态特性。
综上所述，轴的设计计算涉及到轴的强度、轴承和挠度等方面的计算。
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10处以上错误
题8-1
图（d）
题8-1
图（d）改正图
⑨
③ ⑦ ⑥ ⑩ ⑧ ④ ⑤ ②
①
修改共10处
典型输出轴的结构及尺寸设计方法
轴的强度计算
一、按扭转强度条件计算
用于：①只受扭矩或主要承受扭矩的传动轴的强度计算 ②结构设计前按扭矩初估轴的直径dmin 强度条件
P 9.55 10 T n [ ] T T WT 0.2d 3
6
设计公式
9.55 106 P P 3 3 d A 0.2[ T ]n n
A值查表8.6
轴上有键槽时： 放大轴径：一个键槽：3~5% 二个键槽：7~10%
取整值
二、按弯扭合成强度条件计算
设计条件：已知支点、扭矩 ，弯矩等 设计步骤： 1、作轴的空间受力简图
Fr Ft RH1 L2 C L3 D RH2 R v2 Fa
R v2
c)
M v1
Fa
R v2
Mv
c)
M v1
M v2 M 12 2 4、作合成弯矩图 M M 2H M V M M v2
Mv
d)
d)
M1 M2
M
M
M
5、作扭矩图
M
T T
M
M
6、作当量弯矩图 M ca
M 2 (T ) 2
折算系数 （ =0.3、0.6、1）
M ca1 —为将扭矩折算为等效弯矩的
1、疲劳强度校核
S ca
S S S S
2 2
S
S 1
S 1 ( K a m )
K
k
( K a m )
K
k
2、静强度校核——校核轴对塑性变形的抵抗能力
典型输出轴的结构及尺寸设计（例8-1）
轴的结构设计
轴承1 齿轮 轴 轴承2 半联轴器
轴的结构设计
方案1
轴的结构设计
方案2
轴的结构设计
方案2：制作毛坯简便， 轴承可成对使用，近 似等强度，结构比较 合理； 总的制造装配工作 较复杂。
方案1：总制造、检验和 装配较方便，结构紧凑； 制作毛坯较困难，轴承 不能成对使用，轴结构不 均匀，右端尺寸偏大。
三、轴设计的主要内容
结构设计 —— 确定轴的结构形式和尺寸 工作能力计算 —— 轴的强度、刚度及振动稳定性计算
轴的结构设计
要求： ①轴和轴上零件要有准确、牢固的工作位置
②轴上零件装拆、调整方便 ③轴应具有良好的制造工艺性等 ④尽量避免应力集中
一、拟定轴上零件的布置方案
原则：1）轴的结构越简单越合理 2）装配越简单、方便越合理
6）弹性挡圈
7）紧定螺钉、锁紧挡圈或销
① ② ③ ④
I I
II II
III III
8）圆锥面（+挡圈、螺母）
2、零件的周向定位 1）平键 2）花键
3）紧定螺钉、销
4）过盈配合
三、各轴段的直径和长度的确定
1、各轴段直径确定 a) 按扭矩估算轴段直径d min ， 公式8-2； b) 按轴上零件安装、定位要求确定各段轴径，经验值 。
二、轴上零件的定位
1、零件的轴向定位 1）轴肩和轴环
要求r轴<R孔或r轴<C孔
错误
正确
错 误
正 确
要求： 轴肩高度 < 滚动轴承内圈高度
便于轴承的装拆！
2）套筒
L毂
L轴
3）轴用圆螺母
为保证轴向定位可靠，要求L轴<L毂
4）轴端挡圈
为保证轴向定位可靠，要求L轴<L毂
2
③
④ 正确
正确
错误
1 5）轴承端盖
塔式起重机行走部布置图
按轴线形状分：
光轴 1）直轴 阶梯轴
2）曲轴
空心轴
钢丝软轴
二、轴的材料及其选择
碳素钢——常用45#，正火调质 合金钢——对应力集中较敏感 合金铸铁和球墨铸铁——用于外形复杂的轴 注意：①采用合金钢并不能提高轴的刚度。 ②轴的热处理和表面强化可提高轴的疲劳强度。 轴的常用材料及主要机械性能见表8.2
(a)
五、改进表面质量提高轴的疲劳强度
习
题
题8-1：指出图中结构错误及不合理之处并画出正确结构
③
① ② ④
⑤ ⑥ ⑦ ⑧
题图8-1(a)
习
题
题8-1：指出图中结构错误及不合理之处并画出正确结构
④
⑦
①
② ③
⑤
⑥
题图8-1(b)
(a)
T A
R' v1 B Rv1 L1
L1
L2
L3
2、求水平面支反力RH1、RH2作水平面弯矩图
Ft
RH1
MH
RH2
MH Fr
3、求垂直平面内支反力RV1、RV2，作垂直平面内的弯矩图 MH
R' v1=F a
F aD F r M a= 2
Fr
R' v1=Fv1 a R Rv1
F aD M F a a= 2
M ca1
M ca2
M ca2
M ca
M ca
7、校核 危险截面轴的强度 校核公式： ca
M ca M ca M ca [ 1 ]b 3 1 W d 3 0.1d 32
3
设计公式： d
M ca 0.1[ 1 ]b
许用弯曲应力[-1]b查表8.7
三、轴的安全系数校核计算
注意：①与标准零件相配合轴径应取标准值； ②同一轴径轴段上不能安装三个以上零件。 2、各轴段长度 ①各轴段与其上相配合零件宽度相对应； ②转动零件与静止零件之间必须有一定的间隙。
四、轴的结构工艺性
1）轴肩圆角r
1.6
2）轴端倒角 3）砂轮越程槽
4）螺纹退刀槽
5）同一轴上键槽位于圆柱同一母线上，以便于加工
1 2
①
②
③
④
⑤
I I
II II
III IIILeabharlann 轴系结构改错三处错误
正确答案
三处错误
正确答案
两处错误
1.左侧键太长，套筒 无法装入 2.多个键应位于同一 母线上
正确结构
结构改错:
10处以上错误
题8-1 图（c）
题8-1 图（c）改正图
⑥ ⑩ ⑨ ⑧ ⑦ ⑤ ④ ③
②
①
修改共11处
结构改错:
提高轴的强度、刚度和减轻轴的重量的措施
一、改进轴的结构，减少应力集中
r
(a)
r
(a)
r
1.05d
d1
d
d
r
二、合理布置轴上零件以减少轴的载荷 3 3 4 2 1 4
1
2
T2
T3
T3
T1
T4
T1
三、改进轴上零件的结构，减小轴的载荷
T4
Q
Q
T2
四、选择受力方式以减小轴的载荷，改善轴的强度和刚度
(a)
8轴
概述
一、轴的用途与分类 1、功用：1）支承回转零件；2）传递运动和动力
2、分类 按承载情况分：
1）转轴——承受扭矩和弯矩
2）心轴——只承受弯矩
不转动的轴称为固定心轴
固定心轴
固定心轴
2）心轴——只承受弯矩
转动的轴称为转动心轴
转动心轴
3）传动轴——主要承受扭矩
传动轴
轿车底盘总装图
转轴 电动机