7.1-7.2轴的概述与结构设计概论

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《轴的结构设计》课件

轴的截面尺寸
01
根据扭矩和转速确定轴径。
02
根据轴上零件的尺寸和装配要求确定轴的结构尺寸。
03
根据强度要求校核轴的截面尺寸。
轴的长度与直径
01
根据机器的整体布局和结构确定轴的长度。
02
根据强度要求确定轴的直径。
03 根据刚度要求校核轴的长度与直径的比例关系。
03
轴的强度与刚度
轴的强度计算
静强度计算
设计案例二：汽车发动机中的曲轴设计
总结词
高强度要求
详细描述
曲轴是汽车发动机中的关键部件，其结构设计需要满足高强度、高刚度和耐久性的要求。在设计曲轴时，需要考虑材料、热处理、润滑和平衡等问题，以确保曲轴在复杂的工作环境下能够保持良好的性能。
设计案例三：机床主轴设计
总结词
高精度要求
VS
详细描述
机床主轴是机床设备中的核心部件，其结构设计需要满足高精度、高稳定性和耐久性的要求。在设计主轴时，需要考虑材料、轴承配置、润滑和平衡等问题，以确保主轴在长时间的工作过程中能够保持高精度的旋转运动。
对轴的表面进行喷丸、碾压、渗碳淬火等处理，以提高轴的表
面硬度和抗疲劳性能。
04
轴的振动与平衡
轴的振动与产生原因
01
02
03
转子不平衡
转子质量分布不均匀，导致旋转时产生周期性离心力，引起轴振动。
轴承座松动
轴承座与机架之间的连接不牢固，导致轴承在旋转时发生相对位移，引起轴振动。
联轴器不对中
02
轴的结构设计
轴的基本组成
轴头
与轮毂配合，传递运动和转矩。
轴颈
支撑轴头，装轴承。

机械设计中轴知识点总结

机械设计中轴知识点总结一、轴的基本概念1. 轴的定义轴是一种用来传递动力或转动的机械零件，通常是长条状的。

它一般沿着自己的中心线旋转，用于传递扭矩或者旋转运动。

2. 轴的作用轴能够传递动力和扭矩，使得旋转运动得以实现。

在机械设计中，轴承着重要的作用，它能连接两个或多个旋转部件，并实现传递动力的功能。

3. 轴的分类按材料分：常见的轴材料有铸铁、不锈钢、合金钢、铜和铝等。

按形状分：轴的形状多种多样，圆轴、方轴、六角轴等。

按功能分：传动轴、支承轴、定位轴等。

二、轴的设计与制造1. 轴的设计轴的设计需要考虑到所承受的力、转矩、转速等因素。

通过对使用条件的分析，可以确定轴材料、直径、长度等参数，然后进行轴的结构设计。

2. 轴的制造轴的制造通常采用车削、镗削、铣削、切削等工艺。

根据设计要求选择合适的材料和加工工艺，保证轴的精度和表面质量。

三、轴的安装与配合1. 轴的安装轴的安装通常需要使用轴承或套筒来实现。

在安装时应注意轴与轴承或套筒的配合，保证旋转灵活、无卡滞现象。

2. 轴的配合轴的配合包括干涉配合、过盈配合和间隙配合等。

不同的轴配合方式适用于不同的使用条件，需要根据具体情况进行选择。

四、轴的校核与维护轴的校核通常包括强度校核、刚度校核和动态平衡校核等。

通过对轴的受力分析，计算轴的应力、变形等参数，保证轴的工作可靠。

2. 轴的维护轴的维护包括润滑、防锈、定期检查等。

通过定期的维护，可以延长轴的使用寿命，减少因轴损坏带来的损失。

五、轴的材料选择1. 钢由于钢具有良好的机械性能，耐磨性和刚性，是制造轴的常用材料之一。

2. 不锈钢不锈钢轴具有较好的抗腐蚀性能，适用于一些特殊用途的轴。

3. 铜铜其具有优异的导热性和导电性，在一些特殊应用场合中也会用作轴的材料。

4. 铝合金铝合金轴具有较低的密度，适用于要求轴轻质、高速转动的场合。

六、轴的设计注意事项1. 受力分析在轴的设计过程中，需要对轴的受力进行合理分析，确定受力的作用方向和大小。

轴设计的主要内容和轴的设计步骤

轴设计的主要内容和轴的设计步骤轴设计是机械设计中十分重要的一部分，它直接关系到机械系统的性能和寿命。

轴的设计需要考虑多方面因素，包括载荷、转速、材料强度和刚度等。

在进行轴设计时，一般可以遵循以下步骤：步骤一：确定轴的基本参数在开始设计之前，需要明确轴的功能和使用要求，并确定关键参数，包括轴的类型、长度、直径等。

此外，还要考虑系统的使用条件，如载荷、转速、工作环境等。

步骤二：选择材料材料的选择是轴设计非常重要的一部分。

要选择合适的材料，需要考虑载荷、转速、工作温度等因素。

通常，常用的轴材料有碳钢、合金钢、不锈钢和铝合金等。

步骤三：计算载荷根据轴所承受的载荷，可以进行静力学和强度学的计算。

静力学计算主要包括转矩、弯矩和扭矩等，而强度学计算则包括轴的强度和刚度等。

步骤四：计算尺寸在计算尺寸时，需要根据载荷和材料的强度来确定轴的直径。

直径的选择要满足强度和刚度要求，并考虑到材料的废料和经济性。

步骤五：计算转速转速是轴设计中的重要参数之一。

要保证系统的正常运行，需要根据转速和轴材料的强度来选择合适的直径和材料。

步骤六：进行验算设计完成后，还需进行验算，包括强度验算、刚度验算等。

强度验算主要是对轴的强度进行验证，以确保它能够承受所需的载荷。

而刚度验算主要是对轴的刚度进行验证，以满足系统运动的要求。

步骤七：进行优化根据验算结果，进行必要的优化。

可以通过增加轴的直径、改变材料或者增加支撑点等来改善轴的性能。

步骤八：绘制图纸设计完成后，需要绘制详细的轴图纸。

图纸上应包含轴的主要尺寸、材料、工艺要求等。

步骤九：选择工艺在轴设计完成后，还需要选择合适的工艺进行制造。

常用的轴制造工艺包括铸造、锻造、机械加工等。

轴设计的主要内容包括确定轴的基本参数、选择合适的材料、计算载荷、计算尺寸、计算转速、进行验算、进行优化、绘制图纸以及选择合适的制造工艺。

通过这些步骤，可以设计出满足系统要求的轴，确保机械系统的正常运行。

轴设计的主要内容和轴的设计步骤

轴设计的主要内容和轴的设计步骤一、轴设计的主要内容轴是指工程、机械、汽车等设备中用来传递动力和承受载荷的一个重要组成部分。

轴的设计是指根据设备的工作原理、运行条件、载荷等要求，确定轴的几何形状、尺寸、材料等参数的过程。

良好的轴设计能够保证设备的稳定运行和寿命，提高设备的性能和效率。

轴设计的主要内容包括轴的几何形状、尺寸、材料和连接方式等方面。

1. 轴的几何形状：轴的几何形状通常是圆柱形，也可以是多边形、椭圆形等。

合理的几何形状能够降低应力集中，提高轴的强度和刚度。

2. 轴的尺寸：轴的尺寸包括直径、长度等参数。

根据设备的功率、转速、载荷等要求，确定轴的尺寸，确保轴的强度和刚度满足设计要求。

3. 轴的材料：轴的材料选择应根据设备的工作条件和要求进行。

常用的轴材料有碳素钢、合金钢、不锈钢等。

根据不同的工作条件，选择合适的轴材料，以满足轴的强度和耐磨性等要求。

4. 轴的连接方式：轴的连接方式是指轴与其他部件（如轴套、轴承、齿轮等）的连接形式。

常见的连接方式有键连接、螺纹连接、温度收缩连接等。

根据设备的工作负荷和要求，选择合适的连接方式，确保连接的牢固性和可靠性。

二、轴的设计步骤轴的设计是一个复杂的过程，需要根据具体设备的工作要求和条件来进行。

一般而言，轴的设计步骤包括设计任务确认、轴的受力分析、轴的尺寸计算、轴的校核和轴的优化设计等。

1. 设计任务确认：在轴的设计前，需要明确设计的任务和要求。

包括设备的工作条件、载荷特点、工作环境等方面的要求。

根据这些要求，确定轴的设计指标，为后续的设计提供依据。

2. 轴的受力分析：根据受力分析原理，对轴的受力情况进行计算和分析。

考虑到设备的工作条件和载荷特点，确定轴的受力形式和大小。

根据受力分析结果，选取合适的材料和几何形状。

3. 轴的尺寸计算：根据轴的受力分析结果，进行轴的尺寸计算。

轴的尺寸计算包括轴径的确定、轴长的确定和轴的过盈量的确定等。

根据设备的工作要求和载荷特点，计算得到轴的合理尺寸。

《轴的结构设计》课件

轴承润滑：根据轴的工作环境、温度、载荷等因素选择合适的轴承润滑方式，如油润滑、脂润滑、固体润滑等。
根据轴的用途和受力情况，确定轴的直径和长度考虑轴的强度、刚度和耐磨性等因素，选择合适的材料和热处理工艺计算轴的临界转速，避免共振现象设计轴的键槽、螺纹等结构，保证轴的装配和拆卸方便
轴肩固定：轴肩与轴承外圈配合，轴肩与轴承内圈配合轴套固定：轴套与轴承外圈配合，轴套与轴承内圈配合轴肩轴套固定：轴肩与轴承外圈配合，轴套与轴承内圈配合轴肩轴套轴端固定：轴肩与轴承外圈配合，轴套与轴承内圈配合，轴端与轴承外圈配合
,
汇报人：
01
02
03
04
05
06
轴头：轴的端部，用于安装轴承或其他零件
轴肩：轴颈与轴头之间的过渡部分，用于固定轴承
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
轴颈：轴的圆柱形部分，用于支撑和传递扭矩
轴端：轴的末端，用于安装其他零件或连接其他部件
轴身是轴的主要组成部分，通常由钢、铝或其他金属材料制成
汇报人：
确定轴承的类型：球轴承、滚子轴承、滑动轴承等
确定轴承的尺寸：根据轴的直径和长度选择合适的轴承尺寸
确定轴承的数量：根据轴的载荷和转速选择合适的轴承数量
确定轴承的安装方式：轴向固定、径向固定、轴向和径向固定等
固定端：轴的一端固定在支撑件上，提供轴的稳
定性和刚度
游动端：轴的另一端可以自由移动，提供轴的灵
材料特性：高强度、高硬度、耐磨损、耐腐蚀
应用领域：广泛应用于机械、汽车、航空、航天等领域
热处理：淬火、回火、正火等热处理工艺
合金元素：铬、镍、钼、钒等元素，提高材料的性能和稳定性

机械轴定义及设计概述

机械轴定义及设计概述1、轴的定义轴基本上是任何机器的旋转部件，其横截面为圆形，用于将动力从一个部分传递到另一个部分或从动力产生机到动力吸收机。

为传递动力，轴的一端与动力源相连，另一端与机器相连。

轴可以根据需要是实心或空心的，空心轴有助于减轻重量并提供优势。

轴是机器中使用的非常重要的元件之一。

它们用于支撑旋转部件，例如滑轮和齿轮，它们由位于刚性机器外壳中的轴承支撑。

位于轴上的齿轮和皮带轮有助于传递运动。

许多其他旋转元件通过键安装在轴上。

由于轴所支撑的构件的反作用力和动力传递产生的扭矩，它们承受弯矩和扭矩。

轴总是具有圆形横截面，可以是空心的或实心的。

轴可分为曲柄轴、直线轴、铰接轴或柔性轴，但直线轴通常用于传递动力。

轴通常设计为陡峭的圆柱杆，因此它们在整个长度上具有不同的直径，尽管具有恒定直径的轴易于生产。

阶梯轴中的应力大小随其长度而变化。

具有统一直径的轴不适合拆卸、组装、维护，并且这些轴在紧固安装在它们上的零件时会产生复杂性，特别是轴承。

2、轴的类型：1）传动轴：这些轴是阶梯轴，用于在一个源之间传递动力到另一个吸收动力的机器。

在轴齿轮、轮毂或皮带轮的阶梯部分上安装用于传递运动。

示例：高架轴、线轴、副轴和所有工厂的轴。

2）机械轴：这些轴位于组件的内部，是机器的组成部分。

示例：汽车发动机中的曲轴是机器轴。

3）车桥轴这些轴支撑旋转元件，例如轮子，可以安装在带有轴承的外壳中，但轴是非旋转元件。

这些主要用于车辆。

示例：汽车中的车轴。

4）主轴轴这些是机器的旋转部分；它容纳工具或工作空间。

它们是短轴，在机器中使用，它们是用于机器的短轴。

示例：车床中的主轴。

3、轴用材料通常低碳钢是用于轴的材料。

如果需要高强度，则使用合金钢，如镍铬、镍、铬钒钢。

它们通常是通过热轧和冷拔和研磨形成的。

通常用于常规轴的材料是50 C12、50 C4、45 C8、40 C8级的碳钢。

1）用于轴的材料应具有以下特性：①材料应具有高强度②材料应具有高耐磨性③材料应具有热处理特性④材料应具有良好的机械性能⑤材料必须具有低缺口敏感系数2）轴的标准尺寸①机械轴可达25 毫米，步长为 0.5 毫米。

轴的结构设计教案

轴的结构设计教案一、教学目标：1.了解轴的结构和功能。

2.掌握轴的设计原则和方法。

3.能够应用所学知识进行轴的结构设计。

二、教学内容：1.轴的基本概念和分类。

2.轴的结构设计原则和方法。

3.轴的实际设计案例。

4.轴的模拟仿真和优化设计。

三、教学过程：一、轴的基本概念和分类（20分钟）1.引入轴的基本概念和分类。

轴是一种常见的机械零部件，是用于支承、传动或连接其他部件的旋转零件。

根据不同的用途和形状，轴可分为直轴、芯轴、动力轴、中性轴等。

2.介绍轴的结构和功能。

轴的结构包括轴身、端面、轴孔、轴键等。

轴的功能是支撑和传递力矩，保持各部件的相对位置和相互的运动配合。

二、轴的结构设计原则和方法（30分钟）1.讲解轴的结构设计原则。

2.介绍轴的结构设计方法。

三、轴的实际设计案例（30分钟）1.列举一些典型的轴的设计案例。

例如：汽车发动机曲轴、电机转轴、车床主轴等。

2.分析实际设计案例中的问题和解决方法。

例如：曲轴的强度和刚度问题、转轴的平衡和配合问题、主轴的动态平衡和热平衡问题。

四、轴的模拟仿真和优化设计（40分钟）1.介绍轴的模拟仿真方法。

轴的模拟仿真是通过计算机辅助设计软件，实现对轴的结构和性能进行分析和优化。

2.进行轴的模拟仿真实践。

通过实际案例，指导学生使用专业软件进行轴的模拟仿真，优化轴的结构和性能。

四、教学总结和展望（10分钟）1.总结本节课的重点内容和要点。

2.展望下一节课的教学内容和任务。

四、教学方法：1.讲述法：通过讲解轴的概念、原则和方法，使学生理解轴的结构设计的基本知识。

2.案例分析法：通过分析实际设计案例，引导学生运用轴的结构设计原则和方法，解决实际问题。

3.实践操作法：通过轴的模拟仿真实践，让学生运用所学知识进行实际操作和优化设计。

五、教学资源：1.教材：轴的结构设计教材。

2.软件：轴的模拟仿真和优化设计软件。

六、教学评价：1.课堂表现评价：根据学生的参与程度、课堂提问和解答情况进行评价。

机械基础——轴的概述(教学教案)

a 一曲轴b 一光铀c —阶梯轴轴的概述章节名称轴的概述授课形式讲授课时 2 班级中专0101 教学目的了解常用轴的种类和应用特点教学重点掌握常用轴的结构教学难点常用轴的结构辅助手段课外作业课后体会一、常用轴的种类和应用特点轴是组成机器中的最基本的和主要的零件，一切作旋转运动的传动零件，都必须安装在轴上才能实现旋转和传递动力。

按照轴的轴线形状不同，可以把轴分为曲轴和直轴两大类。

曲轴可以将旋转运动改变为往复直线运动或者作相反的运动转换。

直轴在生产中应用最为广泛，直轴按照其外形不同，可分为光轴和阶梯轴两种。

此外，还可以有一些特殊用途的轴，如凸轮轴(凸轮与轴连成一体的轴)，挠性钢丝软轴(由几层紧贴在一起的钢丝层构成的软轴，它可以把扭矩和旋转运动灵活地传到任何位置)等。

一般常用的是直轴。

根据轴的所受载荷不同，可将轴分为心轴、转轴和传动轴三类。

1．心轴及其应用特点心轴的应用特点是用来支承转动的零件，只受弯曲作用而不传递动力。

车辆用的转动心轴；支承滑轮用的固定心轴。

2．转轴及其应用特点转轴的应用特点是既支承转动零件又传递动力，转轴本身是转动的，同时承受弯曲和扭转两种作用。

3．传动轴及其应用特点传动轴的应用特点是只传送动力，只受扭转作用而不受弯曲作用，或者弯曲作用很小。

桥式起重机传动轴，可以认为只受扭转作用的传动轴。

二、轴的材料及热处理轴的材料选用原则，要根据使用条件来选择，应具有足够的强度，疲劳强度，刚度和耐磨性，对应力集中的敏感性小。

轴的材料一般多用中碳钢，如35，45，50等优质中碳钢，其中以45钢应用最广，因为这类钢材价格便宜，对应力集中的敏感性较好，采用适当的热处理方法(调质、正火、淬火)可以改善和提高机械性能，而且还有良好的切削性能。

轴的材料有时用合金钢，如20Cr、40Cr等，用这类材料制成轴，具有承受载荷较大，强度较高，重量较轻及耐磨性较好等特点。

轴的材料还可以用球墨铸铁，它以吸振性、耐磨性和切削加工性能都很好，对应力集中不敏感，强度也能满足要求，可代替钢制造外形复杂的曲轴和凸轮轴，但铸件的品质不易控制，可靠性较差。

轴的结构设计及计算

轴的结构设计及计算一、轴的结构设计1.轴的外形尺寸设计轴的外形尺寸设计包括轴的直径、长度、轴颈长度、轴草图等方面。

具体设计参数受以下因素影响：（1）载荷：轴的外形尺寸应根据设计负载来确定。

载荷分为轴向负载和弯矩负载两部分。

轴向负载通过轴承来传递，而弯矩负载作用在轴的中部。

（2）材料：轴的外形尺寸受轴材料的强度和刚度限制。

根据材料的特性，考虑到轴的强度、韧性和硬度。

（3）工作条件：轴工作环境的温度、湿度、油脂润滑、振动等因素对外形尺寸的设计有影响。

例如，在高温情况下，轴的线膨胀要考虑，以保证工作正常。

2.轴的内部结构设计轴的内部结构设计包括轴承座设计、防滑设计和轴孔尺寸设计。

（1）轴承座设计：根据所选定的轴承类型和尺寸，设计轴承座结构，以确保轴与轴承之间的协调度。

轴承座结构应具有足够的强度和刚度，能够传递载荷，并保证轴与轴承之间的空隙要求。

（2）防滑设计：轴与零件之间需要使用紧固件进行连接，以避免轴在工作时滑动和脱离。

必须根据设计载荷和接口尺寸来计算紧固件的数量和规格。

（3）轴孔尺寸设计：根据零件的要求和装配要求，设计轴孔尺寸，使得轴能够与其他零件有效连接，并保证装配的质量。

二、轴的计算1.轴的强度计算轴的强度计算一般涉及以下几个方面：（1）轴的弯曲强度计算：根据所受弯矩以及轴的几何形状、材料等参数，计算轴在弯曲工况下的承载能力。

考虑轴的弯矩分布、扭转矩、振动疲劳影响等因素，进行强度计算。

（2）轴的切削强度计算：当轴上存在切削力或切削载荷时，计算轴在切削区域内的切削强度，以确保轴能够承受切削载荷，并避免刀具和轴的损坏。

（3）轴的挤压强度计算：当轴上存在压力或挤压载荷时，计算轴在压力区域内的挤压强度，以确保轴能够承受挤压载荷，并避免轴的变形或破裂。

2.轴的刚度计算轴的刚度计算是为了评估轴的变形情况，以确保设计轴的刚度足够，以满足使用要求。

在刚度计算中，可以应用刚度矩阵法和有限元法计算轴的刚度。

轴设计流程介绍课件

3
4
设计需求：满足减速器性能要求，提
高传动效率
设计步骤：分析减速器结构，确定轴
的尺寸和材料
设计结果：设计出满足减速器性能要求的轴，提高了传动效率
设计要点：考虑轴的强度、刚度、耐
磨性等因素
某电机轴的设计
01 设计需求：满足电机
性能要求，提高效率和可靠性
02 设计过程：分析电机
结构，确定轴的尺寸、材料和加工工艺
轴设计流程介绍课件
演讲人
目录
01. 轴设计的基本概念 02. 轴设计的步骤 03. 轴设计的细节 04. 轴设计的案例分析
轴设计的基本概念
轴的定义和分类
轴的定义：轴是机械设备中的重要部件，用于传递动力和运动
轴的分类：根据轴的形状、用途和材料，轴可以分为多种类型，如直轴、曲轴、空心轴、实心轴等
轴设计的重要性
01 轴是机械设备的核心部件，其设计直接影响设备的性能和寿命
02 轴设计需要满足强度、刚度、耐磨性等要求，以保证设备的稳定性和可靠性
03 轴设计需要符合设备的整体布局和功能要求，以保证设备的高效运行和操作方便
04 轴设计需要综合考虑制造成本、加工工艺等因素，以保证设备的经济性和可制造性
和噪音。
谢谢
润滑方式的选择：根据轴的结构和工况选择合适的润滑方式，如油浴、油雾、喷油等。
密封结构的设计：根据轴的工况和安装环境选择合适的密封结构，如油封、迷宫密封、填料密封等。
密封材料的选择：根据轴的工况和安装环境选择合适的密封材料，如橡胶、聚氨酯、氟橡胶等。
轴设计的案例分析
某减速器轴的设计
1
2
轴设计的步骤
确定轴的用途和功能

轴的结构设计课件

球墨铸铁容易获得复杂的形状，而且吸振性好，对应力集中敏感性低，适用于制造外形复杂的轴，如曲轴和凸轮轴等。
轴的结构设计
27
五、轴的设计
类比法
根据轴的工作条件，选择与其相似的轴进行类比及结构设计，画出轴的零件图。
设计计算法
开始设计轴时，通常还不知道轴上零件的位置及支点情况，无法确定轴的受力情况，只有待轴的结构设计基本完成后，才能对轴进行受力分析及强度计算。因此，一般在进行轴的结构设计前先按纯扭转受力情况对轴的直径进行估算。然后进行轴的结构设计后，再按弯扭合成的理论进行轴危险截面的强度校核。
强度不够，则必须重新修改轴的结构。（5）绘制轴的零件工作图
轴的结构设计
29
六、轴毂联接
轴毂联接主要是用来实现轴和轮毂之间的周向固定并用来传递运动和扭矩，有些可承受少量轴向力。
轴毂连接
键连接花键连接
松键连接紧键连接
过盈配合连接
销连接
平键连接半圆键连接
楔键连接切向键连接
轴的结构设计
30
（一）键联接
1.轴上零件的轴向定位与固定常用的轴向固定方法有：轴肩（轴环）、圆螺母（止
动片）、套筒、弹性挡圈、紧定螺钉、轴端挡圈定位等。
轴的结构设计
12
轴肩（轴环）
特点：结构简单，定位可靠，可承受较大的轴向力应用：齿轮、带轮、联轴器、轴承等的轴向定位
轴的结构设计
13
圆螺母
特点：定位可靠，装拆方便，可承受较大的轴向力由于切制螺纹使轴的疲劳强度下降
轴的结构设计
17
2.轴上零件的周向固定
为了传递运动和转矩，防止轴上零件与轴作相对转动，轴和轴上零件必须可靠地沿周向固定（连接）。常用的周向固定方法有：销、键、花键、过盈配合和成形联接等，其中以键和花键联接应用最广。

轴

两者循环特性不同的影响，引入折合系数α，则
ca
M
2

4 T
2

W 2W
M 2 T 2
W
1
α的确定： τ为静应力时，取α=0.3； τ为脉动循环变应力时，取α=0.6； τ为对称循环变应力时，取α=1。
（5）说明 ①若结全σ构面ca；考≤若虑[σσ轴-1c]a承，<寿<满[命足σ-、要1]轴时求上，；零从若件经σc装济a>拆角[σ、度-1定，]时位应，等修需。改要，修但改应轴综的合 ②α是按扭矩性质确定的。 ③对力[σ心为0]，轴[σ[σ-σ1c]a0；=]=σ固1，.定7转[心σ动-轴1心]；，轴对σ，为传σ脉动为动轴对循，称环按循变扭环应转变力强应，度力许计，用算许应。用力应为 ④支点位置的确定
（2）计算根据第三强度理论，考虑成双向稳定变应力时的疲劳强度，即
S S S [S] S2 S2
S

k

1 a m
式中 [S]为许用安全系数
S

k

1 a m
三、按静强度条件进行校核
（1）目的：判断轴抵抗塑性变形的能力；（2）方法：利用瞬时或尖峰载荷，校核静强度。
转轴： T + M

轴的应力
静应力（）
o
t
脉动循环应力（）
t
o
（）
t
对称循环应力
o
t
转轴弯矩：对称循环应力
扭矩：脉动循环应力
1.2 轴设计的主要内容
1、轴的结构设计 ①确定轴的各段直径和长度 ②轴的结构工艺性 ③解决轴上零件的固定和定位等问题
2、轴的工作能力设计 ①强度计算（防止疲劳折断） ②刚度计算（防止过渡变形） ③磨损计算（防止过量磨损） ④振动计算（防止共振）

轴设计介绍

轴设计介绍 2007.9.61轴的分类1.1 按承载分：转轴、心轴、传动轴。

1.1.1转轴——工作中既承受弯矩又承受转矩的轴。

见图1。

1.1.2心轴——工作中承受弯距而不传递转矩的轴（固定心轴、转动心轴）。

见图2。

1.1.3传动轴——工作中只传递转矩而不承受弯矩或很小弯矩的轴。

见图3。

5--转动心轴4--固定心轴b）a）3 --半联轴器1--滚轴承动2 --转轴213图 2 心轴图 1 转轴图3 传动轴1.2 按轴线形状分：直轴、曲轴、钢丝软轴。

1.2.1直轴——轴心线为直线。

1.2.2曲轴——轴心线为曲线。

1.2.3钢丝软轴——轴心线柔软可变的曲线。

1.3 按轴的形状分：光轴、阶梯轴、实轴、空心轴。

1.3.1光轴——外径相同的轴。

1.3.2阶梯轴——不同外径组成有台肩的轴。

1.3.3实心轴——轴心有材料。

1.3.4空心轴——轴心无材料。

1.4 按刚柔性分：硬轴和软轴。

1.4.1硬轴——刚性轴。

1.4.2软轴——挠性轴。

2 轴材料选择2.1轴的材料应满足强度、刚度要求，对应力集中敏感性较低，并具有较高的耐磨、耐腐蚀性能。

2.2轴的常用材料有碳素钢、合金钢等。

2.2.1一般产品零件中常用中碳钢制造，此类钢通过调质或正火等处理，材料性能可以得到改善，零件具有较高的强度和耐磨性，如45优质碳素钢，因其对应力集中敏感性较低、机加工性好、价廉、市场供应充足而得到最广泛地运用。

2.2.2对于高速、重载、重要的轴，或受力大而要求尺寸小，质量轻、耐磨性高的轴及处于高、低温或腐蚀环境下工作的轴，多采用合金钢制造。

合金钢具有良好的热处理和更高的力学性能，但对应力集中敏感。

2.3在一般工作温度下，碳钢和合金钢的弹性模量十分接近，热处理对它的影响很小。

选用合金钢只能提高轴的强度和耐磨性，而刚度变化很小。

2.4对于直径较小的轴，直接选用圆钢加工。

2.5常用材料及其主要力学性能表见表1。

表1 常用材料及其主要力学性能表抗拉强度 σb屈服强度σs弯曲疲劳极限σ-1 剪切疲劳极限τ-1材料牌号热处理毛坯直径 /mm硬度（HB）Mpa备注正火25 ≤241 610 360 260 150 ≤100 170～217600 300 240 140 ＞100～300 580290235135＞300～500 162～217560 280 225 130 正火回火＞500～750156～217540 270 215 125 45调质≤200 217～255650 360 270 155 应用最为广泛25 1000 800 485 280 ≤100 241～286750 560 350 200 ＞100～300 700500320185＞300～500 229～269650 450 295 170 40Cr调质＞500～800217～255600 350 255 145 用于载荷较大而无很大冲击的重要轴≤15 850 550 375 215 30 650 400 280 160 20Cr渗碳淬火回火≤60 55～62HRC 650 400 280 160 用于强度和韧性较高的轴（如齿轮、蜗轮轴） 2Cr13 调质≤100197～248660450295170用于腐蚀环境中工作的轴3 轴的结构设计轴的结构决定于轴的功能特性、轴上零件布置和固定方式、采用轴承类型及尺寸、轴的制造和装配工艺及安装等条件。