机械行业管理及轴系零件管理分析.ppt

轴肩
轴肩
一、要素 轴环
轴端
轴段——不安装任何零件 轴身——轴颈与轴头之间的轴段
直径最好为偶数或5的倍数。
二、结构
常为阶梯轴结构。 能使轴上零件位置确定
要求 便于装拆和调整
易于制造
应考虑
毛坯类型 轴上力的分布和大小 安装位置及顺序、配合性质、固定方法 轴承类型、尺寸 轴的加工方法、装配方法
轴
结
构
设
1、轴向定位方法
定位轴肩
轴肩定位——轴肩高度h=（0.07~0.1）d，分为
套筒定位 见前图
非定位轴肩
双圆螺母 圆螺母定位
单圆螺母+止动垫圈
弹性挡圈定位
紧定螺钉定位 见后页图 轴端挡圈定位 见后页图 锁紧挡圈定位（套上开螺孔、用紧定螺钉限位） 见后页图
轴端 挡圈 定位
加
止 动 销 定
单 螺 钉
位
加
φ 40
2×0.5 8
2×0.5
60
76
28
200
228
φ 30
12.5
其余
模数 齿数 压力角 精度等级
2.5 22 20° 7-6-6GM
45
4
A
φ 20r6(++00..004218)
6N9(-00.030)
A
3.2
53
A-A 16.5
3.2
B 0.05 B
技术要求
1.调质220～250HB。 2.未注倒角均为C2。 3.去锐边毛刺。
又分为 固定心轴——如自行车前轮轴
传动轴——只受扭而不受弯（或弯矩很小）
光轴
阶梯轴 直轴
按分
轴 线
为
形三
状类
空心轴 曲轴
挠性钢丝轴
§9-2 轴的设计要点
一、主要内容： 结构设计——指安装、定位及制造工艺等 工作能力设计——指强度、刚度、稳定性等
二、轴常用材料：
碳钢——30、40、45等。
主要用
载荷小时可用Q235A、Q275等。
计

要
点
解
说


（1）各段配合直径d应尽量符合标准尺寸规定。
与滚动轴承、联轴器、油封等标准件相配合处的 轴径，应符合标准件规定的内径系列。
轴
结
构
设
计
要
点
解
2~3mm
说
（2）与轴上零件（如齿轮）相配合的一段轴的长 度，要比轴上相配零件的宽度短2-3mm,（即轴不 露头），这样才可将轴上零件固定。
轴
合金钢——常用20Cr、40Cr等。
热处理方法——常调质、正火。
此外：还可高频淬火、渗碳、氮化、氰化、
强化处理（喷丸、滚压等）。
其它材料——高强度铸铁、合金铸铁、球墨铸铁等，
易铸造成型。
毛坯（钢制）常选轧制圆钢或锻件、或圆型材，少用铸造）
§9-3 轴的结构设计 含外形和尺寸
轴头——安装轮毂的轴段 轴颈——与轴承配合处
1） 弯曲刚度：
挠度 y
计算——
转角 θ
y≤[y]
要求
θ ≤[θ]
2） 扭转刚度： 计算—— 扭转角 φ 要求 φ ≤[φ]
φ 35k6(++00..001082)
φ 60h8(-00.046) φ 55 φ 40
φ 35k6(++00..001082)
3.2
3.2
C
3.2
1.6
D
1.6 1.6
轴 结 构 设 计 要 点 解 说
（4）轴的过渡圆角半径r应比与之相配合的零件的 倒角C或圆角半径R小，这样才可使零件的端面紧贴 轴的台肩，起到定位作用。
轴
结
返
构 设
回
计
要
点
解
说
（5）为制造方便，同一根轴上的圆角半径、倒角 尺寸、中心孔尺寸等应尽量一致，键槽的布置宜处 于同一直线上。
三、零件在轴上的定位方法
Mxd
W
=
M2+（αMn ）
0.1d3
2
≤[σ]
通常：弯矩产生的弯曲应力是对称循环交变应力，而扭
矩产生的扭转切应力通常不是对称循环交变应力，为此，
引入折合系数α
扭转切应力为静应力时：取α=0.3；
扭转切应力为脉动循环交变应力时：取α=0.6； 扭转切应力为对称循环交变应力时：取α=1；
三、刚度计算：
轴径必然加大。
二、强度计算：
1、扭转强度计算。
——只适应于仅受扭转的传动轴
N·mm
=
Mn
Wn
≐ 9.55×106×Pn
0.2d3
MPa
mm3
= 9.55×106×P≤[] 0.2d3 n
或写为设计公式形式：
d≥
3
9.55×106×P
0.2 ×[]×n
=
3
C×
P
n
注意：
若开键槽，应d值：
结
构
设 计

要 点
A
B
解
说
（3）台阶有两类：
定位用台阶——如图中 处 非定位用台阶——如图中A B 处

若台阶过低，则定位欠可 靠；若台阶过高，则径向 尺寸和应力集中增大。
一般取h=（2~3）C或R
C——倒角尺寸 R——圆角直径
这类台阶是为了装配时容易让零件通过而设，一般台阶高
度很小，在直径方向上差1～3mm即可。
半径r越大，效果越好，但 因仍要可靠地轴向定位，所
以可加装中间环（又称
肩环、隔离环等）
内凹圆角也
是措施之一
3、过盈配合的轴和孔在刚进入配合处应力集中较严重，此时
可考虑用减(卸)载槽、或加大配合部分直径的方法改善。
d1=(1.06~1.08) d
配
应合
力 集
交 界 处
中产
生
在 轮 毂 上 开 减 载 槽
止 动 片 定
单 螺 钉
位
加 止 动双 垫螺 片钉 定 位
紧 定 螺 钉 定 位 锁紧挡圈定位
2、周向定位方法 键、花键定位 销定位 紧定螺钉定位 过盈配合定位
α=10~30°
不宜用于重载和 多次装配的场合
四、加工和装配工艺性
1）、形状尽量简单，阶梯级数尽量少
2）、各段的键槽、圆角半径、倒角、中心孔等尺寸尽量统一
5、注意减小Ra，避免产生疲劳裂纹。对应力集中敏感的高 强度材料，尤应注意。
6、可用碾压、喷丸、渗碳、氮化等强化表面的方法以提高 轴的疲劳强度。
7、注意轴上零件的布置。

输入 输出 输出
输出 输入 输出





齿轮和卷筒轴联在一起，
扭矩直接传给卷筒，轴则
只受弯矩，不受扭矩；若
如右图，则轴既弯又扭，
第四篇 轴系零部件
本篇将要讲授如下几章：
第九章 轴 第十章 滚动轴承 第十一章 滑动轴承 第十二章 联轴器与离合器
第九章 轴
§9-1 轴的功用及分类 一、功用——支承旋转零件、传递运动与动力。 二、分类：
按分
承 载 性
为 三
质类
转轴——最常见，受弯+扭
心轴——只承受弯曲而不承受扭矩。 转动心轴——如火车轮轴
齿轮轴
比例 件数 1（图号）4.线性尺寸未注公差为GB/T1804-m。 班级
(学号) 材料 45 成绩
制图 审核
(日期) (日期)
(校名)
24
3）、注意车削退刀槽、砂轮越程槽
注 意
4）、多处有键槽时，宜同向（同母线）
5）、轴端有倒角——便于装配
6）、宜中间大、两边小；或一边大、一边小
7）、勿使零件装配时接触其它配合面
§9-4 轴的强度、刚度设计计算
一、注意事项： 1、接近等强度条件。
按等强度理论设计出等弯截面梁
鱼
参
叠 板
腹
梁
考
弹 簧
2、尽量避免截面突变以产生应力集中现象。 ——常考虑过渡处倒圆角
因为键槽削弱 了轴的强度
开一个键槽——d 值增大 3~5%。
开两个键槽——d 值增大 7~10%。
d值应圆整为标准值
2、按弯曲强度条件计算。
——仅用于只受弯矩的心轴
按材料力学中介绍的方法计算
3、按弯扭组合变形计算。
——仅用于既弯又扭的转轴
按材料力学中介绍的组合变形方法计算。
要求 ：
σxd=
Kσ约减小20%
在 轴 上 开 减 载 槽
Kσ约减小40%
增 大 配 合 处 的 轴 径
Kσ约减小35%
r>(0.1~0.2)d
4、尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽、切螺纹等。
用
用
端
盘
铣
铣
刀
刀
加
加
工
工
横孔若无法避免，则应将孔口倒 角，或用滚珠辗压棱边，且孔的 表面粗糙度等级尽量高些；
此法加工的键槽对轴 的削弱小些。应力集 中程度也小些。