轴及其联接精品PPT课件
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轴及其联接PPT课件
分类：
按承受载荷分有 类 型 按轴的形状分有
转轴——传递扭矩又承受弯矩。 传动轴——只传递扭矩
发动机
传动轴
后桥
长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授
第2页/共40页
§14-1 概述
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
分类： 按承受载荷分有
类 型 按轴的形状分有
车厢重力
转轴——传递扭矩又承受弯矩 传动轴——只传递扭矩 心轴——只承受弯矩
500
弯曲应1力70
75
45
600
200
95
55
700
230
110
65
合金钢
长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授
铸钢
800
270
130
75
900
300
140
80
1000
330
150
90
400
100
50
30
500
120
70
40
第19页/共40页
按弯扭合成强度计算轴径的一般步骤：
1. 将外载荷分解到水平面和垂直面。求垂直面支撑反
§14-1 概述
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
分类：
按承受载荷分有 类 型 按轴的形状分有
转轴——传递扭矩又承受弯矩。
长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授
带式运输 机
设计：潘存云
电动机
转轴
第1页/共40页
减速器
§14-1 概述
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
设计：潘存云
③
④ ⑤⑥ ⑦
第十一章 轴及其连接
轴上的槽用盘铣刀或指状铣刀 加工；轮毂槽用拉刀或插刀加工。
②导键和滑键
用于动联接，即轴与轮毂之间有相对轴向移 动的联接。滑键用于轴上零件轴向移动量较大的 场合。
（2）半园键
半园键的侧面为工作面，对中良好，用于静 联接。 特点：键能在槽中摆动，装配 方便，适用于锥形轴与轮毂的 联接。缺点是对轴的强度削弱 较大。只适宜轻载联接。需要 用两个半圆键时，一般安置在 轴的同一条母线上。
d
r
r
D
D
h
11.2.2 轴的制造和轴上零件的装拆
1.轴的加工工艺性
(1)为减少加工时换刀时间及装夹工件时间，同一 根轴上所有圆角半径、倒角尺寸、退刀槽宽度 应尽可能统一；当轴上有两个以上键槽时，应 置于轴的同一条母线上，以便一次装夹后就能 加工。
(2)轴上的某轴段需磨削时，应留有砂轮的越程槽； 需切制螺纹时，应留有退刀槽。
84 82 Ⅰ
45H7/k6
b) 轴承、齿轮的定位及轴段主要尺寸——
根据轴的受力，选取一对7211C滚动轴承正装，其尺寸为d×D×B＝ 55mm×100mm×21mm, 配合段轴径 dⅢ-Ⅳ=dⅥ-Ⅶ=55mm(k6)。左端 轴承采用轴肩作轴向定位，由手册确定轴肩处直径 dⅤ-Ⅵ≥64mm，配 合轴段长LⅥ-Ⅶ=23mm；右端采用轴套作轴向定位。 23 23 21 21 84 100 Ⅱ Ⅰ 82
主要失效形式是工作面的过度磨损，通常按工作面
上的压力进行条件性的强度校核计算。
（2）平键联接的强度条件 普通平键的挤压强度条件为:
p
2000T / d 2000T p lk dlk
导向平键和滑键联接的强度条件为：
p
式中
2000T p kld
精品课件-轴及轴毂联接
5.5
+0.2
>50-58 16*10 16 0
+0.050 -0.043 -0.0215 -0.061
6.0
0
>58-65 18*11 18
7.0
>65-75 20*12 20 +0.052 +0.140 0
+0.026
-0.022
7.5
>75-85 22*14 22 0
+0.065 -0.052 -0.026
磨损（动联接）
2)强度计算
挤压强度条件：
l:键的工作长度：
A型 B型 C型 T-轴上传递的转矩（N.mm） d-轴的直径(mm) h-键的高度
-键、轴和轮毂中挤压强度最低的材料的许用应力 如果计算键的强度不够，在结构允许的条件下，可适当增加轮毂和键的长度 或间隔布置180°两个键。考虑到两个键的载荷分配不均匀性，在验算键的强 度时只按1．5个键计算。
轴的常用材料是碳素钢和合金钢。 碳素钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综
合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为0.25～ 0.5%的中碳素钢。尤其是45号钢，对于不重要或受力较小的轴也可用Q235A等 普通碳素钢。合金钢具有比碳素钢更好的机械性能和淬火性能，但对应力集中比 较敏感，且价格较贵，多用于对强度和耐磨性有特殊要求的轴。如20Cr、 20CrMnTi等低碳合金钢，经渗碳处理后可提高耐磨性；20CrMoV、 38CrMoAl等合金钢，有良好的高温机械性能，常用于在高温、高速和重载条件 下工作的轴。
-0.074
9.0
半径r 毂t1
公称尺 极限偏 最 最
寸
《机械设计基础》第10章轴及轴毂联接PPT课件
光轴
阶梯轴
②按轴的轴线形状可分为:直轴、曲轴、挠性轴
直轴
曲轴
挠性钢丝轴
③按轴功用和承载情况，可分为三种类型： 转轴—既传递扭矩又承受弯矩 心轴—只承受弯矩 传动轴—只传递扭矩
自行车前轴--心轴
汽车的传动轴
减速器轴—转轴 此外，轴还可以分为实心轴和空心轴。
二、轴的材料
1.选择轴的材料时应主要考虑的因素： （1）轴的强度、刚度及耐磨性要求； （2）轴的热处理方法及机加工工艺性的要求； （3）轴的材料来源和经济性等。 2.轴的常用材料
⑺刚度校核计算（略） ❖5.绘制轴的工作图。
10.5 轴毂连接
轴毂连接：实现轴和轴上零件周向固定的连接。 轴毂连接的主要形式：键连接和花键连接。
一、键连接、花键和销连接
（2）实例：
圆轴表面上任意一点A在任一瞬时的弯曲正应力为：
AM Iz yAM Iz Rsint
应力循环（或周期）：交变应力从最大变到最小、 再从最小变到最大的变化过程。
(3)交变应力的参数
①最大应力σmax ②最小应力σmin
③循环特征系数 r min max
④平均应力
max min 2 m
➢截面C右侧的合成弯矩为：
M C 2 M h 2 C M v 2 2 C 9 . 6 2 3 8 2 . 1 2 1 1 8 . 9 2 N m 2 3
⑸绘制扭矩图 ➢齿轮与联轴器之间的扭矩为：
T 95P 4 995 1 4 0 9 4.7 7N 2 3 m
n 2
202
⑹确定危险截面，强度校核计算 ➢绘制当量弯矩图（图11.6.15f）因为轴为单向转动， 所以扭矩为脉动循环，折合系数为α=0.6，危险截 面C处的弯矩为 ：
轴-轴榖连接-轴间连接PPT课件
功用
传递扭距；固定和定位。
2023/10/4
5
键连接
轴毂连接
平键 楔键 半圆键 切向键
花键连接
A型平键 B型平键 C型平键
销连接
过盈连接
2023/10/4
6
键连接
2023/10/4
轴毂连接
图所示的是 一个皮带轮与 轴上键的连接。 键连接的目的 是实现轴上零 件的周向固定 并传递转矩。
7
轴毂连接
2023/10/4
38
滚动轴承
优点：摩擦阻力小、起动灵敏、效率高、润滑简便、和易于 互换等。
缺点：抗冲击能力差、高速时出现噪音。
滚动轴承
标准化；并由专业厂大批量生产。
设计人员的主要任务是: 熟悉标准，正确选用。
2023/10/4
39
2023/10/4
40
2023/10/4
41
2.凸缘联轴器
结构 特点
由两个带毂的圆盘并用螺栓联接以实现两轴的联接 结构简单并能传递较大的转矩，应用最广泛
用凸肩和凹槽对中
用铰制孔螺栓对中
2023/10/4
24
轴间连接
1.十字滑块联轴器
结构：两个端面开有径向凹槽的半联轴器，两端各具有凸
榫的中间滑块，且两端榫头互相垂直，嵌入凹槽中，构成 移动副。 工作原理：当两轴存在不对中和偏斜时，滑块将在凹槽内滑动
轴毂连接
矩形花键
30 渐开线花键 2023/10/4
0
450渐开线花键 16
轴毂连接
花键连接
特点：
承载能力高-多齿传力 对轴、毂削弱小-齿槽浅 对中性好、成本高（专用设备加工）
2023/10/4
17
《轴和轴毂连接》PPT课件
精选课件ppt
12
一、轴上零件的装配方案
据轴上零件定位、加工要求以及不同的零件装配方案，参考 轴的结构设计的基本要求，得出如图所示的两种不同轴结 构。
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13
二、轴上零件的固定 1、轴上零件的定位 轴肩及轴环----阶梯轴上截面变化之处。
零件的轴向定位由轴肩（轴环）或套筒来实现。
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
精选课件ppt
10
第二节 轴的结构分析
轴的结构分析：包括定出轴的合理的
外形和全部结构尺寸
1.轴应便于制造，轴上零件要易于装拆； (制造安装) 2.轴和轴上零件要有准确的工作位置； (定位) 3.各零件要牢固而可靠地相对固定； (固定) 4.改善应力状况，减小应力集中。
精选课件ppt
11
轴的结构 轴主要由轴颈、 轴头、 轴身三部分组成(如图10-5)。 轴上被支承的部分为轴颈，如图中③， ⑦段； 安装轮毂的部 分称做轴头，如图中①，④段； 联接轴颈和轴头的部分称做 轴身，如图中②，⑥段。
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14
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
应用：常用于轴的中部和端部
精选课件ppt
15
弹性挡圈
特点：结构简单紧凑，只能承受很小的轴向力。
应用：常用于固定滚动轴承等的轴向定位
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16
轴端压板 特点：可承受剧烈振动和冲击。 应用：用于轴端零件的固定，
精选课件ppt
21
2 .各轴段长度的确定
1.尽可能结构紧凑，保证零件所需要的装配和调整空间如 L应根据轴承端盖和联轴器装拆要求定出
轴和联轴器的结构与工作原理PPT课件
第9章 轴
9.1 概 述 9.2 轴的材料 9.3 轴的结构设计 9.4 轴的工作能力计算 9.5 轴的使用与维护
1
本章知识导读
1.主要内容 轴的类型、应用、结构设计以及工作能力的校核 2.重点、难点提示 轴的结构设计以及工作能力的校核。 轴是机器中的重要零件之一，应用很广。 因为它是一个非标准零件，所以轴的设计工作非常重要。
[ 1b]
42
设计如图所示斜齿轮减速 器输出轴。已知：输出功 率 P=15KW，转速 n=280r/min,齿轮直径 d=320mm,所受的作用力 Ft=3197N,Fr=1200N,Fa= 812N.齿轮的轮毂宽度为 80mm。
43
9.4.1 按抗扭强度计算
对于圆截面传动轴，其抗扭强度条件为 轴的强度验 算方法有:按抗 扭强度条件估 算转轴的最小 直径和验算传 动轴的强度 按抗弯扭合 成强度条件验 算转轴的强度。
对尺寸较大的轴颈和轴端，还可采用热喷涂（或喷 焊）进行修复。
（2）认真检查轴以及轴上主要传动零件工作位置的 准确性、轴承的游隙变化并及时调整
（3）轴上的传动零件（如齿轮、链轮等）和轴承必 须保证良好的润滑
54
§2 联轴器和离合器
联轴器和离合器主要是用于轴与轴间的联接， 使两根轴一起旋转并传递扭矩。
4.提高轴的疲劳强度
加大轴肩处的过渡圆角半径和减小轴肩高度，就 可以减少应力集中，从而提高轴的疲劳强度。提高轴的 表面质量、合理分布载荷等也可以提高轴的疲劳强度
34
轴系结构改错
四处错误
正确答案
35
分析下图错误
36
1
3
6
4 5
2
如图所示，共有6处错误。 （1）轴肩高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸； （2）键过长，无法装配； （3）轴头长度太长（轮毂长度过短），轮毂定位不准确； （4）套筒高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸； （5）轴承处直径和右端直径一样，导致装配和加工难度增加; （6）没有密封装置，导致润滑剂流失。
9.1 概 述 9.2 轴的材料 9.3 轴的结构设计 9.4 轴的工作能力计算 9.5 轴的使用与维护
1
本章知识导读
1.主要内容 轴的类型、应用、结构设计以及工作能力的校核 2.重点、难点提示 轴的结构设计以及工作能力的校核。 轴是机器中的重要零件之一，应用很广。 因为它是一个非标准零件，所以轴的设计工作非常重要。
[ 1b]
42
设计如图所示斜齿轮减速 器输出轴。已知：输出功 率 P=15KW，转速 n=280r/min,齿轮直径 d=320mm,所受的作用力 Ft=3197N,Fr=1200N,Fa= 812N.齿轮的轮毂宽度为 80mm。
43
9.4.1 按抗扭强度计算
对于圆截面传动轴，其抗扭强度条件为 轴的强度验 算方法有:按抗 扭强度条件估 算转轴的最小 直径和验算传 动轴的强度 按抗弯扭合 成强度条件验 算转轴的强度。
对尺寸较大的轴颈和轴端，还可采用热喷涂（或喷 焊）进行修复。
（2）认真检查轴以及轴上主要传动零件工作位置的 准确性、轴承的游隙变化并及时调整
（3）轴上的传动零件（如齿轮、链轮等）和轴承必 须保证良好的润滑
54
§2 联轴器和离合器
联轴器和离合器主要是用于轴与轴间的联接， 使两根轴一起旋转并传递扭矩。
4.提高轴的疲劳强度
加大轴肩处的过渡圆角半径和减小轴肩高度，就 可以减少应力集中，从而提高轴的疲劳强度。提高轴的 表面质量、合理分布载荷等也可以提高轴的疲劳强度
34
轴系结构改错
四处错误
正确答案
35
分析下图错误
36
1
3
6
4 5
2
如图所示，共有6处错误。 （1）轴肩高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸； （2）键过长，无法装配； （3）轴头长度太长（轮毂长度过短），轮毂定位不准确； （4）套筒高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸； （5）轴承处直径和右端直径一样，导致装配和加工难度增加; （6）没有密封装置，导致润滑剂流失。
第七章联接轴与联轴节-PPT
在叉股得内表面(即在EF线上)处等于:
xx内＝
M xx Wxx内
式中 Wxx内 :该断面对于x—x轴得断面系数
• 力N所产生得拉应力
＝
N
N F
式中 F:I—I断面面积
• 力矩Myy在E点或F点处所产生得弯曲应力
＝
yy
M yy Wyy
式中 Wyy:该断面对于y-y轴得断面系数。
• 扭转应力,其最大值在B点:
十字轴万向接轴
11
十字轴万向接轴
十字轴式万向联轴特点
1、 承载能力高 ,与其它型式得万向联轴器比较,在回转直径 相同得条件下,能传递更大得扭矩,这对于回转直径受到 严格限制得机械设备更为重要;
2、 传递效率高 传递效率高达98、7-99、9%,用于大功率传 动节能显著,可降低电耗5-15％;
3、传动平稳、噪音低 用于轧机传动,可提高轧材质量,提高机 器性能,改善操作者得劳动条件。一般噪声为30-40db(A);
＝
B
M KP WKPB
式中 WKPB: I—I断面在B点处得抗扭转断面系数
第四节 联轴节
联轴节包括主电机联轴节与主联轴节。 主电机联轴节用来连接电动机与主减速器得传动轴。 主联轴节用来连接主减速器与人字齿轮机座得传动轴。 主联轴节应用最广得就是齿轮联轴节,尼龙棒销联轴节也逐渐 被某些轧机所采用,在带有飞轮得轧机主传动中也有采用安全 联轴节得。
鼓形齿式联轴器
WH型原称KL-滑块连轴器
鼓形齿式联轴器
凸缘联轴器
SL十字滑块联轴器
计算应力:
如果在接轴中心线作一由接轴 传递得总力矩M得向量,可瞧到总力 矩得分力矩为:
M1 M cos M 2 M sin
在扁头I—I断面上,相应地引起得扭转应力与弯曲应力为:
轴及联轴器ppt课件
时，强度↓18%，质量↓30%。制造费 用↑，重要场合。
7
第十四章 轴与联轴器
8
曲轴：各轴段轴线不在同一直线上，专用零件，主要 用于内燃机中。
8
第十四章 轴与联轴器
9
钢丝软轴：轴线可任意弯曲，料
1、碳素钢：30、35、45、50(正火或调质)，45应用最广。 价廉，对应力集中不敏感，良好的加工性。
（2）周向固定
键、花键、成形联接、弹性环联接、过盈、销等
—— 轴毂联接
固定方式＞
圆螺母 与止动 垫圈
弹性 挡圈
16
第十四章 轴与联轴器
17
四、轴的结构工艺性设计 1、需磨削的轴段：砂轮越程槽。
2、需切制螺纹的轴段：螺纹退刀槽。 3、轴端应有倒角：c×45°——便于装配。 4、装配段不宜过长。
5、固定不同零件的各键槽应布置在同一母线上，以
3弹性柱销联轴套筒联轴器齿式联轴器弹性套柱销联轴器万向联轴器凸缘联轴器十字滑块联轴器梅花联轴器中为刚性联轴器为无弹性元件挠性联轴器为有弹性元件挠性联轴器
第工十 业四设章计机轴械与基联础轴器
1
第十四章 轴与联轴器
§1 轴的分类和材料 §2 轴的结构设计 §3 联轴器
1
第十四章 轴与联轴器
2
§1、概述
注意：防止过定位 L轴段长度=B轮毂宽-(2~3)mm 保证轴上零件可靠定位： 轴圆角半径r＜轴上零件倒角尺寸c＜轴肩高度h 或 轴圆角半径r ＜轴上零件圆角半径R＜轴肩高度h
15
第十四章 轴与联轴器
16
轴肩 定位轴肩：h= (0.07~0.1)d d：轴颈尺寸； 非定位轴肩：h=(1~3)mm；
二、要求 1、轴与轴上零件要有确定的工作位置； 2、受力合理——轴结构有利于提高轴的强度和刚度； 3、轴有良好的加工、装配工艺性、减少应力集中；10
7
第十四章 轴与联轴器
8
曲轴：各轴段轴线不在同一直线上，专用零件，主要 用于内燃机中。
8
第十四章 轴与联轴器
9
钢丝软轴：轴线可任意弯曲，料
1、碳素钢：30、35、45、50(正火或调质)，45应用最广。 价廉，对应力集中不敏感，良好的加工性。
（2）周向固定
键、花键、成形联接、弹性环联接、过盈、销等
—— 轴毂联接
固定方式＞
圆螺母 与止动 垫圈
弹性 挡圈
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第十四章 轴与联轴器
17
四、轴的结构工艺性设计 1、需磨削的轴段：砂轮越程槽。
2、需切制螺纹的轴段：螺纹退刀槽。 3、轴端应有倒角：c×45°——便于装配。 4、装配段不宜过长。
5、固定不同零件的各键槽应布置在同一母线上，以
3弹性柱销联轴套筒联轴器齿式联轴器弹性套柱销联轴器万向联轴器凸缘联轴器十字滑块联轴器梅花联轴器中为刚性联轴器为无弹性元件挠性联轴器为有弹性元件挠性联轴器
第工十 业四设章计机轴械与基联础轴器
1
第十四章 轴与联轴器
§1 轴的分类和材料 §2 轴的结构设计 §3 联轴器
1
第十四章 轴与联轴器
2
§1、概述
注意：防止过定位 L轴段长度=B轮毂宽-(2~3)mm 保证轴上零件可靠定位： 轴圆角半径r＜轴上零件倒角尺寸c＜轴肩高度h 或 轴圆角半径r ＜轴上零件圆角半径R＜轴肩高度h
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第十四章 轴与联轴器
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轴肩 定位轴肩：h= (0.07~0.1)d d：轴颈尺寸； 非定位轴肩：h=(1~3)mm；
二、要求 1、轴与轴上零件要有确定的工作位置； 2、受力合理——轴结构有利于提高轴的强度和刚度； 3、轴有良好的加工、装配工艺性、减少应力集中；10
轴的结构PPT课件
❖ 适用：轴端零件固定。 ❖ 注意：为了防止松动，使用锁紧装置固定。
18
19
4、用圆螺母固定，与轴肩配合使用。
❖ 特点：装拆方便，固定可靠，可承受较大轴 向载荷，常用双螺母。
❖ 使用：有较大轴向载荷，无法采用套筒的场 合，如斜齿轮轴。
❖ 缺点：轴上切制螺纹，降低轴的强度。
20
21
5、弹性挡圈固定，与轴肩配合使用。
变化） ❖ 轴环：直径最大的部分❖ （二）轴上零件的轴向固定 ❖ 作用：定位后防止零件轴向移动，并能承
受轴向力。 ❖ 方法：用轴肩、轴环、套筒、轴端挡圈、
圆螺母、弹性挡圈、紧定螺钉、圆柱销等。
13
1、用轴肩、轴环固定
❖ 特点：简单可靠，可承受大的轴向力。 ❖ 适合零件：齿轮、带轮、轴承、联轴器 等。
常用零件：带轮、齿轮、联 轴器等
26
❖ 花键：承载能力强、导向性好、成本高。
常用固定零件：齿轮。
27
2、用过盈配合作周向固定。
特点：结构简单，抗冲击 性能较好，承载能力取决 于过盈量的大小，配合面 加工精度较高。
常用零件：轴承与轴 颈的装配。
28
思考与练习：
❖ 分析图示轴上零件的固定方式。
29
轴的毛坯:一般用圆钢或锻件，有时也用铸钢或球墨铸铁。
如用球墨铸铁制造曲轴和凸轮轴，具有成本低廉、吸 振性较好、对应力集中的敏感较低、强度较好等优点。
10
四、轴的结构
❖ （一）轴主要由三部分组成：轴头、轴颈、 轴身。
❖ 轴头：轴上安装零件的部分。 ❖ 轴颈：轴上被轴承支承的部分。 ❖ 轴身：连接轴头和轴颈的过渡部分。 ❖ 轴肩：轴上直径变化所形成的阶梯。（单向
14
15
2、用轴套（套筒）固定，与轴肩配合使 用。
18
19
4、用圆螺母固定，与轴肩配合使用。
❖ 特点：装拆方便，固定可靠，可承受较大轴 向载荷，常用双螺母。
❖ 使用：有较大轴向载荷，无法采用套筒的场 合，如斜齿轮轴。
❖ 缺点：轴上切制螺纹，降低轴的强度。
20
21
5、弹性挡圈固定，与轴肩配合使用。
变化） ❖ 轴环：直径最大的部分❖ （二）轴上零件的轴向固定 ❖ 作用：定位后防止零件轴向移动，并能承
受轴向力。 ❖ 方法：用轴肩、轴环、套筒、轴端挡圈、
圆螺母、弹性挡圈、紧定螺钉、圆柱销等。
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1、用轴肩、轴环固定
❖ 特点：简单可靠，可承受大的轴向力。 ❖ 适合零件：齿轮、带轮、轴承、联轴器 等。
常用零件：带轮、齿轮、联 轴器等
26
❖ 花键：承载能力强、导向性好、成本高。
常用固定零件：齿轮。
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2、用过盈配合作周向固定。
特点：结构简单，抗冲击 性能较好，承载能力取决 于过盈量的大小，配合面 加工精度较高。
常用零件：轴承与轴 颈的装配。
28
思考与练习：
❖ 分析图示轴上零件的固定方式。
29
轴的毛坯:一般用圆钢或锻件，有时也用铸钢或球墨铸铁。
如用球墨铸铁制造曲轴和凸轮轴，具有成本低廉、吸 振性较好、对应力集中的敏感较低、强度较好等优点。
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四、轴的结构
❖ （一）轴主要由三部分组成：轴头、轴颈、 轴身。
❖ 轴头：轴上安装零件的部分。 ❖ 轴颈：轴上被轴承支承的部分。 ❖ 轴身：连接轴头和轴颈的过渡部分。 ❖ 轴肩：轴上直径变化所形成的阶梯。（单向
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2、用轴套（套筒）固定，与轴肩配合使 用。
《连接轴》精品课件
方法：1.经验公式计算方法 2.材料力学计算方法 3. 三维有限元法计算
扁头一个支叉受力分析：
x
扁头中合成应力 经验公式法
叉头一个鄂板受力分析
F点、B点的合成应力 曼叶洛维奇公式
《连接轴》
连接轴的作用
1.将动力从电动机传递给轧辊 2.将动力从一个机座的轧辊传递给另一个机座的轧 辊（横列式布置）
连接轴的类型和用途
Ø梅花接轴 Ø万向接轴
滑块式：开口式、 闭口式 十字轴式
Ø弧形齿
万向接铀开式铰链结构图 1-扁头；2-叉头；3-月牙形滑块；4-小方轴；5
接轴的结构尺寸
α=1°31'
2.万向接轴的尺寸：
滑块式万向接轴的主要结构尺寸是叉头直径D，它取决于磨削后的轧 辊直径。D一般要比轧辊最小直径小5—15mm，或为轧辊名义直径 的85％—95％。传动端的叉头直径可比轧辊端叉头直径稍大些，以 保证过载时齿轮轴端不致破坏。
连接轴的强度计算(滑块式万向接轴的强度汁算)
扁头一个支叉受力分析：
x
扁头中合成应力 经验公式法
叉头一个鄂板受力分析
F点、B点的合成应力 曼叶洛维奇公式
《连接轴》
连接轴的作用
1.将动力从电动机传递给轧辊 2.将动力从一个机座的轧辊传递给另一个机座的轧 辊（横列式布置）
连接轴的类型和用途
Ø梅花接轴 Ø万向接轴
滑块式：开口式、 闭口式 十字轴式
Ø弧形齿
万向接铀开式铰链结构图 1-扁头；2-叉头；3-月牙形滑块；4-小方轴；5
接轴的结构尺寸
α=1°31'
2.万向接轴的尺寸：
滑块式万向接轴的主要结构尺寸是叉头直径D，它取决于磨削后的轧 辊直径。D一般要比轧辊最小直径小5—15mm，或为轧辊名义直径 的85％—95％。传动端的叉头直径可比轧辊端叉头直径稍大些，以 保证过载时齿轮轴端不致破坏。
连接轴的强度计算(滑块式万向接轴的强度汁算)
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作者： 潘存云教授
§14-1 概述
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
分类： 按承受载荷分有
类 型
按轴的形状分有
转轴——传递扭矩又承受弯矩 传动轴——只传递扭矩 心轴——只承受弯矩 直轴
长沙航空职院专用
作者： 潘存云教授
§14-1 概述
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
转轴——传递扭矩又承受弯矩。
长沙航空职院专用
带式运 输机
设计：潘存云
电动机
减速器 转轴
作者： 潘存云教授
§14-1 概述
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
分类： 按承受载荷分有
类 型 按轴的形状分有
转轴——传递扭矩又承受弯矩。 传动轴——只传递扭矩
发动机
传动轴
后桥
长沙航空职院专用
设计：潘存云
d
长沙航空职院专用
卸载槽 也可以在轮毂上增加卸载槽
设计：潘存云
过渡肩环
r
设计：潘存云
凹切圆角
作者： 潘存云教授
§14-3 轴的强度计算
一、 按扭转强度计算 轴的强度设计应根据轴的承载情况，采 用相应的计算方法，常用方法有两种。
对于只传递扭转的圆截面轴，强度条件为
T
WT
9.55 106 0.2d 3n
b≈1.4h(与滚动轴承相配合处的h和b值,见轴承标准)
长沙航空职院专用
作者： 潘存云教授
轴向力较小时，可采弹性挡圈或紧定螺钉来实现。
设计：潘存云 设计：潘存云
周向固定大多采用键、花键、或过盈配合等联接形 式来实现。为了加工方便，键槽应设计成同一加工直线
上，且紧可能采用同一规格的键槽截面尺寸。
设计：潘存云
传动轴——只传递扭矩
心轴——只承受弯矩
直轴 本章只研究直轴
曲轴
挠性钢丝轴
设计：潘存云
设计任务：选材、结构设计、强度和刚度设计、确 定尺寸等
长沙航空职院专用
作者： 潘存云教授
§14-2 轴的结构设计
设计任务：使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。 设计要求：1.轴应便于制造，轴上零件要易于装拆；(制造安装)
分类： 按承受载荷分有
类 型
按轴的形状分有
转轴——传递扭矩又承受弯矩 传动轴——只传递扭矩 心轴——只承受弯矩 直轴 曲轴
长沙航空职院专用
作者： 潘存云教授
§14-1 概述
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
分类： 按承受载荷分有
类 型
按轴的形状分有
转轴——传递扭矩又承受弯矩
2.轴和轴上零件要有准确的工作位置；(定位) 3.各零件要牢固而可靠地相对固定；(固定) 4.改善应力状况，减小应力集中。
轴端挡圈 带轮 轴承盖 套筒 齿轮 滚动轴承
典型 轴系 结构
长沙航空职院专用
设计：潘存云
设计：潘存云
作者： 潘存云教授
一、制造安装要求
为便于轴上零件的装拆，一般轴都做成从轴端逐 渐向中间增大的阶梯状。零件的安装次序 装零件的轴端应有倒角，需要磨削的轴端有砂轮越程槽， 车螺纹的轴端应有退刀槽。
当轴上有两处动力输出时，为了减小轴上的载荷， 应将输入轮布置在中间。
输出 输入 输出
Ft
设计：潘存云
方案 a
T 方案b
Q
输出 输出 输入 Q
T
T
T
T TT
T1
合理
长沙航空职院专用
设计：潘存云
T2
Tmax = T1
T1+T2 T1
不合理
T2
设计：潘存云
T1+T2
Tmax= T1+T2
作者： 潘存云教授
键槽应设计成同一加工直线
长沙航空职院专用
设计：潘存云
作者： 潘存云教授
四、改善轴的受力状况，减小应力集中
1.改善受力状况 Ft
图示为起重机卷筒两种布置方案。 A图中大齿轮和卷筒联成一体，转 距经大齿轮直接传递给卷筒，故卷 筒轴只受弯矩而不传递扭矩。图b中 轴同时受弯矩和扭矩作用。故载荷 相同时，图a结构轴的直径要小。
倒角
取值见P119
①②
设计：潘存云
设计：潘存云
③
④ ⑤⑥ ⑦
长沙航空职院专用
作者： 潘存云教授
二、轴上零件的定位
轴肩——阶梯轴上截面变化之处。起轴向定位作用。 零件的轴向定位由轴肩或套筒来实现。
4、5间的轴肩使齿轮在轴上定位，1、2间的轴肩使带轮定位，6、7间的轴肩使右端滚动轴承定位。
套筒
轴肩
设计：潘存云
设计：潘存云
长沙航空职院专用
1~2
1~2
作者： 潘存云教授
三、轴上零件的固定
轴向固定由轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈来实现。
齿轮受轴向力时，向右是通过4、5间的轴肩，并由6、7间的轴肩顶在滚动轴承的内圈上； 向左则通过套筒顶在滚动轴承的内圈上。带轮的轴向固定是靠1、2间的轴肩和轴端当圈。
长沙航空职院专用
作者： 潘存云教授
§14-1 概述
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
分类： 按承受载荷分有
类 型 按轴的形状分有
车厢重力
转轴——传递扭矩又承受弯矩 传动轴——只传递扭矩 心轴——只承受弯矩
自行车 前轮轴
前叉
支撑反力
长沙航空职院专用
转动心轴 火车轮轴
设计：潘存云
前轮轮毂 固定心轴
第14章 轴和轴毂连接
§14-1 §14-2 §14-3 §14-4 §14-5 §14-6
概述 轴的结构设计 轴的强度计算 轴的材料及选择 轴的设计 轴毂连接
长沙航空职院专用
作者： 潘存云教授
§14-1 概述
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
分类： 按承受载荷分有
类 型 按轴的形状分有
设计：潘存云
设计：潘存云
双向固定
作者： 潘存云教授
无法采用套筒或套筒太长时，可采用双圆螺母加以固定。 装在轴端上的零件往往采用轴端挡圈固定。
双圆螺母
设计：潘存云
设计：潘存云
轴肩的尺寸要求: r <C1 或 r < R
取值见P119
h CC11
r
设计：潘存云
DHale Waihona Puke dD轴端挡圈
b
rR
h
R设计：潘存云
d
h≈(0.07d+3)~(0.1d+5)mm
P
[ ]
解释各符
MPa 号的意义
及单位
设计公式为
d 3
9.55 106
3
P
C 3
P
mm
0.2[ ] n
n
计算结果为 最小直径！ 应圆整为 标准直径！
表14-1 常用材料的[τ]值和C值
轴的材料
A3,20
35
45 40Cr, 35SiMn
2.减小应力集中 合金钢对应力集中比较敏感，应加以注意。 应力集中出现在截面突然发生变化的。 措施： 1. 用圆角过渡；
2. 尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽; 3. 重要结构可增加卸载槽B、过渡肩环、凹切圆角、
增大圆角半径。也可以减小过盈配合处的局部应力。
30˚
BR
设计：潘存云
d/4
B位置d/4