轴和轴毂连接课件

四、 轴毂联接
五、 轴的使用与维护
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任务八轴和轴毂联接
一、轴的功用、分类与选材
1、轴的含义：轴是组成机器的重要零件之一，作回 转运动的零件都要装在轴上来实现其回转运动，大 多数轴还起着传递转矩的作用。轴要用滑动轴承和 滚动轴承来支承。常见的轴有直轴和曲轴，曲轴主 要用于作往复运动的机械中。 2、轴的功用：1）支承回转零件（齿轮、涡轮、带 轮、凸轮等）；2）传递运动和动力。
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轴上零件的轴向定位方法
轴肩或轴环定位
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。
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注意：①为了保证轴上零件紧靠定位轴肩。 应使： r轴<R孔 或 r轴<C孔！ 且： h轴>C孔或 h轴 >R孔 正 确
错 误
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轴向定位和固定——
①
轴肩和轴环
轴肩与轴环——由定位面和过度圆角组成。 为保证零件端面能靠紧定位面，轴肩(环)圆角半径r必须 小于零件毂孔的圆角半径R或倒角高度C1; 轴肩(环)高度 h应大于C1和R，为了有足够的强度来承受轴向力，通常 取h=(0.07~0.1)d。轴环宽度b≥1.4h。
机车车轴为转动心轴
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4、轴的分类：
第一种分类方法是按承载情况分： (3) 心轴——这种轴在回转工作时主要只承受弯矩的 轴称为心轴，如机车车轴， 如自行车的前轴。
机车车轴为转动心轴
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(3) 心轴——这 种轴在回转工 作时主要承受 弯矩的轴称为 心轴，如机车 车轴， 如自行 车的前轴。
阶梯空心轴
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一、轴的功用、分类与选材
4、轴的分类： 第二种分类方法是按轴线形状分： （2）曲轴——这 种轴的中心线为折 线的轴称为曲轴, 如图所示。 它主 要用在需要将回转 运动与往复直线运 动相互转换的机械 中。
曲轴：轴的全长上直径不相等的曲轴
曲轴
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一、轴的功用、分类与选材
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转轴
转轴传动的特点：是与轴上回转件如齿轮、带轮等为同一轴 线，轴与轴上回转件如齿轮、带轮等只做原地的回转，没有 空间的移动。主要传动是将自己的回转传递到另外一个轴的 回转，所以将自己受到的转矩传递到另一个轴的转矩。
转轴
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转轴
转轴承载的特点：这种轴因为轴上有齿轮或带轮，齿 轮或带轮有重量，轴两端有轴承支撑，综合对轴的作 用力转化为弯曲作用，同时轴在外力偶矩作用下转动， 因此受到扭矩的作用。
转轴
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4、轴的分类：
第一种分类方法是按承载情况分： (2) 传动轴— —这种轴在回 转工作时主要 受扭矩不承受 弯矩或所受弯 矩很小的轴称 为传动轴。 如汽车的传动 轴。
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传动轴 传动轴传动的特点：这种轴上一般没有回转件如齿 轮、带轮等，轴在做原地的回转同时，驱动另外一个 发动机 轴做回转运动。
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②为了方便轴上零件的拆卸，轴肩高度应 小于滚动轴承内圈的厚度！
主要是为了轴 承的拆卸
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滚动轴承定位轴肩低于轴承内圈厚度
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②为了方便轴上零件的拆卸，轴肩高度应 小于滚动轴承内圈的厚度！
正确
主要是为 了轴承的 拆卸
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错误
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轴向定位和固定——
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轴上各部分名称如图所示
• 轴上各部分名称如图所示
轴的组成—— 轴颈(journal)——轴上被支承部分即安装轴承的部分； 轴头——安装轮毂(hub)部分即安装主要回转件的部分； 轴身——连接轴颈和轴头的部分。
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二 轴的结构分析
1 轴的结构设计的主要要求
周建波教授 天津职业大学机电学院
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任务八
轴和轴毂联接
学习目标：
1.了解轴的分类及常用材料； 2.掌握轴的结构设计和强度计算方法。 学习重点： 阶梯轴的结构设计和强度计算方法。
学习难点：
轴的结构设计。
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任务八 轴和轴毂联接
一、 轴的功用、分类和材料 二、 轴的结构分析 三、 轴的工作能力分析
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轴的常用材料、热处理方法及其主要力学特性
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本节结束
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轴的设计
轴 的 结 构 设 计 轴的工作能力验算
no
合 结
格?
yes
束
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轴的设计过程： 轴的结构设计： 根据轴上零件的安装、 定位以及轴的制造工艺等 方面的要求，合理地确定 轴的结构形式和尺寸。
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一、轴的功用、分类与选材
4、轴的分类： 第二种分类方法是按轴线形状分：
（1）直轴——这 种轴的中心线为一 直线的轴称为直轴。 直轴之二：轴的全长上直径不相等的直轴 在轴的全长上直径 都相等的直轴称为 光轴, 各段直径不 阶梯轴 等的直轴称为阶梯 轴。 2013-1-2
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由于阶梯轴上零件便于拆装和固定, 又利于节省材料和 减轻重量, 因此在机械中应用最普遍。 在某些机器中也 有采用阶梯空心轴(见图)的, 以减轻轴的重量或利用空 心轴孔输送润滑油、 冷却液等。
后桥
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传动轴
传动轴承载的特点：这种轴因为轴上没有齿轮或带轮， 所以基本没有弯曲作用或弯曲作用很小，同时轴在外 力偶矩作用下转动，因此主要受到扭矩的作用。
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4、轴的分类：
第一种分类方法是按承载情况分： (3) 心轴——这种轴在回转工作时主要只承受弯矩的 轴称为心轴，如机车车轴， 如自行车的前轴。
对于支反力的位置随轴承类型和布置方式不同而异其中a值参见滚动轴承样本跨距较大时可近似认为支反力位于轴承宽度的中点7按弯扭合成校核1画受力简图20145192计算作用于轴上的支反力水平面内支反力垂直面内支反力1423计算轴的弯矩并画弯转矩图分别作出垂直面和水平面上的弯矩图fg并按算合成弯矩计4计算并画当量弯矩图转矩按脉动循环变化计算取转矩按脉动循环变化计算取20145191435校核轴的强度一般而言轴的强度是否满足要求只需对危险截面进行校核即可而轴的危险截面多发生在当量弯矩最大或当量弯矩较大且轴的直径较小处
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（2）. 轴上零件的定位要求
轴承座
轴端挡圈
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（2）. 轴上零件的定位要求
定位：是指零件在轴上安装到位。 （位置准确）
固定：是指工作时零件与轴之间相对
位置保持不变。（位置不动）
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零件在轴上的定位和固定
（2.1）.零件在轴上的轴向定位和固定—— 应考虑——零件所受轴向力的大小，轴的制造，轴 上零件装拆的难易程度，对轴强度的影响，工作可 靠性等因素。 轴上零件轴向定位与固定的常用方法—— 轴肩和轴环，轴套(套筒) ，圆螺母，圆锥面，轴端 挡板，弹性挡圈，锁紧挡圈、紧定螺钉等
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一、轴的功用、分类与选材
3、轴的工程实例：
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一、轴的功用、分类与选材
4、轴的分类： 第一种分类方法是按轴的承载情况分： （1）转轴——这 种轴在回转工作时 承受的外力同时有 扭矩和弯矩。如减 速箱中的齿轮轴。
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套筒定位
轴肩
特点：结构简单，定位可靠，可承受较大的轴向力。 应用：用于轴上两个零件间的定位。 注意：不宜用于零件间距较大及轴的转速较高的场合。
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轴向定位和固定—— 可用圆螺母与轴肩、 轴环等的组合实现零 件在轴上的双向定位 和固定。 圆螺母定位装拆方便， 通常用细牙螺纹来增 强防松能力和减小对 轴的强度消弱及应力 集中。 1 2
4、轴的分类： 第二种分类方法是按轴线形状分： （3）软轴——这 种轴能把旋转运动 灵活地传到任何位 置的钢丝软轴称为 挠性软轴, 如图所 示。
软轴
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软轴是由多组钢丝分层卷绕而成(见图), 其特点是 具有良好的挠性。 它常用于医疗器械和小型机具 等移动设备上。
钢丝软轴的结构 轴小结jb140101.swf
②
轴套（套筒）
轴套适用于轴上两个相距较近零件之间的定位，其两个 端面为定位面，应有较高的平行度和垂直度。为使轴上 零件定位可靠，应使轴段长度比零件毂长短2~3mm。 1 2 3 4
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• • • •
轴套（套筒）(活动的轴肩或轴环) 轴套的径向尺寸参照定位轴肩确定 轴套定位的工作零件:轮毂长-轴段长=2～3mm 轴套与轴为过渡配合
③
圆螺母
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圆螺母定位
齿轮 轴承 轴肩
轴肩
特点：定位可靠，可承受较大的轴向力，轴上螺纹处 有较大的应力集中，会使轴的疲劳强度下降。 应用：常用于固定轴端的零件。
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5.2、轴的选材依据之二——轴类零件的失效 方式：
a.疲劳断裂；
b. 过量变形甚至断裂； c.表面过度磨损等。
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5.3、轴的选材依据之三——轴类零件的性能要求：
• • • •
a.良好的综合机械性能； b.高的疲劳强度； c.足够的淬透性； d.良好的切削加工性能。
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28பைடு நூலகம்
一、轴的功用、分类与选材
5、轴的选材：
5.1、轴的选材依据之一——轴类零件的工作条件 ：
• a. 主要受交变弯曲、扭转或弯曲、扭转应力 的复合作用； • b. 轴与轴上零件有相对运动时相互间存在摩 擦和磨损； • c. 轴在高速运转过程中会产生振动，使轴承 受冲击载荷； • d. 多数轴会承受一定的过载载荷。
倒角
退刀槽
①
②
③
④
⑤⑥ ⑦
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（1）. 轴上零件的装配要求
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一、便于轴上零件的装配
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轴身
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例：二级锥、 柱齿轮减速器输
出轴的装配方案。
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（合理）
输出轴的两种装配方案
方案二需要一个用于轴向定位的长套筒，多了一个零件，加 工工艺复杂，且质量较大，故不如方案一合理 。 2013-1-2
典型 轴系 结构
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（1）. 轴上零件的装配要求
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。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。
倒角
①
②
③
④
⑤⑥ ⑦
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（1）. 轴上零件的装配要求
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。在满足使用要求的前提下，轴的结构越简单，工艺 性越好。 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。
①轴上零件要便于装拆和调整，即满足轴上零 件的装配要求； ②轴和轴上零件有准确的工作位置，各零件要牢 固而可靠地相对固定，即满足零件定位要求；
③加工方便和节省材料，即满足结构工艺性要求；
④轴上零件受力合理,并尽量减少应力集中，即 满足强度要求。
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（1）. 轴上零件的装配要求
装配方案——以轴最大直径处的轴环为界限，轴上零件分别从 两端装入。按安装顺序即可形成各轴段粗细和结构形式的初步 布置方案。 带轮 轴承盖 轴端挡圈 套筒 齿轮 滚动轴承
固定心轴
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起重 卷筒
1
2 3 4 × ×
Motor
×
1——传动轴：T 2——转轴：T + M 3——转轴：T + M 4——心轴 ：M
×
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一、轴的功用、分类与选材
4、轴的分类：
第二种分类方法是按轴线的形状分：
（1）直轴——这 种轴的中心线为一 直线的轴称为直轴。 在轴的全长上直径 都相等的直轴称为 直轴之一：轴的全长上直径都相等的直轴 光轴, 各段直径不 等的直轴称为阶梯 光轴 轴。
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心轴
心轴传动的特点：这种轴上一般没有回转件如齿轮、 带轮等，轴在做原地的回转同时，轴在空间进行平行 的移动。
固定心轴
自行车的前轮轴
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心轴
心轴承载的特点：这种轴因为轴上没有齿轮或带轮， 但是自行车两前叉的作用力主要在轴的两端，所以受 力主要是转化为弯曲作用，同时轴在外力偶矩作用下 转动，但是扭矩的作用在此较小。
选择材料
轴的结构设计
轴的承载能力验算 验算合格? Y 结束 N
承载（即工作）能力计算： 轴的承载能力验算指的是轴的强度、刚度和振动 稳定性等方面的验算。
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轴与轴上零件组成一个组合体称为轴系部件。轴的 设计必须与轴系零部件整体结构紧密联系起来。
轴的组成—— 轴颈(journal)——轴上被支承部分； 轴头——安装轮毂(hub)部分； 轴身——连接轴颈和轴头的部分。
轴肩
零件毂孔 的倒角高 度
轴环 b
R
h C1
d
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d
r
r
D
D
h
零件毂孔 的圆角半 径
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1）轴肩和轴环
定位轴肩： r轴<R孔或r轴<C孔 轴肩或轴环的高度h必须大于 R孔或 C孔 轴肩高度<滚动轴承内圈高度 h=（0.07d＋3）～（0.1d＋5）mm 轴环宽度 b≈l.4h 非定位轴肩： h=1.5-2mm,r<=(D-d)/2