轴和轴毂联接
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结构 轴——花键轴：沿轴向均布 多个键齿(外花键)
轮孔——花键孔：毂孔周向均布多个 键槽(内花键)
9.4轴毂联 接
三、型面联接 四、过盈联接 利用过盈配合 五、弹性环联接
谢谢聆听
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9.2轴的结构设计
例：分析图示轴系，确定轴各段直径和长度的主要依据。
9.2轴的结构 设计
轴承采用脂润滑。
9.2轴的结构设计
1.缺少密封装置； 2.缺少垫片， 不能调整轴承间隙；
3.缺少挡油环； 缺少键联接；
4.锥齿轮与轴
5.锥齿轮轴向固定不可靠；6.右 轴承不能装配；
7.右轴承外圈缺少固定； 8.左 轴承外圈缺少固定。
③ 铸铁 质难控制，可靠性较差
QT600—3、QT800— 选2 择轴的材料和热处理方式时，主要考虑强度 和耐磨性，而不是轴的弯曲和扭转刚度。
9.2轴的结构设计
轴的结构应满足使用要求， 保证轴和轴上零件具有确 定的工作位置；应有利于 提高轴的强度和刚度；还 应具有良好的加工和装配 工艺性。
进行轴的结构设计时，首先要从传动要求和 传动路线来考虑轴上零件的布置，拟定合适 的装拆方案。
✓键槽不应开到圆角处；必须在轴上开横孔时，孔边要 倒圆，以避免应力集中过大。
✓改进轴上零件的结构可以减小轴所承受的弯矩，从而 提高轴的强度和刚度。
9.2轴的 结构设计
9.2轴的结构设计
3.轴的结构工艺性(重点)
✓满足加工、装拆的要求。 ✓安装轴上的零件时，应能使其无过盈地到达装配轴 段。 ✓为便于轴上零件的装配，轴端部、轴颈和轴头的端 部应有倒角，一般为45°。 ✓当零件和轴采用过盈配合时，轴上可设导向锥。
9.2轴的结构设计
9）箱体端面加工面与非加工面 没有分开；10）轴肩太高，无 法拆卸轴承；11）键过长，套 筒无法装入；12）无调整垫片， 无法调整轴承间隙；13）轴承 脂润滑无挡油环
9.3轴的计算
疲劳断裂、过大的弹性变形。
一般用途的轴，其强度计算方常用以下两种方法： ①按扭转强度条件计算； ②按弯扭合成强度计算。
然后以强度初步设计估算的轴径为基础，分 别确定轴上零件的轴向及周向定位、固定方 法，逐一确定处轴的各部分直径和长度，设 计出结构合理、工艺性良好的轴。
9.2轴的结构 设计
9.2轴的结构设计
单击此处添加小标题
轴颈－轴上与轴承配 合的部分轴段，③⑦
单击此处添加小标题
轴头－与传动零件轮 毂2
0.1d3
1b
eW1 M2T21b
d
3
Me
0.1 1b
9.3轴的计算
例9-3： 轴强度计算的一般顺序 1.初步估算轴径 2.进行轴的结构设计
9.3轴的计算
3.按弯扭合成强度计算法校核轴的强度 ⑴绘出轴的计算简图 ①求出轴上载荷，并将空间受力图分解为水平 面、垂直面受力图 ②求出水平面上和垂直面上的支承反力 ⑵绘出轴的弯矩图 ①水平面的弯矩 ②垂直面弯矩 ③合成弯矩
9.2轴的结构设计
2.确定各段长度
✓轴上安装传动零件的轴段长度由零件的轮毂宽度决定， 而轮毂宽度一般和相配轴段的直径有关。 ✓当采用套筒、圆螺母、轴端挡圈等作轴上零件的轴向 固定时，为保证固定可靠，轴端面与零件端面间通常应 留有2~3mm的距离。①④
✓轴上某些轴段长度取决于传动零件与轴承之间的距离。 ②③⑥
9.3轴的计 算
9.3轴的计算
⑶绘出轴的转矩T图
d
3
M e ⑷计算危险剖面的当量弯矩 Me
0.1 1b⑸按当量弯矩Me计算轴的
直径
9.3轴的计算
二、轴的刚度校核
目的：防止弯曲、扭转变形过大而影 响机器正常运转，这是工程上不允许 的。
例：
计算
刚度：指轴所受载荷与受载后产生的 弹性变形比值
9.3轴的计算
√
转轴 √
√
弯矩
转矩
9.1轴的类型和材料
➢ 按轴的外形分
光轴 阶梯轴
形状简单， 加工方便，
空心轴 实心轴
轴配上定能和零位满装件困足配装难定方位便 的需要
轴的设计，一般是根据工作条件先选择合适的
材料，然后估计轴的直径并进行轴的结构设计，再校
核计算轴的强度。对于有刚性要求的轴，还要进行刚
度计算。对于高转速轴，还应考虑其振动稳定性。
轴的主要失效形式：
9.3轴的计算
TWTT 9.50.25d13n06P[T]
MPad3 9.55106P C3 P
0.2[T]n
n
1.按扭转强度条件计算 适用于传动轴的强度计算 及初步估算转轴的直径以 便进行结构设计。 实心圆剖面传动轴 强度条件 设计式
9.3轴的计算
2.按弯扭合成强度条件计算 适用于转轴的强度计算。 按第三强度理论： 强度条件 引入应力折算系数 或 设计式
9.2轴的结构设计
9.2轴的结构设计
1）左端联轴器无周向定位；2）左端盖无密封；3）左轴承无法 装配；4）小齿轮无法加工完整；5）右轴承外圈左侧多余固定； 6）右端轴承右侧缺少固定；7）右端轴承无法拆卸。
9.2轴的结 构设计
轴承采用脂润滑。
9.2轴的结构设计
1）轴与端盖接触；2）套筒与轴 承外圈接触；3）套筒顶不住齿 轮；4）联轴器没轴向固定及定 位；5）联轴器没周向固定；6） 此弹性圈没有用；7）精加工面 过长，且装拆轴承不便； 8）联 轴器孔未打通；
返回 键联接
返回
键联接
返回
键联接
点击播 放动画
点击播 放动画
点击播 放动画
键联接9.4轴毂联接
2.平键联接的强度校核
⑴键的材料
p 600MPa的碳素钢，常用45钢
20钢、Q235A—用于轮毂为非金属或非铁 金属材料
键截面尺寸 b、h—按轴的直径d从标准中查取
⑵尺寸选择
键长L——参照轮毂长从标准中选取,L=轮毂长
轴上安装其他标准件部位的轴颈，也应取 相应的标准值。
1.确定各段直径
三、确定轴各段直径和长度
9.2轴的结构设计
轴肩由定位面和内圆角组成
r
01
02
03
04
h
h
b
R
C
轴肩处
D
d
D
r
d
定 位 轴 肩 h(0.07~0.1)d， 非 定 位 轴 肩 ， h可 取 较 小 值
9.2轴的结 构设计
轴段直径的确定
第九章 轴和轴毂联 接
9.1轴的类型和材料
一、轴的类型 轴是用来支撑回转零
➢ 按轴心线形状分几件何、轴传线递在运动和动力
直轴
同由所一多有条组回直钢转线零件都必须 上几丝支的何分撑轴轴层在线卷轴不上。
曲轴
在绕同而一成条，直
钢丝软轴 线有上良的好轴的
挠性
9.1轴的类型和材料
心轴 √
×
按传递载荷分
传动轴 ×
－(5~10)mm
⑶强度校核 主要失效形式
较弱零件工作面压溃——静联接 磨损——动联接
9.4轴毂联接
p 4T p p
4T dlh
p
dlh
设：载荷沿键长均布,圆周力 Ft=2T/d 挤压强度条件： 限压条件： t t k—键与轮毂键槽的接触高度k=h/2
9.4轴毂联接
二、花键联接 工作面：齿侧面 根据齿形不同，分为矩形花键、渐开 线花键和三角形花键。
单击此处添加小标题
轴肩－相邻直径变化 处
单击此处添加小标题
轴环－两侧都是递减 轴肩且长度较小，⑤
9.2轴的结构设计
二、应考虑的主要问题 1.轴及轴上零件的定位和 固定 ⑴轴的定位和固定
图a
⑵轴上零件的定位和固定
①轴向定位和固定 轴肩、套筒等
②周向定位和固定 轴毂联接
9.2轴的结构设计
轴上零件的定位和 固定方法
9.2轴的结构设计
轴肩的高度在保证可靠定位的前 提下，要给轴上零件的拆装留有 余地。如用滚动轴承定位，轴肩 高度应小于轴承内圈端面高度。
要车制螺纹，需要退刀槽；
进行磨削加工要有砂轮越
程槽。
键槽应置于同一直线上。
9.2轴的结 构设计
由估算轴的最小直径，根据轴的结构要求 定出阶梯轴其他各段直径。
轴头轴颈按国标取圆整尺寸，安装滚动轴 承的轴颈直径必须按滚动轴承的内径选取。
9.1轴的类型和材料
二①②、常碳合轴用素 金的3钢 钢材0、料易 廉40做，、成具具好传提4复有5有的递高号杂良价集了应处较淬大轴钢的好格中保进理高火功颈外的便敏证行。的性率耐形吸宜感机调机能、磨，振，性械质械，减性价性对小性或强所轻时应 ， 能 正度 以 重 采力 为 ， 火， ， 量 用更 在 、 。 40Cr、40和C耐rN磨i、性2，0对Cr应、力20集C中r2Ni4A、 38SiMnM敏o感性较低，但铸造品
PART 1
9.4轴毂联接
常用的有键、花键、过盈、弹性环、型面、销、紧 定螺钉联接等。
轴毂联接的主要功能是使轴与轴上零件作周向固定 以传递转矩。
9.4轴毂联接
一、键联接
1.类型及其选择
普通平键
平键 导向平键
滑键 键 半圆键
普通楔键 楔键
钩头楔键
键联接 返回
返回 01.
键联接 01.
A型导向平键 01.
9.2轴的结构设计
9.2
轴 的 结 构 设 计
9.2轴的结构设计
例：分析图中所示轴系中轴上零件的定位和固定方法。
9.2轴的结构设计
2.提高轴的强度和刚度
✓轴和轴上零件的结构，轴上零件的布置对轴的强度和 刚度有很大影响。
✓为了减小应力集中，提高轴的疲劳强度，阶梯轴相邻 轴段直径不宜相差过大，轴径变化处通常以圆角过渡， 并尽可能采用较大的圆角半径。
轮孔——花键孔：毂孔周向均布多个 键槽(内花键)
9.4轴毂联 接
三、型面联接 四、过盈联接 利用过盈配合 五、弹性环联接
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9.2轴的结构设计
例：分析图示轴系，确定轴各段直径和长度的主要依据。
9.2轴的结构 设计
轴承采用脂润滑。
9.2轴的结构设计
1.缺少密封装置； 2.缺少垫片， 不能调整轴承间隙；
3.缺少挡油环； 缺少键联接；
4.锥齿轮与轴
5.锥齿轮轴向固定不可靠；6.右 轴承不能装配；
7.右轴承外圈缺少固定； 8.左 轴承外圈缺少固定。
③ 铸铁 质难控制，可靠性较差
QT600—3、QT800— 选2 择轴的材料和热处理方式时，主要考虑强度 和耐磨性，而不是轴的弯曲和扭转刚度。
9.2轴的结构设计
轴的结构应满足使用要求， 保证轴和轴上零件具有确 定的工作位置；应有利于 提高轴的强度和刚度；还 应具有良好的加工和装配 工艺性。
进行轴的结构设计时，首先要从传动要求和 传动路线来考虑轴上零件的布置，拟定合适 的装拆方案。
✓键槽不应开到圆角处；必须在轴上开横孔时，孔边要 倒圆，以避免应力集中过大。
✓改进轴上零件的结构可以减小轴所承受的弯矩，从而 提高轴的强度和刚度。
9.2轴的 结构设计
9.2轴的结构设计
3.轴的结构工艺性(重点)
✓满足加工、装拆的要求。 ✓安装轴上的零件时，应能使其无过盈地到达装配轴 段。 ✓为便于轴上零件的装配，轴端部、轴颈和轴头的端 部应有倒角，一般为45°。 ✓当零件和轴采用过盈配合时，轴上可设导向锥。
9.2轴的结构设计
9）箱体端面加工面与非加工面 没有分开；10）轴肩太高，无 法拆卸轴承；11）键过长，套 筒无法装入；12）无调整垫片， 无法调整轴承间隙；13）轴承 脂润滑无挡油环
9.3轴的计算
疲劳断裂、过大的弹性变形。
一般用途的轴，其强度计算方常用以下两种方法： ①按扭转强度条件计算； ②按弯扭合成强度计算。
然后以强度初步设计估算的轴径为基础，分 别确定轴上零件的轴向及周向定位、固定方 法，逐一确定处轴的各部分直径和长度，设 计出结构合理、工艺性良好的轴。
9.2轴的结构 设计
9.2轴的结构设计
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轴颈－轴上与轴承配 合的部分轴段，③⑦
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轴头－与传动零件轮 毂2
0.1d3
1b
eW1 M2T21b
d
3
Me
0.1 1b
9.3轴的计算
例9-3： 轴强度计算的一般顺序 1.初步估算轴径 2.进行轴的结构设计
9.3轴的计算
3.按弯扭合成强度计算法校核轴的强度 ⑴绘出轴的计算简图 ①求出轴上载荷，并将空间受力图分解为水平 面、垂直面受力图 ②求出水平面上和垂直面上的支承反力 ⑵绘出轴的弯矩图 ①水平面的弯矩 ②垂直面弯矩 ③合成弯矩
9.2轴的结构设计
2.确定各段长度
✓轴上安装传动零件的轴段长度由零件的轮毂宽度决定， 而轮毂宽度一般和相配轴段的直径有关。 ✓当采用套筒、圆螺母、轴端挡圈等作轴上零件的轴向 固定时，为保证固定可靠，轴端面与零件端面间通常应 留有2~3mm的距离。①④
✓轴上某些轴段长度取决于传动零件与轴承之间的距离。 ②③⑥
9.3轴的计 算
9.3轴的计算
⑶绘出轴的转矩T图
d
3
M e ⑷计算危险剖面的当量弯矩 Me
0.1 1b⑸按当量弯矩Me计算轴的
直径
9.3轴的计算
二、轴的刚度校核
目的：防止弯曲、扭转变形过大而影 响机器正常运转，这是工程上不允许 的。
例：
计算
刚度：指轴所受载荷与受载后产生的 弹性变形比值
9.3轴的计算
√
转轴 √
√
弯矩
转矩
9.1轴的类型和材料
➢ 按轴的外形分
光轴 阶梯轴
形状简单， 加工方便，
空心轴 实心轴
轴配上定能和零位满装件困足配装难定方位便 的需要
轴的设计，一般是根据工作条件先选择合适的
材料，然后估计轴的直径并进行轴的结构设计，再校
核计算轴的强度。对于有刚性要求的轴，还要进行刚
度计算。对于高转速轴，还应考虑其振动稳定性。
轴的主要失效形式：
9.3轴的计算
TWTT 9.50.25d13n06P[T]
MPad3 9.55106P C3 P
0.2[T]n
n
1.按扭转强度条件计算 适用于传动轴的强度计算 及初步估算转轴的直径以 便进行结构设计。 实心圆剖面传动轴 强度条件 设计式
9.3轴的计算
2.按弯扭合成强度条件计算 适用于转轴的强度计算。 按第三强度理论： 强度条件 引入应力折算系数 或 设计式
9.2轴的结构设计
9.2轴的结构设计
1）左端联轴器无周向定位；2）左端盖无密封；3）左轴承无法 装配；4）小齿轮无法加工完整；5）右轴承外圈左侧多余固定； 6）右端轴承右侧缺少固定；7）右端轴承无法拆卸。
9.2轴的结 构设计
轴承采用脂润滑。
9.2轴的结构设计
1）轴与端盖接触；2）套筒与轴 承外圈接触；3）套筒顶不住齿 轮；4）联轴器没轴向固定及定 位；5）联轴器没周向固定；6） 此弹性圈没有用；7）精加工面 过长，且装拆轴承不便； 8）联 轴器孔未打通；
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键联接9.4轴毂联接
2.平键联接的强度校核
⑴键的材料
p 600MPa的碳素钢，常用45钢
20钢、Q235A—用于轮毂为非金属或非铁 金属材料
键截面尺寸 b、h—按轴的直径d从标准中查取
⑵尺寸选择
键长L——参照轮毂长从标准中选取,L=轮毂长
轴上安装其他标准件部位的轴颈，也应取 相应的标准值。
1.确定各段直径
三、确定轴各段直径和长度
9.2轴的结构设计
轴肩由定位面和内圆角组成
r
01
02
03
04
h
h
b
R
C
轴肩处
D
d
D
r
d
定 位 轴 肩 h(0.07~0.1)d， 非 定 位 轴 肩 ， h可 取 较 小 值
9.2轴的结 构设计
轴段直径的确定
第九章 轴和轴毂联 接
9.1轴的类型和材料
一、轴的类型 轴是用来支撑回转零
➢ 按轴心线形状分几件何、轴传线递在运动和动力
直轴
同由所一多有条组回直钢转线零件都必须 上几丝支的何分撑轴轴层在线卷轴不上。
曲轴
在绕同而一成条，直
钢丝软轴 线有上良的好轴的
挠性
9.1轴的类型和材料
心轴 √
×
按传递载荷分
传动轴 ×
－(5~10)mm
⑶强度校核 主要失效形式
较弱零件工作面压溃——静联接 磨损——动联接
9.4轴毂联接
p 4T p p
4T dlh
p
dlh
设：载荷沿键长均布,圆周力 Ft=2T/d 挤压强度条件： 限压条件： t t k—键与轮毂键槽的接触高度k=h/2
9.4轴毂联接
二、花键联接 工作面：齿侧面 根据齿形不同，分为矩形花键、渐开 线花键和三角形花键。
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轴肩－相邻直径变化 处
单击此处添加小标题
轴环－两侧都是递减 轴肩且长度较小，⑤
9.2轴的结构设计
二、应考虑的主要问题 1.轴及轴上零件的定位和 固定 ⑴轴的定位和固定
图a
⑵轴上零件的定位和固定
①轴向定位和固定 轴肩、套筒等
②周向定位和固定 轴毂联接
9.2轴的结构设计
轴上零件的定位和 固定方法
9.2轴的结构设计
轴肩的高度在保证可靠定位的前 提下，要给轴上零件的拆装留有 余地。如用滚动轴承定位，轴肩 高度应小于轴承内圈端面高度。
要车制螺纹，需要退刀槽；
进行磨削加工要有砂轮越
程槽。
键槽应置于同一直线上。
9.2轴的结 构设计
由估算轴的最小直径，根据轴的结构要求 定出阶梯轴其他各段直径。
轴头轴颈按国标取圆整尺寸，安装滚动轴 承的轴颈直径必须按滚动轴承的内径选取。
9.1轴的类型和材料
二①②、常碳合轴用素 金的3钢 钢材0、料易 廉40做，、成具具好传提4复有5有的递高号杂良价集了应处较淬大轴钢的好格中保进理高火功颈外的便敏证行。的性率耐形吸宜感机调机能、磨，振，性械质械，减性价性对小性或强所轻时应 ， 能 正度 以 重 采力 为 ， 火， ， 量 用更 在 、 。 40Cr、40和C耐rN磨i、性2，0对Cr应、力20集C中r2Ni4A、 38SiMnM敏o感性较低，但铸造品
PART 1
9.4轴毂联接
常用的有键、花键、过盈、弹性环、型面、销、紧 定螺钉联接等。
轴毂联接的主要功能是使轴与轴上零件作周向固定 以传递转矩。
9.4轴毂联接
一、键联接
1.类型及其选择
普通平键
平键 导向平键
滑键 键 半圆键
普通楔键 楔键
钩头楔键
键联接 返回
返回 01.
键联接 01.
A型导向平键 01.
9.2轴的结构设计
9.2
轴 的 结 构 设 计
9.2轴的结构设计
例：分析图中所示轴系中轴上零件的定位和固定方法。
9.2轴的结构设计
2.提高轴的强度和刚度
✓轴和轴上零件的结构，轴上零件的布置对轴的强度和 刚度有很大影响。
✓为了减小应力集中，提高轴的疲劳强度，阶梯轴相邻 轴段直径不宜相差过大，轴径变化处通常以圆角过渡， 并尽可能采用较大的圆角半径。