轴
机械基础轴详解
周向固定方法 —— 键联接
特点：制造简单，装拆方便，对中性好 ； 应用：应用最广；同一轴上键槽位于圆柱同一母 线上，且取相同尺寸
周向固定方法 —— 花键联接
特点：接触面积大，承载能力高，对中性和导向性好 ； 应用：适用于载荷较大和对定心精度要求较高的动联 接或静联接 ；
周向固定方法 —— 紧定螺钉固定
（1）轴肩、轴环
特点：结构简单，定位可靠，可承受 较大轴向力；
但是使轴径增大，引起应力集 中。
轴肩
轴环
错误
正确
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；
（2）套筒
轴向固定方法 —— 套筒定位
特点：固定可靠，承受轴向力大； 应用：多用于轴上相邻两零件相距不远的场合；
轴的结构
倒角
砂轮越程槽 轴端、轴颈与轴肩（或轴环）的过渡部位应有倒角或过度
圆角，便于轴上零件的装配，避免划伤配合表面，减少应 力集中，尽可能使倒角（或圆角半径）一致，以便于加工。 螺纹退刀槽或砂轮越程槽，防止破坏零件左端面。 当轴上有两个以上键槽时，槽宽应尽可能相同，并布置在 同一条直线上，以利于加工。
传动轴
特点：工作时只承受扭距，不承受弯矩或 承受很小的弯矩，仅起传递动力的作用。
转轴
特点：工作时既承受弯矩，又承受扭距， 既起支撑作用又起传递动力作用，是机器 中最常用的一种轴。
心轴——只受弯矩不传递扭矩
自行车前轴属于哪种？
传动轴——主要受扭矩
转轴——同时受扭矩和弯矩
转轴的结构
轴的结构应满足的要 求：
按轴线形状分 直轴： 光轴 阶梯轴
曲轴
§3—1 轴
1、光轴特点：形状简单，加工容易，应力集中源较 少；轴上零件不易装配及定位。如自行车心轴、车床 光杠。
轴的介绍
四、轴类零件的材料
轴类零件材料的选取，主要根据轴的强度、刚度、耐磨性以及制造工艺性而决定， 力求经济合理。常用的轴类零件材料有 35、45、50优质碳素钢，以45 钢应用最为广泛。 1) 对于受载荷较小或不太重要的轴也可用Q235、Q255等普通碳素钢。 2）对于受力较大，轴向尺寸、重量受限制或者某些有特殊要求的可采用合金钢。 如40Cr合金钢可用于中等精度，转速较高的工作场合，该材料经调质 处理后具有较好的综合力学性能； 3)选用Cr15、65Mn等合金钢可用于精度较高，工作条件较差的情况，这些材料经 调质和表面淬火后其耐磨性、耐疲劳强度性能都较好； 4)若是在高速、重载条件下工作的轴类零件，选用20Cr、20CrMnTi、20Mn2B等低 碳钢或38CrMoA1A渗碳钢，这些钢度也大大提高，因此具有良好的耐磨性、 抗冲击韧性和耐疲劳强度的性能。 5)球墨铸铁、高强度铸铁由于铸造性能好，且具有减振性能，常在制造外形结构 复杂的轴中采用。特别是我国研制的稀土——镁球墨铸铁，抗冲击韧 性好，同时还具有减摩、吸振，对应力集中敏感性小等优点，已被应 用于制造汽车、拖拉机、机床上的重要轴类零件。
五、加工方法
• 1、外圆表面的加工方法及加工精度 • 轴类、套类和盘类零件是具有外圆表面的典型零件。外 圆表面常用的机械加工方法有车削、磨削和各种光整加 工方法。车削加工是外圆表面最经济有效的加工方法， 但就其经济精度来说，一般适于作为外圆表面粗加工和 半精加工方法；磨削加工是外圆表面主要精加工方法， 特别适用于各种高硬度和淬火后的轴 • 零件精加工；光整加工是精加工后进行的超精密加工方 法（如滚压、抛光、研磨等），适用于某些精度和表面 质量要求很高的零件。由于各种加工方法所能达到的经 济加工精度、表面粗糙度、生产率和生产成本各不相同， 因此必须根据具体情况，选用合理的加工方法，从而加 工出满足零件图纸上要求的合格零件。
轴知识
一、轴(shaft)是穿在轴承中间或车轮中间或齿轮中间的圆柱形物件，但也有少部分是方型的。
轴是支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。
一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。
机器中作回转运动的零件就装在轴上。
根据轴的承载情况，又可分为：①转轴，工作时既承受弯矩又承受扭矩，是机械中最常见的轴，如各种减速器中的轴等。
②心轴，用来支承转动零件只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转动，如铁路车辆的轴等，有些心轴则不转动，如支承滑轮的轴等。
用来支承转动零件只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转动，如铁路车辆的轴等，有些心轴则不转动，如支承滑轮的轴等。
根据轴工作时是否转动，心轴又可分为转动心轴和固定心轴③传动轴，连接或装配各项配件而可移动或转动的圆形物体配件，一般均使用轻而抗扭性佳的合金钢管制成。
对前置引擎后轮驱动的车来说是把变速器的转动传到主减速器的轴，它可以是好几节由万向节连接。
主要用来传递扭矩而不承受弯矩，如起重机移动机构中的长光轴、汽车的驱动轴等。
由轴管、伸缩套和万向节组成。
伸缩套能自动调节变速器与驱动桥之间距离的变化。
万向节是保证变速器输出轴与[2]驱动桥输入轴两轴线夹角的变化，并实现两轴的等角速传动。
轴的材料主要采用碳素钢或合金钢，也可采用球墨铸铁或合金铸铁等。
轴的工作能力一般取决于强度和刚度，转速高时还取决于振动稳定性。
二、轴承按尺寸查询(mm)内径（内圆直径）[d]、外径[D]、宽度或厚度[B]按轴承产品类型查询联轴器通常轴不能单独运转，要使轴能够正常运转就必须使用联轴器。
联轴器属于机械通用零部件范畴，用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。
在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。
联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。
常用联轴器有膜片联轴器，鼓形齿式联轴器，万向联轴器，安全联轴器，弹性联轴器及蛇形弹簧联轴器。
轴
第十五章 轴
2）其它：由轴上零件相对位置定。
LII
5-10 C2 C1 L
l1 e0 e m B 3
LII=l1+e0+e+m
箱体内壁到轴承 端面的距离： 3=10-15mm（脂） 3= 3- 5mm（油）
箱体内壁到齿轮 端面的距离： 2=10-15mm
第十五章 轴
轴结构设计具体考虑的几个问题（具体） （一）拟定轴上零件的装配方案； （二）轴和轴上零件的定位； （三）轴和轴上零件的固定； （四）轴段直径与长度确定； （五）轴的结构工艺性； （六）提高轴强度的常用措施。
装配过程：
第十五章 轴
第十五章 轴
轴上零件的装配方案不同，则轴的结构形状也不相同。设 计时可拟定几种装配方案，进行分析与选择。
方案二：
方
需要一个长套
案
筒。长套筒带
一
来几个问题。
方 案 二
第十五章 轴
轴结构设计具体考虑的几个问题（具体） （一）拟定轴上零件的装配方案； （二）轴和轴上零件的定位； （三）轴和轴上零件的固定； （四）轴段直径与长度确定； （五）轴的结构工艺性； （六）提高轴强度的常用措施。
第十五章 轴
(二) 轴及轴上零件的定位
（1）定位轴肩（轴环）
定位：指轴及轴上零件须有准确位置。 优缺点：
方法：
定位方便可靠；
1、轴肩（轴环）：阶梯轴上截面变化处 但轴肩处有应力集中；
轴肩过多不利加工。
高度：
h （0.07～0.1）d； 安滚动轴承处应低于
轴轴承内圈高度。
注意：轴肩处圆角
第十五章 轴
15-1、概述 15-2、轴的结构设计 15-3、轴的计算
轴字的解释新华字典
轴字的解释新华字典
轴字在新华字典中的解释是“一个多面体的轴”,例如,风扇的轴就是一种轴。
此外,轴字还可以理解为“围绕中心或核心运转或运动的物体”,例如,火车的轴就是一种轴。
此外,轴字还可以表示“一种支撑或连接物体的部件”,例如,轴心这个词中的“轴”就是指的是轴。
拓展:轴字在现代汉语中还具有一些其他的含义,例如,轴心引力是万有引力定律的一个基本假设,表示地球围绕太阳旋转的引力是构成地球轨道的轴。
此外,轴字还可以表示“方向或箭头”,例如,“用轴字标注方向”就表示标注方向时需要用轴字。
此外,轴字还可以表示“支撑或固定物体的装置或结构”,例如,“轴字结构”就表示物体在固定的位置上的装置或结构。
总之,随着语义的变化,轴字在不同的语境中可能具有不同的含义。
机械设计基础-12.1轴的概述
一、轴的功能和分类轴是组成机器的重要零件之一，其主要功能是支持作回转运动的传动零件(如齿轮、蜗轮等)，并传递运动和动力。
1、按受载情况分根据轴的受载情况的不同轴可分为转轴、传动轴和心轴三类。
a_1 a_2转轴 b传动轴 c 心轴轴的分类转轴：既受弯矩又受转矩的轴(图a_1、图a_2)；传动轴：主要受转矩，不受弯矩或弯矩很小的轴；心轴：只受弯矩而不受转矩的轴；根据轴工作时是否转动，心轴又可分为转动心轴和固定心轴。
转动心轴：工作时轴承受弯矩，且轴转动；固定心轴：工作时轴承受弯矩，且轴固定2、按轴线形状分根据轴线形状的不同轴又可分为曲轴、直轴和钢丝软轴。
曲轴曲轴：各轴段轴线不在同一直线上，主要用于有往复式运动的机械中，如内燃机中的曲轴(图7-2)。
直轴直轴：各轴段轴线为同一直线。
直轴按外形不同又可分为：光轴：形状简单，应力集中少，易加工，但轴上零件不易装配和定位。
常用于心轴和传动轴(左图)。
阶梯轴：特点与光轴相反，常用于转轴(右图)。
钢丝软轴：由多组钢丝分层卷绕而成，具有良好挠性，可将回转运动灵活地传到不开敞的空间位置。
钢丝软轴二、轴设计的主要内容轴的设计包括结构设计和工作能力验算两方面的内容。
（1）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。
（2）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。
三、轴的材料及选择轴的材料种类很多，选择时应主要考虑如下因素：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。
轴的常用材料是碳钢和合金钢。
碳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。
轴的分类和功能
轴的分类和功能轴是机械设备中的一个重要组成部分，它承载着传递动力和运动的任务。
根据轴的不同分类，它们具有不同的功能和应用范围。
本文将对轴的分类和功能进行详细介绍。
一、按照材料分类1. 金属轴金属轴是最常见的一种轴，通常由钢铁、铜、铝等金属材料制成。
它具有高强度、耐磨损等优点，在机械领域得到广泛应用。
例如汽车发动机中的曲轴就是一种典型的金属轴。
2. 塑料轴塑料轴通常由高分子材料制成，具有较好的耐腐蚀性和低噪音等特点。
它们主要用于一些小型电器或玩具等领域。
3. 陶瓷轴陶瓷轴是一种新型材料制成的，具有极高的硬度和抗磨损性能，因此在高速运转或高温环境下使用效果更好。
例如航空航天领域中常使用陶瓷轴。
二、按照形式分类1. 直线轴直线轴是一种常见的轴形式，它的主要功能是承载和传递力量和运动。
直线轴通常由金属材料制成，应用于各种机械设备中。
2. 空心轴空心轴是一种内部空洞的轴，它可以通过内部管道传递流体或气体等物质。
空心轴通常用于液压系统、气动系统等领域。
3. 轮毂轴轮毂轴是指车辆中连接车辆底盘和车轮之间的部件。
它主要承载车辆重量和提供转动力矩，因此具有高强度、高耐磨损等特点。
三、按照用途分类1. 传动轴传动轴是一种将发动机输出转矩传递到车辆驱动桥上的部件。
它通常由金属材料制成，具有高强度、耐磨损等特点。
2. 支撑轴支撑轴主要用于支撑和固定机械设备中的其他部件。
例如机床上的导杆就是一种典型的支撑轴。
3. 转向轴转向轴通常用于汽车、拖拉机等车辆中，它可以使车辆转向。
转向轴通常由金属材料制成，具有高强度、耐磨损等特点。
四、按照结构分类1. 实心轴实心轴是一种内部没有空洞的轴，它具有高强度、高刚性等特点。
实心轴通常用于承载重量或传递大功率时。
2. 中空轴中空轴是一种内部有空洞的轴，它可以通过内部管道传递流体或气体等物质。
中空轴通常用于液压系统、气动系统等领域。
3. 复合轴复合轴是由不同材料组合而成的一种轴，例如金属和塑料组合而成的复合材料。
轴
传动轴——主要受扭矩。
2）按轴线形状分 (1) 直轴：
a）光轴 b）阶梯轴
(2) 曲轴：
(3) 钢丝软轴
二、轴的受力、应力及失效形式
以减速器的输出轴为例来讨论转轴的受力、应力及失效形式 在AB之间的任意截面上，只有 弯矩M，因此只有弯曲应力 在BC之间的任意截面上，既作用有 弯矩M，又作用有转矩T，因此，即 有弯曲应力 ，又有扭转剪应力
S S
S S S S
2 2
[S ]
1
K
a m 1
S
K
a m
弯曲应力的循环特性:
M 对于一般转轴, 弯曲应力按对称循环变化, 故 a , m 0; W 当轴不转动或载荷随轴一起转动时, 弯曲应力可当作 M 脉动循环变化来考虑,即 0 m 。 2W
Ø70
Ø72
Ø70 Ø80 Ø82
1.齿轮轮毂无键槽
2.不能用套筒定位 3.轴承不能用键定位
2.轴上零件的周向固定
为了传递运动和转矩,或因某些需要,轴上零件 还需有周向固定
1）键 2）花键
3）紧定螺钉、销
4）过盈配合
轴的结构设计要点
• 1.键在轴上的位置应靠近装入端，长度应 是轮毂长度的0.85倍，距离轮毂装入端取 ∆<2-5mm。 • 2.轴径变化处应有过渡圆角。 • 3.为易于安装轴上的零件，轴端应有倒角。
2.当量弯矩Ｍe：
当σb (r =－1), τ (r =－1)时
第三强度理论：
e b 4 b
2 2
T M e 4 1b W W T
2
2
M 2 T 2 Me
轴的分类及结构
轴的分类及结构
一、轴的定义
轴(shaft)是穿在轴承中间或车轮中间或齿轮中间的圆柱形物件，但也有少部分是方型的。
轴是支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。
一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。
机器中作回转运动的零件就装在轴上。
二、轴的结构设计
轴的结构设计是确定轴的合理外形和全部结构尺寸，为轴设计的重要步骤。
它由轴上安装零件类型、尺寸及其位置、零件的固定方式，载荷的性质、方向、大小及分布情况，轴承的类型与尺寸，轴的毛坯、制造和装配工艺、安装及运输，对轴的变形等因素有关。
设计者可根据轴的具体要求进行设计，必要时可做几个方案进行比较，以便选出最佳设计方案，以下是一般轴结构设计原则:
1、节约材料，减轻重量，尽量采用等强度外形尺寸或大的截面系数的截面形状;
2、易于轴上零件精确定位、稳固、装配、拆卸和调整;
3、采用各种减少应力集中和提高强度的结构措施;
4、便于加工制造和保证精度。
三、轴的分类
常见的轴根据轴的结构形状可分为曲轴、直轴、软轴、实心轴、空心轴、刚性轴、挠性轴(软轴)。
直轴又可分为:
①转轴，工作时既承受弯矩又承受扭矩，是机械中最常见的轴，如各种减速器中的轴等。
②心轴，用来支承转动零件只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转动，如铁
路车辆的轴等，有些心轴则不转动，如支承滑轮的轴等。
③传动轴，主要用来传递扭矩而不承受弯矩，如起重机移动机构中的长光轴、汽车的驱动轴等。
轴的材料主要采用碳素钢或合金钢，也可采用球墨铸铁或合金铸铁等。
轴的工作能力一般取决于强度和刚度，转速高时还取决于振动稳定性。
机械基础课件-轴
➢ 传动轴：主要承受转矩 ➢ 转轴：既承受弯矩，又承受转矩
带式运 输机
电动机
减速器 转轴
பைடு நூலகம்
自行车的前轮轴
三、常用轴的结构
（1）轴颈 轴上被支承的部位 （2）轴头 安装轮毂的部位
（3）轴身 连接轴颈和轴头的部位
（4）轴肩 轴径变化处形成的环形面
（5）轴环 给轴上零件轴向定位的环 状圆柱凸台
1—密封圈 2—透盖 3—滚动轴承
4—轴 5—齿轮 6—箱体 7—闷盖
（轴的结构图）
轴端
轴头
轴颈 轴身
轴头
2．轴的设计要求
（1）轴上零件要有可靠的轴向固定和周向固定 （2）轴应便于加工和尽量避免或减小应力集中 （3）应便于轴上零件的安装与拆卸
1、轴上零件的固定
(1)．轴上零件的轴向固定
目的：保证零件在轴上有确定的轴向位置，防止零件 作轴向移动，并能承受轴向力。
§10—2 轴的结构
二、轴上零件的固定
1．轴上零件的轴向固定
（1）圆螺母 固定可靠、拆装方 便，可承受较大的 轴向力，能调整轴 上零件之间的间隙
§10—2 轴的结构
（2）轴肩与轴环
应使r＜R，或r＜C。
结构简单、定位可靠 ，能承受较大轴向力
§10—2 轴的结构
（3）套筒
结构简单、定位可靠， 适用于轴上零件间距离 较短的场合，当轴的转 速很高时不宜采用
§10—2 轴的结构
（7）紧定螺钉与挡圈
结构简单，同时起周向固定作用，但 承载能力较低，且不适用于高速场合
§10—2 轴的结构
（8）圆锥面
能消除轴与轮毂间的径向间隙，拆 装方便，可兼做周向固定。常与轴端 挡圈联合使用，实现零件的双向固定
轴的功用与分类
轴的功用与分类
轴是机械传动中的基本元件之一，它主要用于支承和转动其他机械元件，传递力和运动。
轴的功用包括：
1. 支承和传递力，保持传动系统的稳定性。
2. 传递运动，使相邻的机械元件能够联动。
3. 承受负载，抵抗外部作用力。
4. 将驱动力转换为旋转运动或线性运动。
根据不同的分类方式，轴可以分为不同的类型，常见的轴的分类包括：
1. 按照形状分类：轴可以分为圆柱形轴、锥形轴、键轴、花键轴等。
2. 按照用途分类：轴可以分为传动轴、支撑轴、转动轴、定位轴等。
3. 按照材质分类：轴可以分为金属轴、塑料轴、复合材料轴等。
4. 按照制造方式分类：轴可以分为铸造轴、锻造轴、冷拔轴、加工轴等。
5. 按照表面处理分类：轴可以分为硬质表面处理轴、镀铬轴、涂层轴等。
轴
轴轴是机械装置中传递回转运动的重要零件，其形状复杂，技术条件要求高。
除了承受弯曲、扭转、交变和冲击载荷外，还承受一定的摩擦力。
其材料要求：较高的强度、良好的耐磨性、耐疲劳性和尺寸稳定性。
可用于轴的材料种类很多，主要根据轴的使用条件，对轴的强度、刚度和其他力学性能的要求。
轴的材料一般是经过轧制或锻造的碳素钢或合金钢。
对于直径较小的轴可采取圆钢制造，也可直接采用冷拔刚才制造。
重要的，大直径或阶梯直径变化较大的轴采用锻坯，为了节约金属和提高工艺性，直径较大的轴还可以制成为空心的。
表1 轴类常用材料及其力学性能、热处理条件材料毛坯直径热处理力学性能, 不低于硬度/mm σb/MPa σs/MPa σ-1/MPa τ-1/MPa HBS≦16 -- 375～460 235 185 105 -->16～40 -- 375～460 225 175 100 -->40～60 -- 375～460 215 170 98 --Q235 >60～100 -- 375～460 205 165 95 -- >100～150 -- 375～460 195 155 90 -->150 -- 375～460 185 150 85 --25 正火420 250 180 100 ≦156≦100 正火+回火400 220 165 95 103～15620 >100～300 正火+回火380 200 155 90 103～156>300～500 正火+回火370 190 150 85 103～156>500～750 正火+回火360 180 145 80 103～15625 正火540 320 230 130 ≦187≦100 正火+回火520 270 210 120 149～187调质560 300 230 130 156～207 >100～300 正火+回火500 260 205 115 149～187调质540 280 220 125 156～20735 >300～500 正火+回火480 240 190 110 153～187>500～750 正火+回火460 230 185 105 143～187>750～1000 正火+回火440 220 175 100 137～18725 正火610 360 260 150 ≦241≦100 正火+回火600 300 240 140 149～18745 ≦200 调质650 360 270 155 217～255>100～300 正火+回火580 290 235 135 170～217>300～500 正火+回火560 280 225 130 162～217>500～750 正火+回火540 270 215 125 156～21725 调质1000 800 485 280 ≦241≦100 调质750 550 350 200 241～286>100～300 调质700 500 320 185 --40Cr >300～500 调质650 450 295 170 230～270 >500～800 调质600 350 255 145 217～25525 调质900 750 445 255 --≦100 调质800 520 355 205 230～28635SiMn >100～300 调质750 450 320 185 217～270 42SiMn >300～400 调质700 400 295 170 217～255 >400～500 调质650 380 275 160 196～255 40MnB 25 调质1000 800 485 280 -- ≦200 调质750 500 335 195 240～28640CrNi 25 调质1000 800 485 280 --25 调质1000 800 500 285 --≦100 调质750 550 350 200 207～269 35CrMo >100～300 调质700 500 320 185 207～269 >300～500 调质650 450 295 170 207～269>500～800 调质600 400 270 155 207～269 ≦100 调质750 600 360 210 230～286 38Si MnMo >100～300 调质700 550 335 195 217～269 >300～500 调质650 500 310 175 196～240>500～800 调质600 400 270 155 187～24025 调质1000 850 495 285 --37SiMn2MoV ≦200 调质880 700 425 245 270～300 >200～400 调质830 650 395 230 240～286>400～600 调质780 600 370 215 240～269 38CrMoAlA 25 调质1000 850 495 285 290～31015 渗碳+淬火+回火850 550 375 215 HRC56～62 20Cr 30渗碳+淬火+回火650 400 280 160 HRC56～62 ≦60 渗碳+淬火+回火650 400 280 160 HRC56～62 20CrMnTi 15 渗碳+淬火+回火1100 850 525 300 HRC56～62 1Cr13 ≦60 调质600 420 275 155 187～217 2Cr13 ≦100 调质660 450 295 170 197～248 ≦60淬火550 220 205 120 ≦1921Cr18 Ni9Ti >60～180 淬火540 200 195 115 ≦192 >100～200 淬火500 200 185 105 ≦192 QT450-10 450 310 160 140 160～210 QT500-7 500 320 180 155 170～230 QT600-3 600 370 215 185 170～270 QT700-2 700 420 250 215 225～305 QT800-2 800 480 285 245 255～335 QT900-2 900 600 320 275 280～360表2 不同工作条件下的轴的选材工作场合选材一般情况下优质碳素结构钢，如35、45、50不太重要或受载较小的轴普通碳素结构钢，如Q235、Q255受力大但直径受限制的轴合金结构钢，优先选用硅锰钢，如35SiMn、35MnB结构复杂的轴铬钢，如40Cr、35CrMo大截面非常重要的轴铬镍钢，如40CrNi高温或腐蚀条件下工作的轴耐热钢或不锈钢，如1Cr18Ni9Ti、1Cr13、2Cr13外形复杂的轴球墨铸铁表3 部分机床主轴选材及热处理机床类型材料牌号热处理工艺硬度要求、工况特点一般简易机床45 820℃℃～840℃水淬220～250HBS (1)在滚动轴承内运转，(2)低速、550℃～580℃回火轻或中载，(3)稍有冲击载荷龙门铣床、立式45 整体淬火：40～45HRC (1) 在滚动轴承内运转, (2)转速铣床铣床、小型820℃～840℃水淬稍高，轻或中载,(3)冲击、交变立式车床350℃～400℃回火，载荷不大。
轴的分类
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轴的分类
1、按承载分：转轴、心轴、传动轴。
转轴——工作中既承受弯矩又承受转矩的轴。
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）。
传动轴——工作中只传递转矩而不承受弯矩或很小弯矩的轴。
2、按轴线形状分：直轴、曲轴、钢丝软轴。
直轴——轴心线为直线。
曲轴——轴心线为曲线。
钢丝软轴——轴心线柔软可变的曲线。
3、按轴的形状分：光轴、阶梯轴、实轴、空心轴。
光轴——外径相同的轴。
阶梯轴——不同外径组成有台肩的轴。
实心轴——轴心有材料。
空心轴——轴心无材料。
4、按刚柔性分：硬轴和软轴。
硬轴——刚性轴。
软轴——挠性轴。
轴最常见的形状
轴最常见的形状
轴是一种常见的机械零件，它通常用于连接两个旋转的部件，使它们能够相互转动。
轴的形状有很多种，其中最常见的形状包括圆柱形轴、六角形轴和方形轴。
圆柱形轴是最常见的轴形状之一。
它的外形呈圆柱形，通常用于连接旋转的部件，如齿轮、滚筒等。
圆柱形轴的优点是制造成本低，易于加工和安装，同时也具有较高的强度和刚度。
因此，它被广泛应用于各种机械设备中。
六角形轴是一种六边形的轴形状。
它的六个面可以提供更好的防滑性能，使其在连接需要扭矩传递的部件时更加可靠。
六角形轴通常用于连接手动工具，如扳手、螺丝刀等。
它的优点是易于握持和旋转，同时也具有较高的强度和刚度。
方形轴是一种四边形的轴形状。
它的四个面可以提供更好的防滑性能，使其在连接需要扭矩传递的部件时更加可靠。
方形轴通常用于连接电动工具，如电钻、电动螺丝刀等。
它的优点是易于握持和旋转，同时也具有较高的强度和刚度。
除了以上三种常见的轴形状外，还有其他形状的轴，如椭圆形轴、三角形轴等。
不同形状的轴适用于不同的机械设备和工具，选择合适的轴形状可以提高机械设备和工具的性能和可靠性。
轴是机械设备和工具中不可或缺的零件，不同形状的轴具有不同的
优点和适用范围。
在选择轴时，需要考虑到机械设备和工具的使用环境和要求，选择合适的轴形状可以提高机械设备和工具的性能和可靠性。
加工中心各轴定义
加工中心各轴定义：
直线轴。
包括X轴、Y轴和Z轴。
其中，X轴是水平方向的轴，控制工件在水平方向上的移动；Y轴是垂直于X轴的轴，控制工件在垂直方向上的移动；Z轴是垂直于X轴和Y轴的轴，控制工件在上下方向上的移动。
旋转轴。
常见的有A轴、B轴和C轴。
其中，A轴通常绕X轴旋转，用于控制工具的倾斜角度或工件的旋转角度，适用于圆柱体加工；B轴通常绕Y轴旋转，与A轴垂直，用于控制工具或工件的旋转角度，实现复杂零件的加工；C轴通常绕Z轴旋转，用于控制工具的旋转角度，适用于曲面加工。
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五、轴的设计轴的设计计算与轴上齿轮轮毂孔内径及宽度、滚动轴承的选择和校核、键的选择和验算、与轴连接的半联轴器的选择选择和进行。
因箱体内壁宽度主要由中间轴的结构尺寸确定，故先对中间轴进行设计，然后对高速轴和低速轴进行设计。
1、中间轴的设计与计算已知中间轴的传递功率P 2=13.83kW ，转速n 2=201.518`r/min ，小齿轮分度圆直径mm 21.2252=d ，齿轮宽度b2=65mm 。
d3=91.74mm ，b3=95mm 项目计算及其过程 1.选择轴的材料由于减速器功率不大，又无特殊要求，故选择轴的材料为45钢并作调质处理。
查课本表15—1知，Mpa 640=B σ，Mpa 350=S σ。
2.初算最小轴径由课本P366页表15-3取A=（103-126）(因轴上受较大弯矩)，于是得： mm)587.51~170.42(518.20183.13)126~103(3322min 0=⨯==n P A d 因为轴上开有两个键槽轴径增大10%，所以mm )746.56~387.46(min=d ，取标准值mm 50min =d4.结构设计 轴的结构构想如图3—1（a ）所示（1）轴承部件的结构设计 轴不长，故轴承采用两段固定方式。
然后，按轴上零件的安装顺序，从min d 处开始设计（2）轴承的选择与轴段①及轴段⑤的设计 该段轴段上安装轴承，其设计应与轴承的选择同步进行。
考虑齿轮有轴向力存在，选用角接触球轴承。
周段①、⑤上安装轴承，其直径既应便于轴承安装，又应符合轴承内径系列。
取选用角接触球轴承，取轴承7310C 。
由《机械设计课程设计指导书》中表15-6知轴承内径d =50mm ，外径D =110mm ，宽度B=27mm ，定位轴肩直径D 1=60mm ，外径定位直径D 2=100mm ，对轴的力作用点与外圈大端面的距a 3=22.0mm ，故d 1=50mm 。
通常一根轴上的两个轴承取相同的型号，则d 5=50mm 。
轴承处长度为23512ΔΔ+++==B L L ，其中，3∆为轴承与箱体内壁的距离，mm )5~3(3=Δ，取mm 53=Δ。
2∆为齿轮端面与箱体内壁的距离mm )20~10(2=∆，取mm 152=Δ。
所以mm 4915522751=+++==L L 。
（3）轴段②和轴段④的设计 轴段②上安装齿轮3，轴段④上安装齿轮2，为了便于齿轮的安装，d 2和d 4应分别大于1d 和5d ，可初定mm 5422502142=⨯+=+==a d d d 。
齿轮2轮毂宽度范围mm )81~8.64()5.1~2.1(2=d ，取其轮毂宽度与齿轮宽度b 2=65mm 相差0.2mm ，右端采用轴肩定位，左端采用套筒定位固定。
由于齿轮3的直径比较小，采用实心式，取其轮毂宽度与齿轮宽度mm 953=b 相差2mm ，左端采用轴肩定位，右端采用套筒定位固定。
为使套筒端面能够顶到齿轮端面，轴段②和轴段④的长度应比相应齿轮的轮毂略短，故取mm 93295,mm 6326542=-==-=L L 。
（4）轴段③ 该段为中间轴上的两个齿轮提供定位，轴肩高度mm )32(R h -=,由轴径d2=54mm 查课本表15-2得R=2mm ，故取h=6mm ，mm666254223=⨯+=+=h d d 轴环处宽度mm 4.84.14.13=⨯===h h b L ，取mm 123==b L 。
两轴承内端面间长度为mm 20842*27499312634954321=--++++=++++=L L L L L L 箱体内壁间距离为mm 1986312931522232=+++⨯=+++=b b b ΔΔ箱体内壁到轴承中心的距离为mm 5.185227230=+=+=ΔB L 轴承采用油润滑，但是需要用挡油环阻止箱体内齿轮啮合带起高温油渐入轴承内，中间轴在齿轮3、4啮合处由挡油环完成。
5.键连接 齿轮与轴间采用A 型普通平键连接，按轴径mm 544=d ，查《机械设计课程设计基础》140页表14-1，得轴段④上采用的键的尺寸为1016⨯=⨯h b ，因为mm 05.7985.04=⨯L ，所以轴段4上的键的尺寸为801016⨯⨯=⨯⨯l h b .2、高速轴的设计与计算已知高速轴的传递功率kW 4.141=P ，转速r/min 238.6951=n ，转矩mm N 10978.151⋅⨯=T 计算结果及步骤如下：项目计算及过程 1、选择轴的材料，确定许用应力 选择轴的材料为45钢，调质处理，查课本表15—1知， Mpa 640=B σ，Mpa 350=S σ。
3、初算最小轴径 由式14-2 30nP A d ≥,由课本P366页表15-3取A=（103-126 则mm 60.34~29.28238.6954.14)126~103(330==≥ΙΙn P A d 轴上有一个键槽，故轴径增大5%,则mm 33.36~7.29≥d,取标准值mm 32=d 4、轴的结构设计 轴的结构设计如图所示 （1）轴承部件的结构设计 为方便轴承部件的装拆，减速器的机体采用剖分式结构，该减速器发热小，轴不长，故轴承采用两端固定方式。
按轴上零件的安装顺序，从轴的最细处开始设计。
（2）轴段 轴段①上安装带轮，此段轴的设计应与带轮轮彀轴孔设计同步。
根据第二步计算结果，考虑到该段轴径取得太小，轴承的寿命可能满足不了减速器预期寿命的要求，初定轴段①的直径mm 321=d ，带轮采用孔板式，由上面带轮的设计知其带轮基准直径为mm d d 280=，查<机械设计课程设计>>P64页表9-1得，带轮轮缘的宽度B=120mm ，取带轮轮彀的长度L=90mm ，（3）密封圈与轴段② 在确定轴段②的轴径时，应考虑带轮的轴向固定及密封圈的尺寸。
用轴肩定位，轴肩高度h=（2-3）R ，由课本P360页表15-2得R=1.2mm ，则h=2.5*1.2=3mm 。
轴段②的轴径最终由密封圈确定。
该处轴的圆周速度小于5m/s ，可选用毡圈油封，查<机械选毡圈设计课程设计>>P158页表16-9得油封毡圈d=37mm ，D=50mm ，b=5mm （4）轴承与轴段③及轴段⑥ 考虑齿轮有轴向力存在，选用角接触球轴承，其直径应符合轴承内径系列。
先暂取轴承为7308C ，参数为mm 23mm 90mm 40⨯⨯=⨯⨯B D d 故取轴段③的直径mm 403=d 。
则轴段③长度为L3=B-2=21mm mm 403=d ，轴承采用油润滑，但是需要用挡油环阻止箱体内齿轮啮合带起高温油渐入轴承内，中间轴在齿轮1、2啮合处由挡油环完成。
为补偿箱体的铸造误差和安装挡油环，齿轮端面靠近箱体内壁的距离取Δ2=15mm ，轴承与箱体内壁距离为Δ3=5mm ，则轴段⑥的长度为L6=B+Δ2+Δ3=43mm（6）轴段④ 该轴段直径可略大于轴承定位轴肩的直径，则mm 504=d ，轴段④的长度为mm P L 1275122134=+=+=Δ。
（5）齿轮与轴段⑤由于mm 631=d 略大于mm 504=d ，所以该轴设计成齿轮轴，则L5=b1=70mm（7）轴段②的长度 该轴段的长度除与轴上的零件有关外，还与轴承座宽度有关及轴承端盖等零件有关。
箱体内壁距至轴承座孔端面的距离)10~5(211+++=c c L δ，查<机械选毡圈设计课程设计>>P17页表3-1箱座壁厚mm 8mm 625.73185025.03025.0'<=+⨯=+=a δ取mm8=δ，mm a d f 66.1812036.0'=+= ，取地脚螺栓为M20。
mm 995.1375.01==f d d ，则取轴承旁联接螺栓直径为M16，查知c 1=22mm ，c 2=20mm ，箱体内壁距至轴承座孔端面的距离)6055()10~5(202281-=+++=L ，取581=L 。
mm 196.11~mm 33.9)6.0~5.0(2==f d d 则取箱盖与箱座连接螺栓直为10M 。
由P77页表9-9得4,83==n mm d ，则取轴承端盖螺钉直径为8M 。
取轴承端盖凸缘厚度9.6mm 2.13==d e ，取轴承端盖与轴承座间的调整垫片厚度为2=∆t mm 。
为方便在不拆卸带轮的条件下，可以装拆轴承端盖连接螺栓，取带轮凸缘端面距带轮轮毂端面距离mm l 10=，带轮采用孔板式，螺栓的装拆空间足够。
则轴段②的长度mm 6.542322586.910212=--+++=--+++=B L e l L Δ取为 55mm5、键连接 其上键选择如下，采用A 型普通平键连接，按轴径mm 321=d ，查《机械设计课程设计基础》140页表14-1，得轴段④上采用的键的尺寸为810⨯=⨯h b ，因为mm 5.7685.04=⨯L ，所以轴段4上的键的尺寸为70810⨯⨯=⨯⨯l h b .2、低速轴的设计与计算已知低速轴的传递功率kW P 28.133=，转速min /173.673r n =，转矩mm N T ⋅⨯=5310732.20计算结果及步骤如下： 项目计算及过程 1、选择轴的材料，确定许用应力故选择轴的材料为45钢并作调质处理。
查课本表15—1知，Mpa 640=B σ，Mpa 355=S σMPa 2751=-σMPa 2751=-τMPa 60][1=-σ 2、计算轴的载荷 低速轴所传递的mm N T ⋅⨯=5310732.20，轴上斜齿圆柱齿轮的圆周力F t 、轴向力F a 、径向力F r 为：mm m z d n 265.278163.11cos 391cos 22=︒⨯==β N d T F t 14901265.27810732.20225434=⨯⨯== N F F n t r 11.5528163.11cos 20tan 14901cos tan 244=︒︒⨯==βαN F F t a 479.2940163.11tan 14901tan 244=︒⨯==β3、初算最小轴径 由式 30n P A d ≥，查课本P366页表15-3 得A0=103~126则mm n P A d 402.73~003.60173.6728.13)126~103(33330==≥轴上有两个键槽，故轴径增大13%，则mm d 944.82~8.67≥ ，取标准值mm d 75=4、轴的结构设计 轴的结构设计如图所示 （1）轴承部件的结构设计，该减速器发热小，轴不长，故轴承采用两端固定方式，按轴上零件的安装顺序，从最小轴径处设计（2）联轴器及轴段①轴输出的最小直径是安装联轴器处轴的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。