轴结构实例汇编
机械基础-案例13 轴的结构设计
轴的结构设计轴是非标准零件，它没有固定的、一层不变的结构形式。
轴的结构设计就是根据具体的工作条件，确定出轴的合理结构和结构尺寸。
一、安装蜗轮的轴设计计算1、初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45刚，调质处理。
根据《机械设计》式15-3，取A 。
=110，于是得mm n P A d92.454091.21103322min '=⨯== 。
由于轴上要有键槽，故取min 'd =50mm,查《课程设计》表6.8，选联轴器型号为HL4的弹性联轴器，孔直径D=50，轴孔长l=84mm 。
2、求作用在蜗轮上的力已知蜗轮的分度圆直径为2d =226.8mm ，所以得2t F =222d T =N 62538.2267090902=⨯， N d T F Fa t 93.46821112===， N F F F t r r 42.2276tan 212===α。
3、蜗轮轴的设计蜗轮轴草图①确定各段直径和长度为满足半联轴器的轴向定位要求，Ⅶ-Ⅷ安装联轴器，其左端要制成一轴肩，Ⅵ-Ⅶ段安装轴承端盖，采用毡油封，故Ⅶ-Ⅷ段直径为d 1=50mm ，l 1应比轴孔长l=84mm 略短一些，故取l 1=82mm ，Ⅵ-Ⅶ段直径为d 2=58mm 。
初选滚子轴承，因轴承同时承受径向和轴向的力作用，故选圆锥滚子轴承，从《课程设计》表5.12中选轴承30312，其基本尺寸d ×D ×T=60mm ×130mm ×33.5mm ，故d 3=d 7=60mm ，而l 7=33.5mm 。
左端滚子轴承采用轴肩进行轴向定位，查表 5.12得h=72-60=12mm ，因此d 6=72mm 。
轴承端盖总宽度为16mm ，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖与半联轴器左端面的距离为L=30mm ，故l 2=16+30=46mm 。
取安装蜗轮处的轴段IV-V 的直径d 4=65mm ，蜗轮的右端与右端轴承之间采用套筒定位，，为使套筒端面可靠的压紧蜗轮，则此段长度应略短于蜗轮宽度，故取l 4=81mm ，蜗轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度h=(0.07~0.1) d 4，则取d 5=75mm ，宽度b ≥1.4h ，则l 5=10mm 。
轴系零部件结构分析与应用 轴的功用及类型
轴的类型及应用
固定心轴
自行车的前轮轴
轴的类型及应用
转动心轴
铁路机车轮轴
轴的类型及应用
点击图动画演示
传动轴
汽车中联接变速箱与后桥之间的轴
2.按轴的结构形状分
按
曲轴 光轴
照
直轴
轴
阶梯轴
结
实心轴
构
空心轴 如车床主轴
形
状
刚性轴
不
同
钢丝软轴
可将回转运动灵活地传到不开敞的空间位置
曲轴 空心轴 实心轴
阶梯轴 挠性轴
轴的类型及应用发的机曲Βιβλιοθήκη 挠性钢丝轴重点：阶梯轴结构
小结
本知识点主要内容： 1. 认识轴的功用 2. 认识轴的类型 3. 认识工程上轴的应用
Q
&
A
轴的功用
轴的功用
轴的功用：支承回转零件，传递运动和动力。
减速器中轴的应用
轴的分类
1. 按承受的载荷不同
按承 受的 载荷 不同
转轴 既承受弯矩又承受扭矩 如减速器中的轴
心轴 仅承受弯矩
转动心轴 如火车轮轴 固定心轴 如自行车轴
传动轴 主要承受扭矩 如汽车变速箱至后桥 的传动轴
轴的类型及应用
转轴
机械制图：第11章 轴的结构设计3
84-(2~3)=82~81mm
轴略短于毂孔长
定位联轴器的直径为：d② = d① + 2×(2.5~5) mm = 53m最m小d1= 45
到目前为止，已确定出 外伸轴段的直径和长度 如下：
直径为标准值d① = 45 mm d② =53mm
取轴段长L① = 82mm
d2=53
L① = 82mm
4、选择滚动轴承
1 减速箱轴的结构设计 2 轴结构改错
减速箱轴的设计
×
下图为一实拍减速器的轴系结构
d1按估算直 径和联轴器
内径确定
----- 轴的径向尺寸确定
d2固定联轴 器h=(0.070.1)d1选取
D3，d7按轴承内径 确定，为便于安
装d3= d2+2mm
轴封标准 另：轴承座孔径=
轴承外径
D5齿轮z D6轴向 d4与齿轮 轴向固定 固定轴承， 配合自由 配合轴环 符合国标
45
[τ]Mp A
12~20 160-135
20~30 135-118
30~40 115-110
40Cr 40~52 110-100
3、选择联轴器
取载荷系数 KA =1.3， 则联轴器的计算转矩为：
×
因为最细处是安装联轴器的，因此其 真正直径需等联轴器选好后才能确定
根据计算转矩、最小轴径、 轴的转速，查标准 GB5014-85 或手册
[σ0]
[σ-1]
70
40
75
45
95
55
110
65
130
75
140
80
150
90
50
30
70
40
7、校核滚动轴承的寿命。（略） 8、校核两个键的强度。（略）
轴系结构组合设计
轴系结构组合设计Ⅰ. 简要说明Ⅱ. 实验指导书Ⅲ. 实验报告Ⅰ. 简要说明技能楼9509实验室在2010年10月间购进了两箱组合轴系结构设计实验箱，该实验箱可开设轴系结构设计和轴系结构分析两大实验功能。
实验箱由8类40种120件零件组成，内有齿轮轴、蜗杆轴和不同结构形状的阶梯轴等轴类零件，齿轮、带轮、联轴器、轴承座、端盖、套杯、套筒等轴上零件，轴承、圆螺母、轴端挡圈、止动垫圈、轴用弹性挡圈、螺钉、螺母等标准件，连接件、支承座类等零件，零件材料为全铝合金，加工精密。
实验零件能方便地组合出数十种轴系结构方案，具有内容多样的特点，每一实验箱可供4-6人使用。
实验箱与实验指导书和折装工具可开设轴系机构创意设计实验，轴系机构模拟设计实验，轴系机构分析实验，轴系零件测绘实验等实验课程，对培养学生的机械设计能力将有明显的提高。
以下是使用实验零件组合成的轴系结构示例：Ⅱ. 实验指导书【机械设计基础实验】实验四：轴系结构组合设计一．实验目的1．熟悉和掌握轴的结构与其设计，弄懂轴及轴上零件的结构形状及功能、工艺要求和装配关系。
2．熟悉并掌握轴及轴上零件的定位与固定方法。
3．熟悉和掌握轴系结构设计的要求与常用轴系结构。
4．了解轴承的类型、布置、安装及调整方法，以及润滑和密封方式。
二．实验原理任何回转机械都具有轴系结构，因而轴系结构设计是机器设计中最丰富、最需具有创新意识的内容之一，轴系性能的优劣直接决定了机器的性能与使用寿命。
由于轴承的类型很多，轴上零件的定位与固定方式多样，具体轴系的种类很多。
概括起来主要有：(1)两端单向固定结构；(2)一端双向固定、一端游动结构；(3)两端游动结构(一般用于人字齿轮传动中的一根轴系结构设计)。
如何根据轴的回转转速、轴上零件的受力情况，决定轴承的类型；再根据机器的工作环境决定轴系的总体结构；轴上零件的轴向定位与固定、周向的固定来设计机器的轴系，是机器设计的重要环节。
为了设计出适合于机器的轴系，有必要熟悉常见的轴系结构，在此基础上才能设计出正确的轴系结构，为机器的正确设计提供核心的技术支持。
轴的结构设计范例
四、低速轴系的结构设计1、根据轴的工作条件，选择材料及热处理方法，确定许用应力，由（二）（三）已算得从动齿轮转速n 2=71.7r/min 。
齿轮分度圆直径d 2=360mm 。
选用45号钢调质。
查①表11－1得抗拉强度MPa 650b =σ，查①表11－9得许用弯曲应力[]MPa 60b 1=-σ。
2、按扭转强度估算最小直径由（二）知，P 2=3.87kw ，T 2＝516.1N.m查①表11－5取A=110，按①式（11－3）计算得：mm 57.417.7187.3110n P A d 332==≥ 考虑轴和联轴器用一个键联接，故将轴放大5％并取标准值，即取d=45mm 。
3、轴的结构设计（1）将轴设计成阶梯轴，按T=516.1N.m ，从②查用TL8型弹性联轴器，孔径为45mm ，长L=112mm ，与轴头配合长度为84mm 。
取轴头直径为45mm ，故靠近轴头的轴身直径为52mm ，轴颈直径取55mm 。
轴两端选用6011型轴承，轴承宽度B=18mm ，外径D=90mm 。
轴承由套筒和轴肩实现轴向定位，圆角r=1mm 。
取齿轮轴头直径为60mm ，定位环高度h=5mm ，其余圆角r=1.5mm ，挡油盘外径取D=89mm 。
（2）在（三）已经求得轮毂长为90mm ，因此轴头长度为88mm ，轴颈长度与轴承宽度相等为18mm ，齿轮两端与箱体内壁间距离各取15mm ，由于转速较低，故轴承用润滑脂，所以轴承端面与箱体内壁距离取10mm 。
这样可定出跨距为158mm 。
伸出箱体的轴段长度取44mm 。
为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上，应将头长度取短一些，故取轴头长度为75mm 。
3、由于是单级齿轮减速器，因此齿轮布置在中央，轴承对称布置，齿轮与轴环、套筒实现轴向定位，以平键联接及选用过渡配合H7/n6实现周向固定。
齿轮轴头有装配锥度，两端轴承分别以轴肩和套筒实现轴向定位，采用过盈配合k6实现周向固定。
轴设计（优秀范文五篇）
轴设计（优秀范文五篇）第一篇：轴设计设计某搅拌机用的单级斜圆柱齿轮减速器中的低速轴（包括选择轴两端的轴承及外伸端的联轴器），如下图所示。
已知：电动机额定功率P=4kW，转速n1=750r/min，低速轴转速n2=130r/min，大齿轮节圆直径d'2=300mm，宽度B=90mm，齿轮螺旋升角β=12︒，法相压力角α=20︒。
要求：1）完成轴的全部结构设计：2）根据弯扭合成理论验算轴的强度；3）精确校核轴的危险截面是否安全；4)画出轴的零件图。
1.求出低速轴上的功率P2和转矩T2若取轴承传动的效率（包括轴承效率在内），则η=0.97P2=Pη=4⨯0.97kW=3.88kWP23.88⨯103T2=9550=9550⨯N⋅mm=285031N⋅mmn21302.求作用在齿轮上的力因知低速级大齿轮的节圆直径为d2=300mm 而Ft=2T22⨯258031=N=1900Nd2300Fr=Fttanαntan20︒=1900⨯=707Ncosβcos12︒Fa=Fttanβ=1900⨯tan12︒=404N圆周力Ft，径向力Fr及轴向力Fa的方向如图所示3.初步确定轴的最小直径先按式（15-2）初步估算轴的最小直径。
选取轴的材料为45钢，调质处理。
根据表15-3，取A0=112，于是得P23.88=112⨯3=34.7mm n2130dmin≥A03考虑轴与联轴器连接有键槽，轴径增加3%。
d≥3%dmin=35.7mm输出轴的最小直径是安装联轴器处轴的直径（图）。
为了使所选用的轴径与联轴器的孔径相适应，故同时选取联轴器型号。
联轴器的计算转矩Tca=KAT2，查表14-1，考虑是搅拌器，故取KA=1.7，则：Tca=KAT2=1.7⨯258031N⋅mm=484553N⋅mm按照计算转矩T ca应小于联轴器的公称转矩的条件，查机械设计手册，选用LX3的弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250000N·mm。
轴的设计实例
轴的设计实例
lI lII
dI
dII
轴的 位置
轴段直径 和长度
说
明
装左 轴承 端盖 端II
dII=62 lII=50
联轴器右端用轴肩定位，h=(0.07~0.1)d=3.85~5.5mm，故取 dII=62mm 轴段II的长度由轴承端盖的厚度（由减速器及轴承端盖的结构设计定 为20mm），以及为便于端盖的装拆与加润滑脂而留出的端盖外端面 与半联轴器右端面间的距离30mm来确定，故取lII=20+30=50mm
轴的设计实例
一、轴的设计实例
轴的设计包括结构设计和工作能力计算两方面的内容，下面通过设 计一个圆锥─圆柱齿轮减速器的输出轴来说明一具体轴的设计内容。 二、轴的结构设计
lI
轴的设计实例
dI
轴的 位置 装联 轴器 段I
轴段直径 和长度 dI=55 lI=82
说
明
根据HL4型弹性柱销联轴器选择其轴径； 半联轴器与轴段配合部分长度L1=84mm，为保证轴端挡圈压紧联轴大，lI应 比L1略短2~4mm，故取lI=82mm
轴的设计实例
lI lII
lIII
lVII
dI
dII
dIII
dVII
dIII= 装轴 承段 dVII=65 III， VII lIII=64
这两段轴径轴滚动轴承的内圈孔径（尾数为“0”或“5”）决定。根据 斜齿轮产生有轴向力及dII=62mm，选择单列圆锥滚子轴承30313，尺 寸为 ，故取dIII= dVII=65mm d D T 65 140 36 轴段III的长度由轴承宽度T，轴承与箱体内壁距离s=5~10mm，齿轮 端面与箱体内壁距离a=10~20mm及大齿轮轮毂与其装配轴段的长度 差（2~4mm）等尺寸定，故：lIII=T+s+a+（2~4） =36+8+16+4=64mm
主轴部件结构图汇总
齿差调整式的滚珠丝杠螺母副
导轨部件结构图
直 线 滚 动 导 轨 副 结 构
滚动导轨预加负载的方法
直线滚动导轨副的固定
滚 动 导 轨 块
开 式 静 压 导 轨 工 作 原 理
闭 式 静 压 导 轨 工 作 原 理
工作台部件结构图
多齿盘分度工作台结构图
带交换托盘的多齿盘分度工作台
数控分度工作台
主轴部件结构图
CK
主 轴 78 部 15 件型 结数 构控 图车
床
NT-J A
主
轴 32
部0
件 结 构 图
型 数 控 铣
床
THK6380加工中心主轴部件结构图
主 轴 准 停 装 置 原 理 图
进给传动部件结构图
坐标轴进给传动系统 结构布置形式
电动机与丝杠直联式
步进电动机与丝杠的联接
轴 向 垫 片 调 整 法
TD
向 与 向 滑 台
回 转 立 柱 与 机 械 手 回 转 运 动
机械手臂结构图
换刀装置各部分位置关系图
检测装置结构图
直线感应同步器结构
按磁性标尺基体形状分类的各种磁尺
HEIDENHAIN增量式直线编码器
旋转变压器
光电脉冲编码器结构示意图
直线感应同步器安装总图
直线感应同步器 外形、安装尺寸和安装要求
周
向
弹 簧 错 齿 调 整 法
圆 柱 薄 片 齿 轮
简
图
可
调
拉 簧 错 齿 调 整 法
圆 柱 薄 片 齿 轮
简
图
斜 齿 轮 垫 片 、 压 簧 调 整
锥 齿 轮 弹 簧 调 整 法
齿轮齿条啮合齿侧隙消除法结构简图
01 轴 结构分析
轴系组装仿真－斜齿轮轴系
24
轴的结构设计－轴上零件的定位和固定
为了保证轴上零件在轴上有准确可靠的工作位置，进行轴
的结构设计时，必须考虑轴上零件的轴向定位和周向定位。
轴上零件的轴向定位及固定。轴 肩、轴环、弹性挡圈、套筒、圆螺 母和止动垫圈、螺钉锁紧挡圈以及 圆锥面和轴端挡圈等。
轴上零件的周向固定。轴上零件 常用的周向固定方法有：键、花键、 销、弹性环、过盈配合及成形联接 等。其中，以键和花键连接应用最 广。在传力不大时，也可用紧定螺 钉做 周向固定。
r R或C
28
轴的结构设计－轴的结构工艺
轴的结构应便于加工和轴上零件的装拆； 同一根轴上有两个键槽时,键槽应开在同一条母线上,且键 槽的尺寸也应尽可能一致； 同一根轴上的圆角应尽可能取相同半径； 当轴需要磨削或切制螺纹时,应设有砂轮越程槽或退刀槽, 尺寸取相同标准值,轴上倒角的尺寸也应取相同值； 为了便于轴上零件装拆,轴应设计成阶梯形,且轴端应加工 出45°(或30 °或 60 °)倒角；
球墨铸铁：适用于形状复杂的轴（如曲轴、凸轮轴等）。具有价廉、吸振 性好、对应力集中敏感性低、强度较好的优点，但铸造质量不易于保证。
轴的材料及选用
钢材的种类和热处理对其弹性模量的 影响甚小。
热处理 合轴的刚度不足时，如何提高轴的刚度？
轴的材料及选用
轴的常用材料主要力学性能及适用机器
6
曲轴
应用：主要应用于作往复运动的机械中，如各类发动机中。
7
钢丝挠轴
特点：可以把回转运动灵活地传动到任何位置。
应用：用于受连续振动的场合，具有缓和冲击的作用，如用 于振捣器等设备中。
接头 动力源
钢丝软轴
被驱动装置
接头
轴结构实例
2）考虑轴上零件的装拆、定位、固定要求，应轴制成阶梯轴
滚动轴承 大齿轮 滚动轴承 联轴器
考虑左轴承和大齿轮的定位及固定，应制轴肩和轴环
考虑左轴承和大齿轮的定位及固定，应有套筒
滚动轴承 大齿轮 套筒 滚动轴承 联轴器
d6
d5
d4
d3
d2
d7
d1
考虑联轴器、大齿轮轴向和周向固定，右轴承的轴向固定，进 一步完善轴的结构
轴的设计实例
一.例题题目
轴的设计方法及步骤
设计图示带式运输机中单级斜齿轮减速器输出轴。已知：电动机的功率P1=25KW， n1=970r/min；齿轮传动的主要参数及尺寸为：法面模数mn=4mm，两轮齿数分别为 Z1=20，Z2=79，螺旋角 b = 8 0 634 ，分度圆直径d1=81.81mm，d2=319.19mm， 中心距a=200mm，齿宽b1=85mm，b2=80mm，单向运转。
套筒
轴上零件装拆方案b）
左边轴承和大齿轮从左端装拆，两者均用套筒固定；右边 轴承和联轴从右端装拆，两者均用轴肩定位和固定。
套筒
2. 按a）方案进行轴的结构化设计
1. 确定轴的最小直径dmin：因为轴的最小直径处安装联轴器，故 取dmin=55mm； 2. 设计轴的结构； 1) 仅从轴的强度和加工工艺考虑，可将轴制成Ф55的光轴
7）画扭矩图
8）画当量弯矩图
2 M ca = M 2 T） 单向运转， = 0.6 （
α
3.按弯、扭合成强度校核计算
1）确定危险截面位置
C 当量弯矩最大截面如 截面 较小的截面如 截面 D 当量弯矩不大，但直径
C 2）强度校核计算： 截面： C =
典型轴系结构教学PPT轴的结构设计
点击图像看大图
14.7 滚动轴承的组Байду номын сангаас设计
3.两端游动式
b
D h r R
d D
h
C
r d
13.2 轴的结构设计
➢用轴肩或轴环固定零件时，常需采用其他附件来防止零件向另一方向 移动。
13.2 轴的结构设计
➢当轴向力不大而轴上零件间的距离较大时，可采用弹性挡圈固定。
13.2 轴的结构设计
➢当轴向力很小，转速很低或仅为防止零件偶然沿轴向滑动时，可采用 紧定螺钉固定。
13.2 轴的结构设计
13.2.2 零件在轴上的固定
周向固定 为了传递运动和转矩，防止轴上零件与轴作相对转动，轴上零件的周向
固定必须可靠。常用的周向固定方法有键、花键、销和过盈配合等联接。
13.2 轴的结构设计
轴向固定 零件在轴上的轴向定位要准确而可靠，以使其安装位置确定，能
承受轴向力而不产生轴向位移 ➢轴肩由定位面和内圆角组成
13.2 轴的结构设计
13.2.3 轴的加工和装配工艺性
轴的形状要力求简单，阶梯轴的级数应尽可能少，轴上各段的键槽、 圆角半径、倒角、中心孔等尺寸应尽可能统一，以利于加工和检验
轴上需磨削的轴段应设计出砂轮越程槽，需车制螺纹的轴段应有退 刀槽
当轴上有多处键槽时，应使各键槽位于轴的同一母线上
为使轴便于装配，轴端应有倒角
14.7.1 轴承的轴向固定
14.7 滚动轴承的组合设计
14.7.2 轴承组的轴向固定
除了合理选择轴承的类型和尺寸外，还必须正确、合理地进行轴承的 组合设计。即正确解决轴承的轴向位置固定、轴承与其它零件的配合、轴 承的调整与装拆等问题。
轴的结构改错
2处：轴环过高与左轴承外圈相碰，左轴承拆卸困难， 环直径应低于左轴承内圈；
3处：键长超过轮毂应缩短；
4处：与齿轮孔相配轴头长应缩到孔内；
轴的结构改错-例4Fra bibliotek5处：轴承盖同时抵牢右轴承外圈和内圈， 应做成筒状不与轴承内圈相接触；
6处：轴承盖孔和轴应有间隙并加密封圈， 且轴径应小于轴承内孔以便装拆；
7处：联轴器未靠紧轴肩定位；
轴结构改错及设计例题
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202X
轴的设计例题
轴的设计例题-零件图
轴的结构改错-例1
轴的结构改错-例2
轴的结构改错-例3
轴的结构改错-例3
4--端盖轴孔处未密封。 10--结合面没有密封和调整垫圈。
应采用键连接，加键槽。
3--皮带轮没有周向定位;
02
左轴端应短于联轴器左端面，便于有效定位。
1、2--皮带轮左端、右端都未轴向定位；
01
轴的结构改错-例3
7--齿轮没有周向定位。
01
14--齿轮左右端面没有轴向定位。
02
11--箱体应剖分。
03
13--应减小加工面积。
04
9--轴承内圈没有定位。
05
轴的结构改错-例4
轴的结构改错-例4
1处：轴承盖应制成与轴承孔相配的圆筒抵牢左轴承外圈；
5处：轴承外圈与轴承座孔内壁间应有间距。
轴的结构改错-例5
8处：应设置键联接。
轴的结构改错-例5
1处：联轴器左端无挡圈； 2处：联轴器无周向固定(缺键)； 3处：联轴器右端无轴向固定； 4处：轴套高于轴承内圈无法拆卸； 5处：齿轮定位不可靠； 6处：齿轮无周向固定（缺键）； 7处：右端轴承无法拆卸； 8处：箱体工艺性不好，应做成凸台； 9处：轴承端盖与箱体未加调整垫片。
心轴转轴传动轴的例子
心轴转轴传动轴的例子
1. 心轴啊，就好比是我们身体里的脊梁骨！你想想，要是没有脊梁骨，我们人还能站直咯？就像自行车的中轴，那就是心轴呀，默默支撑着整个车子的运转。
2. 转轴呢，嘿，就像是个灵活的关节！它能让机器的部件顺畅转动起来。
就像那吊扇的转动轴，一转起来，给我们带来凉风，多棒啊！
3. 传动轴，哇哦，这可是传递动力的大功臣！就如同接力赛跑里的那根接力棒，把力量源源不断地传下去。
汽车的传动轴不就是嘛，带动车子飞奔向前！
4. 心轴就像是乐团的指挥家，看似不起眼，却能让各个乐器和谐运作，就如同机器里的那些小型心轴，稳定又关键！
5. 转轴不就是那灵活的舞者吗？旋转跳跃，让一切变得活力满满呀！你看那洗衣机的转轴，带动衣服翻滚清洗。
6. 传动轴像什么？就像一条有力的纽带啊！把不同的部分紧密连接起来。
大型机械里的传动轴不就是这样的存在吗？
7. 心轴有时候就像一个默默坚守岗位的卫士，虽然不显眼，但是至关重要！比如工厂里一些设备的关键心轴。
8. 转轴呀，就像是一个神奇的魔法棒，轻轻一转就能带来奇妙的变化！像那电动玩具里的转轴，让玩具变得生动有趣。
9. 传动轴是力量的传递者，是勇往直前的推动者！如同飞机发动机里的传动轴，为飞行提供强大动力。
总之，心轴、转轴、传动轴，它们在各自的领域发挥着重要又独特的作用，不可或缺啊！。
各类转轴的结构形状，结构设计时总会用到
各类转轴的结构形状，结构设计时总会用到转轴：是链接产品零部主件必须用到的、用于转动工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴。
在日常产品中只要用到有一定力度的旋转或者翻转，都会用到转轴。
比如笔记本电脑上下盖的翻转就需要用到转轴，还有以前的翻盖手机、台灯、新出的折叠手机转轴、TWS 耳机充电盒转轴等，生活中转轴的应用也是随处可见。
转轴的分类：1、间歇停转轴，也称凸轮式转轴，即翻转过程中只有在某些角度下才停顿。
按停顿状态和凸轮的形状分1.弹开式转轴：又分轴向凸轮式和径向凸轮式2.间歇停转轴：又分轴向凸轮式和径向凸轮式2、任意停转轴，也称阻尼转轴，即翻转过程中任意角度下都能停顿。
按扭力产生的机理分1.垫片式转轴：通过弹片与螺帽之间锁紧的摩檫力产生扭力。
又分普通垫片式转轴、扭簧垫片式转轴、凸轮垫片式转轴2.卷圆式转轴：通过轴与钣金干涉，摩擦产生扭力，一般扭力都比较大，适合大尺寸的翻转产品。
3.轴套式转轴：通过轴套与公轴或母轴之间的摩檫产生扭力。
下面逐一介绍：弹开式转轴1、轴向凸轮式，旋转轴旋转时，凸轮在凹轮曲面上滑动，凹轮被本体限制，只能沿着轴向运动并压缩弹簧，在不同角度产生不同的扭力，直到旋转到另一个方向凹位，开始和最后的状态为锁止状态。
由于产生的扭力不大，一般用于所需扭力值较小的产品，如翻盖手机。
2、径向凸轮式旋转轴旋转带动摩擦片，摩擦片因本体内壁限位形状关系向中间压缩弹簧，从而产生扭力值。
原理跟轴向凸轮式转轴差不多，只是结构上凸凹轮特征放在轴向和径向的区别，实现的效果类似。
间歇停转轴1、轴向凸轮式改变凸轮的形状，比如改成冠齿型，如图，组成转动结构的两个结构件是一对互相啮合的齿轮形状，当黄色件转动时，由于齿型限制，绿色被迫往轴向方向移动，直到下一个齿继续进入啮合状态，这种可以交错离合的机构给转轴实现间歇式停顿的效果。
还有以下这种旋转式波段开关，这种结构也可以实现间歇停顿效果，我试过手感很好，基本感觉不到左右的间隙，主要是弹片把钢珠压紧在相邻两个凸起形成的凹槽，由于金属之间的碰撞，会听到不小滴、滴的撞击声。
轴的结构设计
轴旳毛坯: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、吸振性很好、相应力集中旳敏感较低、强度很好等优点。
表15-1 轴旳常用材料及其主要力学性能
材料及热处理
毛坯直径 mm
硬度 强度极限σb 屈服极限σs
HBS
MPa
弯曲疲劳极限σ-1
应用阐明
Q235
440
240
类
型 按轴旳形状分有：
发动机
传动轴
后桥
青岛科技大学专用
潘存云教授研制
§15-1 概 述
一、轴旳用途及分类
功用：用来支撑旋转旳机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
分类：
转轴---传递扭矩又承受弯矩
按承受载荷分有： 传动轴---只传递扭矩
类
心轴---只承受弯矩
型 按轴旳形状分有：
自行车
车厢重力
前轮轴
对于只传递扭转旳圆截面轴，强度条件为：
T
T WT
9.55106 P 0.2d 3n
[ T ]
解释各符
MPa 号旳意义
及单位
设计公式为：d 3
9.55 106
0.2[ ]
3
P n
A0 3
P n
mm
计算成果为：最小直径！ 考虑键槽对轴有减弱，可按下列方式修正轴径：
轴径d＞100mm
轴径d≤100mm
按轴旳形状分有：
阶梯轴
青岛科技大学专用
潘存云教授研制
§15-1 概 述
一、轴旳用途及分类
功用：用来支撑旋转旳机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
分类：
转轴---传递扭矩又承受弯矩
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d 2h1 = d1 2 0.08d1 = 55 1 .16mm = 63 mm ,mm 取d） = 79 65mm 2= d2 6 = =d d1 a（滚动轴承内圈安装尺 寸， 6214 轴承 da.8 = 79 mm
d3 = d2 2h2 = d2 2 2.5 = 65 5mm = 70mm(滚动轴承孔径为 5倍数）
轴的设计实例
一.例题题目
轴的设计方法及步骤
设计图示带式运输机中单级斜齿轮减速器输出轴。已知：电动机的功率P1=25KW， n1=970r/min；齿轮传动的主要参数及尺寸为：法面模数mn=4mm，两轮齿数分别为 Z1=20，Z2=79，螺旋角 b = 8 0 634 ，分度圆直径d1=81.81mm，d2=319.19mm， 中心距a=200mm，齿宽b1=85mm，b2=80mm，单向运转。
d 6 = da（滚动轴承内圈安装尺 寸， 6214 轴承da = 79mm） = 79mm
4）根据轴上零件的尺寸及位置要求确定各段轴的长度及各力作用点间距离Li。
L B s a b1 a L s B K l L联轴器 L联孔
b2
l7
l6 l5 L3
l4 L2
l3
l2 L1
l1 各段轴长度； 6214轴承宽度 B=24mm
3）根据轴上零件的定位和固定要求确定各段轴的直径； 取：定位轴肩高度h=（0.07~0.1）d，取h=0.08d 非定位轴肩高度 h = (2 ~ 3)mm, 取h = 2.5mm
d5
d4
d3
各段轴直径：
d = 70mm — 同一轴上两轴承最好选 同一型号的轴承，选 6214 轴承 d71 = =d d3 min = 55mm
套筒
轴上零件装拆方案b）
左边轴承和大齿轮从左端装拆，两者均用套筒固定；右边 轴承和联轴从右端装拆，两者均用轴肩定位和固定。
套筒
2. 按a）方案进行轴的结构化设计
1. 确定轴的最小直径dmin：因为轴的最小直径处安装联轴器，故 取dmin=55mm； 2. 设计轴的结构； 1) 仅从轴的强度和加工工艺考虑，可将轴制成Ф55的光轴
1 = L联孔 （2 ~ 3） = 84 2 = 82mm
2 = （L S B） K = 56mm（L、K、减速器箱体结构设计定 出）
3 = B S b1 b2 85 80 （2 ~ 3） = 24 5 15 2 = 48.5 2 2
电动机
联轴器
联轴器
输送带低速轴减速器源自二.设计方法及步骤 一）选择轴的材料 因该轴无特殊结构尺寸要求，故选45钢调质，
b = 640MPa, s = 355MPa, 1 = 275MPa, 1 = 155MPa, [ 1b ] = 215MPa, [ 0b ] = 100MPa, [ 1b ] = 60MPa
滚动轴承 大齿轮 滚动轴承 联轴器
2）考虑轴上零件的装拆、定位、固定要求，应轴制成阶梯轴
滚动轴承 大齿轮 滚动轴承 联轴器
考虑左轴承和大齿轮的定位及固定，应制轴肩和轴环
考虑左轴承和大齿轮的定位及固定，应有套筒
滚动轴承 大齿轮 套筒 滚动轴承 联轴器
d6
d5
d4
d3
d2
d7
d1
考虑联轴器、大齿轮轴向和周向固定，右轴承的轴向固定，进 一步完善轴的结构
4 = b2 （2 ~ 3） = 80 2 = 78mm
5 = 1.4 d5 d6 85 75 = 1.4 = 7m m，取 5 = 10m m 2 2
6 = S
b1 b2 85 80 5 = 5 15 10 = 12.5m m 2 2
7 = B = 24mm
各力作用点之间距离：
L1 = 1 B 82 24 2 = 56 m m = 109m m 2 2 2 2
初定轴最小直径 应同时满足
强度要求即： dmin ≥ d2ca′
取dmin=55mm
联轴器孔径要求
三）轴的结构化设计
1.选择轴上零件的装拆方案，初定轴的形状：轴上有齿轮、滚动轴承、联轴器
滚动轴承 大齿轮 滚动轴承 联轴器
轴上零件的装拆，看采取两种方案：
轴上零件装拆方案a）
左边轴承从左端装拆，用轴肩定位和固定；大齿轮、右边轴承 和联轴从右端装拆，前两者之间用套筒固定，联轴器用轴肩固定。
考虑轴端装联轴器需要开键槽，轴径应为
d 2 ca = d 2 ca (1 0.05) = 53.235 mm
低速轴计算扭矩：
P2 24 Tca = K A 9550 = 1.5 9550 N m = 1399 .8N m n2 245.6
JC 55 84 HL 4 联轴器 GB 5014 85 选输出轴端联轴器型号为： YA55 112
d 4 = d 3 2h3 = d 3 2 2.5 = 70 5mm = 75mm
d 5 = d 4 2h4 = d 4 2 0.08d 4 = 751.16mm = 87mm, 取d 5 = 85mm
d 7 = d 3 = 70mm — 同一轴上两轴承最好选 同一型号的轴承，选 6214 轴承
d 4 = d 3 2h3 = d 3 2 2.5 = 70 5mm = 75mm
d7
d6
d2
d1
各段轴直径：
d1 = d min = 55m m
d 2 = d1 2h1 = d1 2 0.08d1 = 551.16mm = 63.8mm, 取d 2 = 65mm
d3 = d2 2h2 = d2 2 2.5 = 65 5mm = 70mm(滚动轴承孔径为 5倍数）
二）按扭转强度初步计算轴的直径
低速轴的功率： P 2 = P 1联轴器轴承齿轮 = 25 0.99 0.99 0.98kW 低速轴的转速： n2 =
n1 970 = = 245.6 r min u 79 20
d 2ca = C3
P2 24 = 1103 m m = 50.7m m n2 245.6