机械基础课件_ 轴
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机械基础轴详解
零件的固定。
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。
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。
机械设计基础-----第12章 轴
转动心轴：轴转动 固定心轴：轴固定
问：火车轮轴属于什么类型？
问：自行车前轮轴属于什么类型？
传动轴：只受转矩，不受弯矩M=0，T≠0
如：汽车下的传动轴。
转轴：既传递转矩（T）、又承受弯矩（M）
如：减速器中的轴。
问：根据承载情况下列各轴分别为哪种类型？ 0 轴： 传动轴 Ⅰ轴： 转轴 Ⅱ轴： 转动心轴
表12-2 常用材料的[τT]值和C值
轴的材料 Q235-A, 20 Q275, 35 1Cr18Ni9Ti 45 40Cr, 35SiMn 38SiMnMo, 3Cr13
[τT](N/mm2 )
15~25
20~35
25~45
35~55
C
160~135
135~118
118~107
107~98
注: 当作用在轴上的弯矩比传递的转矩小或只传递转矩、载荷较 平稳、无轴向载荷或只有较小的轴向载荷、减速器的低速轴、轴 只作单向旋转, [τT]取较大值， C取较小值; 否则[τT]取较小值， C取较大值。
第12章 轴
§12-1 §12-2 §12-3 §12-4 概 述
带传动和链传动都是通过中间挠性件传递运 动和动力的，适用于两轴中心距较大的场合。 与齿轮传动相比，它们具有结构简单，成本 低廉等优点。
轴的结构设计 轴的计算 轴的设计实例
§12-1、概述
一、主要功用
1、支承轴上回转零件（如齿轮）
2、传递运动和动力 二、分类 1、按承载分 心轴：只承受弯曲（M），不传递转矩（T=0）
▲ 碾压、喷丸等强化处理。
通过碾压、喷丸等强化处理时可使轴的表面产生预 压应力，从而提高轴的疲劳能力。
五、轴的结构工艺性 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。零件的安装次序 1. 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。
机械设计基础A课件：轴系装配图
齿顶圆
Tip circle
画。Root circle by thin solid lines or
o★mi沿tted齿轮轴线剖切的
剖视图中轮齿部分不
画剖面线。齿根线画
粗实线。The teeth appear un-
sectioned and root contours by thick solid lines.
•向心推力轴承
annular contact thrust bearing
同时承受径向 力和轴向力
瑞典SKF轴承
SKF Bearing from Sweden
代号 基本代号Basic codes：
Codes
基本代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸，是轴承 代号的基础。Basic code indicate the type, features and dimensions.
例如：普通型平键(Pratt & Whitney key)键宽(width) b=8mm，高度 (height) h=7mm，长度(length) L=50mm
其标记为Specification： GB/T 1096- 2003 键 8×50
50
7
3. 轴上键槽画法及尺寸注法 Keyseat in shaft in detail drawing
类型Types
平键Parallel (Pratt &
Whitney key)
图例
规定标记Specified designations
GB/T 1096 键 b×L
半圆键Semicircular
(Woodruff key)
GB/T 1099.1 键 b×h×D
钩头楔键Gib head
《化工设备机械基础》教学课件—轴
从受力角度考虑，最好是等强度的抛物线 回转体，但不好加工，零件也不好固定；
所以，轴都做成阶梯轴。
§17.2 轴的材料 ①② 常碳合用素 金3钢 钢0、易 廉40具好传提做 ，、有的递高成具45较淬大轴复有号高火功颈杂良钢的性率耐的好机能、磨外的械，减性价集了应形吸强所轻时中格保进，振度以重采敏便证行价性，，量用感宜 机 调更 在 、 。性， 械 质小对 性 或应 能 正，力 ， 火为
r = -1 = 1
不同的r，对轴疲劳强度的影响程度也不同
需将不是对称循环的扭剪应力折算为对称循环变应力
当量弯矩： Mca M 2 (T )2 ：折算系数
若T 的变化规律不清楚，一般按脉动循环处理！
➢ 强度校核
s ca
M ca W
M 2 (T )2
W
[s 1]
② 轴承支点位置的确定
滑动轴W承—按轴B／的d抗取弯值截面系数（mm） 当B／[σd-1≤]—1时对，称e循＝环0.5变B；应力时轴的许用
T
9.55106 P 0.2d 3
n
[T ]
d
3
9.55106 P
0.2[T ]n
3
9.55106
0.2[T ]
3
P n
A0 3
P n
对空心轴：
d
A0 3
P
n(1 4 )
β—空心轴内外径比系数， β＝d1／d，一般β＝0.5～0.6
d＞100mm时： 单键槽增大3%，双键槽增大7%；
d≤100mm时： 单键槽增大5～7%，双键槽增大10～15%
当B／弯d曲＞应1时力，e＝0.5d，但不少于
装 配 方 案 对 轴 结 构 的 影 响
2. 轴的结构应满足的条件
所以，轴都做成阶梯轴。
§17.2 轴的材料 ①② 常碳合用素 金3钢 钢0、易 廉40具好传提做 ，、有的递高成具45较淬大轴复有号高火功颈杂良钢的性率耐的好机能、磨外的械，减性价集了应形吸强所轻时中格保进，振度以重采敏便证行价性，，量用感宜 机 调更 在 、 。性， 械 质小对 性 或应 能 正，力 ， 火为
r = -1 = 1
不同的r，对轴疲劳强度的影响程度也不同
需将不是对称循环的扭剪应力折算为对称循环变应力
当量弯矩： Mca M 2 (T )2 ：折算系数
若T 的变化规律不清楚，一般按脉动循环处理！
➢ 强度校核
s ca
M ca W
M 2 (T )2
W
[s 1]
② 轴承支点位置的确定
滑动轴W承—按轴B／的d抗取弯值截面系数（mm） 当B／[σd-1≤]—1时对，称e循＝环0.5变B；应力时轴的许用
T
9.55106 P 0.2d 3
n
[T ]
d
3
9.55106 P
0.2[T ]n
3
9.55106
0.2[T ]
3
P n
A0 3
P n
对空心轴：
d
A0 3
P
n(1 4 )
β—空心轴内外径比系数， β＝d1／d，一般β＝0.5～0.6
d＞100mm时： 单键槽增大3%，双键槽增大7%；
d≤100mm时： 单键槽增大5～7%，双键槽增大10～15%
当B／弯d曲＞应1时力，e＝0.5d，但不少于
装 配 方 案 对 轴 结 构 的 影 响
2. 轴的结构应满足的条件
机械设计基础 第十二章轴
3.
球墨铸铁、合金铸铁 (高强度铸铁)
价廉、吸振性好、耐磨性好，对应力集中的敏感性较低，铸造 成形，但性脆，可靠性低，品质难控制。 常用于制造外形复杂的轴，如曲轴、凸轮轴。
轴的常用材料及其主要力学特性见
轴的结构设计
12
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) 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。
第十二章
轴的设计
1
第一节 第二节 第三节
概述 轴的设计举例 轴的强度、刚度计算
2
本章重点：
① 轴的类型，轴的常用材料； ② 轴的结构； ③ 轴上零件的轴向定位和固定方法； 轴上零件的周向定位和固定方法；
④ 按扭转强度计算轴的直径。
轴的功用：主要用于支承传动零件 (齿轮、带轮等) 并
传递运动和动力。
越程槽和退刀槽
17
（3）为去掉毛刺，利于装配，轴端应制出45°倒角。
45°倒角 45°倒角
( 4)当采用过盈配合联结时，配合轴段的零件装入端，常加工 成半锥角为30°的导向锥面。若还附加键联结，则键槽的长度 应延长到锥面处，便于轮毂上键槽与键对中。
18
（5）如果需从轴的一端装入两个过盈配合的零件，则轴上两配 合轴段的直径不应相等，否则第一个零件压入后，会把第二个零件 配合的表面拉毛，影响配合。
一般情况下，直轴 做成实心轴，需要 减重时做成空心轴
6
轴的功用和类型
分类： 按承受载荷分有： 类 型 按轴的形状分有：
7
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 光轴 阶梯轴
机械基础(全套)ppt课件
类型。
联轴器类型、特点及选用
刚性联轴器
适用于两轴对中精度高、无冲 击的场合，传递扭矩大，但无
缓冲作用。
弹性联轴器
适用于两轴对中精度稍差、有 冲击的场合，能吸收振动和冲 击，但传递扭矩较小。
液压联轴器
适用于需要无级调速和过载保 护的场合，能自动适应两轴的 不对中，但价格较高。
选用原则
根据传递扭矩、转速、对中精 度、工作环境等条件综合考虑
CAE软件
如ANSYS、Nastran等，用于进行有限元分析、 结构优化等，提高设计的准确性和效率。
PDM/PLM软件
如Windchill、Teamcenter等，用于产品数据管 理、流程管理等，提高设计协同和效率。
03
机械制造工艺与装备
机械制造工艺概述
机械制造工艺的定义
研究机械产品制造过程中的加工方法 、工艺装备、加工顺序和工艺参数等 内容的总称。
，选择合适的联轴器类型。
离合器类型、特点及选用
牙嵌离合器
适用于低速重载、有频繁接合和分离 的场合，传递扭矩大，但接合时冲击 较大。
摩擦离合器
适用于中高速轻载、需要平稳接合的 场合，接合平稳，但传递扭矩较小。
电磁离合器
适用于需要远程控制和自动控制的场 合，动作迅速，但价格较高。
选用原则
根据传递扭矩、转速、接合方式、工 作环境等条件综合考虑，选择合适的 离合器类型。
气压元件选用与安装
液压与气压元件选用与安装
根据系统工作压力和流 量选择合适的气源装置 、气缸、控制阀等元件 ；
安装前应检查元件的清 洁度和完好性，确保无 损坏和污染；
安装时应按照制造厂的 推荐规范进行，确保正 确的配合间隙和紧固力 矩；
联轴器类型、特点及选用
刚性联轴器
适用于两轴对中精度高、无冲 击的场合，传递扭矩大，但无
缓冲作用。
弹性联轴器
适用于两轴对中精度稍差、有 冲击的场合，能吸收振动和冲 击，但传递扭矩较小。
液压联轴器
适用于需要无级调速和过载保 护的场合，能自动适应两轴的 不对中，但价格较高。
选用原则
根据传递扭矩、转速、对中精 度、工作环境等条件综合考虑
CAE软件
如ANSYS、Nastran等，用于进行有限元分析、 结构优化等，提高设计的准确性和效率。
PDM/PLM软件
如Windchill、Teamcenter等，用于产品数据管 理、流程管理等，提高设计协同和效率。
03
机械制造工艺与装备
机械制造工艺概述
机械制造工艺的定义
研究机械产品制造过程中的加工方法 、工艺装备、加工顺序和工艺参数等 内容的总称。
，选择合适的联轴器类型。
离合器类型、特点及选用
牙嵌离合器
适用于低速重载、有频繁接合和分离 的场合，传递扭矩大，但接合时冲击 较大。
摩擦离合器
适用于中高速轻载、需要平稳接合的 场合，接合平稳，但传递扭矩较小。
电磁离合器
适用于需要远程控制和自动控制的场 合，动作迅速，但价格较高。
选用原则
根据传递扭矩、转速、接合方式、工 作环境等条件综合考虑，选择合适的 离合器类型。
气压元件选用与安装
液压与气压元件选用与安装
根据系统工作压力和流 量选择合适的气源装置 、气缸、控制阀等元件 ；
安装前应检查元件的清 洁度和完好性，确保无 损坏和污染；
安装时应按照制造厂的 推荐规范进行，确保正 确的配合间隙和紧固力 矩；
机械基础课件——支承零部件
等表示轴承的结构、公差及材料的特殊要求等，后置代号的内容很多。
内部结构代号是表示同一类型轴承的不同内部结构，用字母紧跟着基本
代号表示，如接触角为15°、25°和40°的角接触球轴承分别用C、AC和B表示
内部结构的不同。
轴承的公差等级分为2级、4级、5级、6×级、6级和0级，共6个级别，依
次由高级到低级，其代号分别为/P2、/P4、/P5、/P6×、/P6和P0。公差等
§5-1 轴
轴是组成机器的主要零件之一。轴作为支撑回转运动零部件（例如齿轮、蜗
轮等）的重要零件，常常是机械产品中运动部件设计的核心。
一、轴的功用及其分类
按照轴线形状的不同，轴可分为曲轴和直轴两大类。
曲轴通过连杆机构可以将旋转运动改变为往复直线运动，或做相反的运动转
换。它是活塞式运动机械及一些专门设备（如曲柄压力机）中的主要零件。
图5-14间隙可调式向心轴承
（2）推力轴承的结构形式
推力轴承只能承受轴向载荷，只有与径向轴承联合才可同时承受轴向载
荷和径向载荷。
推力轴承主要有实心式、空心式、单环式、多环式等4种形式（如图5-
15所示）。实心式推力轴承支撑面上压强分布极不均匀，中心处压强最大，
线速度为0，对润滑很不利，导致支撑面磨损极不均匀，使用较少。空心式
4.滚动轴承的支承结构类型
滚动轴承的支承结构类型分两端固定(图5-19a中调整垫片可移动）和一
端固定、一端游动（图5-19b）两种形式。
（a)
(b）
图5-19
5.滚动轴承的安装、配合与装拆
（1）滚动轴承的配合
滚动轴承的配合是指内圈与轴颈、外圈与外壳孔的配合。轴承的内、外
圈属于薄壁零件，容易变形。当它装入外壳孔或装在轴上，其内外圈的不圆
机械设计基础第十五章轴
弹性挡圈定位
圆螺母定位
轴的结构设计
5）圆锥形轴端与压板定位。定位可靠，装拆方便，适用于 经常装拆或有冲击的场合。
6）圆柱形轴端与轴端挡圈定位。定位可靠，方便，常用。 7）紧定螺钉定位。承受的轴向力较小，不适用于高速。
圆锥形轴端与压板定位 圆柱形轴端与轴端挡圈定
紧定螺钉定位
轴的结构设计
三、确定各轴段的直径和长度
直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴。阶梯轴便于轴 上零件的装拆和定位，省材料重量轻，应用普遍。
曲轴是专用零件，主要用在内燃机一类的活塞式机械中。 轴一般是实心轴，有特殊要求时可制成空心轴，如车床主轴。
除了刚性轴外，还有钢丝软轴，可以把回转运动灵活地传到 不开敞地空间位置，常用于医疗器械和小型机具中。
带式输送机传动简图
轴的结构设计
方 案
一
齿轮与轴分开制造，齿轮与带轮均从轴的左端装入，轴段⑤ 最粗。该方案较常采用。
轴的结构设计
方 案 二
齿轮与轴分开制造，齿轮从轴的右端装入，带轮从轴的左端 装入，轴段⑤最粗。该方案也有采用。
轴的结构设计
方 案 三
齿轮与轴一体，结构简单，强度和刚度高，但工艺性较差， 轴与齿轮同时失效。适用于轴的直径接近齿根圆直径的情况。
轴的常用材料及其力学性能表
第三节 轴的结构设计
轴的结构设计目标：确定轴的结构形状和尺寸。
轴的结构设计应满足： 轴上零件相对于轴、轴相对于机座的定位应准确可靠； 轴应具有良好的制造工艺性，轴上零件应便于装拆和调整； 轴的结构应有利于提高轴的强度和刚度 。
一、拟定轴上零件的装配方案 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。在满足设计要求的情 况下，轴的结构应力求简单。 以下是带式输送机减速器中高速轴的三个装配方案及分析。
机械设计基础 第3版 教学课件 ppt 作者 王大康 11-14 第十一章 轴
轴颈
1. 轴颈—与轴承配合的轴段。 2. 轴头—与传动零件配合的轴段。 3. 轴身—连接轴颈与轴头的轴段。
二、轴的各部分名称
轴颈 轴头
轴头
轴身
轴颈
1. 轴颈—与轴承配合的轴段。 2. 轴头—与传动零件配合的轴段。 3. 轴身—连接轴颈与轴头的轴段。
三、轴结构设计的主要要求
（1）轴和轴上零件要有准确的工作位置且定位可靠； （2）轴上零件应便于装拆和调整；
挠性轴
曲轴
一般使用转速为800~3600r/min ，小尺寸挠性轴可达 20000r/min。
2. 按承受载荷分 （1）心轴：工作时只受弯矩的轴。
a） 转动心轴：轴的弯曲应力为对称循环应力。 b）固定心轴：轴的弯曲应力为静应力。
a)
b)
心轴 a) 转动心轴 b) 固定心轴
（2）传动轴：工作时只受转矩的轴。
（6）为减少加工刀具的种类，轴上的倒角、圆角的尺 寸应尽量一致。
（7）对制造精度要求高的轴，轴的两端应加工中心孔， 作为加工和检验的基准。 4. 提高轴的强度 多数轴受变应力作用， 故易发生疲劳破坏。设计 时应从结构上减小应力集 中。 （1）轴肩处应有较大 的过渡圆角，必要时可采 用内凹圆角或隔离环。
轴的设计方法：
1. 轴径的初步计算，以确定轴的最小直径；
2. 确定各轴段的直径和长度，进行轴的结构设计；
3. 轴的强度验算，根据验算结果调整轴的结构和尺寸；
4. 完成轴的设计。 轴的结构设计通常是经过初步计算，确定轴的最小 直径后进行的。影响轴结构的因素很多，轴的结构需在 设计中依具体情况确定，所以轴没有标准的结构形式。
第十一章
轴
第一节
概述
轴是组成机器的重要零件，轴的设计、制造质量直接影 响机器的工作质量和性能。 轴的作用： 1. 支承回转零件，使其具有确定的工作位置。
机械设计基础课件-滚动轴承
为了满足不同承载能力的需要，把同一内
径的轴承，做成不同的外径和宽度。这种内径相同而外径
和宽度不同的变化系列称为尺寸系列。GB/T272-93规定轴
承的尺寸系列代号由基本代号左起第二、三位数字表示。
基本代号左起的第二位数字代表轴承的宽(高)度系列，它表 示的是内径和外径相同的(同类)轴承，在宽(高)度方面的变 化。 基本代号左起第三位数字代表轴承的直径系列，它表示的 是内径相同的同类轴承，在外径和宽度方面的变化。 图16-4所示为内径相同，而直径系列不同的四种轴承的对
表示酚醛胶布实体保持架。
§16-3 滚动轴承的选择计算
滚动轴承的选用，首先是轴承类型的选择。正确地选择出合适 的轴承类型，首先必须熟悉各类轴承的特点，然后考虑机械设 备对轴承的要求，包括工作载荷、转速、寿命、旋转性能等方 面的要求，选择轴承类型总的原则是：选择轴承性能特点与要 求相符合的类型。
一、失效形式
① 内部结构代号
Байду номын сангаас
表示同一类型轴承不同的内部结构，用字母表示，紧跟 在基本代号的后面。内部结构代号如表16-7所示。
② 公差等级代号
表示轴承的公差等级，用字母和数字表示。公差等
级代号列于表16-8。
③ 游隙代号
表示轴承径向游隙值的大小，用字母和数字表示。
常用的轴承游隙由小至大分为1组、2组、0组、3组、4组 和5组，其中0组游隙是常用的基本组游隙，在代号中可 省略不写，其它的游隙组为辅助游隙组，在代号中分别 用/C1、/C2、/C3、/C4、/C5表示。 公差等级代号与游隙 代号同时表示时，可进行简化，取公差等级代号加上游 隙组号组合表示，如/P63。
下降、振动和噪音增加。
机械制造基础课件-轴的设计
1、 轴向定位 、
承受很小的轴向力 紧定螺钉
第二节 轴的结构设计
1、 轴向定位 、
第二节 轴的结构设计
2、周向定位
键
花 键
弹性环
第二节 轴的结构设计
2、周向定位 、
销
成形联接
过盈配合
第二节 轴的结构设计
四、轴上各轴段的尺寸确定 1）直径确定依据 ） ①满足强度和刚度要求 ②轴颈直径必须符合相配轴承的内径 ③安装联轴器、离合器等零件的轴头直径应与相应孔径范 安装联轴器、 围相适应 ④与齿轮等零件相配合的其它轴头直径，应采用标准直径 与齿轮等零件相配合的其它轴头直径， ⑤轴上需车制螺纹的部分，其直径必须符合外螺纹大径的 轴上需车制螺纹的部分， 标准系列
。
绘制出合成弯矩图。 3）计算出合成弯矩 M = M 2 + M 2 ，绘制出合成弯矩图。 H V 作出扭矩（ ） 4）作出扭矩（T）图。 式中α为考虑弯曲应力与扭转切 5）计算当量弯矩 M e = M + (αT ) ，式中 为考虑弯曲应力与扭转切 应力循环特性的不同而引入的修正系数。 应力循环特性的不同而引入的修正系数。
（二）轴的结构设计内容 轴的合理外形和全部结构尺寸
第二节 轴的结构设计
三、 轴上零件的固定
定位： 定位：指零件在轴上安装到位 位置准确） （位置准确） 固定： 固定：指工作时零件与轴之间相对 位置保持不变（位置不动） 位置保持不变（位置不动）
第二节
1、轴向定位 、 轴肩和轴环
轴的结构设计
特点： 特点：能承受较大的轴向力 常用于齿轮、 常用于齿轮、链轮等轴向定位
传动轴
点击图动画演示
汽车中联接变速箱与后桥之间的轴
第一节 概述
轴的应用和分类 轴的应用
承受很小的轴向力 紧定螺钉
第二节 轴的结构设计
1、 轴向定位 、
第二节 轴的结构设计
2、周向定位
键
花 键
弹性环
第二节 轴的结构设计
2、周向定位 、
销
成形联接
过盈配合
第二节 轴的结构设计
四、轴上各轴段的尺寸确定 1）直径确定依据 ） ①满足强度和刚度要求 ②轴颈直径必须符合相配轴承的内径 ③安装联轴器、离合器等零件的轴头直径应与相应孔径范 安装联轴器、 围相适应 ④与齿轮等零件相配合的其它轴头直径，应采用标准直径 与齿轮等零件相配合的其它轴头直径， ⑤轴上需车制螺纹的部分，其直径必须符合外螺纹大径的 轴上需车制螺纹的部分， 标准系列
。
绘制出合成弯矩图。 3）计算出合成弯矩 M = M 2 + M 2 ，绘制出合成弯矩图。 H V 作出扭矩（ ） 4）作出扭矩（T）图。 式中α为考虑弯曲应力与扭转切 5）计算当量弯矩 M e = M + (αT ) ，式中 为考虑弯曲应力与扭转切 应力循环特性的不同而引入的修正系数。 应力循环特性的不同而引入的修正系数。
（二）轴的结构设计内容 轴的合理外形和全部结构尺寸
第二节 轴的结构设计
三、 轴上零件的固定
定位： 定位：指零件在轴上安装到位 位置准确） （位置准确） 固定： 固定：指工作时零件与轴之间相对 位置保持不变（位置不动） 位置保持不变（位置不动）
第二节
1、轴向定位 、 轴肩和轴环
轴的结构设计
特点： 特点：能承受较大的轴向力 常用于齿轮、 常用于齿轮、链轮等轴向定位
传动轴
点击图动画演示
汽车中联接变速箱与后桥之间的轴
第一节 概述
轴的应用和分类 轴的应用
机械基础教材第八章轴与轴承知识ppt课件
需磨削段设砂轮越程槽
为便于零件的装拆设计成阶梯轴
12
§8.2 滑动轴承
轴承是用来支承轴及轴上回转零件的部件。根据工作时摩擦 性质的不同，轴承分成滑动轴承和滚动轴承。
一、滑动轴承的分类、结构与特点
轴与滑动轴承之间形成滑动摩擦。
1.滑动轴承的分类
按受载方向分径向滑动
轴承和轴向滑动轴承。
按轴系和拆装的需要分
21
§8.3 滚动轴承 22
§8.3 滚动轴承 23
§8.3 滚动轴承 二、滚动轴承的分类 1.按滚动体形状——分球轴承和滚子轴承两类，滚子又可分成圆柱滚 子和圆锥滚子、球面滚子和滚针。 2.按接触角α——分径向接触轴承（α=0°）、角接触向心轴承 （0°<α <45°）、角接触推力轴承（45°≤α<90°）和轴向接触轴承 （α=90°）。 3.按可否调心——分调心轴承和非调心轴承。 三、滚动轴承的代号 代号由前置代号、基本代号、后置代号组成。
第二节 滚动轴承
一、滚动轴承结构、类型和代号
（三）滚动轴承的类型及应用 轴承名称、类型及代号：推力球轴承 50000 极限转速：低 允许角偏差： 不允许 主要特性和应用：只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重
合。分为单、双向两种。高速时，因滚动体离心力大，球与保持 架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。
外径 系列
内径代号
内部 结构
密封 与防 尘套
保持 架及 材料
特殊 轴承 材料
公差 等级
游隙
配置
圈
注：表中数字表示代号自右向左的位置序数。
第二节 滚动轴承
一、滚动轴承结构、类型和代号 （四）滚动轴承的代号 1．基本代号
机械基础——轴的类型、材料和结构设计
作业
P368：3、4
课题
轴的类型、材料和结构设计
教学目的
1、熟悉轴的功用熟悉轴的材料的选择；
3、掌握轴结构设计的基本因素和基本方法。
教学安排
组织教学
讲述新课
第二十二单元轴
轴是组成机器的主要零件之一。轴的功用在于支承作回转运动的零件（如齿轮、带轮、链轮等），使其具有确定的工作位置，并传递运动与动力。
一、轴上零件的定位和固定
1、轴上零件的轴向定位和固定轴上零件的轴向定位和固定以轴肩、轴环、套筒、锁紧挡圈、圆螺母、弹性挡圈、轴端挡圈、轴承端盖及圆锥面等来实现。
2、轴上零件的周向定位和固定为使零件和轴一起转动并可靠地传递运动和动力，周向固定可以用普通平键或花键联接。当要求对中性好，在振动条件下工作时，可用轴孔间的过盈配合；也可两者同时采用。在载荷很小时，也可以采用紧定螺钉或销钉。
合金钢比碳钢有更好的力学性能和淬火性能。通常用于重载、高速的重要轴或有特殊要求的轴。
对于形状复杂、尺寸大的轴，球墨铸铁有成形容易，且价格低，吸振、耐磨，对应力敏感性小等优点。但可靠性差些。
三、轴设计的主要问题和一般步骤
1、轴设计的主要问题具有合理的结构和足够的承载能力是轴设计时必须解决的两个主要问题。
2、轴设计的一般步骤①确定许用应力；②估算最小直径、③轴的结构设计；④轴的强度校核计算。
第二节轴的结构设计
轴结构设计应遵循的一般原则：（1）轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；（2）轴上零件应便于拆卸和调整；（3）轴应具有良好的加工工艺性；（4）尽量减小应力集中；（5）受力合理，有利于节约材料，减轻轴的重量。
二、各段轴径和长度的确定
1、轴径的确定原则确定各段直径时应遵循如下原则：
1）有配合要求的轴段应取标准直径。
P368：3、4
课题
轴的类型、材料和结构设计
教学目的
1、熟悉轴的功用熟悉轴的材料的选择；
3、掌握轴结构设计的基本因素和基本方法。
教学安排
组织教学
讲述新课
第二十二单元轴
轴是组成机器的主要零件之一。轴的功用在于支承作回转运动的零件（如齿轮、带轮、链轮等），使其具有确定的工作位置，并传递运动与动力。
一、轴上零件的定位和固定
1、轴上零件的轴向定位和固定轴上零件的轴向定位和固定以轴肩、轴环、套筒、锁紧挡圈、圆螺母、弹性挡圈、轴端挡圈、轴承端盖及圆锥面等来实现。
2、轴上零件的周向定位和固定为使零件和轴一起转动并可靠地传递运动和动力，周向固定可以用普通平键或花键联接。当要求对中性好，在振动条件下工作时，可用轴孔间的过盈配合；也可两者同时采用。在载荷很小时，也可以采用紧定螺钉或销钉。
合金钢比碳钢有更好的力学性能和淬火性能。通常用于重载、高速的重要轴或有特殊要求的轴。
对于形状复杂、尺寸大的轴，球墨铸铁有成形容易，且价格低，吸振、耐磨，对应力敏感性小等优点。但可靠性差些。
三、轴设计的主要问题和一般步骤
1、轴设计的主要问题具有合理的结构和足够的承载能力是轴设计时必须解决的两个主要问题。
2、轴设计的一般步骤①确定许用应力；②估算最小直径、③轴的结构设计；④轴的强度校核计算。
第二节轴的结构设计
轴结构设计应遵循的一般原则：（1）轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；（2）轴上零件应便于拆卸和调整；（3）轴应具有良好的加工工艺性；（4）尽量减小应力集中；（5）受力合理，有利于节约材料，减轻轴的重量。
二、各段轴径和长度的确定
1、轴径的确定原则确定各段直径时应遵循如下原则：
1）有配合要求的轴段应取标准直径。
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
机械基础轴学习
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 ；
第30页/共44页
周向固定方法 —— 紧定螺钉固定
特点：结构简单紧凑，只能承受很小的轴向力； 应用：适用于轴向力小，转速低的场合；辅助连接。
第31页/共44页
第17页/共44页
（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
第18页/共44页
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；
第19页/共44页
（2）套筒
第20页/共44页
轴向固定方法 —— 套筒定位
A.平键连接
B. 过盈配合
C.花键连接
第40页/共44页
二、简答题 1、用圆螺母轴向固定，为何必须加止 动垫圈或使用双螺母？
为防止圆螺母松脱。
2、轴用弹性挡圈是怎样安装到轴槽里 的？
利用轴用弹性挡圈安装钳撑开挡圈放入轴槽内。
第41页/共44页
三、改错题 如图所示轴的结构有哪些地方需要改进？
为什么？如何改进？
第7页/共44页
心轴——只受弯矩不传递扭矩
第8页/共44页
自行车前轴属于哪种？
第9页/共44页
传动轴——主要受扭矩
第10页/共44页
转轴——同时受扭矩和弯矩
第11页/共44页
第12页/共44页
转轴的结构
轴的结构应满足的要 求：
加工工艺性要好，即轴应便于加工。 便于轴上零件装拆，调整方便。 轴上零件要有准确的定位。 轴上零件要有可靠的固定。 尽量使轴的受力合理，尽量减少应力集中。 一、加工工艺要求
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锥面（+挡圈、螺母）
2．轴上零件的周向固定
目的：保证轴能可靠地传递运动和转矩，防止轴上零 件与轴产生相对转动。 1）键 2）花键
3）紧定螺钉、销
4）过盈配合
二、轴上常见的工艺结构
结构工艺性——轴的结构形式应便于加工、便于轴 上零件的装配和便于使用维修，并且能提高生产率，降
低成本。
有关轴的工艺结构应注意问题：
第十章 轴
§10－1 §10－2 轴的用途和分类 转轴的结构
§10－1 轴的用途和分类
一、用途
支承回转零件（如齿轮、带轮等），传递运动 和动力。
二、分类
直轴
按轴线形状
曲轴 挠性钢丝软轴 （简称挠性轴） 心轴
按承载情况
传动轴
转轴
§10－2 转轴的结构
轴颈：用于装配轴承的部分 轴头：装配回转零件（如带轮、齿轮）的部分 轴身：连接轴头与轴
本章小结
总结： 1．轴的用途和分类。
2．转轴的结构要求。
3．轴上零件的轴向固定与周向固定。
4．轴的结构工艺性。
颈的部分
轴肩或轴环：轴上截 面尺寸变化的部分。
轴的结构应满足三方面的要求：
轴上的零件要有可靠的周向固定与轴向固定 轴应便于加工和尽量避免或减小应力集中 便于轴上零件的安装与拆卸
一、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。
轴的结构和形状应便于加工、装配和维修。
阶梯轴的直径应该是中间大，两端小，以便于轴上零 件的装拆。
轴端、轴颈与轴肩（或轴环）的过渡部位应有倒角或 过渡圆角，并应尽可能使倒角大小一致和圆角半径相 同，以便于加工。 轴上需要切制螺纹或进行磨削时，应有螺纹退刀槽或 砂轮越程槽。 当轴上有两个以上键槽时，槽宽应尽可能统一，并布 置在同一直线上，以利加工。
1）轴肩和轴环
要求r轴<R孔或r轴<C孔
错误
正确
要求轴肩高度<滚动轴承内圈高度 错 误 正 确
2）套筒
3）轴用圆螺母
4）轴端挡圈
当用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈进 行零件的轴向定位时，为保证轴向定位可靠，要求 L轴<L毂
5）轴承端盖 轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置
6）弹性挡圈
7）锁紧挡圈、紧定螺钉或销
2．轴上零件的周向固定
目的：保证轴能可靠地传递运动和转矩，防止轴上零 件与轴产生相对转动。 1）键 2）花键
3）紧定螺钉、销
4）过盈配合
二、轴上常见的工艺结构
结构工艺性——轴的结构形式应便于加工、便于轴 上零件的装配和便于使用维修，并且能提高生产率，降
低成本。
有关轴的工艺结构应注意问题：
第十章 轴
§10－1 §10－2 轴的用途和分类 转轴的结构
§10－1 轴的用途和分类
一、用途
支承回转零件（如齿轮、带轮等），传递运动 和动力。
二、分类
直轴
按轴线形状
曲轴 挠性钢丝软轴 （简称挠性轴） 心轴
按承载情况
传动轴
转轴
§10－2 转轴的结构
轴颈：用于装配轴承的部分 轴头：装配回转零件（如带轮、齿轮）的部分 轴身：连接轴头与轴
本章小结
总结： 1．轴的用途和分类。
2．转轴的结构要求。
3．轴上零件的轴向固定与周向固定。
4．轴的结构工艺性。
颈的部分
轴肩或轴环：轴上截 面尺寸变化的部分。
轴的结构应满足三方面的要求：
轴上的零件要有可靠的周向固定与轴向固定 轴应便于加工和尽量避免或减小应力集中 便于轴上零件的安装与拆卸
一、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。
轴的结构和形状应便于加工、装配和维修。
阶梯轴的直径应该是中间大，两端小，以便于轴上零 件的装拆。
轴端、轴颈与轴肩（或轴环）的过渡部位应有倒角或 过渡圆角，并应尽可能使倒角大小一致和圆角半径相 同，以便于加工。 轴上需要切制螺纹或进行磨削时，应有螺纹退刀槽或 砂轮越程槽。 当轴上有两个以上键槽时，槽宽应尽可能统一，并布 置在同一直线上，以利加工。
1）轴肩和轴环
要求r轴<R孔或r轴<C孔
错误
正确
要求轴肩高度<滚动轴承内圈高度 错 误 正 确
2）套筒
3）轴用圆螺母
4）轴端挡圈
当用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈进 行零件的轴向定位时，为保证轴向定位可靠，要求 L轴<L毂
5）轴承端盖 轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置
6）弹性挡圈
7）锁紧挡圈、紧定螺钉或销