河海大学机械设计 轴-课件·PPT
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机械设计基础第六版第14章-轴(new)ppt课件
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
直轴
按轴的形状分有： 曲轴
.
§14-1 轴的功用和类型
功用：用来支撑旋转的机械零件，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
传动轴
后桥
.
§14-1 轴的功用和类型
功用：用来支撑旋转的机械零件，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 型
心轴---只承受弯矩 按轴的形状分有：
转动心轴 固定心轴
自行车
车厢重力
前轮轴
前叉
转动心轴
问题：自行车前轮轴 属于什么类型？
2. 尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽; 3. 重要结构可增加卸载槽B、过渡肩环、凹切圆角、
增大圆角半径。也可以减小过盈配合处的局部应力。
30˚
B R d/4
B位置d/4
r
d 卸载槽 也可以在轮毂上增加卸载槽 .
过渡肩环
凹切圆角
轴系结构设计中常见错误实例分析
指出图示结构设计的错误，并绘出正确的结构图。
槽两侧圆角 r0.5mm （8）轴段7倒角：C2.54. 5o
4.键槽的尺寸
①②
③
④ ⑤⑥ ⑦
（1）轴段1：d=45，L=69 槽宽b=14 槽深t=5.5 槽长L=63 键14×63 GB1096-79
（2）轴段4：d=60，L=78
槽宽b=18 槽深t=7.0 槽长L=63
机械设计基础课件_轴
第三节 轴的结构设计
三、结构设计中应考虑的主要问题
（3）轴端挡圈——常与轴肩或锥面联合使用，固定零件 稳定可靠， 能承受较大的轴向力。
注意：轮毂宽度B>轴头长度l ，取l = B- （2~3）mm
第三节 轴的结构设计
三、结构设计中Βιβλιοθήκη 考虑的主要问题（4）圆锥面——装拆方便，可兼作周向固定。宜用于高速、重载及零件对中性
F
F
不合理结构
合理结构
第三节 轴的结构设计
2）使转矩合理分配
输出轮 输入轮
1
下面结构哪个好？
输出轮
输入轮
输出轮
Tmax= T2 + T3 + T4
Tmax= T3 + T4
不合理的布置
合理布置
第三节 轴的结构设计
3）改进轴上零件结构，减轻轴的载荷
卷筒轴既受弯矩又受扭矩
卷筒轴只受弯矩
第三节 轴的结构设计
能，可满足特殊工作要求。多用于高速、重载及要求耐磨性好的场合。
但价格较贵，对应力集中敏感。 20Cr、40Cr、20CrMnTi 3、形状复杂的轴：高强度铸铁及球墨铸铁。球墨铸铁吸振性好， 对应力集中不敏感。常用于凸轮轴、曲轴。
第二节 轴的材料及其选择
注意：钢材
种类 热处理 ∴用 热处理 合金钢 轴的毛坯： 圆钢棒料 锻造毛坯 焊接毛坯 不能提高轴的刚度。
2）轴上零件装配工艺性要求 1.轴的配合直径应圆整为标准值。 2.轴端应有cX45º的倒角。 3.与零件过盈配合的轴端应加工出导向锥面。
° °
a）倒角
b）导向锥面
4.装配段不宜过长。
第三节 轴的结构设计
（四）、提高轴强度和刚度的措施
河海大学考研机械设计课件文档
8.1.2 蜗杆传动的类型按蜗杆形状的不同可分：1．圆柱蜗杆传动-普通圆柱蜗杆（阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆、法向直廓蜗杆、锥面包络蜗杆）和圆弧蜗杆2．环面蜗杆传动3．锥蜗杆传动8.1.3 蜗杆传动的特点传动比大，结构紧凑传动平稳，无噪声具有自锁性传动效率较低，磨损较严重蜗杆轴向力较大，致使轴承摩擦损失较大。
8.1.4 蜗杆传动的应用由于蜗杆蜗轮传动具有以上特点，故常用于两轴交错、传动比较大、传递功率不太大或间歇工作的场合。
当要求传递较大功率时，为提高传动效率，常取z＝2-4。
此外，由于当γ1较小时传动具有自锁性，故常用在卷扬机等起重机械1中，起安全保护作用。
它还广泛应用在机床、汽车、仪器、冶金机械及其它机器或设备中；蜗杆传动由蜗杆相对于蜗轮的位置不同分为上置蜗杆和下置蜗杆传动。
8.2.1 普通圆柱蜗杆传动的基本参数及其选择1．基本参数：（1）模数m和压力角α：在中间平面中，为保证蜗杆蜗轮传动的正确啮合，蜗杆的轴向模数m a1和压力角αa1应分别相等于蜗轮的法面模数m t2和压力角αt2，即m=m t2=mαa1=αt2a1蜗杆轴向压力角与法向压力角的关系为:tgα=tgαn/cosγa式中：γ-导程角。
（2）蜗杆的分度圆直径d1和直径系数q为了保证蜗杆与蜗轮的正确啮合，要用与蜗杆尺寸相同的蜗杆滚刀来加工蜗轮。
由于相同的模数，可以有许多不同的蜗杆直径，这样就造成要配备很多的蜗（4）导程角γ蜗杆的形成原理与螺旋相同，所以蜗杆轴向齿距p a与蜗杆导程p z的关系为p＝z1p a由下图可知：ztanγ= p／πd1＝z1p a／πd1＝z1m／d1＝z1／qz导程角γ的范围为3.5°一33°。
导程角的大小与效率有关。
导程角大时，效率高，通常γ＝15°-30°。
并多采用多头蜗杆。
但导程角过大，蜗杆车削困难。
导程角小时，效率低，但可以自锁，通常γ＝3.5°一4.5°（5）传动比I传动比i=n主动1/n从动2蜗杆为主动的减速运动中i=n/n2=z2/z1 =u1式中：n1 -蜗杆转速；n2-蜗轮转速。
机械设计基础课件 第13章 轴
模块六 支承件及其设计
减速器由一对圆柱齿轮减速传动，齿轮传动时需要进行回转运动， 而机械中不只是齿轮，所有作回转或摆动的零部件如带轮、蜗轮等， 都必须用轴支承才能实现回转运动。轴还需要用轴承支承，以保证 其稳定、高效、可靠地转动。
轴和轴承均为机械中的支承件，主要用来支承旋转运动的零件。 本模块主要介绍支承件—轴和轴承的结构特点、类型、设计理论
合金钢—具有较高的力学性能，对应力集中的敏感性较高，价格较 贵，多用于有特殊要求的轴。例如：采用滑动轴承的高速轴，常用 20Cr、20CrMnTi等低碳合金结构钢，经渗碳淬火后可提高轴颈耐磨性； 汽轮发电机转子轴在高温、高速和重载条件下工作，必须具有良好的 高温力学性能，常采用40CrNi、38CrMoAlA等合金结构钢。
轴的结构设计的主要要求： ①满足制造安装要求，轴应便于加工，轴上零件要易于装拆； ②轴和轴上零件要有准确的工作位置，各零件要牢固而可靠地相对固定； ③改善受力状况，减小应力集中； ④受力合理，有利于节约材料减轻轴的重量。
轴的结构
13.2.1 拟订轴上零件的装配方案 装配方案：预定出轴上主要零件的装配方向、顺序和相互 关系。
（a）越程槽
（b）退刀槽
（3）轴上各处的圆角半径、砂轮越程槽、退刀槽、倒角等尺寸尽可能分别
相同。
（4）各轴段上的键槽应开在同一母线上
（5）与滚动轴承、联轴器等标准件相配合的 轴颈直径应取相应的标准值。
键槽在同一母线上
（6）为了便于装配零件，轴端应加工成 45°倒角，并去掉毛刺。
45°倒角
13.3 轴的强度计算
对于一般剖分式箱体中的轴，为了方便轴上零件的装拆 和定位，常将轴做成中间粗两端细的阶梯轴 。
13.2.2 轴上零件的定位和固定 1.轴上零件的轴向定位和固定 常用方法：轴肩和轴环、套筒、圆螺母及轴端挡圈等。 轴肩：定位轴肩和非定位轴肩。非定位轴肩主要是便于轴 上零件的拆装，其高度一般为1.5~2mm。
减速器由一对圆柱齿轮减速传动，齿轮传动时需要进行回转运动， 而机械中不只是齿轮，所有作回转或摆动的零部件如带轮、蜗轮等， 都必须用轴支承才能实现回转运动。轴还需要用轴承支承，以保证 其稳定、高效、可靠地转动。
轴和轴承均为机械中的支承件，主要用来支承旋转运动的零件。 本模块主要介绍支承件—轴和轴承的结构特点、类型、设计理论
合金钢—具有较高的力学性能，对应力集中的敏感性较高，价格较 贵，多用于有特殊要求的轴。例如：采用滑动轴承的高速轴，常用 20Cr、20CrMnTi等低碳合金结构钢，经渗碳淬火后可提高轴颈耐磨性； 汽轮发电机转子轴在高温、高速和重载条件下工作，必须具有良好的 高温力学性能，常采用40CrNi、38CrMoAlA等合金结构钢。
轴的结构设计的主要要求： ①满足制造安装要求，轴应便于加工，轴上零件要易于装拆； ②轴和轴上零件要有准确的工作位置，各零件要牢固而可靠地相对固定； ③改善受力状况，减小应力集中； ④受力合理，有利于节约材料减轻轴的重量。
轴的结构
13.2.1 拟订轴上零件的装配方案 装配方案：预定出轴上主要零件的装配方向、顺序和相互 关系。
（a）越程槽
（b）退刀槽
（3）轴上各处的圆角半径、砂轮越程槽、退刀槽、倒角等尺寸尽可能分别
相同。
（4）各轴段上的键槽应开在同一母线上
（5）与滚动轴承、联轴器等标准件相配合的 轴颈直径应取相应的标准值。
键槽在同一母线上
（6）为了便于装配零件，轴端应加工成 45°倒角，并去掉毛刺。
45°倒角
13.3 轴的强度计算
对于一般剖分式箱体中的轴，为了方便轴上零件的装拆 和定位，常将轴做成中间粗两端细的阶梯轴 。
13.2.2 轴上零件的定位和固定 1.轴上零件的轴向定位和固定 常用方法：轴肩和轴环、套筒、圆螺母及轴端挡圈等。 轴肩：定位轴肩和非定位轴肩。非定位轴肩主要是便于轴 上零件的拆装，其高度一般为1.5~2mm。
第10章轴机械设计课件
轴的常用材料及其主要力学性能
应用说明
毛坯直径 硬度 强度极限σb 屈服极限σs 弯曲疲劳极限σ-1 mm HBS MPa
Q235 35 正火 ≤100 ~187
149
440 520
240 270
200 250
用于不重要或 载荷不大的轴 有较好的塑性 和适当的强度， 可用于一般曲 轴、转轴。
自用盘编号JJ321002
双圆螺母
D、轴端到角—保护轴端部、安装导向、确保安全。 见前页图
自用盘编号JJ321002
4、改善轴的受力状况，减小应力集中 1）改善受力状况
图示为起重机卷筒两种布置方案。 A图中大齿轮和卷筒联成一体，转 距经大齿轮直接传递给卷筒，故卷 筒轴只受弯矩而不传递扭矩。图b中 轴同时受弯矩和扭矩作用。故载荷 相同时，图a结构轴的直径要小。
四、轴的主要组成部分： 轴主要由三部分组成： 1、轴颈——轴上被支承的部分； 2、轴头——轴上安装传动件轮毂的部分； 3、轴身——联接轴颈、轴头的部分。 轴身 轴头 轴颈
自用盘编号JJ321002
§10-2
轴的结构设计
一、轴的设计要求 1、保证有足够的强度和适当的刚度； 2、轴上所有零件与轴之间的轴向、周向的定位与固定； 3、轴上零件装、拆方便； 4、良好的工艺性、加工方便、加工精度高、成本低； 二、轴的结构设计 目的：确定轴的合理外形和全部结构尺寸 轴的结构取决于轴上力的大小、方向；轴上零件的固 定、定位要求；轴承的类型及其位置；轴的加工工艺等。 1、轴上零件的周向固定： 固定方式取决于该零件传递扭矩的大小、定心程度要 求、该零件是否需要沿轴向滑移及在轴上的部位等。主要 有以下几种方式：
自用盘编号JJ321002
h C C11 D
《机械设计》教学PPT课件 第九章 轴
练习4
指出图中结构不合理的地方，并予以改正。
练习5
§9-3 轴的工作能力计算
轴的强度计算应根据轴的承载情况，采用相应的计 算方法。常见的轴的强度计算有以下两种
一、按扭转强度计算
对于只传递扭转的圆截面轴，强度条件为
T
WT
9.55 10 6 0.2d 3n
P
[ ]
MPa
设计公式为
9.55106 P
三、轴的结构工艺性
1.轴端倒角C×45°(1C、2C等) 2.螺纹退刀槽——切制螺纹 3.砂轮越程槽——磨削 4.同一轴上键槽位于圆柱同一母线上，且取相同 尺寸。圆角半径r也尽量一致。
1.轴端倒角C 2.螺纹退刀槽——切制螺纹
3.砂轮越程槽——磨削
4.同一轴上键槽位于圆柱同 一母线上，且取相同尺寸。 圆角半径r也尽量一致。
1.轴向固定 —— 轴肩定位
r轴<C孔
r轴<R孔
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
r轴>C孔
固定滚动轴承的轴肩高度 ─-查轴承的安装尺寸
da
轴向固定
2-3
轴长应略短于轮毂宽度(保证零件固定)
套筒用于两个零件间距离较小时 不宜用于高速旋转
轴向固定 圆螺母
2. 按轴线形状分
直轴 曲轴
光轴 阶梯轴
空心轴: 有特殊要求时，如航空发 动机的主轴。
实心轴
钢丝软轴：可以随意弯曲，把回转运动灵活地传到任意 空间位置。
钢丝软轴
选用合适的材料 结构设计
强度计算 轴的结构形状和尺寸
一、碳钢
1.对应力集中敏感性低，强度、塑性和韧性均较好； 2.般经调质或正火热处理，如40、45； 3.不重要或承受载荷较小的轴，可用普通碳素钢，Q235等
机械设计课件-轴系
§ 15-2 轴的材料
§ 15-2
轴的材料
轴的材料：主要是碳钢和合金钢
轴的毛坯：轧制圆钢：d<100mm，锻件d>100mm
1.一般应用:45钢(35、50代用)，调质正火 2.传递大动力，要求减少尺寸及重量，提高强度、 耐磨性时：40Cr 40CrNi 40MnB等，调质或轴颈 表面淬火。
3.高速、冲击载荷时，应提高轴的抗疲劳强度 20Cr 20CrMnTi 20Cr 2Ni4A等，表面处理 （渗碳淬火、氧化、氮化），表面强化处理 （喷丸、滚压）。
结构设计方法：以圆锥——圆柱齿轮减 速器的输出轴为例。
（一）拟定轴上零件的装配方案 不同的装配方案可以得出不同的轴的结 构形式。应拟定几种不同的装配方案，进行 分析对比与选择。 （二）确定轴的基本直径和各段长度 1.最小直径的确定 首先按扭转强度初步估算轴的直径
dmin A0
3
P n
A0值查表确定
4.形状复杂的轴（曲轴、齿轮轴、空心轴）： 球墨铸铁、合金铸铁。
潘存云教授研制
§ 15-3 轴的结构设 计
§ 15-3
轴的结构设计
a ,c为1015mm s为：脂3 5 ；油10 15 l：根据零件拆装的要求确定。 轴的结构设计：确定轴的合理外形和全部 结构尺寸。 结构设计应满足：轴和装在轴上的零件要 有准确的位置；轴上零件应便于拆装，调整； 轴具有良好的制造工艺性。 已知条件：装配简图、轴的转速、传递 的功率、传动零件的主要尺寸。
400 500 600 700 800 130 170 200 230 270 300 330 100 120 70
[σ-1b]
40
静应力状态下的 75 45 许用弯曲应力