轴的设计
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3
P 9550 10 扭转强度条件： T n [ ] T T WT WT
τT、[τT]——轴的扭剪应力和许用扭剪应力，MPa； T——转矩，N· mm；
P——轴所传递的功率，kW； WT——轴的抗扭截面系数，mm3，对于实心圆轴 ， WT=πd3/16≈0.2d3； d——轴的直径，mm；
2、合金钢：40Cr、40MnB、20CrMnTi等，强度高、寿命 长，对应力集中敏感，价格较贵。用于重载、 小尺寸的轴。
注意：钢材 ∴用
种类 热处理 热处理 合金钢
对钢材弹性模量E影响很小，
不能提高轴的刚度。
问：当轴的刚度不足时，如何提高轴的刚度？ 3、合金铸铁、QT：铸造成形，吸振，可靠性低，品 质难控制，常用于凸轮轴、曲轴。 轴的毛坯： 圆钢棒料 尺寸小的轴
二、按经验公式估算轴径
对高速轴：
d＝(0.8－1.2)D
其中，D为电机轴径
对低速轴： d＝(0.3－0.4)a
其中，a为同级齿轮中心距
§17-3
轴的结构设计
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.轴和轴上零件应有确定的位置和可靠固定； 2.轴上零件应便于安装、拆卸和调整； 3.轴应具有良好的加工工艺性； 4.应有利于提高轴的强度和刚度。
销联接——用于固定不太重要，受力 不大，但同时需要轴向固定的零件。
五、轴的结构工艺性 ——便于加工、测量、维修及轴上零件的拆装 一）轴的加工工艺性要求
1. 不同轴段的键槽，应布置轴的同一母线上，以减少键槽加工 时的装卡次数；
a. 正确结构
b.不正确结构
2.需磨制轴段时，应留砂轮越程槽；需车制螺纹的轴段，应
2~3
2~3
四、轴上零件的周向固定
一）零件周向固定的目的 使零件能同轴一起转动，传递转矩。 二）常用周向固定 周向固定大多采用键、花键、过盈配合或销等联接形式来 实现。
键槽应百度文库计成同一加工直线。
键联接——制造简单，装拆方便。 用于传递转矩较大，对中性要求一 般的场合，应用最为广泛。
花键联接——承载能力高，定心好， 导向性好，但制造较困难，成本较 高。用于传递转矩大，对中性要求 高或导向性好的场合。 过盈配合联接——结构简单，定心 好，承载能力高，工作可靠，但装 配困难，对配合尺寸的精度要求较 高。
B
弹性挡圈
l
注意：零件宽度B > 轴长度l ，取l = B-（2~3）mm
7．紧定螺钉----结构简单，可兼作周向固定，传递不大的 力或力矩，不宜用于高速。
紧定螺钉
必须注意： 1）轴上零件一般均应作双向固定，可将各种方法联合使用。 2）保证固定可靠，防止过定位，L轴段长度=B轮毂宽-(2~3)mm。
d
r
r
h
b
R
h
c
D
d
D
轴肩 3）轴肩轴 环高度h
轴环
定位轴肩：高度h>C(或R) ,通常取h=(2～3)C或(2
～3)R或h=0.07d+(2～3) mm 滚动轴承：轴肩高度<滚动轴承内圈高度
非定位轴肩：为使零件装拆方便， 取h=(1～2)mm
d
2．套筒----常用于两个距离相近的零件之间，起定位和固 定的作用。套筒与轴之间配合较松，不宜用于转速较高 的轴上。 套筒 B
三、轴上零件的轴向固定 一）零件轴向固定的目的 防止零件沿轴向窜动，确保零件轴向准确位置。 二）常用轴向固定 定位高度h 组成 1.轴肩（或轴环） 由 过渡圆角r r r
h
h
D
D
轴肩
d
轴环
d
r b c
h h
r
R
D
D
轴肩
d
轴环
特点：定位可靠，能承受较大的轴向载荷，用于各类零件的轴 向定位和固定。 注意事项： 1）轴的过渡圆角半径r—— 应小于轴上零件的倒角C 或圆角 半径R； 2）轴环宽度b—— b1.4h ≥ 10 mm
轴 齿轮 套筒 滚动轴承
2 1 错误分析图
3 正确结构图
错误原因： 1 — 缺少键联接，齿轮未周向固定； 2 — 轴头配合长度等于齿轮轮毂宽度，齿轮固定不可靠； 3 — 轴端无倒角，轴承不便安装。
连轴齿轮
齿轮
1
2
3
2 正确结构图
错误分析图
错误原因： 1 — 连轴齿轮两端无倒角轮廓线；
2 — 齿轮左右两端均未轴向固定；
第十七章
§17-1 概述
轴的设计
§17-2 轴径的初步估算 §17-3 §17-4 轴的结构设计 轴的强度和刚度计算
§17-1
一、轴的主要功用
概述
1、支承轴上回转零件（如齿轮）
2、传递运动和动力
3、受弯矩，抵抗变形，保证轴上零件正常工作。
二、轴的分类
1、按承载情况分 转轴：既传递转矩（T）、又承受弯矩（M） 如：减速器中的轴。
齿轮 齿轮
轴承
轴承
卷筒
螺栓
卷筒
齿轮
齿轮
卷筒轴既受弯矩又受扭矩
卷筒轴只受弯矩
4）采用力平衡或局部相互抵消的办法减少轴的载荷。
斜齿轮： 两斜齿轮旋向应相同
行星齿轮减速器：多个行星轮均布
3.改变支点位置，改善轴的强度和刚度。
a)悬臂支承方案
b)简支支承方案
c)悬臂支承方案(正安装）
4.改善轴的表面质量 表面粗糙度和表面强化处理会对轴的疲劳强度产生影响。
3 — 缺少键联接，齿轮未周向固定。
1
2
3
正确答案
错误原因：
1.螺母无法安装； 2.应有螺纹退刀槽； 3.轴肩高度应低于轴承内圈高度。
1
2
3
正确答案
1. 轮毂上的键槽应贯穿，键连接应局部剖视； 2.套筒无法安装； 3. 轴颈处不应有键槽。
1
2
1.左侧键太长； 2.键连接画法错 误，且多个键 应位于同一母 线上。
F
等强度
阶梯轴
一、轴上零件的布置
轴颈：装轴承处 组成 轴头：装轮毂处 尺寸= 轴承内径； 直径与轮毂内径相当；
轴身：联接轴颈和轴头部分。
典型轴系结构
轴承盖 滚动轴承 齿轮 滚动轴承 轴承盖 键槽 联轴器
轴颈
轴身
轴头
轴颈
轴身
轴头
装配方案的比较：
二、各轴段直径和长度的确定 1、d：由载荷→dmin→由结构设计要求确定各段的d。 2、L：由轴上零件相对位置及零件宽度决定，同时考虑： 1）轴段长比轮毂宽小2~3mm——可靠定位。 2）传动件、箱体、轴承、联轴器等零件间距离(查手册)。
a）截面尺寸变化处 的应力集中
b）过盈配合处的应力集中
c）小孔处的应力集中
减小应力集中的措施： 1）用圆角过渡； 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。
B d/4 B
30˚ r
d
卸载槽
过渡肩环
凹切圆角
4）避免相邻轴径相差太大；
装”（“背对背”安装），轴承外圈窄边不应固定，而
外圈宽边应予固定； 5．齿轮无法装拆； 6．键槽应与联轴器处 键槽设置在同一方位上， 且键顶部与轮毂键槽之 间应有间隙,键应局部 剖开； 2 6 1 3 4 5 4 3
Ⅲ轴： 转轴 Ⅳ轴： 转轴 Ⅴ轴： 转动心轴
如何判断轴是否传递转矩： 从原动机向工作机画传动路线，若传动路 线沿该轴轴线走过一段距离，则该轴传递转矩。 如何判断轴是否承受弯矩： 该轴上除联轴器外是否还有其它传动零件， 若有则该轴承受弯矩，否则不承受弯矩。
2、按轴线形状分 光轴
直轴
阶梯轴
又可分为实心、空心（加工困难）
留螺纹退刀槽。
0.8
砂轮越程槽
螺纹退刀槽
3.相近直径轴段的过渡圆角、键槽、越程槽、退刀槽尺寸
尽量统一。
二）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。
六、提高轴强度和刚度的措施 1.减小应力集中 合金钢对应力集中比较敏感，应加以注意。 a）截面尺寸变化处的应力集中 轴的应力集中 发生的位置 b）过盈配合处的应力集中 c）小孔处的应力集中
1）表面愈粗糙疲劳强度愈低； 提高表面粗糙度。
2）表面强化处理的方法有： ▲ ▲ 表面高频淬火； 表面渗碳、氰化、氮化等化学处理；
▲
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。
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。
2、工作能力计算
a、有足够的强度— 疲劳强度、静强度；
b、有足够的刚度— 防止产生大的变形；
c、有足够的稳定性— 防止共振— 稳定性计算。 转轴的设计特点：不能首先通过精确计算确定轴的截面尺寸。
轴的设计步骤
选用合适的材料
强度和刚度计算
结构设计
轴的结构形状和尺寸
§17-2
一、按扭转强度估算轴径
轴径的初步估算
l
注意：轮毂宽度B > 轴头长度l，取l = B -（2~3）mm
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。
B
止动销 止动垫片 轴肩 止动垫片 止动销
螺钉
轴端挡圈
l
轴端挡圈
螺钉
注意：轮毂宽度B>轴头长度l ，取l = B- （2~3）mm
4．圆锥面----装拆方便，可兼作周向固定。宜用于高速、重 载及零件对中性要求高的场合。只用于轴端，常与轴端挡圈联 合使用，实现零件的双向固定。
传动轴：只受转矩，不受弯矩M=0，T≠0
如：汽车中联接变速箱与后桥之间的轴。
心轴：只承受弯矩（M），不传递转矩（T=0） 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？
转动心轴
问：自行车的前轮轴属于什么类型？
转动心轴
滑轮轴
自行车的中轴是转轴
固定心轴
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
锥面
止动垫片
螺钉 轴端挡圈
5．圆螺母与止动垫圈----固定可靠，可承受较大的轴向力， 但需切制螺纹和退刀槽，会削弱轴的强度。常用于轴上两零件 B 间距较大处，也可用于轴端。 圆螺母
l
止动垫圈
注意：零件宽度B > 轴长度l ，取l = B-（2~3）mm
为防松，需加止动垫圈或使用双螺母。
止动垫圈
6．弹性挡圈-----结构简单，但在轴上需切槽，会引起应力 集中，一般用于轴向力不大的零件的轴向固定。
锻造毛坯 焊接毛坯
铸造毛坯
尺寸较大或为提高强度的轴 大件锻造困难
形状复杂的轴、空心轴等
四、轴设计的主要问题与设计特点 失效形式：1、疲劳破坏— 疲劳强度校核。 2、变形过大— 刚度验算（如机床主轴）。 3、振动折断— 高速轴，自振频率与轴转速接近。 4、塑性变形— 短期尖峰载荷— 验算屈服强度。 设计的主要问题： 1、合理的结构设计— 保证轴上零件有可靠的 工作位置，装配、拆卸方便，周向、轴向固 定可靠，便于轴上零件的调整；
n——轴的转速，r/min。
对实心圆轴，设计计算式：
d
3
9.55 10 6 0.2[ T ]
3
P C n
3
P n
mm
C——与轴的材料和承载情况有关的系数。 计算说明： 1）求得的d为受扭部分的最小直径，通常为 轴端； 2）该轴段有键槽适当加大直径，单键槽增 大5%，双键槽增大10%，将所计算的直径 圆整为标准值，即：
曲轴：发动机专用零件
钢丝软轴：轴线可任意弯曲，传动灵活。
接头 动力源
驱动装置
钢丝软轴（外层为护套） 接头
钢丝软轴的绕制
三、轴的材料
对轴材料要求：轴的强度和刚度足够；材料的热处理性能和加 工工艺性好；材料来源广，价格适中。 1、碳素钢：30、35、45、50(正火或调质)，45应用最广。 价廉，对应力集中不敏感，良好的加工性。
2.合理布置轴上零件，改善轴的受力情况 1）使弯矩分布合理——把轴、毂配合分成两段，减小最大弯 矩值。 F F
不合理结构
合理结构
2）使转矩合理分配
输出轮 输入轮
1
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
3）改进轴上零件结构，减轻轴的载荷
正确答案
下图为双级斜齿圆柱齿轮减速器输出轴的轴系结构图，齿轮用
油润滑，轴承采用脂润滑。试分析轴系结构的错误，在有错误 处标明序号，说明原因并提出改正方法。
1．联轴器顶住端盖，产生摩擦磨损，应设计一定位轴肩；
2．轴承盖与轴应有间隙，并设有密封件； 3．应加调整垫片，箱体加工面与非加工面应分开； 4．轴承端面距箱体内壁应有一定距离，30000类轴承“反
d (1.05 ~ 1.10)d
双键槽 单键槽
3）轴的最小直径dmin应根据
d min d (满足轴强度要求）
满足该段轴上零件的孔 径要求
4）对于传动轴，精确计算；
5）对转轴，初估轴径dmin——结构设计，逐步阶梯化di
（∵ 支点、力作用点未知）；
6）对于转轴：算出dmin→结构设计→弯矩图→弯扭 合成强度计算；
P 9550 10 扭转强度条件： T n [ ] T T WT WT
τT、[τT]——轴的扭剪应力和许用扭剪应力，MPa； T——转矩，N· mm；
P——轴所传递的功率，kW； WT——轴的抗扭截面系数，mm3，对于实心圆轴 ， WT=πd3/16≈0.2d3； d——轴的直径，mm；
2、合金钢：40Cr、40MnB、20CrMnTi等，强度高、寿命 长，对应力集中敏感，价格较贵。用于重载、 小尺寸的轴。
注意：钢材 ∴用
种类 热处理 热处理 合金钢
对钢材弹性模量E影响很小，
不能提高轴的刚度。
问：当轴的刚度不足时，如何提高轴的刚度？ 3、合金铸铁、QT：铸造成形，吸振，可靠性低，品 质难控制，常用于凸轮轴、曲轴。 轴的毛坯： 圆钢棒料 尺寸小的轴
二、按经验公式估算轴径
对高速轴：
d＝(0.8－1.2)D
其中，D为电机轴径
对低速轴： d＝(0.3－0.4)a
其中，a为同级齿轮中心距
§17-3
轴的结构设计
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.轴和轴上零件应有确定的位置和可靠固定； 2.轴上零件应便于安装、拆卸和调整； 3.轴应具有良好的加工工艺性； 4.应有利于提高轴的强度和刚度。
销联接——用于固定不太重要，受力 不大，但同时需要轴向固定的零件。
五、轴的结构工艺性 ——便于加工、测量、维修及轴上零件的拆装 一）轴的加工工艺性要求
1. 不同轴段的键槽，应布置轴的同一母线上，以减少键槽加工 时的装卡次数；
a. 正确结构
b.不正确结构
2.需磨制轴段时，应留砂轮越程槽；需车制螺纹的轴段，应
2~3
2~3
四、轴上零件的周向固定
一）零件周向固定的目的 使零件能同轴一起转动，传递转矩。 二）常用周向固定 周向固定大多采用键、花键、过盈配合或销等联接形式来 实现。
键槽应百度文库计成同一加工直线。
键联接——制造简单，装拆方便。 用于传递转矩较大，对中性要求一 般的场合，应用最为广泛。
花键联接——承载能力高，定心好， 导向性好，但制造较困难，成本较 高。用于传递转矩大，对中性要求 高或导向性好的场合。 过盈配合联接——结构简单，定心 好，承载能力高，工作可靠，但装 配困难，对配合尺寸的精度要求较 高。
B
弹性挡圈
l
注意：零件宽度B > 轴长度l ，取l = B-（2~3）mm
7．紧定螺钉----结构简单，可兼作周向固定，传递不大的 力或力矩，不宜用于高速。
紧定螺钉
必须注意： 1）轴上零件一般均应作双向固定，可将各种方法联合使用。 2）保证固定可靠，防止过定位，L轴段长度=B轮毂宽-(2~3)mm。
d
r
r
h
b
R
h
c
D
d
D
轴肩 3）轴肩轴 环高度h
轴环
定位轴肩：高度h>C(或R) ,通常取h=(2～3)C或(2
～3)R或h=0.07d+(2～3) mm 滚动轴承：轴肩高度<滚动轴承内圈高度
非定位轴肩：为使零件装拆方便， 取h=(1～2)mm
d
2．套筒----常用于两个距离相近的零件之间，起定位和固 定的作用。套筒与轴之间配合较松，不宜用于转速较高 的轴上。 套筒 B
三、轴上零件的轴向固定 一）零件轴向固定的目的 防止零件沿轴向窜动，确保零件轴向准确位置。 二）常用轴向固定 定位高度h 组成 1.轴肩（或轴环） 由 过渡圆角r r r
h
h
D
D
轴肩
d
轴环
d
r b c
h h
r
R
D
D
轴肩
d
轴环
特点：定位可靠，能承受较大的轴向载荷，用于各类零件的轴 向定位和固定。 注意事项： 1）轴的过渡圆角半径r—— 应小于轴上零件的倒角C 或圆角 半径R； 2）轴环宽度b—— b1.4h ≥ 10 mm
轴 齿轮 套筒 滚动轴承
2 1 错误分析图
3 正确结构图
错误原因： 1 — 缺少键联接，齿轮未周向固定； 2 — 轴头配合长度等于齿轮轮毂宽度，齿轮固定不可靠； 3 — 轴端无倒角，轴承不便安装。
连轴齿轮
齿轮
1
2
3
2 正确结构图
错误分析图
错误原因： 1 — 连轴齿轮两端无倒角轮廓线；
2 — 齿轮左右两端均未轴向固定；
第十七章
§17-1 概述
轴的设计
§17-2 轴径的初步估算 §17-3 §17-4 轴的结构设计 轴的强度和刚度计算
§17-1
一、轴的主要功用
概述
1、支承轴上回转零件（如齿轮）
2、传递运动和动力
3、受弯矩，抵抗变形，保证轴上零件正常工作。
二、轴的分类
1、按承载情况分 转轴：既传递转矩（T）、又承受弯矩（M） 如：减速器中的轴。
齿轮 齿轮
轴承
轴承
卷筒
螺栓
卷筒
齿轮
齿轮
卷筒轴既受弯矩又受扭矩
卷筒轴只受弯矩
4）采用力平衡或局部相互抵消的办法减少轴的载荷。
斜齿轮： 两斜齿轮旋向应相同
行星齿轮减速器：多个行星轮均布
3.改变支点位置，改善轴的强度和刚度。
a)悬臂支承方案
b)简支支承方案
c)悬臂支承方案(正安装）
4.改善轴的表面质量 表面粗糙度和表面强化处理会对轴的疲劳强度产生影响。
3 — 缺少键联接，齿轮未周向固定。
1
2
3
正确答案
错误原因：
1.螺母无法安装； 2.应有螺纹退刀槽； 3.轴肩高度应低于轴承内圈高度。
1
2
3
正确答案
1. 轮毂上的键槽应贯穿，键连接应局部剖视； 2.套筒无法安装； 3. 轴颈处不应有键槽。
1
2
1.左侧键太长； 2.键连接画法错 误，且多个键 应位于同一母 线上。
F
等强度
阶梯轴
一、轴上零件的布置
轴颈：装轴承处 组成 轴头：装轮毂处 尺寸= 轴承内径； 直径与轮毂内径相当；
轴身：联接轴颈和轴头部分。
典型轴系结构
轴承盖 滚动轴承 齿轮 滚动轴承 轴承盖 键槽 联轴器
轴颈
轴身
轴头
轴颈
轴身
轴头
装配方案的比较：
二、各轴段直径和长度的确定 1、d：由载荷→dmin→由结构设计要求确定各段的d。 2、L：由轴上零件相对位置及零件宽度决定，同时考虑： 1）轴段长比轮毂宽小2~3mm——可靠定位。 2）传动件、箱体、轴承、联轴器等零件间距离(查手册)。
a）截面尺寸变化处 的应力集中
b）过盈配合处的应力集中
c）小孔处的应力集中
减小应力集中的措施： 1）用圆角过渡； 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。
B d/4 B
30˚ r
d
卸载槽
过渡肩环
凹切圆角
4）避免相邻轴径相差太大；
装”（“背对背”安装），轴承外圈窄边不应固定，而
外圈宽边应予固定； 5．齿轮无法装拆； 6．键槽应与联轴器处 键槽设置在同一方位上， 且键顶部与轮毂键槽之 间应有间隙,键应局部 剖开； 2 6 1 3 4 5 4 3
Ⅲ轴： 转轴 Ⅳ轴： 转轴 Ⅴ轴： 转动心轴
如何判断轴是否传递转矩： 从原动机向工作机画传动路线，若传动路 线沿该轴轴线走过一段距离，则该轴传递转矩。 如何判断轴是否承受弯矩： 该轴上除联轴器外是否还有其它传动零件， 若有则该轴承受弯矩，否则不承受弯矩。
2、按轴线形状分 光轴
直轴
阶梯轴
又可分为实心、空心（加工困难）
留螺纹退刀槽。
0.8
砂轮越程槽
螺纹退刀槽
3.相近直径轴段的过渡圆角、键槽、越程槽、退刀槽尺寸
尽量统一。
二）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。
六、提高轴强度和刚度的措施 1.减小应力集中 合金钢对应力集中比较敏感，应加以注意。 a）截面尺寸变化处的应力集中 轴的应力集中 发生的位置 b）过盈配合处的应力集中 c）小孔处的应力集中
1）表面愈粗糙疲劳强度愈低； 提高表面粗糙度。
2）表面强化处理的方法有： ▲ ▲ 表面高频淬火； 表面渗碳、氰化、氮化等化学处理；
▲
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。
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。
2、工作能力计算
a、有足够的强度— 疲劳强度、静强度；
b、有足够的刚度— 防止产生大的变形；
c、有足够的稳定性— 防止共振— 稳定性计算。 转轴的设计特点：不能首先通过精确计算确定轴的截面尺寸。
轴的设计步骤
选用合适的材料
强度和刚度计算
结构设计
轴的结构形状和尺寸
§17-2
一、按扭转强度估算轴径
轴径的初步估算
l
注意：轮毂宽度B > 轴头长度l，取l = B -（2~3）mm
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。
B
止动销 止动垫片 轴肩 止动垫片 止动销
螺钉
轴端挡圈
l
轴端挡圈
螺钉
注意：轮毂宽度B>轴头长度l ，取l = B- （2~3）mm
4．圆锥面----装拆方便，可兼作周向固定。宜用于高速、重 载及零件对中性要求高的场合。只用于轴端，常与轴端挡圈联 合使用，实现零件的双向固定。
传动轴：只受转矩，不受弯矩M=0，T≠0
如：汽车中联接变速箱与后桥之间的轴。
心轴：只承受弯矩（M），不传递转矩（T=0） 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？
转动心轴
问：自行车的前轮轴属于什么类型？
转动心轴
滑轮轴
自行车的中轴是转轴
固定心轴
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
锥面
止动垫片
螺钉 轴端挡圈
5．圆螺母与止动垫圈----固定可靠，可承受较大的轴向力， 但需切制螺纹和退刀槽，会削弱轴的强度。常用于轴上两零件 B 间距较大处，也可用于轴端。 圆螺母
l
止动垫圈
注意：零件宽度B > 轴长度l ，取l = B-（2~3）mm
为防松，需加止动垫圈或使用双螺母。
止动垫圈
6．弹性挡圈-----结构简单，但在轴上需切槽，会引起应力 集中，一般用于轴向力不大的零件的轴向固定。
锻造毛坯 焊接毛坯
铸造毛坯
尺寸较大或为提高强度的轴 大件锻造困难
形状复杂的轴、空心轴等
四、轴设计的主要问题与设计特点 失效形式：1、疲劳破坏— 疲劳强度校核。 2、变形过大— 刚度验算（如机床主轴）。 3、振动折断— 高速轴，自振频率与轴转速接近。 4、塑性变形— 短期尖峰载荷— 验算屈服强度。 设计的主要问题： 1、合理的结构设计— 保证轴上零件有可靠的 工作位置，装配、拆卸方便，周向、轴向固 定可靠，便于轴上零件的调整；
n——轴的转速，r/min。
对实心圆轴，设计计算式：
d
3
9.55 10 6 0.2[ T ]
3
P C n
3
P n
mm
C——与轴的材料和承载情况有关的系数。 计算说明： 1）求得的d为受扭部分的最小直径，通常为 轴端； 2）该轴段有键槽适当加大直径，单键槽增 大5%，双键槽增大10%，将所计算的直径 圆整为标准值，即：
曲轴：发动机专用零件
钢丝软轴：轴线可任意弯曲，传动灵活。
接头 动力源
驱动装置
钢丝软轴（外层为护套） 接头
钢丝软轴的绕制
三、轴的材料
对轴材料要求：轴的强度和刚度足够；材料的热处理性能和加 工工艺性好；材料来源广，价格适中。 1、碳素钢：30、35、45、50(正火或调质)，45应用最广。 价廉，对应力集中不敏感，良好的加工性。
2.合理布置轴上零件，改善轴的受力情况 1）使弯矩分布合理——把轴、毂配合分成两段，减小最大弯 矩值。 F F
不合理结构
合理结构
2）使转矩合理分配
输出轮 输入轮
1
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
3）改进轴上零件结构，减轻轴的载荷
正确答案
下图为双级斜齿圆柱齿轮减速器输出轴的轴系结构图，齿轮用
油润滑，轴承采用脂润滑。试分析轴系结构的错误，在有错误 处标明序号，说明原因并提出改正方法。
1．联轴器顶住端盖，产生摩擦磨损，应设计一定位轴肩；
2．轴承盖与轴应有间隙，并设有密封件； 3．应加调整垫片，箱体加工面与非加工面应分开； 4．轴承端面距箱体内壁应有一定距离，30000类轴承“反
d (1.05 ~ 1.10)d
双键槽 单键槽
3）轴的最小直径dmin应根据
d min d (满足轴强度要求）
满足该段轴上零件的孔 径要求
4）对于传动轴，精确计算；
5）对转轴，初估轴径dmin——结构设计，逐步阶梯化di
（∵ 支点、力作用点未知）；
6）对于转轴：算出dmin→结构设计→弯矩图→弯扭 合成强度计算；