机械设计考研辅导课件第十二章 轴.ppt
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机械设计第讲义12章
三、滑动轴承的特点及应用
潜水排污泵用于输送含有 坚硬固体、纤维的液体， 以及特别脏、粘滑动轴和承概述滑2 的液 体。
(7)在特殊条件下(水、腐蚀性介质）工作的轴承，如军舰推 进器的轴承。
12-1 概述
2、滑动轴承的分类
径向轴承
a.根据承受载荷的方向分为:
推力轴承
动压滑动轴承 液体润滑滑动轴承
b.根据润滑状态，
三、滑动轴承的特点及应用
(５)根据装配要求必须制成剖分式的轴承，如曲轴
轴承。
滑动轴承概述2
这是什么 轴？
三、滑动轴承的特点及应用 (6)径向尺寸受限制时。
观察纺纱机纱锭 之间排列有何特 点？
滑动轴承概述2
三、滑动轴承的特点及应用
(7)在特殊条件下(水、腐蚀性介质）工作的轴承。
滑动轴承概述2
工程机械的特点是， 在定期润滑的条件 下在脏的环境下可 靠运行
机械设计第12章
教学目标与教学重点
1、了解摩擦、磨损、润滑的基本知识；
教 2、熟悉滑动轴承的分类、特点及应用；
学 目
3、熟悉滑动轴承的主要失效形式及材料选择，轴瓦结构；
标 4、掌握不完全液体摩擦滑动轴承的条件性计算方法;
5、熟悉流体动压方程的基本假设以及方程的推导过程；
6、掌握动压油膜形成原理及必要条件。
多材料、对开式薄壁轧制轴瓦
二、轴瓦的定位方法
目的：防止轴瓦与轴承座之间产生轴向和周向的相 对移动。
轴向 凸缘定位 ----将轴瓦一端或两端做凸缘。 定位 凸耳(定位唇)定位
油杯座孔
螺栓
螺母
套管 上轴瓦
轴承盖 下轴瓦 轴承座
对开式轴承(剖分轴套)
对开式轴承(整体轴套)
机械设计基础课件 第12章 轴和联轴器
1. 拟定轴上零件的装配方案
方 案 一
方 案 二
2．轴上零件的定位
周向定位（键、花键、过盈配合、销和紧定螺钉等）
轴向定位
轴肩、轴环 用于轴向力比较大的场合。
套筒 用于零件之间尺寸较小的场合，与轴间隙配合。
圆螺母 +止动垫片 用于较大轴向力的轴端及不宜用定位套筒的场合。 轴端挡圈 用于轴端。
弹性挡圈 紧定螺钉
3）为便于滚动轴承的拆卸，安装滚动轴承处的定位轴肩高度应低 于轴承内圈端面厚度，具体尺寸可查阅相关滚动轴承标准。
下一页
(2)确定各轴段的长度 各轴段的长度尺寸，主要由轴上零件与轴配合部
分的轴向尺寸、相邻零件之间的距离、轴向定位以 及轴上零件的装配和调整空间等因素决定。
l1＝l2＋（2～3）mm
上一页
1158'8"
求：设计此轴结构，并校核其强度。
解题步骤
解
1.选择轴的材料及热处理方式
45钢，调质，查表13-1
B 640 MPa S 355 MPa 1 275MPa
1 155 MPa [ 1] 60MPa
下一页
2. 最小轴径估算
d C3 P n
P=15 kW, C=115
②按轴线形状可分为曲轴、直轴和钢细软轴。
③按传递载荷分为心轴、传动轴和转轴。
心轴：只承受弯矩 M ；不受转矩 T 。 传动轴：只承受转矩 T；只承受弯矩M 。 转轴：既受弯矩 M 又受转矩 T 。
心轴、光轴
固定心轴
钢细软轴 曲轴
转轴
二、轴设计的主要内容
1.设计内容：结构设计和工作能力计算。 2.设计步骤:
n＝500 r/min
dmin
115 3
《机械设计基础》 课件 第12章轴承
3、校核轴承的工作能力
轴承工作能力计算主要包括:
(1)验算轴承的平均压强p
(2)验算轴承的pv值
4、确定轴承与轴颈之间的间隙
例12-1
返回本节
表12-1 常用轴承材料的性能及应用
机械设计基础
返回
验算轴承的平均压强p
机械设计基础
为了防止轴承产生过度磨损，应限制轴承的平均压强，即：
p F p
bd
由径向滑动轴承的结构知，轴瓦是轴承与轴颈直接接触的零件， 有整体式与剖分式，如图所示，分别用于整体式轴承与剖分式轴承。
二、推力滑动轴承的结构
工作时承受轴向载荷的滑动轴承称为止推滑动轴承，其结构如图。
三、轴承的材料
轴承材料是指与轴颈直接接触的轴瓦或轴承衬的材料。由滑动轴 承的失效形式可知，轴承材料应具有的性能。
返回本节
调心式
机械设计基础
调心式滑动轴承利用轴瓦与轴承座间的球面配合使轴瓦可在一定 角度范围内摆动，以适应轴受力后产生的弯曲变形，从而避免轴与 轴承两端的局部接触和局部磨损。但球面不易加工，故只用于轴承 的宽径比b/d>1.5～1.75的轴承。
返回本节
轴瓦
机械设计基础
为了便于给轴承加注润滑油，在轴瓦上做出油孔与油沟，使摩擦表 面得到润滑。剖分式轴瓦常用的油沟形式如图所示。
本讲小结
一、轴承的分类、结构和材料（熟悉）
机械设计基础
二、滑动轴承的润滑（润滑剂与润滑装置）（熟练掌握）
三、非液体摩擦滑动轴承的设计计算（熟练掌握）
四、液体摩擦滑动轴承的工作原理（了解）
第一节 概述
根据工作时的摩擦性质，可把轴承分为 滑动摩擦轴承(简称滑动轴承)
滚动摩擦轴承(简称滚动轴承）
《机械基础》第十二章轴承课件
02 新知学习
二、滚动轴承的代号
深沟球轴承
（3）制冷系统的工作原理
压缩机不运转同时尺，将寸蒸发的器轴内产承生的低压带低防温蒸尘气盖吸入的气轴缸，承经过压缩外，圈使蒸上气有的压止力和动温槽度分的别轴增高承到（70～
80℃，1 500 kPa）后排入冷凝器。 在冷凝器中，高温高压的制冷剂气体与外面的空气进行热交换，放出热量使制冷剂冷凝成高压液体（50～60℃，
二、蜗轮 （1）与蜗杆组成交错轴齿轮副且轮齿沿着齿宽方向呈内凹弧形的斜 齿轮称为蜗轮 （2）蜗轮一般在滚齿机上用与蜗杆形状和参数相同的滚刀或飞刀加 工而成
02 新知学习
深沟球轴承用保持架
保持架
圆锥滚子轴承用保持架
02 新知学习
2．滚动轴承的类型 滚动轴承： （3）向制心冷系轴统承的工和作推原理力轴承
02 新知学习
3）常用轴承尺寸系列代号
（3）制冷系统的工作原理
压缩机运转时，将蒸发器内产生的低压低温蒸气吸入气缸，经过压缩，使蒸气的压力和温度分别增高到（70～ 80℃，1 500 kPa）后排入冷凝器。
在冷凝器中，高温高压的制冷剂气体与外面的空气进行热交换，放出热量使制冷剂冷凝成高压液体（50～60℃， 1 500 kPa），然后流入储液干燥器，并经过过滤干燥后流出。
1 500 kPa），然后流入储液干燥器，并经过过滤干燥后流出。 经过膨胀阀的节流作用，制冷剂以低压的气液混合状态进入蒸发器。在蒸发器里，低压制冷剂液体沸腾汽化，
吸收车厢内空气的热量，然后又进入压缩机进行下一轮循环。这样，制冷剂便在封闭的系统内经过压缩、冷凝、节
流和蒸发四个过程，完成了一个制冷循环。
1 500 kPa），然后流入储液干燥器，并经过过滤干燥后流出。 经过膨胀阀的节流作用，制冷剂以低压的气液混合状态进入蒸发器。在蒸发器里，低压制冷剂液体沸腾汽化，
浙大机械设计考研辅导课件第十二章 轴
§12-1 轴的功用和浙类江大学型专用
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
型
直轴
按轴的形状分有： 曲轴
§12-1 轴的功用和浙类江大学型专用
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
当轴上有两处动力输出时，为了减小轴上的载荷， 应将输入轮布置在中间。
输出 输入
输出 输出 输入
T1
合理
T2
Tmax = T1
T2
T1 T1+T2
T1+T2
不合理 Tmax= T1+T2
2.减小应力集中
浙江大学专用
合金钢对应力集中比较敏感，应加以注意。
应力集中出现在截面突然发生变化的。
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。
轴端挡圈 带轮 轴承盖
套筒 齿轮 滚动轴承
典型 轴系 结构
一、制造安装要求
浙江大学专用
上，且紧可能采用同一规格的键槽截面尺寸。
键槽应设计成同一加工直线
四、改善轴的受力状况，减小应力集中 浙江大学专用 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。
第12章(23)教材配套课件
第12章 轴 图 12-7 轴肩过渡结构
第12章 轴
② 当轴与轮毂为过盈配合时，配合边缘处会产生较大的 应力集中(见图12-8(a))。为了减小应力集中，可在轮毂上或轴 上开减载槽(见图12-8(b)、(c))，或者加大配合部分的直径(见 图12-8(d))。由于配合的过盈量愈大，引起的应力集中也愈严 重，因此在设计中应合理选择零件与轴的配合。
轴主要由轴颈、轴头、轴身三部分组成。轴上被支承的部 位称为轴颈；与传动零件相配合的部位称为轴头，外伸轴头又 称为轴伸；联接轴颈和轴头的部分称为轴身。轴上截面尺寸变 化的部位称为轴肩，主要用于轴上零件的轴向定位和固定；轴 上直径最大而两侧形成递减轴肩的部分称为轴环。
第12章 轴
12.1.2 轴的失效形式和设计准则 轴的失效形式与所产生应力的性质和大小、轴材料的力
对配合轴段进行表面强化处理，可有效提高轴的抗疲劳能 力。表面强化处理的方法有表面高频淬火，表面渗碳、氮化、 氰化及碾压、喷丸处理。强化处理后可使轴的表层产生预压应 力从而提高轴的抗疲劳能力。
第12章 轴
12.2.5 轴的结构工艺性 轴的结构工艺性是指轴的结构形式应便于加工和装配轴上
的零件，并且生产率高，成本低。一般来说，轴的结构越简单， 工艺性越好。因此，在满足使用要求的前提下，轴的结构形式 应尽量简化。设计时应注意以下几方面的问题。
球墨铸铁和高强度铸铁适用于形状复杂的轴，且具有价格低 廉、吸振性和耐磨性好、对应力集中敏感性低等优点。
轴的常用材料牌号、机械性能和应用举例如表12-2所示。
第12章 轴
第12章 轴
第12章 轴
12.2 轴的结构设计
12.2.1 轴结构设计的原则 轴结构设计应遵循的原则是： (1) 轴的结构形状应满足使用要求。零件在轴上的定位要
机械设计4[1].12#滑动轴承
![机械设计4[1].12#滑动轴承](https://img.taocdn.com/s3/m/fcef3f1ec5da50e2524d7fbc.png)
15
§4-4 流体润滑原理简介
(一)流体动力润滑:两相对运动的摩擦表面借助 流体动力润滑: 于相对速度而产生的粘性流体膜来平衡外载荷; 于相对速度而产生的粘性流体膜来平衡外载荷; (二)弹性流体动力润滑:高副接触中,接触应力 弹性流体动力润滑: 使表面产生局部弹性变形,在接触区形成弹性流 体动力润滑状态; (三)流体静力润滑:将加压后的流体送入摩擦表 流体静力润滑: 面之间,利用流体静压力来平衡外载荷;
du 即 : τ = η ( 4 6) dy
剪切 应力 动力 粘度 速度 梯度
Uh h u
x
y
u=0
13
b)运动粘度与动力粘度的换算关系: η 2 ν= m / s 粘—温曲线见 图4-9 密度 ρ
动力粘度η:主要用于流体动力计算.Pas 动力粘度 运动粘度ν:使用中便于测量.m2/s 运动粘度 2.油性(润滑性):润滑油在摩擦表面形成各种吸附膜 油性
23
径向轴承, 滑动轴承 :径向轴承,止推轴承
24
§12-2 径向滑动轴承的结构
整体式径向滑动轴承
对开式径向滑动轴承 对开式径向滑动轴承 径向
图15-18 斜剖 分式径向 径向滑动 分式径向滑动 轴承
25
26
27
28
29
§12-2 径向滑动轴承的结构
调心滑动轴承
可调间隙的滑动轴承
30
滑动轴承
MPa m / s
v=
πn ( d1 + d 2 )
60 × 1000 × 2
≤ [v ]
m/s
44
(上式中各参数见表12-6) 上式中各参数见表 )
中南大学考研试题
设计计算非液体滑动轴承时要验算: 设计计算非液体滑动轴承时要验算 1) ; 其目的是 p ≤ [ p] 2) 3)
§4-4 流体润滑原理简介
(一)流体动力润滑:两相对运动的摩擦表面借助 流体动力润滑: 于相对速度而产生的粘性流体膜来平衡外载荷; 于相对速度而产生的粘性流体膜来平衡外载荷; (二)弹性流体动力润滑:高副接触中,接触应力 弹性流体动力润滑: 使表面产生局部弹性变形,在接触区形成弹性流 体动力润滑状态; (三)流体静力润滑:将加压后的流体送入摩擦表 流体静力润滑: 面之间,利用流体静压力来平衡外载荷;
du 即 : τ = η ( 4 6) dy
剪切 应力 动力 粘度 速度 梯度
Uh h u
x
y
u=0
13
b)运动粘度与动力粘度的换算关系: η 2 ν= m / s 粘—温曲线见 图4-9 密度 ρ
动力粘度η:主要用于流体动力计算.Pas 动力粘度 运动粘度ν:使用中便于测量.m2/s 运动粘度 2.油性(润滑性):润滑油在摩擦表面形成各种吸附膜 油性
23
径向轴承, 滑动轴承 :径向轴承,止推轴承
24
§12-2 径向滑动轴承的结构
整体式径向滑动轴承
对开式径向滑动轴承 对开式径向滑动轴承 径向
图15-18 斜剖 分式径向 径向滑动 分式径向滑动 轴承
25
26
27
28
29
§12-2 径向滑动轴承的结构
调心滑动轴承
可调间隙的滑动轴承
30
滑动轴承
MPa m / s
v=
πn ( d1 + d 2 )
60 × 1000 × 2
≤ [v ]
m/s
44
(上式中各参数见表12-6) 上式中各参数见表 )
中南大学考研试题
设计计算非液体滑动轴承时要验算: 设计计算非液体滑动轴承时要验算 1) ; 其目的是 p ≤ [ p] 2) 3)
机械设计基础第12章PPT
4
第12章 机械的平衡与
调速
【生产机器 应用导入例】
风机调速节能
图12-1 风机
5
12.1 机械的平衡
12.1.1刚性回转件的静平衡
1
第12章 2 机械的平衡与3
调速 4
为了使回转件的惯性力得以平衡，必须采用 在刚性回转件上加减平衡质量的方法，
使 其质心回到回转轴线上，即刚性回转 件的静平衡
F1 +F2 +F3 +Fb =0 m1 r1 +m2 r2 +m3 r3 +mb rb =0
12.2.1机械的运转过程及速度波动
第12章 机械的平衡与
调速
图12-5 机械的运转过程
1.启动阶段
机械系统从静止状态启动到开始正常工
作的过程称为启动阶段。系统动能由零 上升到 E，内驱动力所做的功Wd 大于阻 抗力所消耗的功Wr ，即
Wd - Wr =E > 0
2.稳定运转阶段
机械系统以平均角速度ωm保持稳 定运转或在其正常工作速度所对
2.机械速度波动的程度 可以用机械运转速度不 均匀系数δ来表示
max min m
[ } 表12-1
9
12.2 机械速度的波动及调节
12.2.2 机械速度波动的调节
1.周期性速度波动的调节
机械稳定运转时，机械运转速度不均匀系数的容许范围内， 必须确定机器所需的飞轮转动惯量。最大盈亏功为
第12章 机械的平衡与
调速
Amax
Emax
Emin
1 2
J
(
2 max
2 min)ຫໍສະໝຸດ J m2 飞轮转动惯量
图 12-7 机器 曲线及其主轴角速度分析
第12章 机械的平衡与
调速
【生产机器 应用导入例】
风机调速节能
图12-1 风机
5
12.1 机械的平衡
12.1.1刚性回转件的静平衡
1
第12章 2 机械的平衡与3
调速 4
为了使回转件的惯性力得以平衡，必须采用 在刚性回转件上加减平衡质量的方法，
使 其质心回到回转轴线上，即刚性回转 件的静平衡
F1 +F2 +F3 +Fb =0 m1 r1 +m2 r2 +m3 r3 +mb rb =0
12.2.1机械的运转过程及速度波动
第12章 机械的平衡与
调速
图12-5 机械的运转过程
1.启动阶段
机械系统从静止状态启动到开始正常工
作的过程称为启动阶段。系统动能由零 上升到 E，内驱动力所做的功Wd 大于阻 抗力所消耗的功Wr ，即
Wd - Wr =E > 0
2.稳定运转阶段
机械系统以平均角速度ωm保持稳 定运转或在其正常工作速度所对
2.机械速度波动的程度 可以用机械运转速度不 均匀系数δ来表示
max min m
[ } 表12-1
9
12.2 机械速度的波动及调节
12.2.2 机械速度波动的调节
1.周期性速度波动的调节
机械稳定运转时，机械运转速度不均匀系数的容许范围内， 必须确定机器所需的飞轮转动惯量。最大盈亏功为
第12章 机械的平衡与
调速
Amax
Emax
Emin
1 2
J
(
2 max
2 min)ຫໍສະໝຸດ J m2 飞轮转动惯量
图 12-7 机器 曲线及其主轴角速度分析
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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
浙江大学专用
d 卸载槽 也可以在轮毂上增加卸载槽
过渡肩环
凹切圆角
§12-4 轴的强度计算
一、 按扭转强度计算 轴的强度设计应根据轴的承载情况，采 用相应的计算方法，常用方法有两种。
对于只传递扭转的圆截面轴，强度条件为：
材料及热处理
毛坯直径 mm
硬度 强度极限σb 屈服极限σs 弯曲疲劳极限σ-1
HBS
MPa
应用说明
Q235
440
240
200
用于不重要或 载荷不大的轴
35 正火
≤100
149 ~187
520
270
浙江大学专用
有较好的塑性
250
和适当的强度， 可用于一般曲
轴、转轴。
§12-3 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.轴应便于制造，轴上零件要易于装拆；(制造安装)
h CC11 D
r d
h D
rR R
d
h≈(0.07d+3)~(0.1d+5)mm
b≈1.4h(与滚动轴承相配合处的h和b值,见轴承标准)
浙江大学专用
轴向力较小时，可采弹性挡圈或紧定螺钉来实现。
周向固定大多采用键、花键、或过盈配合等联接形 式来实现。为了加工方便，键槽应设计成同一加工直线
上，且紧可能采用同一规格的键槽截面尺寸。
型 按轴的形状分有：
自行车
车厢重力
前轮轴
前叉
支撑反力
浙江大学专用
转动心轴 火车轮轴
前轮轮毂 固定心轴
§12-1 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
型
直轴
按轴的形状分有：
第十二章 轴
§12-1 §12-2 §12-3 §12-4
轴的功用和分类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
轴的材料
低廉等优点。
轴的结构设计
轴的强度计算
§12-5 轴的刚度计算 §12-6 轴的振动及振动稳定性概念
浙江大学专用
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 本章只研究直轴
按轴的形状分有： 曲轴
挠性钢丝轴
设计任务：选材、结构设计、强度和刚度计算、确 定尺寸等
浙江大学专用
§12-2 轴的材料 为了改善力学性能
种 碳素钢：35、45、50、Q235 正火或调质处理。 类 合金钢: 20Cr、20CrMnTi、40CrNi、38CrMoAlA等
§12-1 轴的功用和分类
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：
类 型 按轴的形状分有：
浙江大学专用
带式运 输机
电动机
减速器 转轴
§12-1 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：
浙江大学专用
§12-1 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
型
直轴
按轴的形状分有： 曲轴
浙江大学专用
§12-1 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。
键槽应设计成同一加工直线
浙江大学专用
四、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。
当轴上有两处动力输出时，为了减小轴上的载荷， 应将输入轮布置在中间。
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。
轴端挡圈 带轮 轴承盖 套筒 齿轮 滚动轴承
典型 轴系 结构
浙江大学专用
一、制造安装要求 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。零件的安装次序 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。
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 按轴的形状分有：
发动机
传动轴
后桥
浙江大学专用
§12-1 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
倒角
①②
③
④ ⑤⑥ ⑦
浙江大学专用
二、轴上零件的定位 轴肩----阶梯轴上截面变化之处。起轴向定位作用。 零件的轴向定位由轴肩或套筒来实现。
4、5间的轴肩使齿轮在轴上定位，1、2间的轴肩使带轮定位，6、7间的轴肩使右端滚动轴承定位。
套筒
轴肩
浙江大学专用
三、轴上零件的固定
轴向固定由轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈来实现。
用途：碳素结构钢因具有较好的综合力学性能，应用较 多，尤其是45钢应用最广。合金钢具有较高的力学性能， 但价格较贵，多用于有特殊要求的轴。
轴的毛坯:一般用圆钢或锻件，有时也用铸钢或有成本低廉、吸振性较好、对应力集中的敏感较低、强度较好等优点。
表14-1 轴的常用材料及其主要力学性能
输出 输入 输出
方案 a
T 方案b
Q
Q
输出 输出 输入
T1
合理
浙江大学专用
T2
Tmax = T1
T2
T1+T2 T1
不合理
T1+T2
Tmax= T1+T2
2.减小应力集中 合金钢对应力集中比较敏感，应加以注意。 应力集中出现在截面突然发生变化的。 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、
齿轮受轴向力时，向右是通过4、5间的轴肩，并由6、7间的轴肩顶在滚动轴承的内圈上； 向左则通过套筒顶在滚动轴承的内圈上。带轮的轴向固定是靠1、2间的轴肩和轴端当圈。
浙江大学专用
双向固定
无法采用套筒或套筒太长时，可采用双圆螺母加以固定。 装在轴端上的零件往往采用轴端挡圈固定。
双圆螺母
轴端挡圈
轴肩的尺寸要求: r <C1 或 r < R b
30˚
B R d/4
B位置d/4
r
浙江大学专用
d 卸载槽 也可以在轮毂上增加卸载槽
过渡肩环
凹切圆角
§12-4 轴的强度计算
一、 按扭转强度计算 轴的强度设计应根据轴的承载情况，采 用相应的计算方法，常用方法有两种。
对于只传递扭转的圆截面轴，强度条件为：
材料及热处理
毛坯直径 mm
硬度 强度极限σb 屈服极限σs 弯曲疲劳极限σ-1
HBS
MPa
应用说明
Q235
440
240
200
用于不重要或 载荷不大的轴
35 正火
≤100
149 ~187
520
270
浙江大学专用
有较好的塑性
250
和适当的强度， 可用于一般曲
轴、转轴。
§12-3 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.轴应便于制造，轴上零件要易于装拆；(制造安装)
h CC11 D
r d
h D
rR R
d
h≈(0.07d+3)~(0.1d+5)mm
b≈1.4h(与滚动轴承相配合处的h和b值,见轴承标准)
浙江大学专用
轴向力较小时，可采弹性挡圈或紧定螺钉来实现。
周向固定大多采用键、花键、或过盈配合等联接形 式来实现。为了加工方便，键槽应设计成同一加工直线
上，且紧可能采用同一规格的键槽截面尺寸。
型 按轴的形状分有：
自行车
车厢重力
前轮轴
前叉
支撑反力
浙江大学专用
转动心轴 火车轮轴
前轮轮毂 固定心轴
§12-1 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
型
直轴
按轴的形状分有：
第十二章 轴
§12-1 §12-2 §12-3 §12-4
轴的功用和分类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
轴的材料
低廉等优点。
轴的结构设计
轴的强度计算
§12-5 轴的刚度计算 §12-6 轴的振动及振动稳定性概念
浙江大学专用
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 本章只研究直轴
按轴的形状分有： 曲轴
挠性钢丝轴
设计任务：选材、结构设计、强度和刚度计算、确 定尺寸等
浙江大学专用
§12-2 轴的材料 为了改善力学性能
种 碳素钢：35、45、50、Q235 正火或调质处理。 类 合金钢: 20Cr、20CrMnTi、40CrNi、38CrMoAlA等
§12-1 轴的功用和分类
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：
类 型 按轴的形状分有：
浙江大学专用
带式运 输机
电动机
减速器 转轴
§12-1 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：
浙江大学专用
§12-1 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
型
直轴
按轴的形状分有： 曲轴
浙江大学专用
§12-1 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。
键槽应设计成同一加工直线
浙江大学专用
四、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。
当轴上有两处动力输出时，为了减小轴上的载荷， 应将输入轮布置在中间。
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。
轴端挡圈 带轮 轴承盖 套筒 齿轮 滚动轴承
典型 轴系 结构
浙江大学专用
一、制造安装要求 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。零件的安装次序 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。
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 按轴的形状分有：
发动机
传动轴
后桥
浙江大学专用
§12-1 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
倒角
①②
③
④ ⑤⑥ ⑦
浙江大学专用
二、轴上零件的定位 轴肩----阶梯轴上截面变化之处。起轴向定位作用。 零件的轴向定位由轴肩或套筒来实现。
4、5间的轴肩使齿轮在轴上定位，1、2间的轴肩使带轮定位，6、7间的轴肩使右端滚动轴承定位。
套筒
轴肩
浙江大学专用
三、轴上零件的固定
轴向固定由轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈来实现。
用途：碳素结构钢因具有较好的综合力学性能，应用较 多，尤其是45钢应用最广。合金钢具有较高的力学性能， 但价格较贵，多用于有特殊要求的轴。
轴的毛坯:一般用圆钢或锻件，有时也用铸钢或有成本低廉、吸振性较好、对应力集中的敏感较低、强度较好等优点。
表14-1 轴的常用材料及其主要力学性能
输出 输入 输出
方案 a
T 方案b
Q
Q
输出 输出 输入
T1
合理
浙江大学专用
T2
Tmax = T1
T2
T1+T2 T1
不合理
T1+T2
Tmax= T1+T2
2.减小应力集中 合金钢对应力集中比较敏感，应加以注意。 应力集中出现在截面突然发生变化的。 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、
齿轮受轴向力时，向右是通过4、5间的轴肩，并由6、7间的轴肩顶在滚动轴承的内圈上； 向左则通过套筒顶在滚动轴承的内圈上。带轮的轴向固定是靠1、2间的轴肩和轴端当圈。
浙江大学专用
双向固定
无法采用套筒或套筒太长时，可采用双圆螺母加以固定。 装在轴端上的零件往往采用轴端挡圈固定。
双圆螺母
轴端挡圈
轴肩的尺寸要求: r <C1 或 r < R b