机械制图：第11章 轴-结构设计及强度计算 (2)

（3）轴端挡圈和弹性挡圈定位
3.弹性挡圈
（4）圆螺母定位
双螺母固定 单螺母加止动垫片
圆螺 母
双螺母固定
止退垫 圈
单螺母加止动垫片
4.圆螺母和 止退垫圈
（5）圆锥面定位、紧定螺钉定位和弹性挡圈定位
2. 零件的周向定位
周向定位的目的―限制轴上零件相对轴的转动 周向定位的常见形式 键联接，销联接，紧定螺钉联接和过盈配合等
轴的结构设计
轴结构设计的内容: 定出轴的合理外形和全部结构尺寸 轴的结构设计要考虑的因素
1 轴上零件的安装要求 2 轴上零件的定位要求 3 轴的制造工艺性要求
4 轴的受力合理、应力集中尽量小
轴的组成
轴头：轴和旋转零件的配合部分。其直径应与相配零件的轮毂 内径一致，并采用标准直径
轴颈：轴和轴承配合的部分称为轴颈其直径应符合轴承内径标准
11.1 轴的分类
按承载情况
心轴
转轴
传动轴
只承受 弯矩
既承受弯矩 又承受扭矩
只传递 扭矩
按其它情况 光轴、阶梯轴 实心轴、空心轴 直轴、曲轴 圆截面、非圆截面轴
心轴： 用来支承转动零件， 只承受弯矩而不传递转矩。
例：自行车的前轮轴。自行车工
w
M W
作时前轮轮毂和滚珠一起相对于
前叉和车轴转动，而车轴本身不
优点：结构简单、定位可靠，对轴的强度削弱小 适用场所：轴上两零件的轴向距离不太大，转速不太高
F 太长
轴承定位轴肩(套筒)不能过高(以便拆卸)
轴的长度应短于与之相配合零件的榖宽（定位可靠）
l B (2 ~ 3)mm
lB
B
B
l
l
定位可靠
定位不可靠
定位－ 零件有准确的工作位置 固定－ 零件在轴上的位置牢固可靠
H
MH
T
分析1：图示各轴属于何种类型轴？
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ轴―传动轴
Ⅱ轴 ―转轴
Ⅳ
Ⅲ轴 ―心轴
Ⅳ 轴 ―心轴
分析2：自行车各轴属于何种类型轴？ 前轮轴―心轴 角蹬轴―传动轴(或转轴） 后轮轴―心轴(或转轴）
2.按轴线形状分类
直轴、曲轴、钢丝软轴
3.按轴的外形分
光轴、阶梯形轴
4.按轴的心部状态分
实心轴、空心轴
H7 r6
φd
键联接
销联接
过盈配合
（1） 轴肩定位 （2） 套筒定位 （3）轴端挡圈和弹性挡圈定位 （4）圆螺母定位 （5）圆锥面定位、紧定螺钉定位和弹性挡圈定位 2. 零件的周向定位
一 概述 二轴的分类 三轴的材料及结构设计 四 轴径的计算
作业：11-1、2、3、7
（一）教学要求 1、了解轴的分类 2、掌握轴结构设计重点与难点 3、掌握轴的强度计算方法
1111.1.1 轴轴的的分分类类
（一）轴的用途及分类 1 轴的功用
轴是组成机器的重要零件之一，轴的主要功用 是支承旋转零件、传递转矩和运动。
h=（0.07~0.1）d必度须，低以于便轴拆承卸内轴圈承端面的高 h―轴肩的高度
d―与零件相配处轴的直径
r—轴肩处过渡圆角半径 h—榖孔倒角高度
h
r
r＜h 定位准确
r＞h 未实现定位
为了使零件能靠轴肩准确定位，轴肩 处的过渡圆角半径r必须小于零件榖孔 端部的圆角半径R或倒角高度h
（2） 套筒定位
轴加工的工艺结构
2×45°
2×45°
倒角
键槽应在同一母线上
。
。
锥面
一.轴的结构与形状
• 为了退出刀具 或使砂轮可稍越 过加工面，不使 刀具或砂轮损坏， 且在装配时能使 相邻零件靠紧， 常在待加工面的 末端加工出退刀 槽或越程槽
1. 轴加工的工艺结构-砂轮越程槽
砂轮越程槽
一.轴的常见结构与形状 1. 轴加工的工艺结构-倒角、轴肩
2.合金2钢0Cr、20CrMnTi、40Cr 35SiMn、35CrMo
3.球墨铸铁 QT500-5、QT600-2
选择碳素钢或合金钢依据的准则为：
强度、耐磨性、抗冲击能力及特殊要求
轴的结构设计
轴结构设计的内容: 定出轴的合理外形和全部结构尺寸
影响轴结构的因素
轴的结构主要与下列因素有关 ① 载荷的性质、大小、方向及分布情况 ② 轴上零件的数目和布置情况； ③ 零件在轴上的定位及固定方法 ④ 轴承的类型及尺寸； ⑤ 轴的加工工艺及装配方法等。
定位的分类
1 轴向定位 2 周向定位
（1） 轴肩定位
轴肩的分类 定位轴肩 非定位 轴肩
定位轴肩: h ＝3~5 mm
非定位轴肩 便于装配:h=(0.5 ～ 1)mm
轴肩定位的优点 方便可靠
轴肩定位的缺点 轴的截面加大
F h
轴的截面突变处应力集中大
轴肩定位应用场所
轴向力较大的场所
应力集中
定位轴肩的尺寸要滚求动轴承的定位轴肩的高度
为了便于装配，轴颈和轴头的端部均应有倒角。 轴身
轴身：连接轴颈与轴头部分
轴身
轴端：轴的两端
轴百度文库：用作零件轴向固
定的台阶部分称为轴肩 轴环：环形部分称为轴端
轴环。
轴端
轴颈 轴头
轴颈
（三）轴的加工和装配工艺性
轴的结构形状和尺寸应尽量满足加工、装配和维修 的要求。为此，常采用以下措施： 1.当某一轴段需车制螺纹或磨削加工时，应留有退刀槽或 砂轮越程槽。 2.轴上所有键槽应沿轴的同一母线布置。 3.为了便于轴上零件的装配和去除毛刺，轴及轴肩端部一 般均应制出45º的倒角。 4.为便于加工，应使轴上直径相近处的圆角、倒角、键槽、 退刀槽和越程槽等尺寸一致。
• 为了便于装配和去除锐边、毛刺，在轴和孔的端部应加工成倒角 • 在轴肩处为了避免应力集中而产生裂纹，一般应加工成圆角 • 45°倒角尺寸注法如图
倒角
锥面
圆角
。
。
轴上零件的定位
轴上零件的定位是为了保证传动件在轴上有准确的安 装位置；固定则是为了保证轴上零件在运转中保持原位 不变。作为轴的具体结构，既起定位作用又起固定作用。
轴设计的 主要任务
工作能力设 计的内容
轴设计的主要任务
结构设计 工作能力设计 强度计算―针对所有受力、力矩作用轴 刚度计算―针对受力大的细长轴 振动稳定性计算―针对高速运转的轴
多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度 强度计算的目的是防止轴的断裂和塑性变形
轴的材料
1. 钢
碳素钢
普通碳素钢 Q235、Q255、Q275 优质碳素钢:35、 50 、 45 轴钢
动，且仅承受横向力产生的弯矩。
F
前轮轮毂
前叉
轴套
M max
前轮 轴
轴承
螺母
传动轴：主要用于传递转矩而不承受弯矩，或所承受的 弯矩很小的轴。
例：汽车中联接变速箱与后桥之间的轴。
发动机
传动轴
后桥
汽车传动轴
T
W
转轴：既受弯矩又受转矩
例：减速器中的轴
Fr
Ft
V
Ft T
T
AB C
D
Fr
AB
C
V
D MV
Ft