第2章 轴类零件种类及功能.
轴类零件加工2012
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(4)次要表面加工的安排。
轴上的花键、键槽、螺纹等次要表面加工,通常均安排
在外圆精车或粗磨之后、精磨外圆之前进行。
如果精车前就铣出键槽,精车时因断续切削而易产生振动, 既影响加工质量,又容易损坏刀具,也难控制键槽的深度。 次要表面加工也不能放到主要表面精磨之后,否则会破坏 主要表面已获得的精度。
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二、轴类零件机械加工的主要工艺问题
轴类零件在机械中起着突出的作用，工作中受弯曲、
扭转和交变载荷，有时还得承受一定冲击性载荷。支承轴
颈处还要承受磨擦，产生摩擦热。为了保证轴件的正常工 作，轴件的加工质量至关重要。这就需要解决好轴件加工
的工艺问题。
工艺的关键问题在于防止弯曲变形、残余内应力和微 观裂纹的产生。为了保证轴件的质量，机械加工中必须解 决好以下主要工艺问题：
同，穿插于粗加工、半精加工、精加工各加工阶段之间。
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4.轴类零件的热处理及其安排
轴类零件的使用性能除与所选钢材种类有关外,还与所 采用的热处理关系密切。 作用：改善切削性能 去除内应力 提高机械性能
（1）锻造毛坯在机加工前,均需安排正火或退火处理(含碳 量大于ω (C)=0.7％的碳钢和合金钢),以使钢材内部晶粒细 化,消除锻造应力,降低材料硬度,改善切削加工性能。 （2）为了获得较好的综合力学性能,轴类零件常要求调质处 理，一般分两种情况：
需在渗氮之前进行调质和低温时效处理。对调质的质 量要求也很严格,不仅要求调质后索氏体组织要均匀细 化,而且要求离表面0.8～0.10mm层内铁素体含量不超过 ω(C)＝5％,否则会造成氮化脆性而影响其质量。
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轴类零件的加工
四、典型加工工艺路线
轴类零件的主要加工表面是外圆表面，也还有常见 的特形表面。对普通精度的轴类零件加工，其典型 的工艺路线如下：
毛坯及其热处理→预加工→车削外圆→铣键槽 （花键槽、沟槽）→热处理→磨削→终检
轴类零件的预加工——校直 毛坯在制造、运输 和保管过程中，常会发生弯曲变形，为保证加工余 量的均匀及装夹可靠，一般冷态下在各种压力机或 校直机上进行校直。
图1 锥堵和锥套心轴 a）锥堵 b）锥套心轴
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锥堵或锥套心轴应具有较高的精度，锥堵和 锥套心轴上的中心孔既是其本身制造的定位 基准，又是空心轴外圆精加工的基准，因此 必须保证锥堵或锥减少重复安装误差。
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三、外圆面的加工方案
轴类零件的加工
一、轴类零件的分类、技术要求
轴是机械加工中常见的典型零件之一。它在机械中主要用于 支承齿轮、带轮等传动件，以传递扭矩。按结构形式不同， 轴可以分为阶梯轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、 各种丝杠等，其中阶梯传动轴应用较广。
根据轴类零件的功用和工作条件，其技术要求主要在以下方 面：
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⑶ 相互位置精度 包括内、外表面、重要轴面的同轴度、圆的径向跳
动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度 等。 ⑷ 表面粗糙度 轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的 可能性和经济性来确定。支承轴颈常为 Ra0.2~1.6um，传动件配合轴颈为Ra0.4~3.2um 。
3
6 磨削 磨蜗杆螺纹到尺寸
两中心孔 两中心孔
两中心孔
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大批量生产轴类零件的加工---- 1110凸轮轴加工工艺
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车削轴类零件
• （4）用一夹一顶装夹 用双顶尖装夹零件精度高，但刚性较差，故在车削 一般轴类零件时采用一端用卡盘夹住，另一端用顶 尖顶住的装夹方法，如图所示。为防止切削时产生 轴向位移，可采用限位支承或台阶限位。其中台阶 限位安全，刚性好，能承受较大切削力，故应用广 泛。
• 4．中心孔、顶尖、拨盘和夹头 （1）中心孔 国家标准 GB/T 145—2001 规定中心孔有A 型（不带护锥）、B 型（带护锥）、C 型带 螺孔）和 R 型（弧形）4 种，如图所示。
3．轴类零件的装夹要求
• 车削加工前，必须将零件放在机床夹 具中定位和夹紧，使零件在整个切削 过程中始终保持正确的位置。根据轴 类零件的形状、大小、精度、数量的 不同，可采用不同的装夹方法。
• （1）在四爪单动卡盘上 装夹 四爪单动卡盘（如图所 示）的卡爪是各自独立运 动的，因此在装夹零件时 必须找正后才可车削，但 找正比较费时。其夹紧力 较大，常用于装夹大型或 形状不规则的零件。四爪 单动卡盘的卡爪可装成正 爪或反爪，反爪用于装夹 较大的零件。
车削轴类零件
• 一、轴类零件的种类 轴类零件由圆柱表面、端面、沟槽、阶 台和倒角等组成, 它有光滑轴、阶台轴等几 种。
• 二、轴类零件的特点 轴是各种机器中最常见的零件之一。它的轴向尺寸一 般大于径向尺寸，如图所示。
• ① 圆柱表面：一般用于支承轴上传动零件。 ② 端面和台阶：常用来确定安装零件的轴 向位置。 ③ 沟槽：使磨削或车螺纹时退刀方便，并 使零件装配时有一个正确的轴向位置。 ④ 键槽：主要是周向固定轴上传动零件和 传递扭矩。 ⑤ 螺纹：固定轴上零件的相对位置。 ⑥ 倒角：去除锐边防止伤人，便于轴上零 件的安装。 ⑦ 圆弧：提高强度和减少应力集中，有效 防止热处理中裂纹的产生。
3轴类零件加工基本知识
2、轴类零件的结构特点： 1）长度大于直径；
2）加工表面通常为内外圆柱面，圆锥面，螺纹， 花键，沟槽，横向孔等。
3、组成轴的各部分的作用
1）圆柱表面一般用于支承传动零件（齿轮、带轮）和传递扭矩。 2）阶台和端面用于确定安装在轴上的工件的轴向位置。 3）退刀槽的作用是使磨削外圆或车螺纹时退刀方便，并可使工件在装 配时有一个正确的轴向位置。 4）倒角的作用一方面是防止工件边缘锋利划伤工人，另一方面是便于 在轴上安装其它零件，如齿轮、轴套等。 5）圆弧槽的作用是提高轴的强度，使轴在受交变应力作用时不致因应 力集中而断裂，此外使类零件的材料、毛坯及热处理 1、材料：
一般轴常用45钢：价格便宜，经调质或正火 后具有较好的综合机械性能。 中等精度、转速较高轴常用40Cr：经调质和 表面淬火后具有较好的综合机械性能。 较高精度轴可选GCr15、65Mn：经调质和高频 淬火后再回火，具有较高的耐疲劳性和耐磨性。 高速重载轴可选20Cr、20CrMnTi等。
主 轴 的 技 术 条 件 分 析
4、轴类零件种类： 有光轴、空心轴、半轴、阶梯轴、花键轴、十字轴、 偏心轴、曲轴及凸轮轴等。
二、轴类零件的技术要求
1、加工精度： 尺寸精度：主要指轴的直径尺寸精度。影响轴的回转 精度和配合精度。
一类是支承轴颈，要求较高IT5～IT7；
另一类是配合轴颈，要求稍低IT6～IT9。
工之前（或之后）。
目的：提高综合机械性能。
●正火、退火一般安排在粗加 工之前（或之后）。
目的：提高切削性能，消除内
应力。
（2）最终热处理：●表面淬火一般安排在精加
工前。 目的：提高强度、硬度。
●渗氮可安排在末工序。
目的：提高强度、硬度。
四、轴类零件的安装和校正
轴类零件加工
轴类零件加工一、概述(一)、轴类零件的功用与结构特点1、功用：为支承传动零件（齿轮、皮带轮等）、传动扭矩、承受载荷，以及保证装在主轴上的工件或刀具具有一定的回转精度。
2、2、分类：轴类零件按其结构形状的特点，可分为光轴、阶梯轴、空心轴和异形轴（包括曲轴、凸轮轴和偏心轴等）四类。
图轴的种类a)光轴b)空心轴c)半轴d)阶梯轴e)花键轴f)十字轴g）偏心轴h)曲轴i) 凸轮轴若按轴的长度和直径的比例来分，又可分为刚性轴（L/d＜12＝和挠性轴（L/d＞12）两类。
3、表面特点：外圆、内孔、圆锥、螺纹、花键、横向孔（二）主要技术要求：1、尺寸精度轴颈是轴类零件的主要表面，它影响轴的回转精度及工作状态。
轴颈的直径精度根据其使用要求通常为IT6～9，精密轴颈可达IT5。
2、几何形状精度轴颈的几何形状精度（圆度、圆柱度），一般应限制在直径公差点范围内。
对几何形状精度要求较高时，可在零件图上另行规定其允许的公差。
3、位置精度主要是指装配传动件的配合轴颈相对于装配轴承的支承轴颈的同轴度，通常是用配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动来表示的；根据使用要求，规定高精度轴为0.001～0.005mm，而一般精度轴为0.01～0.03mm。
此外还有内外圆柱面的同轴度和轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。
4．表面粗糙度根据零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度值，例如普通机床主轴支承轴颈的表面粗糙度为Ra0.16～0.63um，配合轴颈的表面粗糙度为Ra0.63～2.5um，随着机器运转速度的增大和精密程度的提高，轴类零件表面粗糙度值要求也将越来越小。
(三)、轴类零件的材料和毛坯合理选用材料和规定热处理的技术要求，对提高轴类零件的强度和使用寿命有重要意义，同时，对轴的加工过程有极大的影响。
1、轴类零件的材料一般轴类零件常用45钢，根据不同的工作条件采用不同的热处理规范（如正火、调质、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。
轴承种类及应用
轴承种类及应用轴承是机械设备中常见的一种零部件，具有支撑和减少摩擦的功能。
根据不同的载荷和工作条件，轴承被分为多种类型，适用于不同的机械设备和工业领域。
1. 深沟球轴承深沟球轴承是一种常见的轴承类型，具有高速转动和承载能力强的特点。
它们适用于机床、汽车、摩托车等高速旋转设备，也广泛应用于电动工具和家用电器等领域。
2. 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承是一种能够承受径向和轴向载荷的轴承。
它们常常应用于汽车前轮或大型机械设备中，如重型机械和冶金设备。
3. 推力球轴承推力球轴承主要用于承受轴向载荷的场合，具有高承载能力和刚性要求的特点。
它们常被广泛应用于液压机械、船舶螺旋桨、轴承钢和冶金设备等。
4. 调心滚子轴承调心滚子轴承是一种受到较大径向载荷和轴向载荷的轴承，既能吸收轴和壳的偏转或倾斜，又能承受高速旋转和冲击负载。
它们常应用于纺织机械、冶金设备、矿山机械和重型机械等。
5. 自润滑轴承自润滑轴承是一种能够通过添加润滑剂来减少摩擦的轴承。
它们通常应用于高温、高速、高精度和无尘环境下的设备，如航天器、核电站和高速机床。
6. 手推车轴承手推车轴承主要是指用于手推车或手推车上的运动部件的轴承。
这些轴承多采用螺旋滚珠轴承或深沟球轴承，以实现手推车的平稳运行。
7. 滑动轴承滑动轴承主要依靠润滑油或润滑脂在轴和轴承之间形成一层薄膜，以减少摩擦。
它们广泛应用于大型机械设备、液压设备、发电机组和船舶等。
8. 直线轴承直线轴承是一种能够沿直线运动的轴承，主要用于数控机床、齿轮机床和线性模组等设备。
除以上常见的轴承类型外，还有许多特殊的轴承类型。
如：陶瓷球轴承、圆珠丝杠轴承、水轴承等。
不同类型的轴承在不同的领域和设备中有着广泛的应用。
它们通过减少摩擦和支撑载荷，提高机械设备的运行效率和可靠性。
例如，深沟球轴承用于汽车和电动工具中，可以支撑高速旋转并减少摩擦，提高设备的寿命。
圆锥滚子轴承可用于大型机械设备，如矿山机械和重型机械，以支撑较大的径向和轴向载荷。
轴类零件
l
１、并联尺寸组
a1
a2
a3
a4
a5
a6
a7
a8
２、串联尺寸组
②
①
a５
c L ５
a８
①
②
①为主基准 ②为辅助基准
a3
c
l
L
③
②
①
c
a3
a５
c L ５
a８
l
一般公差——未注公差的 线性和角度尺寸的公差
图样上未曾注出公差的尺寸称为未注公 差尺寸。在车间一般加工条件下、机床 设备一般加工能力可保证的公差。它代 表经济加工精度。
形状公差
被测要素：为直线、平面、圆和圆柱面。
形状公差带的特点：不涉及基准，它的方向和位置 均是浮动的，只能控制被测要素形状误差的大小。
形状公差项目：直线度、平面度、圆度和圆柱度。
•圆度
圆度公差带是垂直于 轴线的任一正截面上 半径差为公差值t的两 同心圆之间的区域。 如图所示，在垂直于 轴线的任一正截面上， 实际轮廓线必须位于 半径差为公差值 0.02mm的两同心圆 内。
轴的精度设计示例
3、标注尺寸公差
凡有配合处的直径按装配图的配合性质标出
尺寸的偏差。
键槽的尺寸偏差及标注方法可查有关手册。
(键槽深度标注d-t的尺寸偏差)
在零件工作图上对尺寸及偏差相同的直径应
逐一标注，不得省略；
轴的精度设计示例
尺寸公差带代号在零件图中的标注形式是以注公差尺寸的表示 形式。可根据实际要求按下列三种形式标注。 (1) 标注基本尺寸和极限偏差值。如：φ55、16，此种标注 一般适用在单件或小批量生产的产品零件图样上，应用较为 广泛。如图2.15 (a)所示。 (2) 标注基本尺寸、公差带代号和极限偏差值。如：φ55k6 ()、16N9()，此种标注一般适用在中、小批量生产的产品零 件图样上。如图2.15 (b)所示。 (3) 标注基本尺寸和公差带代号。如：φ55k6、16N9，此 种标注适用在大批量生产的产品零件图样上。如图2.15 (c) 所示。
机电一体化系统设计课件——第2章(5)：机械系统的部件选择与设计(轴系)
微型滚动轴承
精 密 分 度 头 主 轴 系 统
上图为一精密分度头主轴系统。它采用的是密 珠轴承，主轴由止推密珠轴承2、4和径向密珠轴承1、 3组成。这种轴承所用滚珠数量多且接近于多头螺旋 排列。由于密集的钢珠有误差平均效应，减小了局 部误差对主轴轴心位置的影响，故主轴回转精度有 所提高；每个钢珠公转时沿着自己的滚道滚动而不 相重复，减小了滚道的磨损，主轴回转精度可长期 保持。实践证明，提高钢珠的密集度有利于主轴回 转精度的提高，但过多地增加钢珠会增大摩擦力矩。 因此，应在保证主轴运转灵活的前提下，尽量增多 钢珠数量。图b为推力密珠轴承保持架孔分布情况， 图c为径向密珠轴承保持架孔的分布情况。
液体静压轴承工作原理
液体静压轴承工作原理 1、2、3、4-油腔；5-金属薄膜；6-圆盒；7-回油槽；8-轴套
磁悬浮轴承工作原理
磁悬浮轴承是利用磁场力将轴无机械摩擦、无润滑地悬浮在空间的一种新型轴承。其工 作原理如下图所示。径向磁悬浮轴承由转子(转动部件)6和定子(固定部件)5两部分组成。定子 部分装上电磁体，保持转子悬浮在磁场中。转子转动时，由位移传感器4检铡转子的偏心，并 通过反馈与基准信号l(转子的理想位置)进行比较，调节器2根据偏差信号进行调节，并把调节 信号送到功率放大器3以改变电磁体(定子)的电流，从而改变磁悬浮力的大小，使转子恢复到 理想位置。 径向磁悬浮轴承的转轴(如主轴一般要配备辅助轴承，工作时辅助轴承不与转轴接触当断 电或磁悬浮失控时能托住高速旋转的转轴，起到完全保护作用。辅助轴承与转子之间的间隙 一般等于转子与电磁体气隙的一半。轴向悬浮轴承的工作原理与径向磁悬浮轴承相同 。
会使轴伸长或使轴系零件间隙发生变化，影响整 个传动系统的传动精度、旋转精度及位置精度。又由 于温度的上升会使润滑油的粘度发生变化，使滑动或 滚动轴承的承载能力降低。
机械制造装备设计(第2章 金属切削机床设计5-6 主轴&支承)
2.5.3 主轴部件结构设计
（二）推力轴承的位置配置型式 （2）后端配置 两个方向的推力轴承都布置在后支承处。 这类配置方案前支承处轴承较少，发热小，
温升低；但主轴受热后向前伸长，影响轴向精度。 这种配置用于轴向精度要求不高的普通精度
机床，如立铣、多刀车床等。
2.5.3 主轴部件结构设计
（二）推力轴承的位置配置型式 （3）两端配置 两个方向的推力轴承分别布置在前后两个支承
2.5.3 主轴部件结构设计
（三）主轴传动件位置的合理布置
合理布置传动件在主轴上的轴 向位置，可以改善主轴的受力情况 ，减少主轴变形，提高主轴的抗振 性。
主轴上传动件轴向布置时，应 尽量靠近前支承，有多个传动件时 ，其中最大传动件应靠近前支承。
2.5.3 主轴部件结构设计
（四）主轴主要结构参数的确定 主轴前、后轴径直径D1和D2，主轴内孔直径d，主轴前端悬 伸量a和主轴主要支承间的跨距L，这些参数将直接影响主 轴旋转精度和主轴刚度。
2.5.3 主轴部件结构设计 （一）主轴部件的支承数目 也可以前、中支承为主要支承，后支承为辅助支承。
角接触 球轴承 背对背
安装
2.配置型式
（1）前端配置 两个方向的推力轴承都布置在前支承处。 这类配置方案在前支承处轴承较多，发热大， 温升高；但主轴受热后向后伸长，不影响轴向精度 ，精度高，对提高主轴部件刚度有利。 这种配置用于轴向精度和刚度要求较高的高精 度机床或数控机床。
离和主轴前端的悬伸量，传动件的布置方式，主轴组
件的制造和装配质量等。 刚度不足，影响机床的加工精 度、传动质量及工作的平稳性。
2.5.1 主轴部件应满足的基本要求
（3）抗振性：指抵抗受迫振动和自激振动的能力。 主轴振动有两种类型：
轴类零件的加工
1.1 轴类零件加工概述
6
轴类零件的材料、
➢不重要的轴：普通碳素钢Q235Ａ、Q255Ａ、Q275Ａ等，不经热处理； ➢ 一般轴类零件：35、40、45、50钢等，正火、调质、淬火 ➢ 中等精度而转速较高的轴：40Cr等合金结构钢，调质和表面淬火 ➢ 精度较高的轴：可选用轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn等，也可选用球墨铸铁， 调质和表面淬火 ➢ 对于高转速、重载荷条件下工作的轴,选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr 等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢，渗碳淬火或氮化 。 ➢ 结构复杂（曲轴）——HT400、QT600、QT450、QT400
1.2 传动轴加工工艺及其分析
23
4、热处理工序的安排
该轴需进行调质处理。它应放在粗加工后，半精加工前进行。如采用锻件毛坯，必须首先 安排退火或正火处理。该轴毛坯为热轧钢，可不必进行正火处理。
5、加工顺序安排
除了应遵循加工顺序安排的一般原则，如先粗后精、先主后次等，还应注意：
（1）外圆表面加工顺序应为，先加工大直径外圆 ，然后再加工小直径外圆，以免一开始 就降低了工件的刚度。
1.3 机床主轴加工工艺及其分析
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图4-2CA6140型车床主轴简图
1.3 机床主轴加工工艺及其分析
2.
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通过对主轴的技术要求和结构特点进行深入分析,根据生产批量、设备条
件、工人技术水平等因素,就可以拟定其机械加工工艺过程。表4-1为CA6140型
车床主轴加工工艺过程简表。
1.3 机床主轴加工工艺及其分析
堵 头 万能外圆
中心 磨 床
孔
M1432A
1.3 机床主轴加工工艺及其分析
轴类零件的分类技术要求
一轴类零件的分类、技术要求轴是机械加工中常见的典型零件之一。
它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。
按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等其中阶梯传动轴应用较广，其加工工艺能较全面地反映轴类零件的加工规律和共性。
根据轴类零件的功用和工作条件，其技术要求主要在以下方面：⑴尺寸精度轴类零件的要紧表面常为两类：一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确信轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，一样为IT 5~IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，常为IT6~IT9。
⑵几何形状精度要紧指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。
其误差一样应限制在尺寸公差范围内，关于周密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。
⑶彼此位置精度包括内、外表面、重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。
⑷表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一样依照加工的可能性和经济性来确信。
支承轴颈常为~μm，传动件配合轴颈为~μm。
⑸其他热处置、倒角、倒棱及外观修饰等要求。
二、轴类零件的材料、毛坯及热处理1．轴类零件的材料⑴轴类零件材料经常使用45钢，精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr1五、弹簧钢65Mn，也可选用球墨铸铁；对高速、重载的轴，选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。
⑵轴类毛坯经常使用圆棒料和锻件；大型轴或结构复杂的轴采纳铸件。
毛坯通过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面均匀散布，取得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。
2．轴类零件的热处理锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。
调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。
表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。
机械基础教案——轴的结构2
刚度校核的方法： 采用有限元分析、 实验测试等方法进 行校核
刚度校核的因素： 包括轴的材料、截 面形状、尺寸、表 面处理等
刚度校核的结果： 确定轴的承载能力 为设计和制造提供 依据
轴的振动稳 定性：轴在 受到外力作 用下的稳定 性
校核方法： 通过计算轴 的临界转速 和临界应力 来校核
临界转速： 轴在受到外 力作用下的 临界转速
轴的强度校核是确保轴在承受载荷时不会发生破坏或变形的重要步骤 轴的强度校核需要考虑轴的材质、尺寸、形状、表面粗糙度等因素 轴的强度校核可以通过理论计算和实验测试两种方式进行 轴的强度校核结果可以用来指导轴的设计和制造确保其满足使用要求
刚度校核的目的： 确保轴在承受载荷 时不会发生变形或 断裂
加工方法：包括车削、铣 削、磨削等
热处理：对轴进行淬火、 回火等热处理以提高其硬 度和耐磨性
表面处理：如电镀、喷漆 等以提高轴的耐磨性和耐 腐蚀性
装配：将轴与其他零件装 配在一起形成完整的机械 系统
轴的承载能力取决于材料的强度和刚度 轴的承载能力与轴的直径、长度、表面粗糙度等因素有关 轴的承载能力可以通过计算和实验来确定 轴的承载能力与轴的加工工艺、热处理工艺等因素有关
轴的类型：分为直轴、曲轴、锥轴等 轴的结构：包括轴颈、轴肩、轴头、轴尾等 轴的材料：根据使用环境和要求选择不同的材料如钢、铝、铜等 轴的加工工艺：包括车削、铣削、磨削等 轴的装配：轴与轴承、齿轮等部件的装配关系和装配方法 轴的维护：定期检查、润滑、更换磨损部件等
材料选择：根据轴的用途 和性能要求选择合适的材 料
定期检查轴的磨损 情况及时更换磨损 严重的轴
定期检查轴的润滑 情况及时添加润滑 油
定期检查轴的紧固 情况及时紧固松动 的轴
机械设计基础-12.1轴的概述
一、轴的功能和分类轴是组成机器的重要零件之一，其主要功能是支持作回转运动的传动零件(如齿轮、蜗轮等)，并传递运动和动力。
1、按受载情况分根据轴的受载情况的不同轴可分为转轴、传动轴和心轴三类。
a_1 a_2转轴 b传动轴 c 心轴轴的分类转轴：既受弯矩又受转矩的轴(图a_1、图a_2)；传动轴：主要受转矩，不受弯矩或弯矩很小的轴；心轴：只受弯矩而不受转矩的轴；根据轴工作时是否转动，心轴又可分为转动心轴和固定心轴。
转动心轴：工作时轴承受弯矩，且轴转动；固定心轴：工作时轴承受弯矩，且轴固定2、按轴线形状分根据轴线形状的不同轴又可分为曲轴、直轴和钢丝软轴。
曲轴曲轴：各轴段轴线不在同一直线上，主要用于有往复式运动的机械中，如内燃机中的曲轴(图7-2)。
直轴直轴：各轴段轴线为同一直线。
直轴按外形不同又可分为：光轴：形状简单，应力集中少，易加工，但轴上零件不易装配和定位。
常用于心轴和传动轴(左图)。
阶梯轴：特点与光轴相反，常用于转轴(右图)。
钢丝软轴：由多组钢丝分层卷绕而成，具有良好挠性，可将回转运动灵活地传到不开敞的空间位置。
钢丝软轴二、轴设计的主要内容轴的设计包括结构设计和工作能力验算两方面的内容。
（1）根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。
（2）轴的承载能力验算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的验算。
三、轴的材料及选择轴的材料种类很多，选择时应主要考虑如下因素：1、轴的强度、刚度及耐磨性要求；2、轴的热处理方法及机加工工艺性的要求；3、轴的材料来源和经济性等。
轴的常用材料是碳钢和合金钢。
碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为0.25～0.5%的中碳钢。
尤其是45号钢，对于不重要或受力较小的轴也可用Q235A等普通碳素钢。
合金钢具有比碳钢更好的机械性能和淬火性能，但对应力集中比较敏感，且价格较贵，多用于对强度和耐磨性有特殊要求的轴。
轴系零部件介绍
轴系零部件介绍1 概述在FA设备当中，传动不可避免会通过传动轴，用到的传动轴种类繁多，但其工作原理及设计又不径相同，良好的轴系零件的稳定性直接关系到生产。
2 原理介绍在此我们主要介绍N-Flow线体的传动主轴及轴上零部件，如图1。
图1 传动轴1．挡圈：内孔为6mm，与轴上螺纹用M5 螺丝连接，目的是防止4分链轮向左侧偏出。
2．4分链轮：主要带动4分链条运动，从而通过4分链条再次带动N-Flow轮运动，导致栈板能在线体上运行。
链轮上分别有90度方向M8自负螺丝两颗。
目的同样是防止链轮产生轴向偏移。
3．套管：使得链轮在主轴上无法做左右方向的移动。
线体机身：材料为铝型材。
4．带座轴承：作用是连接主轴，它固定在机台固定板上。
平时我们说的“培林”是英文“Bearing”的音译词，指的就是轴承，而不是包括轴承座在内的一整体。
大家要注意这一点，因为这与我们准备备品有关。
5．5分链轮：作用是通过5分链条传动马达动力，90度方向M8自负螺丝两颗，锁紧于主轴上，同样是用来防止链轮作轴向偏移。
6. 传动主轴：连接所有轴系零部件，材料为45号钢，表面调质发黑处理。
根据上面介绍的轴系零部件的名称和用途，我们可以看出安装在轴上的零部件要牢靠而可靠的相对固定（轴向固定或径向固定），结构应便于加工、应力集中相对减小，光轴的应力集中最小。
轴上的零部件要便于拆卸和安装。
其中，挡圈、套管、自负螺丝，均是为了防止轴上零部件产生轴向偏移，其结构简单，易加工，成本低，功能强。
轴系零件的平时要注意的主要是：螺丝固定件牢固度。
如果带座轴承的螺丝松，很容易造成轴的磨损。
其它的固定螺丝都要锁紧，防止轴横向发生偏移，很容易造成重大的生产事故。
另外，润滑也很重要，减少磨损。
当链轮磨损严重后，容易造成链轮与链条的啮合故障，跳齿等现象就是啮合不良造成的。
当链轮磨损严重后，需要更换链轮。
若要更换轴上的对象，有些机头需要拆除侧板，拆卸时需要注意，应对侧板的固定螺丝在拆卸前做好位置的表示，以免安装时出现大的偏差而浪费时间。
轴类零件的加工工艺
轴类零件的加工工艺一、概述1. 轴类零件的功用、结构特点⑴功用轴类零件是机械加工中经常遇到的零件之一，在机器中，主要用来支承传动零件如齿轮、带轮，传递运动与扭矩，如机床主轴；有的用来装卡工件，如心轴。
⑵结构特点轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，通常由外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、键槽、横向孔、沟槽等表面构成。
按其结构特点分类有：光轴、图5－1 轴的种类(a) 光轴(b) 空心轴(c) 半轴(d) 阶梯轴(e) 花键轴(f) 十字轴(g) 偏心轴(h) 曲轴(i) 凸轮轴阶梯轴、空心轴和异形轴（包括曲轴、半轴、凸轮轴、偏心轴、十字轴和花键轴等）四类。
如图５-1所示。
若按轴的长度和直径的比例来分，又可分为刚性轴（L/d≤12）和挠性轴（L/d＞12）两类。
2. 轴类零件的主要技术要求⑴加工精度①尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类：一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT 5~IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，常为IT6~IT9。
②形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。
其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。
③相互位置精度包括内、外表面、重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。
⑵表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。
支承轴颈常为0.2~1.6μm，传动件配合轴颈为0.4~3.2μm。
3. 轴类零件的材料、毛坯及热处理⑴轴类零件材料常用45钢，精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn，也可选用球墨铸铁；对高速、重载的轴，选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr 等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。
⑵轴类毛坯常用圆棒料和锻件；大型轴或结构复杂的轴采用铸件。
(完整word版)轴的强度校核例题及方法
1.2 轴类零件的分类根据承受载荷的不同分为：1）转轴:定义：既能承受弯矩又承受扭矩的轴2）心轴:定义：只承受弯矩而不承受扭矩的轴3）传送轴:定义：只承受扭矩而不承受弯矩的轴4）根据轴的外形，可以将直轴分为光轴和阶梯轴;5）根据轴内部状况，又可以将直轴分为实心轴和空。
1.3轴类零件的设计要求1.3。
1、轴的设计概要⑴轴的工作能力设计。
主要进行轴的强度设计、刚度设计,对于转速较高的轴还要进行振动稳定性的计算。
⑵轴的结构设计.根据轴的功能，轴必须保证轴上零件的安装固定和保证轴系在机器中的支撑要求，同时应具有良好的工艺性。
一般的设计步骤为：选择材料，初估轴径，结构设计，强度校核，必要时要进行刚度校核和稳定性计算。
1.3。
2、轴的材料轴是主要的支承件,常采用机械性能较好的材料。
常用材料包括：碳素钢：该类材料对应力集中的敏感性较小,价格较低，是轴类零件最常用的材料。
常用牌号有：30、35、40、45、50。
采用优质碳素钢时应进行热处理以改善其性能。
受力较小或不重要的轴，也可以选用Q235、Q255等普通碳钢。
45钢价格相对比较便宜,经过调质(或正火)后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45-52HRC，是轴类零件的常用材料。
合金钢具有更好的机械性能和热处理性能，可以适用于要求重载、高温、结构尺寸小、重量轻等使用场合的轴，但对应力集中较敏感，价格也较高。
设计中尤其要注意从结构上减小应力集中，并提高其表面质量。
40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件,这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。
轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn,经调质和表面高频淬火后,表面硬度可达50—58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。
精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。
这种钢经调质和表面氮化后,由于此钢氮化层硬度高，耐磨性好,而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好，还具备一定的耐热性和耐蚀性。
轴类零件的特点
轴通常是由其轴颈支承在机器的机架或箱体上， 实现运动 和动力的传递。根据其功用及工作条件， 轴类零件的技术要求 通常包括以下几方面：
糙度Ra值，支承轴颈一般为0.63～0.16 μm，配合轴颈一般为
2.5 ～ 0.63 μm ； 配 合 轴 颈 对 支 承 轴 颈 的 径 向 圆 跳 动 一 般 为 0.01～0.03 mm， 高精度轴为0.001～0.005 mm。
3. 轴类零件的材料和毛坯
（1）轴类零件的材料 一般轴类零件常用45号钢，并根据工作条件不同采用
(1) 尺寸精度和形状精度。轴类零件的尺寸精度主要指轴的 直径尺寸精度。轴上支承轴颈和配合轴颈（装配传动件的轴颈） 的尺寸精度和形状精度是轴的主要技术要求之一，它将影响轴 的回转精度和配合精度。
(2) 位置精度。为保证轴上传动件的传动精度，必须规定支 承轴颈与配合轴颈的位置精度。通常以配合轴颈相对于支承轴 颈的径向圆跳动或同轴度来保证。
4. 轴类零件的一般加工工艺路线
轴类零件的主要表面是各个轴颈的外圆表面，空心轴的内孔精度一 般要求不高，而精密主轴上的螺纹、花键、键槽等次要表面的精度要 求也比较高。因此,轴类零件的加工工艺路线主要是考虑外圆的加工顺 序，并将次要表面的加工合理地穿插其中。下面是生产中常用的不同 精度、不同材料轴类零件的加工工艺路线： (1) 一般渗碳钢轴类零件加工工艺路线: 备料→锻造→正火→打顶尖孔→粗车→半精车、精车→渗碳(或碳氮共 渗)→淬火、低温回火→粗磨→次要表面加工→精磨。
一般精度轴类零件，最终工序采用精磨就足以保 证加工质量。精密轴类零件，除了精加工外，还应安 排光整加工。对于除整体淬火之外的轴类零件，其精 车工序可根据具体情况不同，安排在淬火热处理之前 进行，或安排在淬火热处理之后，次要表面加工之前 进行。一些沟、槽、小孔等须在淬火之前加工完。
机械制造基础：轴类零件加工
轴）。
轴类零件加工
图5-1 轴的种类 (a) 光轴 (b) 空心轴 (c) 半轴 (d) 阶梯轴 (e) 花键轴
(f) 十字轴 (g) 偏心轴 (h) 曲轴 (i) 凸轮轴
轴类零件加工
2. 轴类零件的主要技术要求 ⑴ 加工精度
① 尺寸精度：一是支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴， 通常为IT 5~IT7；二是配合轴颈，常为IT6~IT9。
轴类零件加工
轴类零件加工
1．零件； 承受载荷； 传递扭矩。
轴类零件加工
➢ 轴类零件的特点 长度大于直径； 加工表面为内外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、沟槽等； 有一定的回转精度。 ➢ 轴类零件的分类 光滑轴； 阶梯轴； 空心轴； 异形轴（曲轴、齿轮轴、偏心轴、十字轴、凸轮轴、花键
② 形状精度：主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面 的圆度、圆柱度。一般应限制在尺寸公差范围内，精密轴， 另行规定其几何形状精度。
③ 位置精度：包括内、外表面、重要轴面的同轴度、圆的径 向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。
轴类零件加工
3. 轴类零件的材料、毛坯及热处理 (1) 轴类零件的材料及毛坯 ① 材料 常用45钢， 精度较高：40Cr、GCr15、65Mn，球墨铸铁； 高速、重载轴：20CrMnTi、20Mn2B、20Cr或
38CrMoAl等。 ② 毛坯 常用圆棒料； 锻件：毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿
表面均匀分布，获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。 铸件：大型或结构复杂的轴。
轴类零件加工
⑵ 轴类零件的热处理 正火或退火：锻造毛坯，可以细化晶粒，消除应力，降 低硬度，改善切削加工性能。 调质：安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物 理力学性能。 表面淬火：安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引 起的局部变形。 低温时效处理：精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之 后进行。
第2章 轴类零件种类及功能ppt课件
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2.1 轴
2.1.4 轴的加工工艺
为了保证轴的精度以及便于轴的加工，必要时应设置中心孔。 为便于轴上零件的装拆，阶梯轴的直径应该是由中间向两端
依次减小，两端小，中间大。 为便于螺纹车刀退出，轴上有螺纹时，应有退刀槽(图2-
14 );需要磨削的阶台轴，应留有越程槽(图2-15 )。 为便于装配，当轴上装有质量较大的零件或与轴颈过盈配合
装配时，一对键分别自轮毅两边打入，使两工作面分另屿轴 和轮毅上键槽底面压紧。
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2.3 销
2.31 销的基本类型
销的种类很多，常用的有圆柱销和圆锥销两种，具体参数均 已标准化，它们均有带内螺纹和不带螺纹两种形式如图2-28 所示。
普通圆柱销，按公差带不同分为A,B,C,D四种类型，以满足 不同的使用要求。
(5)圆螺母固定使用圆螺母作轴向固定，通常是无法采用轴 套固定或轴套太长时才采用(图2-11)。这种方法通常用在轴 的中部或端部位置，具有固定可靠、装拆方便、能承受较大 的轴向力的优点。
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2.1 轴
2.轴上零件的周向固定方法 为了传递转矩及防止零件与轴产生相对运动，常采用转动轴
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2.2 键
2.导向平键联接 导向平键联接一般是当零件必须沿轴线方向移动时，采用平
键联接将普通平键加长，实例如图2-20所示。导向平键较长， 且与键槽配合较松，因此在工作中要用螺钉将其固定于轴槽 内。为了拆装方便，在导向平键中部专门留有起键用的螺孔。 导向平键分为有圆头(A型)和方头(B型)两种形式。零件在 轴上的移动距离较大时，可以采用滑键[图2-20(c)]连接， 如车床光杆与其上面零件(蜗杆或伞齿轮)的连接。滑键用螺
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2.1 轴
2.1.4 轴的加工工艺
为了保证轴的精度以及便于轴的加工，必要时应设置中心孔。 为便于轴上零件的装拆，阶梯轴的直径应该是由中间向两端 依次减小，两端小，中间大。 为便于螺纹车刀退出，轴上有螺纹时，应有退刀槽(图214 );需要磨削的阶台轴，应留有越程槽(图2-15 )。 为便于装配，当轴上装有质量较大的零件或与轴颈过盈配合 的零件时，其装入端应加工出半锥角为 100 的导向锥面(图216 )。
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2.1 轴
(4)弹性挡圈固定弹性挡圈结构简单紧凑、拆装方便，但缺 点是能承受的轴向力较小，而且要求切槽尺寸保持精确度， 以免出现弹性挡圈不能装入切槽或者弹性挡圈与被固定零件 间存在空隙的现象。图2-10所示为利用弹性挡圈作轴向固 定。 (5)圆螺母固定使用圆螺母作轴向固定，通常是无法采用轴 套固定或轴套太长时才采用(图2-11)。这种方法通常用在 轴的中部或端部位置，具有固定可靠、装拆方便、能承受较 大的轴向力的优点。
第2章轴系零件的种类及其功能
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7
轴 键 销 轴承 联轴器 离合器 制动器
2.1 轴
2.1.1 轴的种类及应用
按照轴的轴线形状不同，轴可以分为曲轴[图2-1(a)]、直 轴(图2-2)和挠性轴[图2-1(b)]三大类。 1.曲轴 是往复式机械中的专用零件，可以将回转运动转变为直线往 复运动或将直线往复运动转变为回转运动。 2.直轴 按照外形的不同，可以分为光轴[图2-2(a)]和阶梯轴两类 [图2-2(b)]。将轴制成空心的[图2-2(c)]，如车床的主轴。
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2.1 轴
(2)轴端挡圈和圆锥面固定当零件位于轴端位置时，可以利 用轴端挡圈或者圆锥面加挡圈进行轴向固定的方法。图2-7 所示就是用轴端挡圈定位，采用图示的锁紧装置可以防止轴 端挡圈和螺钉松动。无轴肩和轴环的轴端，可采用图2-8所 示圆锥面加挡圈进行轴向固定，这种固定有较高的定心精度， 并能承受冲击载荷。 (3)轴肩和轴环固定这是一种最常用的固定方法，常用于齿 轮、带轮、轴承和联轴器等传动零件的轴向固定。轴肩和轴 环是指阶梯轴的截面变化部位(图2-9 )。用轴肩和轴环轴向 固定轴上零件，具有定位可靠、结构简单、能够承受大强度 的轴向力等优点。
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2.1 轴
(2)心轴。用来支承转动的零件，只承受弯曲作用(弯矩)， 而不传递动力(转矩)的轴称为心轴。既有转动的心轴，如图 2-4(a)所示的车轴;也有固定不动的心轴，如图2-4(b)所 示滑轮支承轴。 (3)传动轴用来传递动力(转矩)，只承受扭转作用而不受弯 曲(弯矩)作用或弯曲(弯矩)作用很小的轴称为传动轴，如图 2-5所示为汽车传动轴(轴是空心的，由自重所引起的弯曲作 用很小)。
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2.1 轴
(2)用键作周向固定采用键连接作为轴上零件的周向固定应 用最广。用平键连接作周向固定，结构简单，制造容易，装 拆方便，对中性好，可用于较高精度、较高转速及受冲击或 变载荷作用的固定连接。 (3)其他方法作周向固定当轴传递的载荷很小时，可以用圆 锥销(图2-12)或紧定螺钉(图2-13)的方法作周向固定。这 两种方法均兼有轴向固定的作用。
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2.1 轴
2.1.2 轴的结构
1.常用轴的结构 光轴虽然结构简单、加工方便，但是轴上零件如齿轮、带轮 和轴承等的固定和装拆不便，在工程上的应用不广。阶梯轴 的结构多种多样，没有标准的形式。阶梯轴的各个阶台均有 其作用，工程上多用阶梯轴。轴的结构应满足下述三个方面 的要求: .轴上零件要便于用手安装和拆却; .安装在轴上的零件，要牢固可靠的相对固定; .轴的结构应便于加工和尽量避免或减小力集中。
估算。估算后的轴径，应圆整为标准尺寸值，如下表2-1:
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2.1 轴
2.1.3 轴上零件的固定方法
1.轴上零件的轴向固定方法 轴上零件轴向固定是为了防止零件作轴向移动，保证零件在 轴上有确定的轴向位置，并能承受轴向力。常用的方法有利 用轴肩、轴环、圆锥面，以及采用轴端挡圈、轴套、圆螺母、 弹性挡圈等零件进行轴向固定。 (1)轴套固定轴套又称为套筒，轴套固定结构简单、装拆方 便，用其轴向固定零件时，主要依靠已确定位置的零件来作 轴向定位，适用于相邻两零件间距较小的场合(图2-61 轴
2.估算轴颈 按轴上各段的不同作用一般可分三部分。被轴承支承的部位 称为支承轴颈，支承回转零件（如齿轮、联轴器等）的部位 称为轴妥。联接配合轴颈与轴妥的部分称为轴身。 轴的直径除根据强度计算确定外，通常可应用经验式进行估 算。轴的各部位直径应符合标准尺寸系列，支承轴颈的直径 还必须符合轴承内孔的直径系列。不同级别低速轴的轴径可 按同级齿轮副的中心距 来估算，如用经验式 d (0.3 0.4)
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2.1 轴
2.轴上零件的周向固定方法 为了传递转矩及防止零件与轴产生相对运动，常采用转动轴 上零件周向固定的方法。常采用键和过盈配合等方法实现零 件的周向固定。 (1)用过盈配合作周向固定不拆卸的轴与轮毅的连接常用这 种方法。由于包容件轮毅的配合尺寸(孔径)小于被包容件轴 的配合尺寸(轴颈直径)，装配后在两者之间产生较大压力， 通过此压力所产生的摩擦力来传递转矩。采用键联接与过盈 配合组合的固定方法可以针对于对中性要求高，以传递大的 转矩及使轴上零件的周向固定更加牢固。
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2.1 轴
可将直轴按照所受载荷的不同，分为转轴、心轴和传动轴三 大类。 (1)转轴。既支承回转零件又传递动力，同时承受弯曲(弯 矩)和扭转(转矩)两种作用的轴称为转轴。转轴是机械中最 常用的轴。在图2-3(a)所示减速装置传动简图中，联轴器6 所联接的左、右两根轴，传动带2联接的轴，小齿轮3联接的 轴都是转轴。图2-3(b)所示为与联轴器左半边相联接的减 速装置输出轴的结构简图。