轴和轴毂联接

B
采用这些方法固定轴上零件时，为保证
固定可靠，应使：与轮毂相配的轴段长度
比轮毂宽度短2～3 mm，即：l＝B - (2~3)
⑤弹性挡圈、紧钉螺钉、锁紧挡圈作轴向定位 特点：承受轴向力能力较差，适用于轴向力
不大的场合。
锁紧挡圈
6圆锥面定位 特点： ⑥多用于承受冲击
载荷和同心度要求较高的 轴端零件。
为了保证轴上零件的正常工作，其轴向和周向都必须固定， 以防止工作时，出现轴向窜动和周向转动而丧失传递运动和转 矩的功能。
1）、轴上零件的轴向定位和固定： 零件在轴上的轴向定位要准确、可靠。因此，必须使零件具有 确定的安装位置，以保证其承受轴向力作用时不会产生轴向位移。 零件在轴上的轴向定位方法，主要取决于它所承受轴向力的大小， 有轴肩、轴环、套筒、圆螺母和止退垫圈、弹性挡圈、螺钉锁紧挡 圈、轴端挡圈以及圆锥面和轴端挡圈等。
⑦ 轴承盖 特点：可承受较大的轴向力，通常通过螺钉或
榫槽与箱体联接，通过轴承可对整个轴起轴向定 位作用
轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置
3 提高轴的强度和刚度
（1） 合理布置轴上传动零件的位置，以减小轴的载荷
尽量减小悬臂长度或不采用悬臂布置；轴上零件尽量靠 近支承，减小支承之间跨距，减小弯矩；轴上几个传动件 时，应合理布置其顺序，尽量将输入放中间，减小转矩。
K=5mm~8mm
§9-3 轴的计算
一、轴的强度计算 1．按扭转强度条件计算 2．按弯扭合成强度条件计算
1．按扭转强度条件计算 用于：①只受转矩或主要承受转矩的传动轴的强度计算
②在作轴的结构设计时先按扭转强度计算来初估轴的直径dmin
轴的扭转强度条件为： T
T WT
9550 103 0.2d 3
轴各段长度的确定
轴的各段长度主要是根据轴上零件的宽度及 轴上零件的宽度及它们的相对位置来定。 ①各轴段与其上相配合零件宽度相对应
1-轴端档圈；2-V带轮；3-轴承盖；4-滚动轴承；5-套筒；6-平键；7-齿轮
②为了保证轴向定位可靠，与齿轮和联轴器等零件相配合部 分的轴段长度一般应比轮毂长度短2 ~ 3mm。
结构不合理！
③保证零件所需的装配空间、调整空间。应考虑轴 上零件之间的距离及轴上零件与机架之间的距离
轴的径向尺寸确定
轴的轴向尺寸确定
1.箱体内壁位置的确定
H=5~10mm
A=b+2H A应圆整
2.轴承座端面位置的确定
C=δ+C1+C2+( 5~10)mm δ--箱体壁厚 C1、C2--螺栓 扳手空间
• 注意： • ◆ 有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径； • ◆ 非配合直径允许采用非标准值，但是最好取成整
数； • ◆ 安装标准件的轴径，应按相应标准要求确定； • ◆ 有配合要求的零件要便于装拆； • ◆ 应保证轴上零件能可靠的轴向固定； • ◆ 轴上螺纹部分的直径必须符合螺纹的国家标准，
车制螺纹的轴段应有退刀槽。
1）将轴做成中间大两头小的阶梯形，便于轴上零 件可以从轴的两端装入。
2）为了便于装配零件并去掉毛刺，轴端应制出45的倒
角。
3）需要磨削加工的轴段，应留有砂轮越程槽。 4）需要切制螺纹的轴段，应留有退刀槽。
车削
磨削
车螺纹
砂轮越程槽
退刀槽
5）轴上有多处键槽时，应将键槽开在同一直 线上，并采用同一规格的键槽截面尺寸。
⑥ 轴承没定位
⑦ 轴向定位不确定 ⑧ 轴承用错或装错 ⑨ 无调整垫片
⑩ 端盖端面无凹坑加工量大
轴环太高
轴向定位不确定 无螺纹退刀朝槽 轴承配合不利
套筒太高 键槽太长
键槽位置 不对
5. 各轴段直径和长度的确定
各轴段直径的确定
◆ 首先按轴所受的扭矩估算轴径，作为轴的最小轴径 dmin；
因还不知道支反力的作用点，不能决定弯矩的大小 与分布情况，故按轴所受的扭矩初步估算轴所需的直径。 ◆ 从最小直径处逐一确定阶梯轴的直径和长度。在某 些情况下，也可凭经验或参考同类机器用类比法来确定。
计算步骤如下：
① 作出轴的计算简图 ② 轴的弯矩与扭矩分析
③ 校核轴的强度 轴的弯扭合成强度条件为：
e
Me W
M 2 (aT )2 1 d 3
M 2 (aT )2
一、概述
9-2 轴的结构设计
轴的结构设计包括：定出轴的合理外形和全部结构尺寸。
轴的结构应满足以下要求：
1）. 轴要便于加工，轴上零件要易于装拆（制造安装 要求） 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）. 尽量减少应力集中 。
名词术语
轴颈：轴上与轴承配合的部分； 轴头：轴上安装传动件轮毂的部分； 轴身：连接轴颈和轴头的部分； 轴肩：阶梯轴上截面变化处叫做轴肩，轴肩分定位轴肩和非定 位轴肩。 轴环：阶梯轴上中间高两边低，且轴向尺寸较小的轴段，称为 轴环，轴环可以起定位的作用。
P n
[T ]
实心轴的直径为：
9550103 P 9550103
d 3
3
3
P C3
P
0.2[T ] n
0.2[T ] n
n
为了计及键槽对轴的削弱，可按以下方式修正轴径
有一个键槽 轴径增大4%
有两个键槽 轴径增大7%
2． 按弯扭合成强度条件计算
此方法适用于转轴的强度计算 通过轴的结构设计，轴的主要结构尺寸、轴上零件的位置以及外 载荷和支反力的作用位置均已确定，轴上的载荷（弯矩和扭矩） 已可以求得，因而可按弯扭合成强度条件对轴进行强度校核计算。
零件的圆角半径R 轴肩的圆角半径r r < R
h
零件的倒角C r < C 轴肩的圆角半径r h > C
b≈1.4h b和h值查滚动轴承标准
h C
结构不合理！
结构不合理！
非定位轴肩 为加工装配方便设定，高度及过 渡部位无特殊要求，但不应引起应力集中，高度 取1～2mm。
⑥
③
④
Ⅰ
Ⅱ
ⅢⅣ Ⅴ
Ⅵ
套筒 对轴上零件起固定作 用。常用于近距离的 两个零件间的固定。
钢丝挠性轴
二、轴的材料选择
轴的材料主要采用碳素钢和合金钢。
碳素钢—
碳素钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性小，可通 过热处理提高其耐磨性及疲劳强度，因此应用广泛。 一般为了保证机械性能，应进行调质或正火处理。
常用的碳素钢有35、40、45和50等优质碳素钢，其 中45钢用的最多。 不重要的轴也可以采用普通碳素钢如：Q235、Q275 等。
转轴
传动轴
只传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小的轴。
转动心轴
固定心轴
② 按轴线形状可分为直轴、曲轴
• 直轴按外形不同又可分为光轴和阶梯轴。
• 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。
• 阶梯轴各轴段截面的直径不同，这种设计使各轴段的强度相近， 而且便于轴上零件的装拆和固定，因此阶梯轴在机器中的应用 最为广泛。
第九章 轴和轴毂联接
机器上所安装的旋转零件，例如带轮、齿轮、联轴器和离合器 等都必须用轴来支承，才能正常工作，因此轴是机械中不可缺 少的重要零件。本章将讨论轴的类型、轴的材料和轮毂联接， 重点是轴的设计问题，其包括轴的结构设计和强度计算。结构 设计是合理确定轴的形状和尺寸，它除应考虑轴的强度和刚度 外，还要考虑使用、加工和装配等方面的许多因素。
§9-1 轴的类型和材料
轴的主要功用
轴是组成机器的主要零件之一。一切作回转运动的传 动零件（如齿轮、蜗轮等）都必须安装在轴上才能进行 运动和动力的传递。因此轴的主要功用为：
① 支承回转零件 ② 传递运动和动力
一、轴的分类
① 按所承受载荷分为转轴、传动轴和心轴
转轴：既承受弯矩 M 又承受扭矩T ， 如齿轮减速器 中的轴； 心轴：只承受弯矩 M 而不承受扭矩 T ， 如铁路车轮轴、 自行车前轴。 传动轴：只承受扭矩T 而不承受弯矩 M 或弯矩很小， 如汽车传动轴；
• 2）、轴上零件的周向固定：
• 为了传递运动和扭矩，防止轴上零件与轴作相 对转动，
• 周向固定是通过轴与轮毂之间的连接来实现的。 常用的周向固定方法有键、销和过盈配合等连 接，其中以键和花键联接应用最广。
• 此外，采用紧钉螺钉和圆锥销，可以同时起到 轴向固定和周向固定的作用，
① 轴肩
轴肩分为定位轴肩和非定位轴肩两类。
设计时注意： a. 如两零件的间距较大时，不宜采用套筒定位。 b. 如轴的转速很高时，也不宜采用套筒定位。
③ 圆螺母：
可承受较大的轴向力，但因切制螺纹而易引起应力集 中，降低轴的疲劳强度
主要用于轴端或轴上两零件间距较大时。
双圆螺母
轴端挡圈
用于固定 轴端零件，能 承受较大的轴 向力。
2～3
l
注意：
定位轴肩
①
Ⅰ
②
Ⅱ
①
②
轴承定位轴肩 齿轮定位轴肩
⑤
ⅢⅣ Ⅴ
Ⅵ
⑤
半联轴器定位轴肩
定位轴肩特点： a. 方便可靠 b. 能承受较大的轴向力 c. 使轴径增大，阶梯处形成应力集中 d. 轴肩过多时，将不利于加工。
设计时注意：
a. 滚动轴承的定位轴肩高度必须低于轴承内圈高度， 以便拆卸轴承。
b、为保证轴上零件紧靠轴肩，应使：轴肩的圆 角半径r必须小于相配零件的圆角半径R或倒角C。 轴肩高也必须大于R或C
合金钢—
合金钢具有更高的机械性能和更好的淬火性能，但 对应力集中较敏感。另外价格较贵。
对强度、耐磨性要求高且结构尺寸受限制及在高温 或低温条件下工作的轴，可采用合金钢。
常用材料为20Cr，20CrMnTi、38CrMoAl、40Cr、 40CrNi、38SiMnMo、40MnB等。