轴的结构设计PPT课件
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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。如20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢， 经渗碳淬火处理后可提高耐磨性；20CrMoV、 38CrMoAl等合金钢，有良好的高温机械性能，常用于 在高温、高速和重载条件下工作的轴。
一般轴：轧制的圆钢或锻件。重要轴：锻制毛坯。
轴向固定 —— 套筒定位
轴颈
轴头
轴身
特点：简单可靠，简化了轴的结构设计且不削弱轴
的强度，但不适宜高速运转的轴。
应用：多用于轴上一零件的位置已固定而零件间 距离较小的场合
轴向固定 ——圆螺母定位
特点：定位可靠，装拆方便，可承受较大的轴向力 由于切制螺纹使轴的疲劳强度下降 应用：用于套筒过长或无法采用套筒，而轴上又 允许车制螺纹的场合。常用于轴的中部和端部
扭转刚度条件为： φ ≤ [φ] 弯曲刚度条件为： θ ≤ [θ ]
y≤ [y]
6.1.4 轴的设计计算
开始设计轴时，通常还不知道轴上零件的 位置及支点情况，无法确定轴的受力情况，只有 待轴的结构设计基本完成后，才能对轴进行受力 分析及强度计算。
因此，一般在进行轴的结构设计前先按纯 扭转受力情况对轴的直径进行估算。然后进行轴 的结构设计后，再按弯扭合成的理论进行轴危险 截面的强度校核。
6.1.4 轴的设计计算
设计轴的一般步骤为： 1）选材;
2）按扭转强度估算轴的最小直径; 3）设计轴的结构，绘出轴的结构草图;
确定轴上零件的位置和固定方法； 确定各轴段直径、长度。
4）按弯扭合成强度进行轴的强度校核。
一般选2—3个危险截面进行校核。 若危险截面强度不够，则必须重新修改轴的结构。
小结
6.1.3 轴的结构设计
对轴的结构进行设计主要是: 确定轴的合理外形和结构尺寸
影响轴的结构与尺寸的因 素很多，设计轴时要全面 综合的考虑各种因素。
无论何种具体因素，轴的结构都应满足以下条件：
1) 轴和装在轴上的零件要有准确的位置； 2) 轴上的零件应便于装拆和调整； 3) 轴应具有良好的制造工艺性等。
第06章 轴系零件
第06章 轴系零件
6.1 轴
6.1 轴
功用: 支承转动零件（齿轮、百度文库轮、凸轮）、传递转矩和运动。
6.1.1 轴的类型和特点 6.1.2 轴的材料及选择 6.1.3 轴的结构设计 6.1.4 轴的设计计算
6.1.1 轴的类型和特点
6.1.1.1按轴线形状的不同，分为：
直轴：轴线为一直线
心轴：只受弯矩
6.1.2 轴材料及选择
轴的材料主要是碳素钢和合金钢。
碳素钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，力 学性能较好，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%的优质碳素钢，尤其是45号钢。对于不重 要或受力较小的轴也可用Q235、 Q275 等碳素结构钢。
估算直径：
求出的直径值，需圆整成标准直径，并作为轴 的最小直径。如轴上有一个键槽，可将值增大4%— 5%，如有两个键槽可增大7%—10%。
6.1.4 轴的设计计算
2.轴的强度计算 —— 弯扭合成强度计算（转轴）
转轴同时承受扭矩和弯矩，必须按二者组合强度 进行计算。通常把轴当作置于铰链支座上的梁，作用于 轴上零件的力作为集中力，其作用点取为零件轮毂宽度 的中点上。具体的计算步骤如下：
4）轴上磨削的轴段和车制螺纹的轴段，应分别 留有砂轮越程槽和螺纹退刀槽
轴颈
轴头
轴身
减少应力集中的措施
1）倒角和圆角 构
2）过渡结
思考题： 试指出图中结构不合理的地方，并予以改正。
6.1.4 轴的设计计算
1.轴的强度计算 —— 扭转强度计算(传动轴）
对于圆截面的实心轴，其抗扭强度条件为： T p
轴向固定 —— 弹性挡圈固定
特点：结构简单紧凑，只能承受很小的轴向力 切槽需要一定的精度 应用：主要用于有振动和冲击的轴端零件的轴向 定位——滚动轴承
轴向固定 —— 轴端压板定位和紧定螺钉固定
用于轴端定位 可承受剧烈振动和冲击
适用于轴向力小， 转速低的场合
轴的周向固定
3.轴的结构设计 —— 轴的加工和装配工艺性
1.轴的功用和分类 2.轴的常用材料及热处理 3.轴的结构设计 4.轴的强度计算 5.轴的设计
本节完
谢谢欣赏^_^
第06章 轴系零件
6.2 滑动轴承
目录
6.2.1 滑动轴承的类型、特点与应用 6.2.2 滑动轴承的结构形式 6.2.3 滑动轴承轴瓦的结构形式 6.2.4 轴承材料 6.2.5 滑动轴承的润滑
1）画出轴的空间力系图；（分解为水平面分力和垂直面分力） 2）计算水平面和垂直面上的弯矩并作出弯矩图； 3）计算合成弯矩M并作出弯矩图； 4）计算转矩M T并作出转矩图； 5）计算当量弯矩M ，绘出当量弯矩图。 6）根据当量弯矩图找出危险截面，进行轴的强度校核。
6.1.4 轴的设计计算
3.轴的刚度计算
光轴：轴的全长上直径都相等 阶梯轴：各段直径不等，应用 广 空心轴：轴内有空
曲轴：轴线为一折线 挠性软轴：能把旋转运动传到 任何位置的钢丝软轴。
6.1.1 轴的类型和特点
6.1.1.2按承受载荷不同，可分为：
转轴：同时受转矩和弯矩
传动轴：只受转矩或所受弯矩很小
例：汽车中联接变速箱与后桥之间的轴。
6.1.3 轴的结构设计 —— 结构分析
轴颈
轴头
轴身
6.1.3 轴的结构设计
轴向固定：轴肩、圆螺母（止动片）、套筒、弹性挡圈、 紧定螺钉、轴端挡圈定位等——防止轴向移动
轴颈
轴头
轴身
周向固定：键、花键、销、过盈配合、弹性环联接、成
形联接等----防止零件与轴产生相对转动
轴向固定 —— 轴肩定位
特点：结构简单，定位可靠，可承受较大的轴向力； 但会使轴的轴颈增大，阶梯处形成应力集中，阶梯 过多不利于加工。 应用：齿轮、带轮、联轴器、轴承等的轴向定位
轴的结构设计时应注意的问题
1）为便于装拆，轴端应有45°的倒角；零件装 拆时所经过的各段轴颈都要小于零件的孔径。
2）轴肩或轴环定位时，其高度必须小于轴承内 圈端部的厚度。
3）用套筒、圆螺母、轴端挡圈作轴向定位时， 一般装配零件的轴长度应比零件的轮毂长度短23m轴颈m，以确保轴套头筒、螺母或轴轴身端挡圈能靠紧零 件端面。
一般轴：轧制的圆钢或锻件。重要轴：锻制毛坯。
轴向固定 —— 套筒定位
轴颈
轴头
轴身
特点：简单可靠，简化了轴的结构设计且不削弱轴
的强度，但不适宜高速运转的轴。
应用：多用于轴上一零件的位置已固定而零件间 距离较小的场合
轴向固定 ——圆螺母定位
特点：定位可靠，装拆方便，可承受较大的轴向力 由于切制螺纹使轴的疲劳强度下降 应用：用于套筒过长或无法采用套筒，而轴上又 允许车制螺纹的场合。常用于轴的中部和端部
扭转刚度条件为： φ ≤ [φ] 弯曲刚度条件为： θ ≤ [θ ]
y≤ [y]
6.1.4 轴的设计计算
开始设计轴时，通常还不知道轴上零件的 位置及支点情况，无法确定轴的受力情况，只有 待轴的结构设计基本完成后，才能对轴进行受力 分析及强度计算。
因此，一般在进行轴的结构设计前先按纯 扭转受力情况对轴的直径进行估算。然后进行轴 的结构设计后，再按弯扭合成的理论进行轴危险 截面的强度校核。
6.1.4 轴的设计计算
设计轴的一般步骤为： 1）选材;
2）按扭转强度估算轴的最小直径; 3）设计轴的结构，绘出轴的结构草图;
确定轴上零件的位置和固定方法； 确定各轴段直径、长度。
4）按弯扭合成强度进行轴的强度校核。
一般选2—3个危险截面进行校核。 若危险截面强度不够，则必须重新修改轴的结构。
小结
6.1.3 轴的结构设计
对轴的结构进行设计主要是: 确定轴的合理外形和结构尺寸
影响轴的结构与尺寸的因 素很多，设计轴时要全面 综合的考虑各种因素。
无论何种具体因素，轴的结构都应满足以下条件：
1) 轴和装在轴上的零件要有准确的位置； 2) 轴上的零件应便于装拆和调整； 3) 轴应具有良好的制造工艺性等。
第06章 轴系零件
第06章 轴系零件
6.1 轴
6.1 轴
功用: 支承转动零件（齿轮、百度文库轮、凸轮）、传递转矩和运动。
6.1.1 轴的类型和特点 6.1.2 轴的材料及选择 6.1.3 轴的结构设计 6.1.4 轴的设计计算
6.1.1 轴的类型和特点
6.1.1.1按轴线形状的不同，分为：
直轴：轴线为一直线
心轴：只受弯矩
6.1.2 轴材料及选择
轴的材料主要是碳素钢和合金钢。
碳素钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，力 学性能较好，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%的优质碳素钢，尤其是45号钢。对于不重 要或受力较小的轴也可用Q235、 Q275 等碳素结构钢。
估算直径：
求出的直径值，需圆整成标准直径，并作为轴 的最小直径。如轴上有一个键槽，可将值增大4%— 5%，如有两个键槽可增大7%—10%。
6.1.4 轴的设计计算
2.轴的强度计算 —— 弯扭合成强度计算（转轴）
转轴同时承受扭矩和弯矩，必须按二者组合强度 进行计算。通常把轴当作置于铰链支座上的梁，作用于 轴上零件的力作为集中力，其作用点取为零件轮毂宽度 的中点上。具体的计算步骤如下：
4）轴上磨削的轴段和车制螺纹的轴段，应分别 留有砂轮越程槽和螺纹退刀槽
轴颈
轴头
轴身
减少应力集中的措施
1）倒角和圆角 构
2）过渡结
思考题： 试指出图中结构不合理的地方，并予以改正。
6.1.4 轴的设计计算
1.轴的强度计算 —— 扭转强度计算(传动轴）
对于圆截面的实心轴，其抗扭强度条件为： T p
轴向固定 —— 弹性挡圈固定
特点：结构简单紧凑，只能承受很小的轴向力 切槽需要一定的精度 应用：主要用于有振动和冲击的轴端零件的轴向 定位——滚动轴承
轴向固定 —— 轴端压板定位和紧定螺钉固定
用于轴端定位 可承受剧烈振动和冲击
适用于轴向力小， 转速低的场合
轴的周向固定
3.轴的结构设计 —— 轴的加工和装配工艺性
1.轴的功用和分类 2.轴的常用材料及热处理 3.轴的结构设计 4.轴的强度计算 5.轴的设计
本节完
谢谢欣赏^_^
第06章 轴系零件
6.2 滑动轴承
目录
6.2.1 滑动轴承的类型、特点与应用 6.2.2 滑动轴承的结构形式 6.2.3 滑动轴承轴瓦的结构形式 6.2.4 轴承材料 6.2.5 滑动轴承的润滑
1）画出轴的空间力系图；（分解为水平面分力和垂直面分力） 2）计算水平面和垂直面上的弯矩并作出弯矩图； 3）计算合成弯矩M并作出弯矩图； 4）计算转矩M T并作出转矩图； 5）计算当量弯矩M ，绘出当量弯矩图。 6）根据当量弯矩图找出危险截面，进行轴的强度校核。
6.1.4 轴的设计计算
3.轴的刚度计算
光轴：轴的全长上直径都相等 阶梯轴：各段直径不等，应用 广 空心轴：轴内有空
曲轴：轴线为一折线 挠性软轴：能把旋转运动传到 任何位置的钢丝软轴。
6.1.1 轴的类型和特点
6.1.1.2按承受载荷不同，可分为：
转轴：同时受转矩和弯矩
传动轴：只受转矩或所受弯矩很小
例：汽车中联接变速箱与后桥之间的轴。
6.1.3 轴的结构设计 —— 结构分析
轴颈
轴头
轴身
6.1.3 轴的结构设计
轴向固定：轴肩、圆螺母（止动片）、套筒、弹性挡圈、 紧定螺钉、轴端挡圈定位等——防止轴向移动
轴颈
轴头
轴身
周向固定：键、花键、销、过盈配合、弹性环联接、成
形联接等----防止零件与轴产生相对转动
轴向固定 —— 轴肩定位
特点：结构简单，定位可靠，可承受较大的轴向力； 但会使轴的轴颈增大，阶梯处形成应力集中，阶梯 过多不利于加工。 应用：齿轮、带轮、联轴器、轴承等的轴向定位
轴的结构设计时应注意的问题
1）为便于装拆，轴端应有45°的倒角；零件装 拆时所经过的各段轴颈都要小于零件的孔径。
2）轴肩或轴环定位时，其高度必须小于轴承内 圈端部的厚度。
3）用套筒、圆螺母、轴端挡圈作轴向定位时， 一般装配零件的轴长度应比零件的轮毂长度短23m轴颈m，以确保轴套头筒、螺母或轴轴身端挡圈能靠紧零 件端面。