机械设计西北工业大学出版社第八版第十五章
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机械原理第八版课后练习答案(西工大版)(孙恒等)
解：1）以选定的比例尺μ机械运动简图（图 b） 2）求 vc 定出瞬心 p12 的位置（图 b） 因 p13为构件 3 的绝对瞬心，则有 ω3=vB/lBp13=ω2lAB/μl.Bp13=10×0.06/0.003×78=2.56(rad/s) vc=μcp13ω3=0.003×52×2.56=0.4(m/s)
解：
f 33241 0不合理
∵ f 0，可改为
2-12 图示机构为一凸轮齿轮连杆组合机构，试绘制其机构示意简图并计算自由度。
解：
f 38210211
2-16 试计算图示凸轮-连杆组合机构的自由度 （a）
解： （b）
f 342511
A 为复合铰链
解：（1） 图示机构在 D 处的结构与图 2-1 所示者一致，经分析知该机构共有 7 个活动构件， 8 个低副(注意移动副 F 与 F’，E 与 E’均只算作一个移动副)，2 个高副；因有两个滚子 2、4， 所以有两个局部自由度，没有虚约束，故机构的自由度为 F=3n- (2pl+ph- p’)- F’=3ⅹ7- (2ⅹ8+2-0)- 2=1 （2）如将 D 处结构改为如图 b 所示形式，即仅由两个移动副组成。注意，此时在该处 将带来一个虚约束。因为构件 3、6 和构件 5、6 均组成移动副，均要限制构件 6 在图纸平面 内转动，这两者是重复的，故其中有一个为虚约束。经分析知这时机构的活动构件数为 6， 低副数为 7，高副数和局部自由度数均为 2，虚约束数为 1，故机构的自由度为 F=3n- (2pl+ph- p’)- F’ =3×6- (2ⅹ7+2-1)- 2=1 上述两种结构的机构虽然自由度均为一，但在性能上却各有千秋：前者的结构较复杂，但没 有虚约束，在运动中不易产生卡涩现象；后者则相反，由于有一个虚约束，假如不能保证在 运动过程中构件 3、5 始终垂直，在运动中就会出现卡涩甚至卡死现象，故其对制造精度要求 较高。 （c）
机械设计第八版(高等教育出版社)PPT课件
直线型特性线弹簧具有不变的刚 度；非直线性特性线弹簧具有变刚度， 称为变刚度弹簧。
弹簧特性线有：直线型、刚度渐 增型、刚度渐减型或几种的组合。
主讲：胡昌军
概述2
概述
三、弹簧变性能 弹簧变性能：是指弹簧变形后所储存的能量。 如加载曲线与卸载曲线不重合，则两者围成的面积，表示在弹簧变形 过程中，因摩擦消耗的能量。 摩擦消耗的能量越大，则弹簧的吸振能力越强。
荷性质等有关，见表15－2。
三、圆柱螺旋弹簧的制造
许用应力
螺旋弹簧的制造工艺包括：
卷制→挂钩的制作或端面圈的精加工→热处理→工艺试验及强压处理。
冷卷：用于簧丝直径 d＜8～10mm的弹簧。 卷制分为：
热卷：卷成后必须进行淬火、中温回火等处理。
强压处理可以提高弹簧的承载能力。
详细介绍
主讲：胡昌军
§15-3 圆柱螺旋弹簧的设计计算 §15-3圆柱螺旋弹簧的设计计算1
8G FD d243n8FGC3dn
最大工作载荷 Fmax 作用下的变形量λmax：
压缩弹簧和无初应力的拉簧：
m
a
x
8Fm a xC3n Gd
主讲：胡昌军
详细介绍
圆柱螺旋弹簧计算6
圆柱螺旋弹簧的设计计算
有初应力的拉簧：
max8(FmaG xFd0)C3n
弹簧的有效圈数 n：
压缩弹簧和无初应力的拉簧：
第十五章 弹簧
§15-1 概述 §15-2 圆柱螺旋弹簧的结构、材料、许用应力及制造 §15-3 圆柱螺旋弹簧的设计计算 §15-4 受变载荷圆柱螺旋弹簧的强度计算
主讲：胡昌军
§15-1概述
§15-1 概 述
1．弹簧的功用
弹簧是一种弹性的元件，它具有刚度小、变形大、在载荷作用下易产 生较大弹性变形等特点，在各类机械中应用十分广泛。
机械设计(西北工业大学第八版)第十三章 滚动轴承xiugai
一. 滚动轴承工作时轴承元件上的载荷分布 承载区 FNi Fr 非承载区 以向心轴承为例 轴向力：由滚动体平均分担 载荷 径向载荷： 承载区 180
滚动体的 数目 受最大径向载荷的滚动体负 载为： 5
游隙 轴向载荷
影响受载
Fr
0
Fmax
z
Fr
二. 滚动轴承工作时轴承元件上的应力分布
2 载荷为P，预期寿命为Lh，须选用多大C的轴承？
C L10 ( ) P
(10 6 )
10 C Lh L'h 60n P
6
h
以小时表示
寿命指数ε 球轴承ε =3， 滚子轴承ε =10/3
P－当量动载荷；
10 C C 6 Lh L'h h L10 ( ) (10 ) 60n P P Lh’预期寿命：设计时给定的目标寿命。各类机 械中轴承的预期寿命参考P318表13-3 考虑到温度变化，引入温度系数 （P313表13-4）
请安静-----------
请安静-----------
第四篇 轴系零、部件
第十二章 第十三章 第十四章 第十五章 滑动轴承 滚动轴承 联轴器和离合器 轴
第十三章
滚动轴承
1.了解滚动轴承的构成、结构特点和类型。 2.了解滚动轴承的代号规定，能识别最一般的代号。 3.了解滚动轴承的失效形式，能根据失效作出正确的分析。 4. 能根据使用要求正确选用滚动轴承。 5.工作能力计算（寿命计算）。 6.会根据使用要求正确的作出滚动轴承的组合设计（滚动 轴承装置 的设计：安装、调整、润滑、密封等）。
径向游隙系列 代号
1组 /C1
2组 /C2
0组 省略
3组 /C3
滚动体的 数目 受最大径向载荷的滚动体负 载为： 5
游隙 轴向载荷
影响受载
Fr
0
Fmax
z
Fr
二. 滚动轴承工作时轴承元件上的应力分布
2 载荷为P，预期寿命为Lh，须选用多大C的轴承？
C L10 ( ) P
(10 6 )
10 C Lh L'h 60n P
6
h
以小时表示
寿命指数ε 球轴承ε =3， 滚子轴承ε =10/3
P－当量动载荷；
10 C C 6 Lh L'h h L10 ( ) (10 ) 60n P P Lh’预期寿命：设计时给定的目标寿命。各类机 械中轴承的预期寿命参考P318表13-3 考虑到温度变化，引入温度系数 （P313表13-4）
请安静-----------
请安静-----------
第四篇 轴系零、部件
第十二章 第十三章 第十四章 第十五章 滑动轴承 滚动轴承 联轴器和离合器 轴
第十三章
滚动轴承
1.了解滚动轴承的构成、结构特点和类型。 2.了解滚动轴承的代号规定，能识别最一般的代号。 3.了解滚动轴承的失效形式，能根据失效作出正确的分析。 4. 能根据使用要求正确选用滚动轴承。 5.工作能力计算（寿命计算）。 6.会根据使用要求正确的作出滚动轴承的组合设计（滚动 轴承装置 的设计：安装、调整、润滑、密封等）。
径向游隙系列 代号
1组 /C1
2组 /C2
0组 省略
3组 /C3
《机械设计》第八版教材中的若干缺陷
盛誉并成为众多高校进行 “ 机械设计”课程教学的
表所列键长系列中的一个子系列， 其范围极为有 限， 具体如文献阎 中190、 193页所列。由于同 一截 面尺寸的 这两种键的长度范围 相同， 此建议在书 因
中表6一 1的 “ 键宽bx键高h”行下再加一行给出每
首选教材。 从笔者近二十年的教学实践来看， 该书
一截面尺寸的这两种键所具有的长度范围， 从而为 学生做作业及进行课程设计提供方便。
1.2 在该书13 页 “ 3 过盈连接的强度计算”小
具有体系 整、 织严密、 容丰富、 信息 完 组 ， 内 包含 量
大、叙述深人浅出、 便于学生自 学等优点， 但其中 也存在着一些缺陷与不足， 部分缺陷在前后几个版 本中均有出现。为此， 笔者曾在20 2年初、 0 6年 0 20 初两次撰文， 就自己 先后所发现该书第七版中 存在 的多处缺陷与不足提出了探讨意见。 闷 1 然而从2006 年5月面世的 该书第八版 口 来看， 编者似未注意到 笔者的意见和建议， 在新版中 仍保留 有原第七版中 存在的部分缺陷， 另外还出现了一些原第七版中 不 存在的新问题。为使作为普通高等教育 “ 十五”国 家级规划教材的该书更趋完善， 笔者将自 己在教学 中所发现该书新版中的这些缺陷与不足辑录于下， 希_ 能够引起编者的注意与重视， 2 在下一次修订该
书时考虑订正。
节， 编者给出了由 被包容件强度限定的配合面间最
大径向压力算式 ( 一) 、 ( 一) ， 7 13 7 15 但却未强调 这两式仅适用于被包容件为空心件时的 情况， 因而
给学生以如被包容件为生产实际中更为常见的实心
件时只需在上两式中代人成 =0即可的错觉，由此得 出不正确的结论。事实上，当被包容件为实心件 时， 过盈联接将导致其截面内任一处均承受两向等
表所列键长系列中的一个子系列， 其范围极为有 限， 具体如文献阎 中190、 193页所列。由于同 一截 面尺寸的 这两种键的长度范围 相同， 此建议在书 因
中表6一 1的 “ 键宽bx键高h”行下再加一行给出每
首选教材。 从笔者近二十年的教学实践来看， 该书
一截面尺寸的这两种键所具有的长度范围， 从而为 学生做作业及进行课程设计提供方便。
1.2 在该书13 页 “ 3 过盈连接的强度计算”小
具有体系 整、 织严密、 容丰富、 信息 完 组 ， 内 包含 量
大、叙述深人浅出、 便于学生自 学等优点， 但其中 也存在着一些缺陷与不足， 部分缺陷在前后几个版 本中均有出现。为此， 笔者曾在20 2年初、 0 6年 0 20 初两次撰文， 就自己 先后所发现该书第七版中 存在 的多处缺陷与不足提出了探讨意见。 闷 1 然而从2006 年5月面世的 该书第八版 口 来看， 编者似未注意到 笔者的意见和建议， 在新版中 仍保留 有原第七版中 存在的部分缺陷， 另外还出现了一些原第七版中 不 存在的新问题。为使作为普通高等教育 “ 十五”国 家级规划教材的该书更趋完善， 笔者将自 己在教学 中所发现该书新版中的这些缺陷与不足辑录于下， 希_ 能够引起编者的注意与重视， 2 在下一次修订该
书时考虑订正。
节， 编者给出了由 被包容件强度限定的配合面间最
大径向压力算式 ( 一) 、 ( 一) ， 7 13 7 15 但却未强调 这两式仅适用于被包容件为空心件时的 情况， 因而
给学生以如被包容件为生产实际中更为常见的实心
件时只需在上两式中代人成 =0即可的错觉，由此得 出不正确的结论。事实上，当被包容件为实心件 时， 过盈联接将导致其截面内任一处均承受两向等
机械设计(第八版)课后答案西北工业大学
得蜗轮的基本许用接触应力
。蜗杆传动的工作寿命 Lh=16800h,蜗轮轮齿的应力循环次数
寿命系数为 蜗轮齿面的许用接触应力为
4、计算中心距
取中心距 a=200mm,因 i=23,故从教材表 11-2 中取模数 m=8mm,蜗杆分度圆直径 d1=80mm，这时 d1/a=0.4,与假设 值相符，因此以上计算结果可用。 （2）蜗杆与蜗轮的主要参数和几何尺寸：
比较
和
由公式
得
（5）由接触强度 确定的最大转矩。由公式
得 (6)齿轮行动的功率。由弯曲强度和接触强度计算的转矩可知，此齿轮传动所能 传递的最大转矩为 T1=1827280N.mm
10-8 解(1)选择齿轮的材料和精度等级。根据教材表 10-1 选大小齿轮材料均为 20CrMnTi,渗碳淬火。小齿轮齿面硬度取 62HRC,大齿轮齿面硬度取 58HRC，世部 达 300HBS. 选精度等级为 6 级。 （2）按齿根弯曲疲劳强度设计。 1、小齿轮传递的转矩：
8、由接触强度计算小齿轮的分度圆直径
9、验算载荷系数： 齿轮的使用系数：载荷 状况以轻微冲击为依据查教材表 10-2 得 KA=1.25 齿轮的圆周速度
由教材图 10-8 查得：Kv=1.12 对于软齿面齿轮，假设
,由教材表 10-3 查得
齿宽 齿宽与齿高比
由教材表 10-4 查得 系数：
10、校正直径：
取安全系数 SF=1.5 由教材图 10-20（d）得
按对称循环变应力确定许用弯曲为
9、由弯曲强度计算齿轮的模数。因 数代入设计公式中得
取标准值
.
10、验算载荷系数：
小齿轮的分度圆直径
齿轮的圆周速度
由教材图 10-8 查得:
机械设计第八版西工课件
Ff为悬垂拉力，与链条松边的垂度和传动的布置方式有关。
在上述各式中，P 为传递的功率（kW)；v为链速(m/s)；q为单位长度链 条的质量(kg/m)。
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设计C时o，p链y节ri数gh以t取2为0偶19数-为2宜01，9这A样s可pose Pty Ltd.
避免使用过渡链节，因为过渡链节会使链的承 载能力下降。
滚子链的规格和主要参数
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§9-6 滚子链传动的设计计算 §9-7 链传动的布置、张紧和润滑
链传动的特点及应用
链传动是依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。
特点及应用1
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Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.
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滚子链链轮的结构和材料
度的链传动中，链传动的承载能力主要取决于链板的疲劳强度；随着链轮
转速的增高，链传动的多边形效应增大，传动能力主要取决于滚子和套筒
机械设计西北工业大学出版社第八版第十五章资料
本文档详细介绍了机械设计中器的重要零件，主要用来支承旋转的机械零件并传递运动和动力。根据外形和载荷的不同，轴可分为多种类型，如光轴、阶梯轴、曲轴等。在材料选择上，常用的有碳素钢、中低碳合金钢以及球墨铸铁等。结构设计是轴设计的核心，要求在满足强度、刚度和振动稳定性的基础上，合理确定轴的结构形状和全部尺寸。这包括拟定轴上零件的装配方案、轴上零件的定位以及各轴段直径和长度的确定等。尽管文档内容全面，但遗憾的是，它并未包含西北工业大学机械设计第十版表8-5的具体信息。
机械设计第一章(西北工业大学出版社)(第八版)详解
为什么学？---机械工业在国民经济中的重要作用
各种机床
为什么学？---机械工业在国民经济中的重要作用
工业机器人 ：焊接、搬运、装配、喷涂
为什么学？---机械工业在国民经济中的重要作用
为什么学？---机械工业在国民经济中的重要作用
空间机器人 ：星球探测器、飞船
勇气号火星探测器
太空机器人Dextre （灵巧）
学什么？---本课程的主要内容
一、机器的功能组成 辅助系统（润滑、显示、照明等） 原动机部分 传动部分 执行部分
控制系统
机器的组成举例
机械电子工程学院
机器的组成举例
执行系统 动力系统
机械电子工程学院
机器的组成举例
操纵及控制系统
机械电子工程学院
传动系统
机械电子工程学院
学什么？---本课程的主要内容
机械设计
第一章 绪论
电子科技大学 凌丹
2018/10/31
1
1 3
Why----为什么学？ What---学什么？ How---怎么学？
2 3
什么是机械？
“机械”是机构（mechanism）和机器（machine）的总称
机构
是一种人为的实物 构件的组合； 各部分之间具有确 定的相对运动。
机械
机器
2018/10/31 47
运用先修知识
学习方法
抓住设计主线
理论联系实际
解决工程问题
机械电子工程学院
2018/10/31
48
“Enthusiasm is one of the most powerful engines of success. When you do a thing, do it with all your might（力量）. Put your whole soul into it. Stamp it with your own personality. Be active, be energetic, be enthusiastic and faithful and you will accomplish your object. Nothing great was ever achieved without enthusiasm"
机械设计(第八版)课后习题答案(最新,参考答案)
3到13章答案 免费下载 0财富值西北工业大学机械原理及机械零件教研室 编著第三章 机械零件的强度习题答案3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-ζ，取循环基数60105⨯=N ，9=m ，试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
[解] MPa 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==--N N ζζNM P a 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N ζζNM P a 0.227102.6105180956930113=⨯⨯⨯==--N N ζζN3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s ζ，MPa 1701=-ζ，2.0=ζΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。
[解] )170,0('A )0,260(C 0012ζζζΦζ-=-ζΦζζ+=∴-1210M P a 33.2832.0117021210=+⨯=+=∴-ζΦζζ得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。
如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。
[解] 因2.14554==d D ，067.0453==d r ，查附表3-2，插值得88.1=αζ，查附图3-1得78.0≈ζq ，将所查值代入公式，即()()69.1188.178.0111k =-⨯+=-α+=ζζζq查附图3-2，得75.0=ζε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=ζβ，已知1=q β，则 35.211191.0175.069.1111k =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=q ζζζζββεK ()()()35.267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =ζ，应力幅MPa 20a =ζ，试分别按①C r =②C ζ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。
1机械设计总论-机械设计第八版西北工业大学机械原理及机械零件教研室ppt课件
§2-5 机械零件应满足的基本要求
（四〕经济性要求
零件的经济性首先表现在零件本身的生产成本上。设计零件时， 应力求设计出耗费〔包括钱财、制造时间及人工〕最少的零件。
螺纹的断裂.swf
要降低零件的成本，首先要采用轻型的零件结构，以降低材料 消耗；采用少余量或无余量的毛坯或简化零件结构，以减少加工工 时。这些对降低零轮齿根部的折件断.swf 成本均有显著的作用。工艺性良好的结构就意 味着加工及装配费用低，所以工艺性对经济性有着直接的影响。
（一〕整体断裂
零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时，由于某一危险 截面上的应力超过零件的强度极限而发生的断裂，或螺纹的断裂.swf者零件在受变 应力作用时，危险截面上发生的疲劳断裂均属此类。例如螺栓的断 裂、齿轮轮齿根部的折断等。
轮齿根部的折断.swf
轮齿根部的折断.swf
螺纹的断裂.swf
§2-4 机械零件的主要失效形式
（四〕破坏正常工作条件引起的失效
有些零件只有在一定的工作条件下才能正常地工作。例如： 螺纹的断裂.swf
液体摩擦的滑动轴承，只有在存在完整的润滑油膜时才能正常 地工作；带传动，只有在传递的有效圆周力小于临界摩擦力时 才能正常地工作轮齿根部的折断.swf；高速转子，只有其转速与系统的固有频率错 开时才能正常地工作等。如果破坏了这些必备的条件，则将发 生不同类型的失效。例如：滑动轴承将发生过热、胶合、磨损 等形式的失效；带传动将发生打滑的失效；高速转子将发生共 振从而使振幅增大，以致引起断裂的失效等。
（一〕避免在预定寿命期内失效的要求
3．寿命
螺纹的断裂.swf
• 有的零件在工作初期虽然能够满足各种要求，但在工作一定 时间后，却可能轮齿根部的折断.swf由于某些原因而失效。这个零件正常工作延续 的时间就叫零件的寿命。 • 影响零件寿命的主要原因有：材料的疲劳，材料的腐蚀以及 相对运动零件接触表面的磨损。
《机械设计》西北工业大学、高等教育出版社
13、对于普通螺栓连接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷 是(拉力和扭矩 )。
2、承受预紧力和工作拉力（轴向载荷）紧螺栓连接 拉伸强度条件
ca
4 1.3F2
d12
[ ]
D2
（5-33）
设计式：
D1
d1
4 1.3F2
[ ]
汽缸盖的螺栓连接
3、承受工作剪力的紧螺栓连接
受横向工作载荷时，常采用铰制孔用螺栓连接。 螺栓杆与孔壁间无间隙。
每个螺栓所需的预紧力为F0 ，根据力平衡有 fF0zi KsF
由此得预紧力F0 为：
F0
KS F fzi
（5-9）
⑵、横向载荷用铰制孔螺栓连接
2、受旋转力矩T 的螺栓组连接 f F0
⑴、受旋转力矩用普通螺栓组连接 f F0
⑵、受旋转力矩用铰制孔螺栓组连接
3、受轴向载荷F∑ 的螺栓组连接
设螺栓数目为z，则作用在单个 螺栓上的轴向载荷F 即为：
7、解释轴承代号6208、7210AC 深沟球轴承，内径40mm，正常宽，直径系列2，0级公差，
0组游隙。
角接触球轴承，内径50mm ，正常宽，直径系列2， 公称接触角α＝25°，0级公差 ，0组游隙。
8、简述形形成液体动压润滑有哪三个条件？
⑴、相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙； ⑵、被油膜分开的两表面间必须有足够的相对滑动速度；
§3-4 机械零件的接触强度 两圆柱体接触——线接触
H
F(1 1)
B 1 2
(1 12
1
2 2
)
E1
E2
5、机械传动中，两零件接触位置连续改变，在做接触疲劳计算
时，极限应力应是一（ B ）。
A、对称循环的极限接触应力 B、脉动循环的极限接触应力
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机械设计西北工业大学出版社第八版第十五章
轴的分类：
按外形分 按载荷分
光轴
直轴 曲轴
软轴
阶梯轴 空心轴
转轴 传动轴 心轴
固定心轴 转动心轴
机械设计西北工业大学出版社第八版第十五章
光轴 阶梯轴
直轴
光轴：形状简单、加工方便、制造成本低、轴上应 力集中源少；缺点是轴上零件不易装配定位。
光轴常用作心轴和传动轴。 阶梯轴便于轴上零件安装与定位，常用作转轴。
机械设计西北工业大学出版社第八版第十五章
轴一般做成阶梯轴，原因是： 便于轴上零件轴向定位和固定； 便于轴上零件的拆装； 使各轴段达到或接近等强度； 实现尺寸分段，以满足不同配合特性、精度和光洁度的要求。
机械设计西北工业大学出版社第八版第十五章
曲轴：发动机专用零件,用以实现旋转运动与往复直线 运动相互转变。
用作零件轴向定位的台阶部分称为轴肩，环形部分 称为轴环。
机械设计西北工业大学出版社第八版第十五章
轴上零件的轴向固定
为防止轴上零件沿轴向移动，除了对它们进行轴向定位以 外，还应进行固定
常用的固定方法有： 轴肩和轴环、套筒、圆螺母和止动垫圈、弹性挡圈和紧 定螺钉、轴端挡圈。 此外轴承端盖常用来做整个轴的轴向定位。
0 轴： 传动轴 Ⅰ轴： 转轴 Ⅱ轴： 转动心轴 Ⅲ轴： 转轴 Ⅳ轴： 转轴 Ⅴ轴： 转动心轴
机械设计西北工业大学出版社第八版第十五章
轴的失效形式
因疲劳强度不足而产生疲劳断裂； 因静强度不足而生产塑性变形或脆性断裂 ； 因刚度不足而产生过大弯曲及扭转变形； 高速时发生共振破坏等。
机械设计西北工业大学出版社第八版第十五章
固定及轴的制造工艺等方面要求，合理确定轴 的结构形状和尺寸。 工作能力校核计算：包括疲劳强度、静强度及 刚度计算等。
机械设计西北工业大学出版社第八版第十五章
15.2 轴的材料
碳素钢
30、35、45、50(正火或调质)，45应用最广。 对应力集中不敏感，良好的加工性。 中、低碳合金钢：强度高、寿命长，对应力集中敏感，
第十五章 轴
机械设计西北工Байду номын сангаас大学出版社第八版第十五章
本章内容
轴的用途及分类 轴的材料 轴的结构设计 轴的强度计算 轴的刚度计算
机械设计西北工业大学出版社第八版第十五章
15-1 轴的功用
轴是组成机器的重要零件之一，用来支承旋转 的机械零件。
轴的功用： 支承回转零件 传递运动和动力
机械设计西北工业大学出版社第八版第十五章
如何判断轴是否传递转矩： 从原动机向工作机画传动路线，若传动路线
沿该轴轴线走过一段距离，则该轴传递转矩。
如何判断轴是否承受弯矩：
该轴上除联轴器外是否还有其它传动零件，如 果有该轴承受弯矩，否则不承受弯矩。
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问：根据承载情况下列各轴分别为哪种类型？
在满足使用要求的情况下，轴的形状和尺寸应力求简 单，以便于加工。
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• 如果需从轴的一端装入两个过盈配合的零件，则 轴上两配合轴段的直径不应相等，否则第一个零 件压入后，会把第二个零件配合的表面拉毛，影 响配合。
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二、轴上零件的定位和固定
正 确
错 误
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2.套筒定位
套筒适用于轴上两个相距较近零件之间的定位，其两 个端面为定位面，应有较高的平行度和垂直度。为使 轴上零件定位可靠，应使轴段长度比零件毂长短 2~3mm。
套筒
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3. 圆螺母
无法采用套筒或套筒太长时，可采用圆螺母加以固定。 圆螺母定位装拆方便，通常用细牙螺纹来增强防松能力
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1. 轴肩、轴环定位
为了保证轴上零件紧靠定位面（轴肩），轴肩的圆 角半径r必须小于相配零件的倒角C1或圆角半径R， 轴肩高h必须大于C1 或R。
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轴肩固定滚动轴承时： 要求轴肩高度<滚动轴承内圈高度
要求： 轴应便于加工，轴上零件易于安装、调整、拆卸 轴和轴上零件定位准确 各零件要牢固而可靠地相对固定 轴的受力合理、应力集中小
过程 拟定轴上零件的装配方案 轴上零件的定位 各轴段直径和长度的确定
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轴的各部分名称
轴颈：轴上被支承部分；尺寸= 轴承内径； 轴头：安装轮毂部分，直径与轮毂内径相当； 轴身：连接轴颈和轴头的部分。
一般转轴的设计准则
具有合理的结构和良好的工艺性并保证其疲劳 强度足够。
对有过载情况的轴，还应保证其静强度足够； 对刚度要求较高的轴及受力较大的细长轴，还
应进行刚度计算； 对高速旋转的轴，则应进行振动稳定性计算。
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轴设计的主要内容
选用合适的材料、毛坯形式及热处理方法。 轴的结构设计：根据轴上零件的安装、定位和
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一、拟定轴上零件的装配方案
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为便于轴上零件的装拆，常将轴做成阶梯形。一般 直径从轴端向中间逐渐增大。为便于装配，轴颈和 轴头的端部均应有倒角。
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轴上磨削的轴段，应有砂轮越程槽；车制螺纹的轴段， 应有退刀槽。
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转轴
✓指既受弯矩又受扭矩的轴，转轴在各种机器中最 为常见。
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心轴
只承受弯矩而不承受转矩的轴，如自行车轮轴。 按轴转动与否，又可分为转动心轴和固定心轴。
转动心轴
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固定心轴
传动轴
只受转矩不受弯矩或受很小弯矩的轴，如连接汽 车发动机输出轴和后桥的轴。
用于重载、小尺寸的轴。
球墨铸铁和高强度铸铁
铸铁材料具有易于作成复杂的外形； 吸振性、耐磨性好，对应力集中敏感性低、价格低廉； 用于制作外形复杂的曲轴、凸轮轴等。
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15-3 轴的结构设计
任务：在满足强度、刚度和振动稳定性的基础上，合理地确 定轴的结构形状和全部尺寸。
轴的分类：
按外形分 按载荷分
光轴
直轴 曲轴
软轴
阶梯轴 空心轴
转轴 传动轴 心轴
固定心轴 转动心轴
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光轴 阶梯轴
直轴
光轴：形状简单、加工方便、制造成本低、轴上应 力集中源少；缺点是轴上零件不易装配定位。
光轴常用作心轴和传动轴。 阶梯轴便于轴上零件安装与定位，常用作转轴。
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轴一般做成阶梯轴，原因是： 便于轴上零件轴向定位和固定； 便于轴上零件的拆装； 使各轴段达到或接近等强度； 实现尺寸分段，以满足不同配合特性、精度和光洁度的要求。
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曲轴：发动机专用零件,用以实现旋转运动与往复直线 运动相互转变。
用作零件轴向定位的台阶部分称为轴肩，环形部分 称为轴环。
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轴上零件的轴向固定
为防止轴上零件沿轴向移动，除了对它们进行轴向定位以 外，还应进行固定
常用的固定方法有： 轴肩和轴环、套筒、圆螺母和止动垫圈、弹性挡圈和紧 定螺钉、轴端挡圈。 此外轴承端盖常用来做整个轴的轴向定位。
0 轴： 传动轴 Ⅰ轴： 转轴 Ⅱ轴： 转动心轴 Ⅲ轴： 转轴 Ⅳ轴： 转轴 Ⅴ轴： 转动心轴
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轴的失效形式
因疲劳强度不足而产生疲劳断裂； 因静强度不足而生产塑性变形或脆性断裂 ； 因刚度不足而产生过大弯曲及扭转变形； 高速时发生共振破坏等。
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固定及轴的制造工艺等方面要求，合理确定轴 的结构形状和尺寸。 工作能力校核计算：包括疲劳强度、静强度及 刚度计算等。
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15.2 轴的材料
碳素钢
30、35、45、50(正火或调质)，45应用最广。 对应力集中不敏感，良好的加工性。 中、低碳合金钢：强度高、寿命长，对应力集中敏感，
第十五章 轴
机械设计西北工Байду номын сангаас大学出版社第八版第十五章
本章内容
轴的用途及分类 轴的材料 轴的结构设计 轴的强度计算 轴的刚度计算
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15-1 轴的功用
轴是组成机器的重要零件之一，用来支承旋转 的机械零件。
轴的功用： 支承回转零件 传递运动和动力
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如何判断轴是否传递转矩： 从原动机向工作机画传动路线，若传动路线
沿该轴轴线走过一段距离，则该轴传递转矩。
如何判断轴是否承受弯矩：
该轴上除联轴器外是否还有其它传动零件，如 果有该轴承受弯矩，否则不承受弯矩。
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问：根据承载情况下列各轴分别为哪种类型？
在满足使用要求的情况下，轴的形状和尺寸应力求简 单，以便于加工。
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• 如果需从轴的一端装入两个过盈配合的零件，则 轴上两配合轴段的直径不应相等，否则第一个零 件压入后，会把第二个零件配合的表面拉毛，影 响配合。
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二、轴上零件的定位和固定
正 确
错 误
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2.套筒定位
套筒适用于轴上两个相距较近零件之间的定位，其两 个端面为定位面，应有较高的平行度和垂直度。为使 轴上零件定位可靠，应使轴段长度比零件毂长短 2~3mm。
套筒
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3. 圆螺母
无法采用套筒或套筒太长时，可采用圆螺母加以固定。 圆螺母定位装拆方便，通常用细牙螺纹来增强防松能力
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1. 轴肩、轴环定位
为了保证轴上零件紧靠定位面（轴肩），轴肩的圆 角半径r必须小于相配零件的倒角C1或圆角半径R， 轴肩高h必须大于C1 或R。
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轴肩固定滚动轴承时： 要求轴肩高度<滚动轴承内圈高度
要求： 轴应便于加工，轴上零件易于安装、调整、拆卸 轴和轴上零件定位准确 各零件要牢固而可靠地相对固定 轴的受力合理、应力集中小
过程 拟定轴上零件的装配方案 轴上零件的定位 各轴段直径和长度的确定
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轴的各部分名称
轴颈：轴上被支承部分；尺寸= 轴承内径； 轴头：安装轮毂部分，直径与轮毂内径相当； 轴身：连接轴颈和轴头的部分。
一般转轴的设计准则
具有合理的结构和良好的工艺性并保证其疲劳 强度足够。
对有过载情况的轴，还应保证其静强度足够； 对刚度要求较高的轴及受力较大的细长轴，还
应进行刚度计算； 对高速旋转的轴，则应进行振动稳定性计算。
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轴设计的主要内容
选用合适的材料、毛坯形式及热处理方法。 轴的结构设计：根据轴上零件的安装、定位和
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一、拟定轴上零件的装配方案
机械设计西北工业大学出版社第八版第十五章
为便于轴上零件的装拆，常将轴做成阶梯形。一般 直径从轴端向中间逐渐增大。为便于装配，轴颈和 轴头的端部均应有倒角。
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轴上磨削的轴段，应有砂轮越程槽；车制螺纹的轴段， 应有退刀槽。
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转轴
✓指既受弯矩又受扭矩的轴，转轴在各种机器中最 为常见。
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心轴
只承受弯矩而不承受转矩的轴，如自行车轮轴。 按轴转动与否，又可分为转动心轴和固定心轴。
转动心轴
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固定心轴
传动轴
只受转矩不受弯矩或受很小弯矩的轴，如连接汽 车发动机输出轴和后桥的轴。
用于重载、小尺寸的轴。
球墨铸铁和高强度铸铁
铸铁材料具有易于作成复杂的外形； 吸振性、耐磨性好，对应力集中敏感性低、价格低廉； 用于制作外形复杂的曲轴、凸轮轴等。
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15-3 轴的结构设计
任务：在满足强度、刚度和振动稳定性的基础上，合理地确 定轴的结构形状和全部尺寸。