机械设计西北工业大学出版社第八版第十五章

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
第十五章 轴
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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
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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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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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。
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。
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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
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
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Βιβλιοθήκη Baidu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。
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，
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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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。
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。
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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？
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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。