轴的功用和类型-教(学)案

教案
轴的结构可以分为实心轴和空心轴，如图
常用于往复式机械中，例如燃机、空
气压缩机等。

可以实现直线运动与旋转运它不受任何空间的限制，可以将扭转或旋转运动灵
活地传到任何所需的位置，常用于医疗设备、操纵机构、
⎩⎨⎧无弯矩传动轴：只承受扭矩而
固定转动受弯矩心轴：只承受扭矩不承受弯矩（常见）转轴：既承受扭矩又承图14－1
图14－2
图14－3 图14－4
图14－5 图14－6
图14－7
图14－8
轴的材料
由于轴工作时产生的应力多为变应力，所以轴的失效多为疲劳损坏，因此轴的材料应具有足够的疲劳强度、较小的应力集中敏感性和良好的加工性能等。

要合理考虑机器的总体布局，轴上零件的类型及其定位方式，轴上载荷的大小、性质、方向和分布情况等，同时要考虑轴的加工和装配工艺等，合理地确定轴的结构形状和尺寸。

总体来说，轴的结构应该满足：轴和装配在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上零件应便于拆装和调整；轴应该具有良好的制造工艺性等。

下面我们就来讨论轴的结构设计中的几个主要问题。

一、拟订轴上零件的装配方案
在进行结构设计时，首先应按传动简图上所给出的各主要零件的相互位置关系拟订轴上零件的装配方案。

轴上零件的装配方案不同，轴的结构形状也不同。

在实际设计过程中，往往拟订几种不同的装配方案进行比较，从中选出一种最佳方案。

如图所示为一单级圆柱齿轮减速器简图。

其输出轴上装有齿轮、联轴器和滚动轴承。

可以采用如下的装配方案：将齿轮、左端轴承和联轴器从轴的左端装配，右端轴承从轴的右端装配。

在考虑了轴的加工及轴和轴上
零件的定位、装配与调整要求后，确定轴
的结构形式如图所示。

二、轴上零件的轴向定位
轴上零件的定位和固定是两个不同的
概念。

定位是针对装配而言的，为了保证
准确的安装位置；固定是针对工作而言的，
为了使运转中保持原位不变。

但二者之间
又有联系，通常作为结构措施，既起固定
作用尤其定位作用。

为了传递运动和动力，保证机械的工
作精度和使用可靠，零件必须可靠地安装
在轴上，不允许零件沿轴向发生相对运动。

因此，
轴上零件都必须有可靠的轴向定位措施。

轴上零件的轴向定位方法取决于零件所承受
的轴向载荷大小。

三、轴上零件的周向定位
轴上零件的周向定位方法主要有键（平键、半
圆键、楔键等）、花键、型面、过盈等等
工作条件不同，对零件在轴上的定位方式和配
合性质也不相同，而轴上零件的定位方法又直接影
响到轴的结构形状。

因此，在进行轴的结构设计时，
必须综合考虑轴上载荷的大小及性质、轴的转速、
轴上零件的类型及其使用要求等，合理作出定位选
择。

1）平键联接
制造简单、装拆方便。

用于传递转矩较大，对
中性要求一般的场合，应用最为广泛。

2）花键联接
承载能力高，定心好、导向性好，但制造较困难，成本较高。

适用于传递转矩较大，对中性要求较高或零件在轴图14－9
图12－12
图12－19
图14－10
图14－11
荷来确定。

但是，初步确定轴的直径时，往往不知道支反力的作用点，不能决定弯矩的大小和分布情况。

因而，在实际设计中，通常是按扭矩强度条件来初步估算轴的直径，并将这一估算值作为轴受扭段的最小直径（也可以凭经验和参考同类机械用类比的方法确定）。

轴的直径确定后，可按轴上零件的装配方案和定位要求，逐步确定各轴段的直径，并根据轴上零件的轴向尺寸、各零件的相互位置关系以及零件装配所需的装配和调整空间，
图12－23
图14－12。