机械基础_第三章轴
机械基础轴详解
周向固定方法 —— 键联接
特点：制造简单，装拆方便，对中性好 ； 应用：应用最广；同一轴上键槽位于圆柱同一母 线上，且取相同尺寸
周向固定方法 —— 花键联接
特点：接触面积大，承载能力高，对中性和导向性好 ； 应用：适用于载荷较大和对定心精度要求较高的动联 接或静联接 ；
周向固定方法 —— 紧定螺钉固定
（1）轴肩、轴环
特点：结构简单，定位可靠，可承受 较大轴向力；
但是使轴径增大，引起应力集 中。
轴肩
轴环
错误
正确
特点：结构简单，定位可靠，可承受较大的轴向力； 应用：齿轮、带轮、联轴器、轴承等的轴向定位；
（2）套筒
轴向固定方法 —— 套筒定位
特点：固定可靠，承受轴向力大； 应用：多用于轴上相邻两零件相距不远的场合；
轴的结构
倒角
砂轮越程槽 轴端、轴颈与轴肩（或轴环）的过渡部位应有倒角或过度
圆角，便于轴上零件的装配，避免划伤配合表面，减少应 力集中，尽可能使倒角（或圆角半径）一致，以便于加工。 螺纹退刀槽或砂轮越程槽，防止破坏零件左端面。 当轴上有两个以上键槽时，槽宽应尽可能相同，并布置在 同一条直线上，以利于加工。
传动轴
特点：工作时只承受扭距，不承受弯矩或 承受很小的弯矩，仅起传递动力的作用。
转轴
特点：工作时既承受弯矩，又承受扭距， 既起支撑作用又起传递动力作用，是机器 中最常用的一种轴。
心轴——只受弯矩不传递扭矩
自行车前轴属于哪种？
传动轴——主要受扭矩
转轴——同时受扭矩和弯矩
转轴的结构
轴的结构应满足的要 求：
按轴线形状分 直轴： 光轴 阶梯轴
曲轴
§3—1 轴
1、光轴特点：形状简单，加工容易，应力集中源较 少；轴上零件不易装配及定位。如自行车心轴、车床 光杠。
《机械基础》试题(轴、轴承、键)
《机械基础》试题轴義键）1.________________________________________________________ 轴上零件的轴向定位和固定,常用的方法有轴肩或轴环,套筒,和轴端挡圈。
2.—般的轴都需具有足够的强度,合理的结构形式和尺寸以及良好的,这就是轴设计的基本要求。
3.按轴线形状,轴可分为$由、曲轴和钢丝软轴。
4•轴上零件的周向固定常用的方法有、紧定螺钉、销、一过盈配合。
5.________________________________________ 当轴上的键槽多于一个时,应使各键槽位于直线。
6.滚动轴承按其结构特点和承受载荷的方向不同分为轴承，向心推力轴承和推力轴承三大类。
7.—般来说,滚动轴承的滚动体是球形时,转速,承载能力较低。
8.滚动体是滚子时,相对来说转速较低承载能力o9.普通平键的工作面是两侧面,楔键的工作面是面。
10.半圆键的为工作面,当需要用两个半圆键时,—般布置在轴的同_母线上。
二1.下列各轴中,属于转轴的是（）A.大于B.小于A.减速器中的齿轮轴B.自行车的前、后轴C.火车轮轴D.汽车传动轴2.对于既承受转矩又承受弯矩作用的直轴”称为（）。
A•传动轴B.固定心轴C.转动心轴D.转轴3.对于只承受转矩作用的直轴”称为（）。
A•传动轴B.固定心轴C.转动心轴D.转轴4•按照轴的分类方法,自行车的中轴属于（）。
A•传动轴B.固定心轴C.转动心轴D.转轴5•轴环的用途是（）。
A•作为加工时的轴向定位B•使轴上零件获得轴向定位C.提高轴的强度D.提高轴的刚度6•当采用轴肩定位轴上零件时,零件轴孔的倒角应（）轴肩的过渡圆角半径。
A.大于B.小于C.大于或等于D.小于或等孑7.定位滚动轴承的轴肩高度应（）滚动轴承内圈厚度,以便于拆卸轴承。
A.大于B.小于C.大于或等于D.等于8•为了保证轴上零件的定位可靠,应使其轮毂长度（）安装轮毂的轴头长度。
9.当轴上零件要求承受轴向力时”采用（）来进行轴向定位,所能承受的轴向力较大。
汽车机械基础：项目3任务1 手动变速器输出轴
汽车机械基础
轴的常用材料主要是优质碳素钢和合金钢 ，其次是球墨铸铁和高强度铸铁。
汽车机械基础
三、轴的结构设计
轴上零件要有可靠的定位和固定、便于加 工、尽量避免或减少应力集中、轴上零件 应便于安装和拆卸、节约材料和减轻重量 。
汽车机械基础
轴一般由轴头、轴身、轴颈三部分组成
轴上与轴承配合的部分称为轴颈 与其他零件配合的部分称为轴头。 联接轴头和轴颈的部分叫做轴身。
汽车机械基础
汽车机械基础
1．轴上零件的定位和固定
（1）轴上零件的轴向定位和固定 阶梯轴上截面变化的部位称为轴肩或轴环
。 为了保证轴上零件的轮毂端面与定位面紧
贴，轴肩和轴环的圆角半径r应小于零件轮 毂孔端的圆角半径R或倒角c， 为了拆卸方便，安装滚动轴承处的轴肩和 轴环高度必须低于轴承内端面的高度。
项目3 轴
汽车机械基础
轴是汽车机械中重要的支撑和传递运动动 力的零件，例如车轮、变速器齿轮、带轮 、链轮等各种作回转运动的零件，都必须 装在轴上，才能正常运转。
汽车机械基础
任务3.1 手动变速器输出轴 【任务描述】
汽车手动变速器中有很多轴类零件，其中有输入轴、 输出轴、倒挡轴等。汽车手动变速器就是靠这些轴和 齿轮等零部件相配合来实现汽车变速。那么手动变速 器的输出轴是那种轴，其上的零件是怎么定位的呢？
汽车机械基础
常用的轴向固定方式有：轴肩或轴环、套 筒、圆螺母、轴端挡圈、弹性挡圈、紧定 螺钉和圆锥面等
汽车机械基础
（2）轴上零件的周向定位和固定 轴上零件的周向定位和固定是为了传递转
矩，防止零件与轴产生相对转动。 常见的周向定位与固定结构有：键、花键
、销、紧定螺钉、过盈配合、非圆轴承等
汽车机械基础
汽车机械基础课件 第三章 圆周运动和定轴转动
螺旋传动
滑动
滚动
带传动 同步带 三角带 链传动 齿轮传动 摩擦传动 液压传动
30-40% 90% 95-98% 80-95% 94-96% 95-99% 80-85% 80-96%
机械效率
图3-26 滑动螺旋传动
图3-27 齿轮传动
不存在独立的“向心 力”。
• 例3-1一质量为1kg的石 块系于细绳的一端，其 另一端用手拉住，使石 块以v=6m/s的速度在平 滑桌面上作匀速圆周运 动 ， 如 图 3-1 所 示 ， 求 绳所需的拉力。设绳长 为1.2m。
图3-1 例3-1题图
例3-1一质量为1kg的石 块系于细绳的一端， 其另一端用手拉住， 使 石 块 以 v=6m/s 的 速 度在平滑桌面上作匀 速 圆 周 运 动 ， 如 图 3-1 所示，求绳所需的拉 力。设绳长为1.2m。
解：
2
F ma m R
1 62
1.2
30N
例3-2 如图3-2a所示， 一质量为2000kg的轿 车，驶过半径R=100m 的一段圆弧形桥面。 当车行至桥面最高点 时，其速度大小为 v=40km/h，问汽车对 桥面的压力为多少（g 取9.8ms-2）？
图3-3 例3-2题受力图
解：取汽车为研究对象，画受力图（图3-3）。
周期和频率
周期是描述匀速圆周运动快慢的物理量，用符 号T表示。
周期的倒数叫做频率，用符号f表示。
第二节 刚体定轴转动
第三章 圆周运动和定轴转动
图3-9 轿车仪表台
转动是物体两个最基本的运动形式之一
图3-10曲轴装入发动机机体
刚体的绕定轴转动，简称刚体的转动
速度
（a） 最高车速不得超过 每小时120公里标志
《汽车机械基础》第三章 齿轮传动
外啮合齿轮传动：
mn1 mn2 mn
an1 an2 an
1 2
内啮合齿轮传动：
2．正确啮合的条件
一对直齿圆锥齿轮的正确啮合条件为：两轮大端模数压 力角分别相等，即
m1 m2 m
1
2
三、蜗轮蜗杆传动
1．蜗杆传动的特点
蜗杆传动主要由蜗杆和蜗轮组成，主要用于传递空间交错的 两轴之间的运动和动力，通常两轴交错角为90°。一般蜗杆为 主动件。 蜗杆传动工作平稳，噪声低，结构紧凑、传动比大（单级蜗
zmin 17
对于齿数少于zmin的齿轮，还可以通过改变刀具与齿坯相 对位置的切齿方法（变位）来防止根切。
第六节 齿轮失效形式及齿轮材料的选择
一、齿轮传动的主要失效形式 二、齿轮材料
一、齿轮传动的主要失效形式
1、轮齿折断
轮齿折断形式有两种：一种是在交变载荷作用下，齿根弯曲 应力超过允许限度时，齿根处产生微小裂纹，随后裂纹不继扩 展，最终导致轮齿疲劳折断；另外一种是短时过载或受冲击载 荷发生突然折断。
1 2
n1 n2
O2C O1C
r2' r1'
rb2 rb1
C
上式表明两轮的传动比与两 轮的基圆半径成反比，且为一 定值。这就保证了齿轮传动的 平稳性。
2、中心距可分性：
齿轮制成以后，基圆半径便已确定。因此，传动比也就定 了。所以，安装时若中心距略有变化不会改变传动比大小，此 特性称为中心距可分性。
4.轮辐式齿轮
汽车机械基础-汽车常用零件-轴PPT课件
重点：阶梯轴
例汽车轴
第四章 轴
7
阶梯轴
第四章 轴
8
曲轴：
第四章 轴
9
挠性钢丝轴
第四章 轴
10
转轴：机 器中最常 见的轴， 通常简称 为轴。 工作时既 承受弯矩ຫໍສະໝຸດ 又承受转 矩。例：减速器中的轴
第四章 轴
11
心轴： 用来支承转动零件，只承受弯矩而不传递转矩。 例：车辆轴和滑轮轴，图中为自行车的前轮轴。
第四章 轴
31
(二)轴的基本直径的估算及各段直径 和长度的确定：
轴不是标准零件,需要自己设计计算。
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；
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；
本章内容
第一节 概述 轴的分类 第二节 轴上零件的布置
第四章 轴
3
第四章 轴
4
引子: 轴的功用
支承其他回转件，承受转矩与弯矩，并传 递运动和动力。
第四章 轴
5
任务 一.轴的分类
1.按所受载荷特点分三种： 心轴： 只承受弯矩;如 传动轴：只承受转矩;如 转轴：同时承受弯矩和转矩;如
第四章 轴
6
2.按轴的结构形状分：
第四章 轴
26
一般结构设计的已知条件有：
• 机器的装配简图； • 轴的转速； • 传递的功率； • 轴上零件的主要参数和尺寸等。
轴的设计区别于其它零件设计过程的显著特点是： 必须先进行结构设计，然后才能进行工作能力 的核算。
《机械基础》轴与轴承课件
知识梳理
②对开式滑动轴承 对开式滑动轴承(图8-13)结构复杂，可以调整磨损 造成的间隙，安装方便，适用于中高速、重载工作 的机器。
知识梳理
六、轴瓦的结构
轴瓦是滑动轴承中的重要零件，它的结构设计是否合理对滑动 轴承性能影响很大。为了节省贵重材料或结构需要，常在轴瓦的内 表面浇注一层轴承合金，称为轴承衬。轴瓦应具有一定的强度和刚 度，在滑动轴承中定位可靠，便于注入润滑剂，容易散热，并且装 拆、调整方便。
知识梳理
2.按接触角α分类 滚动体与滚道接触点或接触线中点的公法线与滚动轴承径向平面之间的夹角 称为滚动轴承的接触角，用α表示，如图8-18所示。
知识梳理
根据接触角α的大小可以将滚动轴承分为： ①径向接触轴承(α=0°)只能承受径向载荷，不能承受轴向载荷。 ②角接触向心轴承(0°<α<45°)以承受径向载荷为主，承受轴向载荷为辅。 ③角接触推力轴承(45°≤α<90°)以承受轴向载荷为主，承受径向载荷为辅。 ④轴向接触轴承(α=90°)只能承受轴向载荷，不能承受径向载荷
【答案】C
高考模拟
10.对于内燃机的连杆轴承，常采用的润滑方法是( )。 A.滴油润滑 B.油环润滑 C.飞溅润滑 D.压力润滑
【答案】D
高考模拟
11.一般用于中速、中重载及冲击条件下的轴承选用( )材料。 A.铸铁 B.青铜合金 C.轴承合金 D.尼龙
【答案】B
高考模拟
12.滑动轴承材料的摩擦顺应性越好，其耐磨性就越好。（ ） 【答案】√
13.采用优质碳素结构钢制造的轴，其疲劳强度一定低于合金结构钢制造 的轴。（ ） 【答案】×
高考模拟
14.只要滑动轴承的材料具有良好的耐磨性，就一定能保证其长时间可靠 工作。（ ） 【答案】× 15.只要轴瓦材料具有良好的嵌入性，就可以不考虑其减摩性。( )
机械基础教案——轴的结构课件
机械基础教案——轴的结构课件一、教学内容本节课选自《机械基础》教材第三章第二节，详细内容围绕轴的结构进行讲解。
主要内容包括：轴的定义、轴的分类、轴的结构设计、轴的强度计算、轴的直径选择和轴的材料等。
二、教学目标1. 理解轴的基本概念，掌握轴的分类和结构设计方法。
2. 学会轴的强度计算，能根据实际需求选择合适的轴径和材料。
3. 培养学生的空间想象能力和工程实践能力，提高解决实际问题的能力。
三、教学难点与重点教学难点：轴的强度计算和直径选择。
教学重点：轴的结构设计方法和轴的材料选择。
四、教具与学具准备1. 教具：PPT课件、轴的实物模型、计算器。
2. 学具：教材、笔记本、计算器。
五、教学过程1. 实践情景引入（5分钟）利用PPT展示实际工程中的轴的应用，引导学生思考轴的作用和结构。
2. 知识讲解（15分钟）（1）轴的定义和分类。
（2）轴的结构设计方法。
（3）轴的强度计算。
3. 例题讲解（15分钟）选取一道典型例题，讲解轴的强度计算过程。
4. 随堂练习（10分钟）让学生根据所学知识，完成一道轴的结构设计题目。
5. 互动环节（5分钟）学生展示自己的设计成果，教师点评并给予指导。
六、板书设计1. 轴的定义、分类、结构设计方法。
2. 轴的强度计算公式。
3. 轴的材料选择原则。
七、作业设计1. 作业题目：设计一个简易的轴，并计算其强度。
2. 答案：根据轴的强度计算公式，选择合适的轴径和材料。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生对轴的结构设计和强度计算掌握程度较高，但对轴的材料选择还需加强。
2. 拓展延伸：让学生了解轴在实际工程中的应用，了解不同行业的轴的特点和设计要求。
鼓励学生在课后查阅相关资料，提高自己的实践能力。
重点和难点解析1. 轴的强度计算和直径选择。
2. 轴的结构设计方法。
3. 作业设计中的实际应用题。
一、轴的强度计算和直径选择1. 确定轴所承受的载荷类型（如扭矩、弯矩等）。
2. 根据载荷类型选择合适的强度计算公式。
机械基础教案——轴的结构2
刚度校核的方法： 采用有限元分析、 实验测试等方法进 行校核
刚度校核的因素： 包括轴的材料、截 面形状、尺寸、表 面处理等
刚度校核的结果： 确定轴的承载能力 为设计和制造提供 依据
轴的振动稳 定性：轴在 受到外力作 用下的稳定 性
校核方法： 通过计算轴 的临界转速 和临界应力 来校核
临界转速： 轴在受到外 力作用下的 临界转速
轴的强度校核是确保轴在承受载荷时不会发生破坏或变形的重要步骤 轴的强度校核需要考虑轴的材质、尺寸、形状、表面粗糙度等因素 轴的强度校核可以通过理论计算和实验测试两种方式进行 轴的强度校核结果可以用来指导轴的设计和制造确保其满足使用要求
刚度校核的目的： 确保轴在承受载荷 时不会发生变形或 断裂
加工方法：包括车削、铣 削、磨削等
热处理：对轴进行淬火、 回火等热处理以提高其硬 度和耐磨性
表面处理：如电镀、喷漆 等以提高轴的耐磨性和耐 腐蚀性
装配：将轴与其他零件装 配在一起形成完整的机械 系统
轴的承载能力取决于材料的强度和刚度 轴的承载能力与轴的直径、长度、表面粗糙度等因素有关 轴的承载能力可以通过计算和实验来确定 轴的承载能力与轴的加工工艺、热处理工艺等因素有关
轴的类型：分为直轴、曲轴、锥轴等 轴的结构：包括轴颈、轴肩、轴头、轴尾等 轴的材料：根据使用环境和要求选择不同的材料如钢、铝、铜等 轴的加工工艺：包括车削、铣削、磨削等 轴的装配：轴与轴承、齿轮等部件的装配关系和装配方法 轴的维护：定期检查、润滑、更换磨损部件等
材料选择：根据轴的用途 和性能要求选择合适的材 料
定期检查轴的磨损 情况及时更换磨损 严重的轴
定期检查轴的润滑 情况及时添加润滑 油
定期检查轴的紧固 情况及时紧固松动 的轴
习题册参考答案-《机械基础(第三版)习题册》-A07-9711
§1-3 滚动轴承 一、填空题 1.内圈 外圈 滚动体 保持架 2.球体 圆柱滚子 圆锥滚子 滚针 3.向心轴承 推力轴承 4.两端固定 一端固定、一端游动 5.压力机 软锤 6.拉拔器 7.润滑脂 润滑油 固体润滑剂 润滑脂 8.皮碗密封 毡圈密封 二、选择题 1.A 2.B 3.B 4.C 5.A 6.A 7.C 8.A 9.C 10.B 三、判断题 1.√ 2.× 3. √ 4. √ 5. × 6. × 7. × 8. × 9.× 四、解释下列滚动轴承代号的含义 1.
6
§2-4 联轴器、离合器和制动器 一、填空题 1.刚性联轴器 挠性联轴器 2.啮合式 摩擦式 3.摩擦式 二、选择题 1.B 2.C 3.C 4.A 5.B 6.B 7.B 8.A 9.C 10.A 11.B 12.A 三、判断题 1.× 2.√ 3. √ 4. √ 5. √ 四、简答题 1. 联轴器可以用来连接轴与轴或轴与其他回转零件，以传递运动和转矩；离合器是 联轴器的一种特例。联轴器只能在机器停止运转后才能将两轴接合或分离；而离合器在机器 运转过程中可随时将两轴接合或分离，以便操纵机械系统运转、停车、变速和换向等。 2.工作可靠，接合平稳，分离迅速而彻底，动作准确，调节和维修方便，操作方便省 力，结构简单等。
一、填空
第二章 联接零部件 §2—1 键及连接
4
1.轴和轴上零件之间的周向固定以传递扭矩 2.平键 半圆键 楔键 切向键 花键 3.圆头 方头 半圆头 4.键宽 键高 键长 5.导向 6.导向 7.普通楔键 钩头楔键 8.一个方向 两对 120°～130° 9.矩形花键 渐开线花键 10.小径定心 高 好 30° 齿侧 二、选择题 1.A 2.C 3.A 4.C 5.A 6.C 7.C 8.C 9.A 10.A 11.A 三、判断题 1.√ 2.√ 3.× 4.√ 5.× 6.× 四、简答题 1.普通平键上、下两面互相平行，两个侧面也互相平行。A型键在键槽中轴向固定好， 键与键槽配合较紧；B型键槽应力集中较小；C型键常用于轴端。 2.半圆键上表面为一平面，下表面为半圆形，两侧面互相平行，半圆键连接工作时靠键 两侧的工作面传递转矩。键在轴槽中能绕槽底圆弧曲率中心摆动，装配方便。键槽较深，对 轴的削弱较大。
机械基础——轴的概述(教学教案)
a 一曲轴b 一光铀c —阶梯轴轴的概述 章节名称 轴的概述授课形式 讲授 课时 2 班级 中专0101 教学目的了解常用轴的种类和应用特点 教学重点掌握常用轴的结构 教学难点常用轴的结构 辅助手段课外作业课后体会一、常用轴的种类和应用特点轴是组成机器中的最基本的和主要的零件，一切作旋转运动的传动零件，都必须安装在轴上才能实现旋转和传递动力。
按照轴的轴线形状不同，可以把轴分为曲轴和直轴两大类。
曲轴可以将旋转运动改变为往复直线运动或者作相反的运动转换。
直轴在生产中应用最为广泛，直轴按照其外形不同，可分为光轴和阶梯轴两种。
此外，还可以有一些特殊用途的轴，如凸轮轴(凸轮与轴连成一体的轴)，挠性钢丝软轴(由几层紧贴在一起的钢丝层构成的软轴，它可以把扭矩和旋转运动灵活地传到任何位置)等。
一般常用的是直轴。
根据轴的所受载荷不同，可将轴分为心轴、转轴和传动轴三类。
1．心轴及其应用特点 心轴的应用特点是用来支承转动的零件，只受弯曲作用而不传递动力。
车辆用的转动心轴；支承滑轮用的固定心轴。
2．转轴及其应用特点 转轴的应用特点是既支承转动零件又传递动力，转轴本身是转动的，同时承受弯曲和扭转两种作用。
3．传动轴及其应用特点 传动轴的应用特点是只传送动力，只受扭转作用而不受弯曲作用，或者弯曲作用很小。
桥式起重机传动轴，可以认为只受扭转作用的传动轴。
二、轴的材料及热处理轴的材料选用原则，要根据使用条件来选择，应具有足够的强度，疲劳强度，刚度和耐磨性，对应力集中的敏感性小。
轴的材料一般多用中碳钢，如35，45，50等优质中碳钢，其中以45钢应用最广，因为这类钢材价格便宜，对应力集中的敏感性较好，采用适当的热处理方法(调质、正火、淬火)可以改善和提高机械性能，而且还有良好的切削性能。
轴的材料有时用合金钢，如20Cr、40Cr等，用这类材料制成轴，具有承受载荷较大，强度较高，重量较轻及耐磨性较好等特点。
轴的材料还可以用球墨铸铁，它以吸振性、耐磨性和切削加工性能都很好，对应力集中不敏感，强度也能满足要求，可代替钢制造外形复杂的曲轴和凸轮轴，但铸件的品质不易控制，可靠性较差。
机械学基础电子教案-第3章
2. 范成法 （1）范成运动； （2）切削运动（刀具做） （3）进给运动（刀具做）
（4）退刀运动（齿坯做）
齿轮插刀
12
2. 范成法－齿条插刀
2. 范成法－齿轮滚刀
13
二.根切现象
范成法加工齿轮，当被加工齿轮齿数（z<17），齿 根渐开线会被刀具切去一部分，称为根切；
14
1. 避免根切方法：使刀具的齿顶线不超过极限啮合点N1 2. 不产生根切的最少齿数
ha*m N1M
N1M PN1 sin
PN1 r sin
z
2ha *
sin2
15
3.4 变位齿轮
一. 加工变位齿轮的刀具位置
16
二. 变位齿轮的形成和特点
变位齿轮的几何特点
（1）变位齿轮和标准齿轮的齿 形是同一条渐开线的不同段；
（2）正变位齿轮的分度圆齿厚 增大了，负变位齿轮的分度圆齿 厚减小了；
（习题3-8）设有一对外啮合齿轮的齿数z1=30， z2=40，m=20mm，压力 角α=20，齿顶高系数ha*=1 。试求当中心距a`=725mm，两轮的啮合角α` 。 又当α` ＝22º30`时，试求中心距a`。
11
3.3 齿轮的加工原理和根切现象
一.齿轮的加工原理 1. 成型法
特点： （1）刀具简单，效率低； （2）加工不连续； （3）精度低；
斜齿轮的轴向作用力
β β
二.斜齿圆柱轮的几何尺寸计算
端面、法面参数的关系式
Pn Pt cos
mn mt cos
bn
b
c os
25
三.斜齿轮的当量齿数 β
a2 b
d 2 cos 2
zv
z cos 3
机械制造基础课件-轴的设计
承受很小的轴向力 紧定螺钉
第二节 轴的结构设计
1、 轴向定位 、
第二节 轴的结构设计
2、周向定位
键
花 键
弹性环
第二节 轴的结构设计
2、周向定位 、
销
成形联接
过盈配合
第二节 轴的结构设计
四、轴上各轴段的尺寸确定 1）直径确定依据 ） ①满足强度和刚度要求 ②轴颈直径必须符合相配轴承的内径 ③安装联轴器、离合器等零件的轴头直径应与相应孔径范 安装联轴器、 围相适应 ④与齿轮等零件相配合的其它轴头直径，应采用标准直径 与齿轮等零件相配合的其它轴头直径， ⑤轴上需车制螺纹的部分，其直径必须符合外螺纹大径的 轴上需车制螺纹的部分， 标准系列
。
绘制出合成弯矩图。 3）计算出合成弯矩 M = M 2 + M 2 ，绘制出合成弯矩图。 H V 作出扭矩（ ） 4）作出扭矩（T）图。 式中α为考虑弯曲应力与扭转切 5）计算当量弯矩 M e = M + (αT ) ，式中 为考虑弯曲应力与扭转切 应力循环特性的不同而引入的修正系数。 应力循环特性的不同而引入的修正系数。
（二）轴的结构设计内容 轴的合理外形和全部结构尺寸
第二节 轴的结构设计
三、 轴上零件的固定
定位： 定位：指零件在轴上安装到位 位置准确） （位置准确） 固定： 固定：指工作时零件与轴之间相对 位置保持不变（位置不动） 位置保持不变（位置不动）
第二节
1、轴向定位 、 轴肩和轴环
轴的结构设计
特点： 特点：能承受较大的轴向力 常用于齿轮、 常用于齿轮、链轮等轴向定位
传动轴
点击图动画演示
汽车中联接变速箱与后桥之间的轴
第一节 概述
轴的应用和分类 轴的应用
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固定心轴 传动轴
特点：工作时只承受扭距，不承受弯矩或 承受很小的弯矩，仅起传递动力的作用。
转轴
特点：工作时既承受弯矩，又承受扭距， 既起支撑作用又起传递动力作用，是机器 中最常用的一种轴。
心轴——只受弯矩不传递扭矩
自行车前轴属于哪种？
传动轴——主要受扭矩
转轴——同时受扭矩和弯矩
应用：适用于轴向力小，转速低的场合；辅助连接。
周向固定方法
—— 过盈配合联接
特点：结构简单，对中性好，选择不同的配合可有 不同的联接强度 ； 应用：不适用于重载和经常拆卸的场合；
轴系结构改错
四处错误
正确答案
三处错误
正确答案
两处错误
正确答案
轴的材料 碳素钢——常用45#，正火调质 合金钢——对应力集中较敏感。 注意：①采用合金钢并不能提高轴的刚度。 ②轴的热处理和表面强化可提高轴的疲劳强度
轴向固定方法 —— 圆螺母定位
特点：定位可靠，装拆方便，可承受较大轴向力；
应用：常用于轴的中部和端部；
轴向固定方法
—— 轴端挡圈固定
特点：工作可靠，结构简单；
应用：用于轴端定位，可承受剧烈振动和冲击；
正 确
错 误
套筒
轴用圆螺母 螺纹退刀槽, 砂轮越程槽
圆锥面（+挡圈、螺母）
适用于有冲击载荷和对中性 要求较高的场合，常用于轴端 零件的固定。
三、轴的结构工艺性
1、阶梯轴的直径应该是中间大，两端小，以 便于轴上零件的装拆；
2、轴端、轴颈与轴肩（或轴环）的过渡部位 应有倒角或过渡圆角，并应尽可能使倒角大小 一致和圆角半径相同，以便于加工；
3、轴上需要切制螺纹或进行磨削时， 应有螺纹退刀槽或砂轮越程槽；
4、当轴上有两个以上键槽时，槽宽应 尽可能统一，并布置在同一直线上，以 利加工。
类发动机中，如内燃机、空气压缩机、活塞泵及冲
床中的轴等。
§3—1 轴
4、绕性轴特点：由几层紧贴在一起的钢丝构成，可 以把回转运动灵活地传到任何位置，适用于连续振
动的场合，具有缓和冲击的作用。常用于医疗器械
和电动手持小型机具（如绞孔机、刮削机）中
根据承载情况不同，直轴又可以分为：心轴、传动 轴和转轴三类。 心轴 转动心轴
弹性挡圈
特点：结构简单,常用于滚动轴承的轴向固定， 只能承受很小的轴向力。
轴向固定方法
—— 弹性挡圈固定
特点：结构简单紧凑，只能承受很小的轴向力；
应用：常用于固定滚动轴承等的轴向定位；
圆螺母加止动垫片
注意：圆螺母与轴的相应 端面应留有间隙。
特点：多用于轴端，可承受 较大轴向力，但螺纹对轴削 弱较大。
第3-1
轴
§3-1 概 述
一、轴的用途及分类
用途：支承回转零件及传递运动和动力。
曲轴 分类： 转 轴─同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。 直轴 心 轴─只承受弯矩的轴 转动心轴 固定心轴 如火车车轮轴 如自行车前轴
传动轴─只承受扭矩的轴，如汽车后桥的传动轴。 轴一般是实心轴，有特殊要求时也可制成空心轴，如航空发动机的主轴。 除了刚性轴外，还有钢丝软轴，可以把回转运动灵活地传到不开敞地空 间位置。
二、简答题 1、用圆螺母轴向固定，为何必须加止 动垫圈或使用双螺母？
为防止圆螺母松脱。
2、轴用弹性挡圈是怎样安装到轴槽里 的？
利用轴用弹性挡圈安装钳撑开挡圈放入轴槽内。
三、改错题 如图所示轴的结构有哪些地方需要改进？ 为什么？如何改进？
结束
键槽
课堂练习
一、选择 1、具有固定可靠、装拆方便等特点，常用于轴上零件距离较大处 及轴端零件的轴向固定是（ A ）。 A. 圆螺母 B. 圆锥面 C.轴肩与轴环 2、在轴上支承回转零件的部分称为（ B ）。 A.轴颈 B. 轴头 C.轴身 3、具有结构简单、定位可靠、能承受较大的轴向力等特点，广泛 应用于各种轴上零件的轴向固定是（ B ）。 A.紧定螺钉 B. 轴肩与轴环 C.键连接 4、接触面积大、承载能力强、对中性和导向性都好的周向固定是 （ B ）。 A.紧定螺钉 B. 花键连接 C.平键连接 5、加工容易、装拆方便，应用最广泛的周向固定是 （ A ）。 A.平键连接 B. 过盈配合 C.花键连接
（1）轴肩、轴环
特点：结构简单，定位可靠，可承受 较大轴向力； 但是使轴径增大，引起应力集 中。
轴肩
轴环
错误
正确
特点：结构简单，定位可靠，可承受较大的轴向力；
应用：齿轮、带轮、联轴器、轴承等的轴向定位；
（2）套筒
轴向固定方法
—— 套筒定位
特点：固定可靠，承受轴向力大； 应用：多用于轴上相邻两零件相距不远的场合；
轴的结构
二、制造安装要求
为便于轴上零件的装拆，常将轴做成阶梯 轴 。对于一般剖分式箱体中的轴，它的直 径从轴端逐渐向中间增大，可依次将齿轮、 套筒、左端滚动轴承、轴承盖和带轮从轴 的左端装拆，另一滚动轴承从右端装拆。 为使轴上零件易于安装，轴端及各轴段的 台阶处都应有倒角。 磨削的轴段应留有砂轮越程槽；车制螺纹 的轴段应留有退刀槽。
转轴的结构
轴的结构应满足的要 求：
加工工艺性要好，即轴应便于加工。 便于轴上零件装拆，调整方便。 轴上零件要有准确的定位。 轴上零件要有可靠的固定。 尽量使轴的受力合理，尽量减少应力集中。 一、加工工艺要求
阶梯轴
轴的结构
轴头
轴身
轴颈
轴颈（支撑部分）－ 与轴承相配的部分； 轴头（工作部分）－ 与轮毂相配的部分； 轴身（连接部分）－ 连接轴颈与轴头的部分；
轴的结构
倒角
砂轮越程槽
轴端、轴颈与轴肩（或轴环）的过渡部位应有倒角或过度 圆角，便于轴上零件的装配，避免划伤配合表面，减少应 力集中，尽可能使倒角（或圆角半径）一致，以便于加工。 螺纹退刀槽或砂轮越程槽，防止破坏零件左端面。 当轴上有两个以上键槽时，槽宽应尽可能相同，并布置在 同一条直线上，以利于加工。
周向固定方法
—— 键联接
特点：制造简单，装拆方便，对中性好 ；
应用：应用最广；同一轴上键槽位于圆柱同一母 线上，且取相同尺寸
周向固定方法
—— 花键联接
特点：接触面积大，承载能力高，对中性和导向性好 ；
应用：适用于载荷较大和对定心精度要求较高的动联 接或静联接 ；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
周向固定方法
—— 紧定螺钉固定
特点：结构简单紧凑，只能承受很小的轴向力；
按轴线形状分
直轴： 光轴
阶梯轴
曲轴
§3—1 轴
1、光轴特点：形状简单，加工容易，应力集中源较 少；轴上零件不易装配及定位。如自行车心轴、车
床光杠。
§3—1 轴
2、阶梯轴特点：加工复杂，应力集中源较多，容易 实现轴上零件装配及定位。如减速器中的轴。
§3—1 轴
3、曲轴特点：常用于将回转运动转变为直线往复运 动或将直线往复运动转变为回转运动。主要用于各