机械基础课件轴
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机械基础轴详解
零件的固定。
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。
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-轴上零件轴向固定公开课ppt课件
？
？
特点：结构简单，定位可靠，可承受较大的轴向力。
应用：多用于齿轮、带轮、联轴器、轴承等的轴向定位。
.
10
第二种轴向固定方法 —— 套筒固定
特点：结构简单，装拆方便，能承受较大的轴向力。
应用：一般用于轴上两零件间的距离较小、转速较
低的场合。
.
11
第三种轴向固定方法 —— 圆螺母（止动垫圈）固定
特点：定位可靠，装拆方便，可承受较大的轴向力，由于切 制螺纹使轴的强度下降。
第五节 轴
轴上零件的轴向固定
.
1
复习提问 动
1、轴的分类：
力 源
接 头
接被 钢头驱 丝动 软装 轴置
.
2
图所为起重机行车机构，试按承载情况，判定图中序号 轴的类型？
转轴Ⅱ
Ⅰ 传动轴
心轴 Ⅲ
Ⅳ 转轴
.
3
复习提问
2、轴的组成：
指出图中配合轴颈、 支承轴颈、轴身、轴
肩、轴环
A
B
CD
E
.
4
引入新课
齿轮减速器输出轴上的齿轮，是怎
挡圈、圆螺母、弹性挡圈
3.能够用于轴中部零件固定的有：轴肩、轴环、圆螺母、套筒、 弹性挡圈
.
15
巩固练习
带轮
套筒
齿轮
滚动轴承
轴承盖
实
例 轴端挡板 分
析
：
A
B
C
D
EF
G
.
16
参照轴的装配图，请分析回答下列问题： 1、按外形分，该轴是什么轴？按受载的特点，
该轴又是什么轴？ 2、指出各段轴A、B、C、D、E、F、G的名称。 3、带轮的轴向是用什么方法固定的？齿轮的轴
《化工设备机械基础》教学课件—轴
从受力角度考虑，最好是等强度的抛物线 回转体，但不好加工，零件也不好固定；
所以，轴都做成阶梯轴。
§17.2 轴的材料 ①② 常碳合用素 金3钢 钢0、易 廉40具好传提做 ，、有的递高成具45较淬大轴复有号高火功颈杂良钢的性率耐的好机能、磨外的械，减性价集了应形吸强所轻时中格保进，振度以重采敏便证行价性，，量用感宜 机 调更 在 、 。性， 械 质小对 性 或应 能 正，力 ， 火为
r = -1 = 1
不同的r，对轴疲劳强度的影响程度也不同
需将不是对称循环的扭剪应力折算为对称循环变应力
当量弯矩： Mca M 2 (T )2 ：折算系数
若T 的变化规律不清楚，一般按脉动循环处理！
➢ 强度校核
s ca
M ca W
M 2 (T )2
W
[s 1]
② 轴承支点位置的确定
滑动轴W承—按轴B／的d抗取弯值截面系数（mm） 当B／[σd-1≤]—1时对，称e循＝环0.5变B；应力时轴的许用
T
9.55106 P 0.2d 3
n
[T ]
d
3
9.55106 P
0.2[T ]n
3
9.55106
0.2[T ]
3
P n
A0 3
P n
对空心轴：
d
A0 3
P
n(1 4 )
β—空心轴内外径比系数， β＝d1／d，一般β＝0.5～0.6
d＞100mm时： 单键槽增大3%，双键槽增大7%；
d≤100mm时： 单键槽增大5～7%，双键槽增大10～15%
当B／弯d曲＞应1时力，e＝0.5d，但不少于
装 配 方 案 对 轴 结 构 的 影 响
2. 轴的结构应满足的条件
所以，轴都做成阶梯轴。
§17.2 轴的材料 ①② 常碳合用素 金3钢 钢0、易 廉40具好传提做 ，、有的递高成具45较淬大轴复有号高火功颈杂良钢的性率耐的好机能、磨外的械，减性价集了应形吸强所轻时中格保进，振度以重采敏便证行价性，，量用感宜 机 调更 在 、 。性， 械 质小对 性 或应 能 正，力 ， 火为
r = -1 = 1
不同的r，对轴疲劳强度的影响程度也不同
需将不是对称循环的扭剪应力折算为对称循环变应力
当量弯矩： Mca M 2 (T )2 ：折算系数
若T 的变化规律不清楚，一般按脉动循环处理！
➢ 强度校核
s ca
M ca W
M 2 (T )2
W
[s 1]
② 轴承支点位置的确定
滑动轴W承—按轴B／的d抗取弯值截面系数（mm） 当B／[σd-1≤]—1时对，称e循＝环0.5变B；应力时轴的许用
T
9.55106 P 0.2d 3
n
[T ]
d
3
9.55106 P
0.2[T ]n
3
9.55106
0.2[T ]
3
P n
A0 3
P n
对空心轴：
d
A0 3
P
n(1 4 )
β—空心轴内外径比系数， β＝d1／d，一般β＝0.5～0.6
d＞100mm时： 单键槽增大3%，双键槽增大7%；
d≤100mm时： 单键槽增大5～7%，双键槽增大10～15%
当B／弯d曲＞应1时力，e＝0.5d，但不少于
装 配 方 案 对 轴 结 构 的 影 响
2. 轴的结构应满足的条件
机械设计基础课件第十四章 轴
第十四章
• • • • • • 轴的功用和类型 轴的材料 轴的结构设计 轴的强度计算 轴的刚度计算 轴的临界转速的概念
轴
第一节 轴的功用和类型
一、轴的功用
● 支撑回转零件，如齿轮、带轮； 传递运动和转矩 ●
二、轴的类型
● 心轴 — 只承受弯矩 按受载 ● 传动轴 — 只承受转矩 ● 转轴 — 既受弯矩、又受转矩 ● 直 轴（光轴、阶梯轴） ●曲 轴
第三节 轴的结构设计
倒角
砂轮越程槽
第三节 轴的结构设计
轴环
第三节 轴的结构设计
• 三、轴上零件的轴向定位和固定 • 定位 － 使轴上零件处于正确的工作位置；
• 固定 － 使轴上零件牢固地保持这一位置。 阶梯轴上截 • 目的 － 防止轴上零件工作时发生轴向蹿动。 面变化处 • 常用的轴向定位和固定方法：
第三节 轴的结构设计
为保证轴上零件紧靠在定位面（轴肩），轴 肩的圆角须大于C1或R。
第三节 轴的结构设计
• 四、改善轴的受力状况，减小应力集中 • 合理布置轴上零件可以改善轴的受力状况。
第三节 轴的结构设计
• 减小应力集中 • 零件截面发生突 然变化的地方， 都会产生应力集 中。合金钢对应 力集中比较敏感， 尤需加以注意。
第四节 轴的强度计算
第四节 轴的强度计算
第四节 轴的强度计算
第四节 轴的强度计算
第四节 轴的强度计算
• 若计算的截面有一个键槽，则将计算出的轴的直 径 d加大4%左右，若两个键槽，则增大8%，然 后圆整成标准直径。 • 对于一般用途的轴，按上述方法设计计算即可。 对于重要的轴，还需进一步的强度校核（如安全 系数法） • 安全系数的校核计算包括疲劳强度和静力强度两 项内容。 • 疲劳强度的校核即计入应力集中、表面状态和绝 对尺寸影响以后的精确校核。 • 静强度校核的目的在于校核轴对塑性变形的抵抗 能力。
• • • • • • 轴的功用和类型 轴的材料 轴的结构设计 轴的强度计算 轴的刚度计算 轴的临界转速的概念
轴
第一节 轴的功用和类型
一、轴的功用
● 支撑回转零件，如齿轮、带轮； 传递运动和转矩 ●
二、轴的类型
● 心轴 — 只承受弯矩 按受载 ● 传动轴 — 只承受转矩 ● 转轴 — 既受弯矩、又受转矩 ● 直 轴（光轴、阶梯轴） ●曲 轴
第三节 轴的结构设计
倒角
砂轮越程槽
第三节 轴的结构设计
轴环
第三节 轴的结构设计
• 三、轴上零件的轴向定位和固定 • 定位 － 使轴上零件处于正确的工作位置；
• 固定 － 使轴上零件牢固地保持这一位置。 阶梯轴上截 • 目的 － 防止轴上零件工作时发生轴向蹿动。 面变化处 • 常用的轴向定位和固定方法：
第三节 轴的结构设计
为保证轴上零件紧靠在定位面（轴肩），轴 肩的圆角须大于C1或R。
第三节 轴的结构设计
• 四、改善轴的受力状况，减小应力集中 • 合理布置轴上零件可以改善轴的受力状况。
第三节 轴的结构设计
• 减小应力集中 • 零件截面发生突 然变化的地方， 都会产生应力集 中。合金钢对应 力集中比较敏感， 尤需加以注意。
第四节 轴的强度计算
第四节 轴的强度计算
第四节 轴的强度计算
第四节 轴的强度计算
第四节 轴的强度计算
• 若计算的截面有一个键槽，则将计算出的轴的直 径 d加大4%左右，若两个键槽，则增大8%，然 后圆整成标准直径。 • 对于一般用途的轴，按上述方法设计计算即可。 对于重要的轴，还需进一步的强度校核（如安全 系数法） • 安全系数的校核计算包括疲劳强度和静力强度两 项内容。 • 疲劳强度的校核即计入应力集中、表面状态和绝 对尺寸影响以后的精确校核。 • 静强度校核的目的在于校核轴对塑性变形的抵抗 能力。
机械基础课件：轴系零件
轴系零件
图12-11 曲轴
轴系零件
图12-12 (a) 光轴； (b) 阶台轴
轴系零件
曲轴是往复式机械， 如内燃机中的专用零件。 直轴按 其外形不同， 分为光轴和阶台轴两种, 如图12-12所示。 光轴 形状简单， 加工方便， 但轴上零件不易定位和装配； 阶台 轴各截面直径不等， 便于零件的安装和固定， 因此应用广 泛。
轴系零件
(4) 用圆螺母固定。 如图12-20所示， 该固定方式常用于 轴的中部或端部， 装拆方便、 固定可靠， 但需要在轴上切 制螺纹， 对轴的强度有一定影响。 为防止圆螺母松脱， 常 采用双螺母或一个螺母加止推垫圈进行防松。
轴系零件
图12-20 用圆螺母固定
轴系零件
议一议： 在使用圆螺母固定时， 一般都是在轴上切制 细牙螺纹，
(5) 用弹性挡圈固定。 如图12-21所示， 该方法主要应用 于需要承受轴向力较小的场合， 固定时需要在轴上切制沟槽， 安装时将弹性挡圈卡入槽内即可。
轴系零件
图12-21 用弹性挡圈固定
轴系零件
2) (1) 用键作周向固定。 键连接用作轴上零件的周向固定形式应用最广。 其中用 平键连接时， 对于同一轴上轴径相差不大的轴颈上的键槽， 应尽可能采用同一规格的键槽尺寸， 并使键槽位于相同的周 向位置上， 以方便加工。
轴系零件
(3) 用圆锥销和紧定螺钉作周向固定， 如图12-22和图1223所示， 该周向固定方式主要应用在传递转矩很小的场合， 在实现周向固定的同时还可实现一定的轴向固定。
轴系零件
图12-22 用圆锥销作周向固定
轴系零件
图12-23 用紧定螺钉作周向固定
轴系零件
3. (1) 阶台轴的直径应该是中间大、 两端小， 由中间向两 端依次减小， 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和过 渡圆角， 以便于轴上零件的装配， 避免划伤配合表面， 减 少应力集中。 轴肩(或轴环)的过渡圆角半径应小于轴上安装 零件内孔的倒角高度或圆角半径， 以保证轴上零件端面可靠 贴合轴肩端面。
机械基础轴学习
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 ；
第30页/共44页
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； 应用：适用于轴向力小，转速低的场合；辅助连接。
第31页/共44页
第17页/共44页
（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
第18页/共44页
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；
第19页/共44页
（2）套筒
第20页/共44页
轴向固定方法 —— 套筒定位
A.平键连接
B. 过盈配合
C.花键连接
第40页/共44页
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。
第41页/共44页
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？
第7页/共44页
心轴——只受弯矩不传递扭矩
第8页/共44页
自行车前轴属于哪种？
第9页/共44页
传动轴——主要受扭矩
第10页/共44页
转轴——同时受扭矩和弯矩
第11页/共44页
第12页/共44页
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
机械基础轴类零件(完整版)
机械基础
——机械零件
第五章 机械零件——轴
§5-1 概述 §5-2 轴径的初步估算 §5-3 轴的结构设计 §5-4 轴的强度和刚度计算
§5-1 概述
一、轴的主要功用 1、支承轴上回转零件（如齿轮） 2、传递运动和动力
3、受弯矩，抵抗变形，保证轴上零件正常工作。
二、轴的分类
1、按承载情况分 转轴：既传递转矩（T）、又承受弯矩（M）
2、合金钢：40Cr、40MnB、20CrMnTi等，强度高、寿命 长，对应力集中敏感，价格较贵。用于重载、 小尺寸的轴。
种类
注意：钢材
对钢材弹性模量E影响很小，
热处理
∴用 热处理 不能提高轴的刚度。 合金钢
问：当轴的刚度不足时，如何提高轴的刚度？ 3、合金铸铁、QT：铸造成形，吸振，可靠性低，品
F
等强度
阶梯轴
一、轴上零件的布置 轴颈：装轴承处
尺寸= 轴承内径；
组成 轴头：装轮毂处
直径与轮毂内径相当；
轴身：联接轴颈和轴头部分。
典型轴系结构
轴承盖 滚动轴承 齿轮 滚动轴承 轴承盖 键槽
联轴器
轴颈
轴身
轴头
轴颈
轴身
轴头
装配方案的比较：
二、各轴段直径和长度的确定 1、d：由载荷→dmin→由结构设计要求确定各段的d。 2、L：由轴上零件相对位置及零件宽度决定，同时考虑： 1）轴段长比轮毂宽小2~3mm——可靠定位。 2）传动件、箱体、轴承、联轴器等零件间距离(查手册)。
4、塑性变形— 短期尖峰载荷— 验算屈服强度。 设计的主要问题：
1、合理的结构设计— 保证轴上零件有可靠的 工作位置，装配、拆卸方便，周向、轴向固 定可靠，便于轴上零件的调整；
——机械零件
第五章 机械零件——轴
§5-1 概述 §5-2 轴径的初步估算 §5-3 轴的结构设计 §5-4 轴的强度和刚度计算
§5-1 概述
一、轴的主要功用 1、支承轴上回转零件（如齿轮） 2、传递运动和动力
3、受弯矩，抵抗变形，保证轴上零件正常工作。
二、轴的分类
1、按承载情况分 转轴：既传递转矩（T）、又承受弯矩（M）
2、合金钢：40Cr、40MnB、20CrMnTi等，强度高、寿命 长，对应力集中敏感，价格较贵。用于重载、 小尺寸的轴。
种类
注意：钢材
对钢材弹性模量E影响很小，
热处理
∴用 热处理 不能提高轴的刚度。 合金钢
问：当轴的刚度不足时，如何提高轴的刚度？ 3、合金铸铁、QT：铸造成形，吸振，可靠性低，品
F
等强度
阶梯轴
一、轴上零件的布置 轴颈：装轴承处
尺寸= 轴承内径；
组成 轴头：装轮毂处
直径与轮毂内径相当；
轴身：联接轴颈和轴头部分。
典型轴系结构
轴承盖 滚动轴承 齿轮 滚动轴承 轴承盖 键槽
联轴器
轴颈
轴身
轴头
轴颈
轴身
轴头
装配方案的比较：
二、各轴段直径和长度的确定 1、d：由载荷→dmin→由结构设计要求确定各段的d。 2、L：由轴上零件相对位置及零件宽度决定，同时考虑： 1）轴段长比轮毂宽小2~3mm——可靠定位。 2）传动件、箱体、轴承、联轴器等零件间距离(查手册)。
4、塑性变形— 短期尖峰载荷— 验算屈服强度。 设计的主要问题：
1、合理的结构设计— 保证轴上零件有可靠的 工作位置，装配、拆卸方便，周向、轴向固 定可靠，便于轴上零件的调整；
《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。( )
机械基础轴类零件
2、合金钢：40Cr、40MnB、20CrMnTi等，强度高、寿命 长，对应力集中敏感，价格较贵。用于重载、 小尺寸的轴。
种类
注意：钢材
对钢材弹性模量E影响很小，
热处理
∴用 热处理 不能提高轴的刚度。 合金钢
问：当轴的刚度不足时，如何提高轴的刚度？ 3、合金铸铁、QT：铸造成形，吸振，可靠性低，品
°
°
a）倒角 4.装配段不宜过长。
b）导向锥面
六、提高轴强度和刚度的措施
1.减小应力集中
合金钢对应力集中比较敏感，应加以注意。
轴的应力集中 发生的位置
a）截面尺寸变化处的应力集中 b）过盈配合处的应力集中
c）小孔处的应力集中
a）截面尺寸变化处 的应力集中
b）过盈配合处的应力集中
c）小孔处的应力集中
直轴 阶梯轴
又可分为实心、空心（加工困难）
曲轴：发动机专用零件
钢丝软轴：轴线可任意弯曲，传动灵活。
动力源 接头
接头 驱动装置
钢丝软轴（外层为护套）
钢丝软轴的绕制
三、轴的材料
对轴材料要求：轴的强度和刚度足够；材料的热处理性能和加 工工艺性好；材料来源广，价格适中。
1、碳素钢：30、35、45、50(正火或调质)，45应用最广。 价廉，对应力集中不敏感，良好的加工性。
WT=πd3/16≈0.2d3； d——轴的直径，mm； n——轴的转速，r/min。
对实心圆轴，设计计算式：
3
d
9.55106
0.2[T ]
3
P
3
C
n
P n
mm
C——与轴的材料和承载情况有关的系数。
计算说明： 1）求得的d为受扭部分的最小直径，通常为
种类
注意：钢材
对钢材弹性模量E影响很小，
热处理
∴用 热处理 不能提高轴的刚度。 合金钢
问：当轴的刚度不足时，如何提高轴的刚度？ 3、合金铸铁、QT：铸造成形，吸振，可靠性低，品
°
°
a）倒角 4.装配段不宜过长。
b）导向锥面
六、提高轴强度和刚度的措施
1.减小应力集中
合金钢对应力集中比较敏感，应加以注意。
轴的应力集中 发生的位置
a）截面尺寸变化处的应力集中 b）过盈配合处的应力集中
c）小孔处的应力集中
a）截面尺寸变化处 的应力集中
b）过盈配合处的应力集中
c）小孔处的应力集中
直轴 阶梯轴
又可分为实心、空心（加工困难）
曲轴：发动机专用零件
钢丝软轴：轴线可任意弯曲，传动灵活。
动力源 接头
接头 驱动装置
钢丝软轴（外层为护套）
钢丝软轴的绕制
三、轴的材料
对轴材料要求：轴的强度和刚度足够；材料的热处理性能和加 工工艺性好；材料来源广，价格适中。
1、碳素钢：30、35、45、50(正火或调质)，45应用最广。 价廉，对应力集中不敏感，良好的加工性。
WT=πd3/16≈0.2d3； d——轴的直径，mm； n——轴的转速，r/min。
对实心圆轴，设计计算式：
3
d
9.55106
0.2[T ]
3
P
3
C
n
P n
mm
C——与轴的材料和承载情况有关的系数。
计算说明： 1）求得的d为受扭部分的最小直径，通常为
机械设计基础 第3版 教学课件 ppt 作者 王大康 11-14 第十一章 轴
轴颈
1. 轴颈—与轴承配合的轴段。 2. 轴头—与传动零件配合的轴段。 3. 轴身—连接轴颈与轴头的轴段。
二、轴的各部分名称
轴颈 轴头
轴头
轴身
轴颈
1. 轴颈—与轴承配合的轴段。 2. 轴头—与传动零件配合的轴段。 3. 轴身—连接轴颈与轴头的轴段。
三、轴结构设计的主要要求
（1）轴和轴上零件要有准确的工作位置且定位可靠； （2）轴上零件应便于装拆和调整；
挠性轴
曲轴
一般使用转速为800~3600r/min ，小尺寸挠性轴可达 20000r/min。
2. 按承受载荷分 （1）心轴：工作时只受弯矩的轴。
a） 转动心轴：轴的弯曲应力为对称循环应力。 b）固定心轴：轴的弯曲应力为静应力。
a)
b)
心轴 a) 转动心轴 b) 固定心轴
（2）传动轴：工作时只受转矩的轴。
（6）为减少加工刀具的种类，轴上的倒角、圆角的尺 寸应尽量一致。
（7）对制造精度要求高的轴，轴的两端应加工中心孔， 作为加工和检验的基准。 4. 提高轴的强度 多数轴受变应力作用， 故易发生疲劳破坏。设计 时应从结构上减小应力集 中。 （1）轴肩处应有较大 的过渡圆角，必要时可采 用内凹圆角或隔离环。
轴的设计方法：
1. 轴径的初步计算，以确定轴的最小直径；
2. 确定各轴段的直径和长度，进行轴的结构设计；
3. 轴的强度验算，根据验算结果调整轴的结构和尺寸；
4. 完成轴的设计。 轴的结构设计通常是经过初步计算，确定轴的最小 直径后进行的。影响轴结构的因素很多，轴的结构需在 设计中依具体情况确定，所以轴没有标准的结构形式。
第十一章
轴
第一节
概述
轴是组成机器的重要零件，轴的设计、制造质量直接影 响机器的工作质量和性能。 轴的作用： 1. 支承回转零件，使其具有确定的工作位置。
机械基础课件：第9章轴系零件
9.1.1 键联接的类型及其特点
键主要用于轴和轴上的旋转零件或摆动零件之间的周向固定，并传递转矩；有时可作导向零 件。因键的结构简单，工作可靠，装拆方便，因此应用较广。
键是标准件，根据键在联接时的松紧状态不同，可分为松键联接和紧键联接两类。 1．松键联接 常用的松键联接有：平键、半圆键、花键联接。 松键联接以键的两侧面为工作面，故键宽与键槽需紧密配合，而键的顶面与轴上零件之间有 一定的间隙。因此松键联接时轴与轴上零件联接时的对中性好，特别在高速精密传动中应用更多。 但松键联接不能承受轴向力，所以轴上零件需要轴向固定时，则需应用其他固定方法。 (1)平键联接 平键分为普通平键、导向平键和滑键三种。 ①普通平键 如图所示，这种键应用最广。根据端部结构不同，分为圆头(A型)、方头(B型) 和单圆头(C型)三种。A型平键用于端铣刀加工的轴槽，常用于轴的中部。B型平键用于盘铣刀加 工的轴槽，常用于轴端或轴的中部。C型平键一般用于轴端的联接。
图5 光轴和阶梯轴
图6 曲轴
9.2.2 轴的材料
轴的材料应具有足够的强度，对应力集中敏感性低；还要满足刚度、耐磨性、耐腐蚀性及 必要的韧性和良好的工艺性。一般用碳素钢和合金钢，其次采用球墨铸铁和高强度铸铁。合金 钢比碳素钢强度高，但应力集中较敏感，价格较高。故多采用碳素钢。
9.2.3 轴径的估算 轴的直径均需符合标准系列，如表9.4所示。支承转动零件的部位称为轴头，如图1所示， 轴承支承的部位称为轴颈。轴径的尺寸还必须符合轴承内孔的直径标准。轴径的确定除按强度 计算外，还可用经验公式来估算。在一般减速器中，高速输入轴的轴径，可按与其相连的电动 机轴的直径来估算，经验公式为d=(0.8～1.2) d0。各级低速轴的轴径可按同级齿轮的中心距来 估算，经验公式为d=(0.3～0.4)a，经估算后的轴径再圆整到标准值即可。
键主要用于轴和轴上的旋转零件或摆动零件之间的周向固定，并传递转矩；有时可作导向零 件。因键的结构简单，工作可靠，装拆方便，因此应用较广。
键是标准件，根据键在联接时的松紧状态不同，可分为松键联接和紧键联接两类。 1．松键联接 常用的松键联接有：平键、半圆键、花键联接。 松键联接以键的两侧面为工作面，故键宽与键槽需紧密配合，而键的顶面与轴上零件之间有 一定的间隙。因此松键联接时轴与轴上零件联接时的对中性好，特别在高速精密传动中应用更多。 但松键联接不能承受轴向力，所以轴上零件需要轴向固定时，则需应用其他固定方法。 (1)平键联接 平键分为普通平键、导向平键和滑键三种。 ①普通平键 如图所示，这种键应用最广。根据端部结构不同，分为圆头(A型)、方头(B型) 和单圆头(C型)三种。A型平键用于端铣刀加工的轴槽，常用于轴的中部。B型平键用于盘铣刀加 工的轴槽，常用于轴端或轴的中部。C型平键一般用于轴端的联接。
图5 光轴和阶梯轴
图6 曲轴
9.2.2 轴的材料
轴的材料应具有足够的强度，对应力集中敏感性低；还要满足刚度、耐磨性、耐腐蚀性及 必要的韧性和良好的工艺性。一般用碳素钢和合金钢，其次采用球墨铸铁和高强度铸铁。合金 钢比碳素钢强度高，但应力集中较敏感，价格较高。故多采用碳素钢。
9.2.3 轴径的估算 轴的直径均需符合标准系列，如表9.4所示。支承转动零件的部位称为轴头，如图1所示， 轴承支承的部位称为轴颈。轴径的尺寸还必须符合轴承内孔的直径标准。轴径的确定除按强度 计算外，还可用经验公式来估算。在一般减速器中，高速输入轴的轴径，可按与其相连的电动 机轴的直径来估算，经验公式为d=(0.8～1.2) d0。各级低速轴的轴径可按同级齿轮的中心距来 估算，经验公式为d=(0.3～0.4)a，经估算后的轴径再圆整到标准值即可。
机械制造基础课件-轴的设计
1、 轴向定位 、
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
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
机械基础教材第八章轴与轴承知识ppt课件
需磨削段设砂轮越程槽
为便于零件的装拆设计成阶梯轴
12
§8.2 滑动轴承
轴承是用来支承轴及轴上回转零件的部件。根据工作时摩擦 性质的不同，轴承分成滑动轴承和滚动轴承。
一、滑动轴承的分类、结构与特点
轴与滑动轴承之间形成滑动摩擦。
1.滑动轴承的分类
按受载方向分径向滑动
轴承和轴向滑动轴承。
按轴系和拆装的需要分
21
§8.3 滚动轴承 22
§8.3 滚动轴承 23
§8.3 滚动轴承 二、滚动轴承的分类 1.按滚动体形状——分球轴承和滚子轴承两类，滚子又可分成圆柱滚 子和圆锥滚子、球面滚子和滚针。 2.按接触角α——分径向接触轴承（α=0°）、角接触向心轴承 （0°<α <45°）、角接触推力轴承（45°≤α<90°）和轴向接触轴承 （α=90°）。 3.按可否调心——分调心轴承和非调心轴承。 三、滚动轴承的代号 代号由前置代号、基本代号、后置代号组成。
第二节 滚动轴承
一、滚动轴承结构、类型和代号
（三）滚动轴承的类型及应用 轴承名称、类型及代号：推力球轴承 50000 极限转速：低 允许角偏差： 不允许 主要特性和应用：只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重
合。分为单、双向两种。高速时，因滚动体离心力大，球与保持 架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。
外径 系列
内径代号
内部 结构
密封 与防 尘套
保持 架及 材料
特殊 轴承 材料
公差 等级
游隙
配置
圈
注：表中数字表示代号自右向左的位置序数。
第二节 滚动轴承
一、滚动轴承结构、类型和代号 （四）滚动轴承的代号 1．基本代号
机械基础课件-轴
➢ 传动轴：主要承受转矩 ➢ 转轴：既承受弯矩，又承受转矩
带式运 输机
电动机
减速器 转轴
பைடு நூலகம்
自行车的前轮轴
三、常用轴的结构
（1）轴颈 轴上被支承的部位 （2）轴头 安装轮毂的部位
（3）轴身 连接轴颈和轴头的部位
（4）轴肩 轴径变化处形成的环形面
（5）轴环 给轴上零件轴向定位的环 状圆柱凸台
1—密封圈 2—透盖 3—滚动轴承
4—轴 5—齿轮 6—箱体 7—闷盖
（轴的结构图）
轴端
轴头
轴颈 轴身
轴头
2．轴的设计要求
（1）轴上零件要有可靠的轴向固定和周向固定 （2）轴应便于加工和尽量避免或减小应力集中 （3）应便于轴上零件的安装与拆卸
1、轴上零件的固定
(1)．轴上零件的轴向固定
目的：保证零件在轴上有确定的轴向位置，防止零件 作轴向移动，并能承受轴向力。
§10—2 轴的结构
二、轴上零件的固定
1．轴上零件的轴向固定
（1）圆螺母 固定可靠、拆装方 便，可承受较大的 轴向力，能调整轴 上零件之间的间隙
§10—2 轴的结构
（2）轴肩与轴环
应使r＜R，或r＜C。
结构简单、定位可靠 ，能承受较大轴向力
§10—2 轴的结构
（3）套筒
结构简单、定位可靠， 适用于轴上零件间距离 较短的场合，当轴的转 速很高时不宜采用
§10—2 轴的结构
（7）紧定螺钉与挡圈
结构简单，同时起周向固定作用，但 承载能力较低，且不适用于高速场合
§10—2 轴的结构
（8）圆锥面
能消除轴与轮毂间的径向间隙，拆 装方便，可兼做周向固定。常与轴端 挡圈联合使用，实现零件的双向固定
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机械基础
挠性轴或（软轴）：由几层紧贴在一起的钢丝构成，它 可以任意移动，可以把回转运动灵活地传到任何位置。
机械基础 心轴：工作时只承受弯矩，起支撑作用 心轴又分为转动心轴和固定心轴
机械基础
传动轴：工作时只承受扭矩，仅起传递动力作用
机械基础
转轴：工作时即承受弯矩又承受扭矩，即起支撑 作用又起传递动力的作用。
机械基础
想一想：自行车的前、中、后轴 按承载形式分分别为什么轴？
• 前轴：因为用螺母固定在车架上，转的是轮子和轴承， 为心轴 • 中轴：即传递转矩又承受扭矩，为转轴 • 后轴：有时候认为后轴为转轴，可能是误以为自行车 在骑行时，链轮带动后轴，再转动后轮前行。实际上 是理解错了。 • 自行车的后轮花鼓上，装有一单向棘轮即“飞轮”， “飞轮”上的齿轮只能向后转动，若向前转动，就带 动整个“飞轮”连同后轮一起转动了。 • 而无论后轮转与不转，后轴都是紧紧的、不转动的 固定在自行车的后叉架上，和“飞轮”不产生直接接 触。
减速器
机械基础
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机械基础
直轴的轴线为一条直线。按直轴外形不同，又分为光轴 （直径无变化）和阶梯轴（直径有变化）
光轴
阶梯轴
机械基础
曲轴：连接它们的轴线为一条曲线 应用特点：曲轴常用于将主动件的回转运动转变为从动件的 直线往 复运动或将主动件的直线往复运动机械基础
机械基础
在机构产品中，一切做回转运动的 零件都要装在轴，才能实现传递运动和 动力。因此轴是机械产品中重要零件。 随着轴在机器中的作用和轴的受力形式 不同。轴具有各种各样的形状、结构和 大小。
机械基础
机械基础
第五章 机械零件
§5-1 轴
机械基础
一 、轴的应用特点和分类
（一）轴的应用特点
轴是组成机器中最基本和重要的零件之一，他 的主要功能是:(1)传递运动和转矩。（如汽车上的
万向传动轴）（2）支撑回转零件（如减速器齿轮
轴）。
机械基础 （二）分类
直轴
按轴线形状
曲轴 挠性轴
心轴
按承载情况
传动轴
转轴
机械基础
二、轴的常用材料
• 轴的材料要求有足够的强度，对应力集 中敏感性低；还要能满足刚度、耐磨性、 耐腐蚀性要求；并具有良好的加工性能。 • 轴的常用材料主要是碳钢和合金钢，其 次是球墨铸铁。