第16章 轴

轴的结构应满足的基本要求： 1） 轴与装在轴上的零件要有准确的工作位置 2） 轴上的零件应便于装拆和调整 3） 轴应具有良好的制造工艺性 4） 轴应满足特定场合的特定要求
16.2 轴的wk.baidu.com构设计
轴颈 － 与轴承相 配的部分；
轴头 － 与轮毂 相配的部分；
轴身 － 连接轴 颈与轴头部分；
轴头
轴身
轴颈
结构设计步骤： 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。 目的 － 防止轴上零件工作时发生轴向蹿动。 1、 拟定轴上零件的装配方案
零件在轴上的周向固定
零件在轴上的周向固定
零件在轴上的周向固定
零件在轴上的周向固定
零件在轴上的周向固定
零件在轴上的周向固定
问题： 滚动轴承是否需要用键作周向固定？
5、 轴的结构工艺性
1） 为了使轴上零件与轴肩端面紧密贴合，应保 证轴的圆角半径ra、轮毂孔的倒角高度C（或圆角半 径r）、轴肩高度a之间有下列关系： ra<C<a 和 ra<r<a 。
当转矩稳定不变时， 1b 0.3 ；当转矩脉动变化时，
1b 0b
1b
0.6，当转矩对称变化时（轴频繁正反转），
1b 1b
1
其中 1b 、 0b 、-1b 分别为静应力、脉动应力、和对称
应力下轴的许用弯曲应力，单位均为Mpa, 其值见表。
6. 校核危险截面的强度。
4） 当轴上有两个以上的键槽时，槽宽应尽可能 统一，并置于同一直线上。
结构设计示例
轴系设计举例
请请完选成择如齿图轮所的示装的配轴方系向设计。
轴系设计举例
轴系结构改错
图中有一处错误， 请改正。
错误原因 r>C使得轴上零件与轴 肩的配合不够紧密。
轴系结构改错
图中有四处错误， 请改正。
错误原因
1.轴肩太高，滚动 轴承无法拆卸。
圆 螺母
的轴段长度比轮毂 宽度短2～3 mm，
用需于切轴制上螺两 纹零，件削距弱离了较轴远的时强，度或。轴即端：。l＝B - (2~3)
轴端挡圈
用于固定轴端零件，能承受较大的轴向力。
锥面
常与轴端挡圈配合使用。
4、 轴上零件的周向定位
轴上零件的周向固定的目的 － 防止轴上零件与轴 发生相对转动，以传递转矩。 常用的周向固定方法：
2、 确定轴的基本直径和各段长度
3、 轴上零件的轴向定位 轴肩
定位方法简单、可靠，可传递较大的轴向力，但 轴的毛坯直径较大，且轴肩处有较大的应力集中。
弹性挡圈
需切环槽，削弱了轴的强度。承受不大注的意轴：向力。
套筒
采用这些方法固定 轴上零件时，为保
对轴上零件起固定作用。
证固定可靠，
常用于近距离的两个零件间的固定应。使：与轮毂相配
3. 同一轴上的两个平 键应布置在同一母线， 否则不便于轴的加工。
16.3 轴的强度计算 许用切应力计算：仅仅（或主要）用于传递扭矩的轴 （传动轴）；粗步估算转轴的最小轴径；不重要的轴
计算公式
T
T WT
9.55106 P / n 0.2d 3
T
MP a
或
许用弯曲应力计算：用于转轴
轴完成结构设计后，轴上零件的位置均以确定，则外载 荷和支点反力的作用点也随之而定。画出轴的空间受力简图 后，即可进行强度计算，其计算步骤如下：
b
M W
M 0.1d 3
1b
或
d 3 M
0.1 1b
式中 W---轴的抗弯截面 系数。
安全系数校核计算：用于重要轴
工程应用
工程应用
工程应用
工程应用
工程应用
工程应用
工程应用
工程应用
工程应用
工程应用
工程应用
工程应用
工程应用
工程应用
工程应用
工程应用
工程应用
16.1.3 轴的设计问题
1、 设计计算 1、强度问题 — 防止轴发生疲劳断裂 2、刚度问题 — 防止轴发生过大的弹性变形 3、振动稳定性问题 — 防止轴发生共振
2、 结构设计
影响轴的结构的主要因素：
1） 轴在机器中的安装位置及形式 2） 轴上安装零件的类型、尺寸、数量及和轴的联接 方法 3） 载荷的性质、大小、方向及分布情况 4） 轴的加工工艺
对轴材料的要求
除具有足够的强度外，还应具备足够的塑性、冲 击韧性、抗磨损性和抗腐蚀性；对应力集中的敏感性 小；具有良好的工艺性；能通过各种热处理方式提高 轴的疲劳强度。
轴的主要材料
碳素钢
合金钢
常用的优质碳素钢有 30、40、45、和50钢，
其中45钢应用最多
常用的合金钢有20Cr、 40Cr、35SiMn和 35CrMo等
1.将轴上作用力分解为水平面受力图和垂直面受力图, 求出水平面上和垂直面上的支点反力。
2.分别作出 水平面上的弯矩MH图和垂直面上的弯矩 MV
图。
3.作出合成弯矩 M
M
H2图。M
2
V
4.作出转矩 T 图。 5.计算当量弯矩 M M 2 (T )2 ，画出当量弯矩图。
式中α为考虑弯曲应力与扭转切应力的循环特性不同而引入的折合系数。 通常弯曲应力为对称循环变化，而扭转切应力随工作情况而变化。
定位轴肩：a＝(0.07~0.1)d＞ r 或 C 非定位轴肩：a＝1～3 mm，作用是便于轴上零件的 装拆 为保证定位准确，r 或 C ＞ r a 滚动轴承的定位轴肩 － 查标准
2） 为了便于装配零件，需去毛刺，轴端应制出 45º倒角。
3） 当轴的某段需磨削加工或有螺纹时，需留出 砂轮越程槽或退刀槽。
16.1 概述
第十六章 轴
轴是用来支承回转运动的零件，并传递运动和动力。
16.1.1 轴的分类
曲轴
心轴：只承受弯矩
轴
按所受载荷性质分类
直轴
光轴
传动轴：只承受转矩 转轴：即承受弯矩又承受转矩
阶梯轴 按外形分类
实心轴
空心轴
轴的分类
轴的分类
轴的分类
轴的分类
轴的分类
轴的分类
轴的分类
轴的分类
16.1.2 轴的材料
2.轴上未留退刀槽 ，不便于螺纹加工。
3.轴承左边造成 过定位。
4.圆螺母无法装入。
轴系结构改错
图中有三处错误， 请改正。
错误原因 1.轮毂上键槽未开通，零件 无法装入。 2.套筒无法装入应改为轴肩。 3.滚动轴承内圈与轴的配合 为过盈配合，无需键联接。
轴系结构改错
图中有三处错误， 请改正。
错误原因 1. 键太长，右端套筒 无法装入。 2. 轮毂上键槽未开通， 右端齿轮无法装入。