河海大学机械设计 轴

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1、§14-1轴的功用与类型第14章轴一、功用：1）支承回转零件2）传递运动和动力二、类型：1、按承载情况分：转轴——同时承受扭矩和弯矩应用：应用最为广泛，如减速器和变速箱中的轴心轴——只受弯矩，不受转矩转动心轴固定心轴应用：机车轮轴应用：自行车前轮轴传动轴——传递转矩而不承受弯矩（或弯矩很小）应用：广泛应用于车辆前后桥之间2、按轴线形状分直轴：阶梯轴光轴曲轴：钢丝软轴空心轴一、对轴材料的要求：1)足够的强度、刚度、耐磨性2)应力集中的敏感性小3)良好的机械加工工艺性4)能通过热处理方式提高疲劳强度5)材料来源和经济性§14-2轴的材料碳素钢比合金钢

2、价廉，应力集中的敏感性较低，适用于一般要求的轴。合金钢的力学性能和淬火性能好，在传递大功率并要求减小尺寸和质量、要求高的耐磨性，以及处于高温、低温和腐蚀条件下采用。一般工作温度下（低于200℃），碳素钢和合金钢的弹性模量相差不多，因此刚度相差不多。二、轴的材料轴的材料主要是碳素钢和合金钢，毛坯多用轧制圆钢和锻件高强度铸铁和球墨铸铁用于制造外形复杂的轴。价廉、良好的吸振性和耐磨性，对应力集中的敏感性较低等优点，质较脆。轴的设计内容：一、轴的结构设计根据轴的功能要求，确定轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方案，合理地确定轴的形状和尺寸。二、轴的工

3、作能力计算1）强度计算---防止轴的断裂和塑性变形。2）刚度计算---防止轴过大的弹性变形（对刚度要求高的轴，应按刚度条件来设计轴的尺寸）。3）振动稳定性计算---防止轴发生共振破坏（对高速或载荷作周期变化运转的轴，应按临界转速条件进行轴的稳定性计算）。同一工作要求的轴，其结构设计的结果具有多样性§14-3轴的结构设计轴的结构应满足的要求：1）轴和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）具有良好的制造和装配工艺性4）使轴受力合理5）有利于节约原材料和减轻重量；轴颈－轴上被支承的部分轴头－安装轮毂的部分轴身－连接轴颈与轴头

4、的部分轴颈轴头轴身轴颈和轴头的直径应按规范选取圆整尺寸（滚动轴承），并要求较高的加工精度和较低的表面粗糙度。轴的结构工艺性是指轴的结构形式应便于加工和装配轴上零件，并且生产率高，成本低。一般地说，轴的结构越简单，工艺性越好。一、轴的结构工艺性1、要磨削加工的轴段，应有砂轮越程槽；要切制螺纹的轴段，应有退刀槽。2、为减少装夹时间，同一轴上不同轴段的键槽应布置（或投影）在同一母线上。3、为了便于装配并去掉毛刺，轴端应制出45°的倒角4、为了减少刀具种类和提高生产率，轴上直径相近的圆角、倒角、键槽宽度、砂轮越程槽宽度和退刀槽宽度等应尽可能采用相同的尺寸

5、。定位－轴上零件处于正确的工作位置二、零件的轴向定位和固定固定－轴上零件牢固地保持某一位置常用的轴向定位和固定方法：2、套筒4、轴端挡圈6、弹性挡圈3、圆螺母8、锥面1、轴肩或轴环5、轴承端盖7、锁紧挡圈、紧定螺钉或销1）轴肩和轴环错误正确注意：ra＜C＜a,ra＜r＜a。2）套筒错误正确轴肩高度<滚动轴承内圈高度3）圆螺母4）轴端挡圈用套筒、圆螺母、轴端挡圈进行轴向定位时，要求L轴

6、，减小轴的载荷。转矩由一个传动件输入,几个传动件输出时,为了减小轴上扭矩,应将输入件放在中间,而不要置于一端。四、改善轴的受力情况、提高轴的强度2）改进轴上零件的结构，减小轴的载荷。图中b方案(双联)均优于a方案(分装)，因为a方案中轴Ⅰ既受弯矩又受扭矩，而b方案中轴Ⅰ只受扭矩。3）改进轴的结构，减少应力集中。轴通常在变应力条件下工作，轴的截面尺寸突变处产生应力集中①轴肩采用较大的过渡圆角降低应力集中。对定位轴肩，必须保证零件得到可靠的定位。②当轴肩定位零件的圆角半径很小时，为增大轴肩圆角半径，可采用内凹圆角或隔离环。③轴与轮毂过盈配合时，开卸载

7、槽或增大配合处直径。④盘状铣刀加工的键槽比用键槽铣刀加工的键槽在过渡处对轴的截面削弱较为平缓，应力集中较小；⑤渐开线花键比矩形花键在齿根处的应力集中小⑥切制螺纹处的应力集中较大，应尽量避免在受载较大的区段切制。⑦打穿的销孔比未打穿的销孔应力集中小4）改进轴的表面质量，提高轴的疲劳强度。轴的表面愈粗糙，疲劳强度愈低。应合理减小轴的表面及圆角处的加工粗糙度值。对应力集中敏感的高强度材料制作轴时，表面质量应特别注意。表面强化处理可使轴的表层产生预压应力，提高轴的抗疲劳能力。表面强化处理的方法有：①表面高频淬火等热处理；②表面渗碳、氰化、氮化等化学处理；

8、③碾压、喷丸等强化处理。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1.左侧键太长，套筒无法装入2.多个键应位于同一母线上尽可能