轴的概述与结构设计课件

概述概述1铁路机车的轮轴概述铁路机车的轮轴概述2自行车轴概述自行车轴概述3概述概述4按轴线形状分直轴：阶梯轴光轴概述按轴线形状分直轴：阶梯轴光轴概述5曲轴：概述曲轴：概述6空心轴和钢丝软轴(变速器的转速传到仪表板)概述空心轴和钢丝软轴(变速器的转速传到仪表板)概述7二、轴的材料轴的材料

轴的材料种类很多，选择时应主要考虑如下因素：

1.轴的强度、刚度及耐磨性要求；

2.轴的热处理方法及机加工工艺性的要求；

3.轴的材料来源和经济性等。二、轴的材料轴的材料轴的材料种类很多，选择时应主要考8轴的常用材料是碳钢和合金钢。

碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为0.25～0.5%的中碳钢，尤其是45号钢。

轴的材料轴的常用材料是碳钢和合金钢。

碳钢比合金钢价格低廉，对9

球墨铸铁和高强度铸铁因其具有良好的工艺性，不需要锻压设备，吸振性好，对应力集中的敏感性低，近年来被广泛应用于制造结构形状复杂的曲轴等。只是铸件质量难于控制。

轴的毛坯多用轧制的圆钢或锻钢。锻钢内部组织均匀，强度较好，因此，重要的大尺寸的轴，常用锻造毛坯。

轴的材料球墨铸铁和高强度铸铁因其具有良好的工艺性，不需要锻压设备10三.设计轴的要求：

足够的强度，刚度合理的结构；

有的还要求有良好的振动稳定性；轴设计的主要内容：1、结构设计2、工作能力计算

轴的材料三.设计轴的要求：

足够的强度，刚度合理的结构；

有的还要求11轴的结构和形状取决于下面几个因素：（1）轴的毛坯种类：（2）轴上作用力的大小及其分布情况；（3）轴上零件的位置、配合性质及其联接固定的方法；（4）轴承的类型、尺寸和位置；（5）轴的加工方法、装配方法以及其他特殊要求。可见影响轴的结构与尺寸的因素很多，设计轴时要全面综合的考虑各种因素。轴的结构设计轴的结构和形状取决于下面几个因素：轴的结构设计12要求：①轴和轴上零件要有准确的工作位置②轴上零件应有可靠的相对固定③轴应具有良好的制造工艺性和安装工艺性等④形状和尺寸应有利于避免应力集中轴的结构设计要求：①轴和轴上零件要有准确的工作位置②轴上零件应有可靠13轴身轴拆装一、便于轴上零件的装配

轴身轴拆装一、便于轴上零件的装配14减小应力集中，改善轴的受力情况

1.为保证零件端面能靠紧定位面，轴肩(环)圆角半径r必须小于零件毂孔的圆角半径R或倒角高度C1;轴肩(环)高度h应大于C1和R，为了有足够的强度来承受轴向力，通常取h=(0.请完成如图所示的轴系设计。采用渐开线花键结构代替矩形花键，均可减小应力集中。轴的表面粗糙度对疲劳强度有很大的影响。三、良好的制造工艺性和装配工艺性圆螺母定位装拆方便，通常用细牙螺纹来增强防松能力和减小对轴的强度消弱及应力集中。当零件位于轴端时，可用轴端挡板与轴肩、轴套、圆锥面等的组合，使零件双向固定。改善轴的表面品质以提高其疲劳强度——1）轴肩圆角r和倒角高度C可见影响轴的结构与尺寸的因素很多，设计轴时要全面综合的考虑各种因素。圆锥面的锥度小时，所需轴向力小，但不易拆卸，通常取锥度1:30～1:8。轴套适用于轴上两个相距较近零件之间的定位，其两个端面为定位面，应有较高的平行度和垂直度。为保证零件端面能靠紧定位面，轴肩(环)圆角半径r必须小于零件毂孔的圆角半径R或倒角高度C1;轴肩(环)高度h应大于C1和R，为了有足够的强度来承受轴向力，通常取h=(0.将轴与零件的配合面加工成圆锥面，可以实现轴向定位。轴的结构设计减小应力集中，改善轴的受力情况

1.轴的结构设计15轴的概述与结构设计课件161、零件的轴向定位和固定1）轴肩和轴环二、保证轴上零件的准确定位和可靠固定轴的结构设计1、零件的轴向定位和固定1）轴肩和轴环二、保证轴上零件的17轴向定位和固定——轴肩和轴环①轴肩与轴环——由定位面和过度圆角组成。为保证零件端面能靠紧定位面，轴肩(环)圆角半径r必须小于零件毂孔的圆角半径R或倒角高度C1;轴肩(环)高度h应大于C1和R，为了有足够的强度来承受轴向力，通常取h=(0.07~0.1)d。轴环宽度b≥1.4h。rhDdbrRhDd轴环C1轴肩轴的结构设计轴向定位和固定——轴肩和轴环①轴肩与轴环——由定位面和过度圆18错误正确要求轴肩高度<滚动轴承内圈高度轴的结构设计错误正确要求轴肩高度<滚动轴承内圈高度轴的结构设计19轴的结构设计轴的结构设计202）套筒3）轴用圆螺母轴的结构设计2）套筒3）轴用圆螺母轴的结构设计21当用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈进行零件的轴向定位时，为保证轴向定位可靠，要求L轴<L毂

4）轴端挡圈轴的结构设计当用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈进行零件的轴向定位时，22轴的概述与结构设计课件235）轴承端盖6）弹性挡圈7）锁紧挡圈、紧定螺钉或销轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置。轴的结构设计5）轴承端盖6）弹性挡圈7）锁紧挡圈、紧定螺钉或销24当用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈进行零件的轴向定位时，为保证轴向定位可靠，要求L轴<L毂当零件位于轴端时，可用轴端挡板与轴肩、轴套、圆锥面等的组合，使零件双向固定。避免在轴上受载较大的部分设计螺纹结构。疲劳裂纹常常发生在表面最粗糙的地方。当轴上有两个以上键槽时，应置于轴的同一条母线上，以便一次装夹后就能加工。轴肩与轴环——由定位面和过度圆角组成。当动力需要两个轮输出时，为了减小轴上的转矩，尽量将输入轮布置在中间（左图）。轴的常用材料是碳钢和合金钢。1）轴肩圆角r和倒角高度C碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为0.疲劳裂纹常常发生在表面最粗糙的地方。尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽。轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置。可见影响轴的结构与尺寸的因素很多，设计轴时要全面综合的考虑各种因素。当零件位于轴端时，可用轴端挡板与轴肩、轴套、圆锥面等的组合，使零件双向固定。8）圆锥面（+挡圈、螺母）2、零件的周向定位1）键2）花键轴的结构设计当用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈进行零件的轴向定位时，253）紧定螺钉、销4）过盈配合轴上零件的轴向定位和周向定位

轴的结构设计3）紧定螺钉、销4）过盈配合轴上零件的轴向定位和周向定位26三、良好的制造工艺性和装配工艺性

1）轴肩圆角r和倒角高度C2）轴端倒角3）砂轮越程槽4）螺纹退刀槽5）多个键槽轴的结构设计三、良好的制造工艺性和装配工艺性1）轴肩圆角r和倒角高度C27三、良好的制造工艺性和装配工艺性

轴的结构设计三、良好的制造工艺性和装配工艺性轴的结构设计28四.减小应力集中，改善轴的受力情况

1.减小应力集中

2.提高轴的表面质量五.轴上零件的装拆和调整

1.中间粗两端细

2.轴肩高度1-3mm（定位轴键大）

3.轴承定位轴肩高度<轴承内圈高度轴的结构设计四.减小应力集中，改善轴的受力情况

1.减小应力集中

229轴系结构改错四处错误正确答案轴的结构设计轴系结构改错四处错误正确答案轴的结构设计30轴系结构改错三处错误正确答案轴的结构设计轴系结构改错三处错误正确答案轴的结构设计31轴的结构设计轴的结构设计321.左侧键太长，套筒无法装入2.多个键应位于同一母线上轴的结构设计1.左侧键太长，套筒无法装入轴的结构设计33请完成如图所示的轴系设计。请选择齿轮的装配方向轴的结构设计请完成如图所示的轴系设计。请选择齿轮的装配方向轴的结构设计34轴的结构和形状取决于下面几个因素：轴上与零件毂孔配合的轴段，在配合边缘会产生较大的应力集中。改善轴的表面品质以提高其疲劳强度——轴的常用材料是碳钢和合金钢。采用渐开线花键结构代替矩形花键，均可减小应力集中。轴的强度、刚度及耐磨性要求；将轴与零件的配合面加工成圆锥面，可以实现轴向定位。圆螺母定位装拆方便，通常用细牙螺纹来增强防松能力和减小对轴的强度消弱及应力集中。碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为0.疲劳裂纹常常发生在表面最粗糙的地方。当输入转矩为T1+T2时，此时左图轴上的最大转矩为T1。轴肩与轴环——由定位面和过度圆角组成。轴的强度、刚度及耐磨性要求；当采用过盈配合连接时，配合轴段的零件装入端，常加工成导向锥面。当零件位于轴端时，可用轴端挡板与轴肩、轴套、圆锥面等的组合，使零件双向固定。1234567891011121314轴的结构设计轴的结构和形状取决于下面几个因素：123456789101135轴向定位和固定——轴肩和轴环①轴肩与轴环——由定位面和过度圆角组成。为保证零件端面能靠紧定位面，轴肩(环)圆角半径r必须小于零件毂孔的圆角半径R或倒角高度C1;轴肩(环)高度h应大于C1和R，为了有足够的强度来承受轴向力，通常取h=(0.07~0.1)d。轴环宽度b≥1.4h。rhDdbrRhDd轴环C1轴肩轴向定位和固定——轴肩和轴环①轴肩与轴环——由定位面和过度圆36轴向定位和固定——轴套（套筒）轴套适用于轴上两个相距较近零件之间的定位，其两个端面为定位面，应有较高的平行度和垂直度。为使轴上零件定位可靠，应使轴段长度比零件毂长短2~3mm。②1234轴向定位和固定——轴套（套筒）轴套适用于轴上两个相距较近零件37轴向定位和固定——圆螺母③可用圆螺母与轴肩、轴环等的组合实现零件在轴上的双向定位和固定。圆螺母定位装拆方便，通常用细牙螺纹来增强防松能力和减小对轴的强度消弱及应力集中。12轴向定位和固定——圆螺母③可用圆螺母与轴肩、轴环等的组合实现38轴向定位和固定——圆锥面④将轴与零件的配合面加工成圆锥面，可以实现轴向定位。圆锥面的锥度小时，所需轴向力小，但不易拆卸，通常取锥度1:30～1:8。紧定套轴向定位和固定——圆锥面④将轴与零件的配合面加工成圆锥面，可39轴向定位和固定——轴端挡板⑤当零件位于轴端时，可用轴端挡板与轴肩、轴套、圆锥面等的组合，使零件双向固定。挡板用螺钉紧固在轴端并压紧被定位零件的端面。该方法简单可靠、装拆方便，但需在轴端加工螺纹孔。轴向定位和固定——轴端挡板⑤当零件位于轴端时，可用轴端挡板与40轴肩高度1-3mm（定位轴键大）

3.轴肩与轴环——由定位面和过度圆角组成。改善轴的表面品质以提高其疲劳强度——二、保证轴上零件的准确定位和可靠固定轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置。碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为0.这种定位方法工艺性好、装拆方便，但对轴的强度消弱较大，常用于所受轴向力小的轴。改善轴的表面品质以提高其疲劳强度——当轴上有两个以上键槽时，应置于轴的同一条母线上，以便一次装夹后就能加工。请完成如图所示的轴系设计。三、良好的制造工艺性和装配工艺性设计轴的要求：

足够的强度，刚度合理的结构；当零件位于轴端时，可用轴端挡板与轴肩、轴套、圆锥面等的组合，使零件双向固定。采用渐开线花键结构代替矩形花键，均可减小应力集中。当零件位于轴端时，可用轴端挡板与轴肩、轴套、圆锥面等的组合，使零件双向固定。轴向定位和固定——弹性挡圈⑥在轴上切出环形槽(手册)，将弹性挡圈嵌入槽中，利用它的侧面压紧被定位零件的端面，图为轴肩与弹性挡圈联合使用的情况。这种定位方法工艺性好、装拆方便，但对轴的强度消弱较大，常用于所受轴向力小的轴。轴肩高度1-3mm（定位轴键大）

3.轴向定位和固定——弹性41轴向定位和固定——锁紧挡圈、紧定螺钉⑦锁紧挡圈用紧定螺钉固定在轴上，装拆方便，但不能承受大的轴向力。轴向定位和固定——锁紧挡圈、紧定螺钉⑦锁紧挡圈用紧定螺钉固定42轴结构的工艺性——是指轴的结构应尽量简单，有良好的加工和装配工艺性，以利减少劳动量，提高劳动生产率及减少应力集中，提高轴的疲劳强度。注意点——为减少加工时换刀时间及装夹工件时间，同一根轴上所有圆角半径、倒角尺寸、退刀槽宽度应尽可能统一；当轴上有两个以上键槽时，应置于轴的同一条母线上，以便一次装夹后就能加工。轴结构的工艺性——是指轴的结构应尽量简单，有良好的加工和装配43轴上的某轴段需磨削时，应留有砂轮的越程槽；需切制螺纹时，应留有退刀槽。为了去掉毛刺，便于装配，轴端应制出45º倒角。当采用过盈配合连接时，配合轴段的零件装入端，常加工成导向锥面。若还附加键连接，则键槽的长度应延长到锥面处，便于轮毂上键槽与键对中。

如果需从轴的一端装入两个过盈配合的零件，则轴上两配合轴段的直径不应相等，否则第一个零件压入后，会把第二个零件配合的表面拉毛，影响配合。

轴上的某轴段需磨削时，应留有砂轮的越程槽；需切制螺纹时，应留44提高轴的强度的措施改进轴的结构以减少应力集中——轴上相邻轴段的直径不应相差过大，在直径变化处，尽量用圆角过渡，圆角半径尽可能大。轴上与零件毂孔配合的轴段，在配合边缘会产生较大的应力集中。可以在轴或轮毂上开卸载槽以及加大配合部分的直径等措施进行改善。尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽。

盘铣刀加工的键槽与端铣刀铣出的键槽相比，前者槽底过渡平缓；采用渐开线花键结构代替矩形花键，均可减小应力集中。避免在轴上受载较大的部分设计螺纹结构。提高轴的强度的措施改进轴的结构以减少应力集中——轴上相邻轴45轴上相邻轴段的直径不应相差过大，在直径变化处，尽量用圆角过渡，圆角半径尽可能大。盘铣刀加工的键槽与端铣刀铣出的键槽相比，前者槽底过渡平缓；③轴应具有良好的制造工艺性和安装工艺性等②轴上零件应有可靠的相对固定轴肩与轴环——由定位面和过度圆角组成。轴肩与轴环——由定位面和过度圆角组成。轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置。锁紧挡圈用紧定螺钉固定在轴上，装拆方便，但不能承受大的轴向力。轴上零件的轴向定位和周向定位请完成如图所示的轴系设计。改进轴的结构以减少应力集中——①轴和轴上零件要有准确的工作位置轴设计的主要内容：二、保证轴上零件的准确定位和可靠固定8）圆锥面（+挡圈、螺母）2.改善轴的表面品质以提高其疲劳强度——轴的表面粗糙度对疲劳强度有很大的影响。疲劳裂纹常常发生在表面最粗糙的地方。为提高轴的疲劳强度，可采用表面强化处理，如碾压、喷丸、氮化、渗碳、淬火等方法，可显著提高轴的承载能力。提高轴的强度的措施轴上相邻轴段的直径不应相差过大，在直径变化处，尽量用圆角过渡463.改进轴上零件的结构或布置以减小轴的载荷——Example1——起重卷筒的两种不同结构方案比较××Motor1×23FQ×Motor123FQ××左图方案——齿轮2与卷筒3之间用螺栓连接，空套于轴上，固定心轴。也可改为齿轮2与轴用键连接，转动心轴。轴直径小。右图方案——齿轮2和卷筒3分别用键与轴连接，转轴。轴直径大。提高轴的强度的措施3.改进轴上零件的结构或布置以减小轴的载荷——Example47InputT1+T2×××OutputT1OutputT2InputT1+T2××OutputT2×OutputT1TorquediagramT1T2T1+T2T1T2T1+T2TorquediagramExample2——合理安排轴上载荷的传递路线当动力需要两个轮输出时，为了减小轴上的转矩，尽量将输入轮布置在中间（左图）。当输入转矩为T1+T2时，此时左图轴上的最大转矩为T1。而右图的结构，轴上的最大转矩为T1+T2。

提高轴的强度的措施Input×××OutputOutputInput××Out48概述概述49要求：①轴和轴上零件要有准确的工作位置②轴上零件应有可靠的相对固定③轴应具有良好的制造工艺性和安装工艺性等④形状和尺寸应有利于避免应力集中轴的结构设计要求：①轴和轴上零件要有准确的工作位置②轴上零件应有可靠50轴的结构设计轴的结构设计515）轴承端盖6）弹性挡圈7）锁紧挡圈、紧定螺钉或销轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置。轴的结构设计5）轴承端盖6）弹性挡圈7）锁紧挡圈、紧定螺钉或销52请完成如图所示的轴系设计。请选择齿轮的装配方向轴的结构设计请完成如图所示的轴系设计。请选择齿轮的装配方向轴的结构设计53轴的常用材料是碳钢和合金钢。将轴与零件的配合面加工成圆锥面，可以实现轴向定位。也可改为齿轮2与轴用键连接，转动心轴。②轴上零件应有可靠的相对固定5%的中碳钢，尤其是45号钢。请完成如图所示的轴系设计。③轴应具有良好的制造工艺性和安装工艺性等①轴和轴上零件要有准确的工作位置有的还要求有良好的振动稳定性；8）圆锥面（+挡圈、螺母）锁紧挡圈用紧定螺钉固定在轴上，装拆方便，但不能承受大的轴向力。若还附加键连接，则键槽的长度应延长到锥面处，便于轮毂上键槽与键对中。当采用过盈配合连接时，配合轴段的零件装入端，常加工成导向锥面。轴上相邻轴段的直径不应相差过大，在直径变化处，尽量用圆角过渡，圆角半径尽可能大。当零件位于轴端时，可用轴端挡板与轴肩、轴套、圆锥面等的组合，使零件双向固定。轴向定位和固定——轴肩和轴环①轴肩与轴环——由定位面和过度圆角组成。为保证零件端面能靠紧定位面，轴肩(环)圆角半径r必须小于零件毂孔的圆角半径R或倒角高度C1;轴肩(环)高度h应大于C1和R，为了有足够的强度来承受轴向力，通常取h=(0.07~0.1)d。轴环宽度b≥1.4h。rhDdbrRhDd轴环C1轴肩轴的常用材料是碳钢和合金钢。轴向定位和固定——轴肩和轴环①轴54轴向定位和固定——弹性挡圈⑥在轴上切出环形槽(手册)，将弹性挡圈嵌入槽中，利用它的侧面压紧被定位零件的端面，图为轴肩与弹性挡圈联合使用的情况。这种定位方法工艺性好、装拆方便，但对轴的强度消弱较大，常用于所受轴向力小的轴。轴向定位和固定——弹性挡圈⑥在轴上切出环形槽(手册)，将弹性552.改善轴的表面品质以提高其疲劳强度——轴的表面粗糙度对疲劳强度有很大的影响。疲劳裂纹常常发生在表面最粗糙的地方。为提高轴的疲劳强度，可采用表面强化处理，如碾压、喷丸、氮化、渗碳、淬火等方法，可显著提高轴的承载能力。提高轴的强度的措施2.改善轴的表面品质以提高其疲劳强度——轴的表面粗糙度对疲劳56概述概述57铁路机车的轮轴概述铁路机车的轮轴概述58自行车轴概述自行车轴概述59概述概述60按轴线形状分直轴：阶梯轴光轴概述按轴线形状分直轴：阶梯轴光轴概述61曲轴：概述曲轴：概述62空心轴和钢丝软轴(变速器的转速传到仪表板)概述空心轴和钢丝软轴(变速器的转速传到仪表板)概述63二、轴的材料轴的材料

轴的材料种类很多，选择时应主要考虑如下因素：

1.轴的强度、刚度及耐磨性要求；

2.轴的热处理方法及机加工工艺性的要求；

3.轴的材料来源和经济性等。二、轴的材料轴的材料轴的材料种类很多，选择时应主要考64轴的常用材料是碳钢和合金钢。

碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为0.25～0.5%的中碳钢，尤其是45号钢。

轴的材料轴的常用材料是碳钢和合金钢。

碳钢比合金钢价格低廉，对65

球墨铸铁和高强度铸铁因其具有良好的工艺性，不需要锻压设备，吸振性好，对应力集中的敏感性低，近年来被广泛应用于制造结构形状复杂的曲轴等。只是铸件质量难于控制。

轴的毛坯多用轧制的圆钢或锻钢。锻钢内部组织均匀，强度较好，因此，重要的大尺寸的轴，常用锻造毛坯。

轴的材料球墨铸铁和高强度铸铁因其具有良好的工艺性，不需要锻压设备66三.设计轴的要求：

足够的强度，刚度合理的结构；

有的还要求有良好的振动稳定性；轴设计的主要内容：1、结构设计2、工作能力计算

轴的材料三.设计轴的要求：

足够的强度，刚度合理的结构；

有的还要求67轴的结构和形状取决于下面几个因素：（1）轴的毛坯种类：（2）轴上作用力的大小及其分布情况；（3）轴上零件的位置、配合性质及其联接固定的方法；（4）轴承的类型、尺寸和位置；（5）轴的加工方法、装配方法以及其他特殊要求。可见影响轴的结构与尺寸的因素很多，设计轴时要全面综合的考虑各种因素。轴的结构设计轴的结构和形状取决于下面几个因素：轴的结构设计68要求：①轴和轴上零件要有准确的工作位置②轴上零件应有可靠的相对固定③轴应具有良好的制造工艺性和安装工艺性等④形状和尺寸应有利于避免应力集中轴的结构设计要求：①轴和轴上零件要有准确的工作位置②轴上零件应有可靠69轴身轴拆装一、便于轴上零件的装配

轴身轴拆装一、便于轴上零件的装配70减小应力集中，改善轴的受力情况

1.为保证零件端面能靠紧定位面，轴肩(环)圆角半径r必须小于零件毂孔的圆角半径R或倒角高度C1;轴肩(环)高度h应大于C1和R，为了有足够的强度来承受轴向力，通常取h=(0.请完成如图所示的轴系设计。采用渐开线花键结构代替矩形花键，均可减小应力集中。轴的表面粗糙度对疲劳强度有很大的影响。三、良好的制造工艺性和装配工艺性圆螺母定位装拆方便，通常用细牙螺纹来增强防松能力和减小对轴的强度消弱及应力集中。当零件位于轴端时，可用轴端挡板与轴肩、轴套、圆锥面等的组合，使零件双向固定。改善轴的表面品质以提高其疲劳强度——1）轴肩圆角r和倒角高度C可见影响轴的结构与尺寸的因素很多，设计轴时要全面综合的考虑各种因素。圆锥面的锥度小时，所需轴向力小，但不易拆卸，通常取锥度1:30～1:8。轴套适用于轴上两个相距较近零件之间的定位，其两个端面为定位面，应有较高的平行度和垂直度。为保证零件端面能靠紧定位面，轴肩(环)圆角半径r必须小于零件毂孔的圆角半径R或倒角高度C1;轴肩(环)高度h应大于C1和R，为了有足够的强度来承受轴向力，通常取h=(0.将轴与零件的配合面加工成圆锥面，可以实现轴向定位。轴的结构设计减小应力集中，改善轴的受力情况

1.轴的结构设计71轴的概述与结构设计课件721、零件的轴向定位和固定1）轴肩和轴环二、保证轴上零件的准确定位和可靠固定轴的结构设计1、零件的轴向定位和固定1）轴肩和轴环二、保证轴上零件的73轴向定位和固定——轴肩和轴环①轴肩与轴环——由定位面和过度圆角组成。为保证零件端面能靠紧定位面，轴肩(环)圆角半径r必须小于零件毂孔的圆角半径R或倒角高度C1;轴肩(环)高度h应大于C1和R，为了有足够的强度来承受轴向力，通常取h=(0.07~0.1)d。轴环宽度b≥1.4h。rhDdbrRhDd轴环C1轴肩轴的结构设计轴向定位和固定——轴肩和轴环①轴肩与轴环——由定位面和过度圆74错误正确要求轴肩高度<滚动轴承内圈高度轴的结构设计错误正确要求轴肩高度<滚动轴承内圈高度轴的结构设计75轴的结构设计轴的结构设计762）套筒3）轴用圆螺母轴的结构设计2）套筒3）轴用圆螺母轴的结构设计77当用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈进行零件的轴向定位时，为保证轴向定位可靠，要求L轴<L毂

4）轴端挡圈轴的结构设计当用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈进行零件的轴向定位时，78轴的概述与结构设计课件795）轴承端盖6）弹性挡圈7）锁紧挡圈、紧定螺钉或销轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置。轴的结构设计5）轴承端盖6）弹性挡圈7）锁紧挡圈、紧定螺钉或销80当用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈进行零件的轴向定位时，为保证轴向定位可靠，要求L轴<L毂当零件位于轴端时，可用轴端挡板与轴肩、轴套、圆锥面等的组合，使零件双向固定。避免在轴上受载较大的部分设计螺纹结构。疲劳裂纹常常发生在表面最粗糙的地方。当轴上有两个以上键槽时，应置于轴的同一条母线上，以便一次装夹后就能加工。轴肩与轴环——由定位面和过度圆角组成。当动力需要两个轮输出时，为了减小轴上的转矩，尽量将输入轮布置在中间（左图）。轴的常用材料是碳钢和合金钢。1）轴肩圆角r和倒角高度C碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为0.疲劳裂纹常常发生在表面最粗糙的地方。尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽。轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置。可见影响轴的结构与尺寸的因素很多，设计轴时要全面综合的考虑各种因素。当零件位于轴端时，可用轴端挡板与轴肩、轴套、圆锥面等的组合，使零件双向固定。8）圆锥面（+挡圈、螺母）2、零件的周向定位1）键2）花键轴的结构设计当用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈进行零件的轴向定位时，813）紧定螺钉、销4）过盈配合轴上零件的轴向定位和周向定位

轴的结构设计3）紧定螺钉、销4）过盈配合轴上零件的轴向定位和周向定位82三、良好的制造工艺性和装配工艺性

1）轴肩圆角r和倒角高度C2）轴端倒角3）砂轮越程槽4）螺纹退刀槽5）多个键槽轴的结构设计三、良好的制造工艺性和装配工艺性1）轴肩圆角r和倒角高度C83三、良好的制造工艺性和装配工艺性

轴的结构设计三、良好的制造工艺性和装配工艺性轴的结构设计84四.减小应力集中，改善轴的受力情况

1.减小应力集中

2.提高轴的表面质量五.轴上零件的装拆和调整

1.中间粗两端细

2.轴肩高度1-3mm（定位轴键大）

3.轴承定位轴肩高度<轴承内圈高度轴的结构设计四.减小应力集中，改善轴的受力情况

1.减小应力集中

285轴系结构改错四处错误正确答案轴的结构设计轴系结构改错四处错误正确答案轴的结构设计86轴系结构改错三处错误正确答案轴的结构设计轴系结构改错三处错误正确答案轴的结构设计87轴的结构设计轴的结构设计881.左侧键太长，套筒无法装入2.多个键应位于同一母线上轴的结构设计1.左侧键太长，套筒无法装入轴的结构设计89请完成如图所示的轴系设计。请选择齿轮的装配方向轴的结构设计请完成如图所示的轴系设计。请选择齿轮的装配方向轴的结构设计90轴的结构和形状取决于下面几个因素：轴上与零件毂孔配合的轴段，在配合边缘会产生较大的应力集中。改善轴的表面品质以提高其疲劳强度——轴的常用材料是碳钢和合金钢。采用渐开线花键结构代替矩形花键，均可减小应力集中。轴的强度、刚度及耐磨性要求；将轴与零件的配合面加工成圆锥面，可以实现轴向定位。圆螺母定位装拆方便，通常用细牙螺纹来增强防松能力和减小对轴的强度消弱及应力集中。碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为0.疲劳裂纹常常发生在表面最粗糙的地方。当输入转矩为T1+T2时，此时左图轴上的最大转矩为T1。轴肩与轴环——由定位面和过度圆角组成。轴的强度、刚度及耐磨性要求；当采用过盈配合连接时，配合轴段的零件装入端，常加工成导向锥面。当零件位于轴端时，可用轴端挡板与轴肩、轴套、圆锥面等的组合，使零件双向固定。1234567891011121314轴的结构设计轴的结构和形状取决于下面几个因素：123456789101191轴向定位和固定——轴肩和轴环①轴肩与轴环——由定位面和过度圆角组成。为保证零件端面能靠紧定位面，轴肩(环)圆角半径r必须小于零件毂孔的圆角半径R或倒角高度C1;轴肩(环)高度h应大于C1和R，为了有足够的强度来承受轴向力，通常取h=(0.07~0.1)d。轴环宽度b≥1.4h。rhDdbrRhDd轴环C1轴肩轴向定位和固定——轴肩和轴环①轴肩与轴环——由定位面和过度圆92轴向定位和固定——轴套（套筒）轴套适用于轴上两个相距较近零件之间的定位，其两个端面为定位面，应有较高的平行度和垂直度。为使轴上零件定位可靠，应使轴段长度比零件毂长短2~3mm。②1234轴向定位和固定——轴套（套筒）轴套适用于轴上两个相距较近零件93轴向定位和固定——圆螺母③可用圆螺母与轴肩、轴环等的组合实现零件在轴上的双向定位和固定。圆螺母定位装拆方便，通常用细牙螺纹来增强防松能力和减小对轴的强度消弱及应力集中。12轴向定位和固定——圆螺母③可用圆螺母与轴肩、轴环等的组合实现94轴向定位和固定——圆锥面④将轴与零件的配合面加工成圆锥面，可以实现轴向定位。圆锥面的锥度小时，所需轴向力小，但不易拆卸，通常取锥度1:30～1:8。紧定套轴向定位和固定——圆锥面④将轴与零件的配合面加工成圆锥面，可95轴向定位和固定——轴端挡板⑤当零件位于轴端时，可用轴端挡板与轴肩、轴套、圆锥面等的组合，使零件双向固定。挡板用螺钉紧固在轴端并压紧被定位零件的端面。该方法简单可靠、装拆方便，但需在轴端加工螺纹孔。轴向定位和固定——轴端挡板⑤当零件位于轴端时，可用轴端挡板与96轴肩高度1-3mm（定位轴键大）

3.轴肩与轴环——由定位面和过度圆角组成。改善轴的表面品质以提高其疲劳强度——二、保证轴上零件的准确定位和可靠固定轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置。碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为0.这种定位方法工艺性好、装拆方便，但对轴的强度消弱较大，常用于所受轴向力小的轴。改善轴的表面品质以提高其疲劳强度——当轴上有两个以上键槽时，应置于轴的同一条母线上，以便一次装夹后就能加工。请完成如图所示的轴系设计。三、良好的制造工艺性和装配工艺性设计轴的要求：

足够的强度，刚度合理的结构；当零件位于轴端时，可用轴端挡板与轴肩、轴套、圆锥面等的组合，使零件双向固定。采用渐开线花键结构代替矩形花键，均可减小应力集中。当零件位于轴端时，可用轴端挡板与轴肩、轴套、圆锥面等的组合，使零件双向固定。轴向定位和固定——弹性挡圈⑥在轴上切出环形槽(手册)，将弹性挡圈嵌入槽中，利用它的侧面压紧被定位零件的端面，图为轴肩与弹性挡圈联合使用的情况。这种定位方法工艺性好、装拆方便，但对轴的强度消弱较大，常用于所受轴向力小的轴。轴肩高度1-3mm（定位轴键大）

3.轴向定位和固定——弹性97轴向定位和固定——锁紧挡圈、紧定螺钉⑦锁紧挡圈用紧定螺钉固定在轴上，装拆方便，但不能承受大的轴向力。轴向定位和固定——锁紧挡圈、紧定螺钉⑦锁紧挡圈用紧定螺钉固定98轴结构的工艺性——是指轴的结构应尽量简单，有良好的加工和装配工艺性，以利减少劳动量，提高劳动生产率及减少应力集中，提高轴的疲劳强度。注意点——为减少加工时换刀时间及装夹工件时间，同一根轴上所有圆角半径、倒角尺寸、退刀槽宽度应尽可能统一；当轴上有两个以上键槽时，应置于轴的同一条母线上，以便一次装夹后就能加工。轴结构的工艺性——是指轴的结构应尽量简单，有良好的加工和装配99轴上的某轴段需磨削时，应留有砂轮的越程槽；需切制螺纹时，应留有退刀槽。为了去掉毛刺，便于装配，轴端应制出45º倒角。当采用过盈配合连接时，配合轴段的零件装入端，常加工成导向锥面。若还附加键连接，则键槽的长度应延长到锥面处，便于轮毂上键槽与键对中。

如果需从轴的一端装入两个过盈配合的零件，则轴上两配合轴段的直径不应相等，否则第一个零件压入后，会把第二个零件配合的表面拉毛，影响配合。

轴上的某轴段需磨削时，应留有砂轮的越程槽；需切制螺纹时，应留100提高轴的强度的措施改进轴的结构以减少应力集中——轴上相邻轴段的直径不应相差过大，在直径变化处，尽量用圆角过渡，圆角半径尽可能大。轴上与零件毂孔配合的轴段，在配合边缘会产生较大的应力集中。可以在轴或轮毂上开卸载槽以及加大配合部分的直径等措施进行改善。尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽。

盘铣刀加工的键槽与端铣刀铣出的键槽相比，前者槽底过渡平缓；采用渐开线花键结构代替矩形花键，均可减小应力集中。避免在轴上受载较大的部分设计螺纹结构。提高轴的强度的措施改进轴的结构以减少应力集中——轴上相邻轴101轴上相邻轴段的直径不应相差过大，在直径变化处，尽量用圆角过渡，圆角半径尽可能大。盘铣刀加工的键槽与端铣刀铣出的键槽相比，前者槽底过渡平缓；③轴应具有良好的制造工艺性和安装工艺性等②轴上零件应有可靠的相对固定轴肩与轴环——由定位面和过度圆角组成。轴肩与轴环——由定位面和过度圆角组成。轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置。锁紧挡圈用紧定螺钉固定在轴上，装拆方便，但不能承受大的轴向力。轴上零件的轴向定位和周向定位请完成如图所示的轴系设计。改进轴的结构以减少应力集中——①轴和轴上零件要有准确的工作位置轴设计的主要内容：二、保证轴上零件的准确定位和可靠固定8）圆锥面（+挡圈、螺母）2.改善轴的表面品质以提高其疲劳强度——轴的表面粗糙度对疲劳强度有很大的影响。疲劳裂纹常常发生在表面最粗糙的地方。为提高轴的疲劳强度，可采用表面强化处理，如碾压、喷丸、氮化、渗碳、淬火等方法，可显著提高轴的承载能力。提高轴的强度的措施轴上相邻轴段的直径不应相差过大，在直径变化处，尽量用圆角过渡1023.改进轴上零件的结构或布置以减小轴的载荷——Example1——起重卷筒的两种不同结构方案比较××Motor1×23FQ×Motor123FQ××左图方案——齿轮2与卷筒3之间