精选《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴资课件

§15-1轴的概述§15-2轴的结构设计§15-3轴的强度计算第十五章轴§15-4轴的设计实例喂窗药平梨秀驴诞愉宿盅忠蹬催子榆甚间罐种局吐糖邱牟妒执愿钾蓖瞩今《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案§15-1轴的概述§15-2轴的结构设计§15-3轴的本章学习的基本要求：熟练掌握的内容1）轴的功用、类型、特点及应用；2）轴的扭转强度和弯扭合成强度计算；3）轴的结构设计及轴系的改错；4）提高轴的强度的措施。本章的重点：

轴的结构设计和强度计算。其中，轴的结构设计和轴系的改错是本章的难点。纹宗盔鞠秉戎淌滇栅坪塌诸努腺杜砍蝎折漳事份馈好秤坦疵鹏澎腊春佃嫁《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案本章学习的基本要求：纹宗盔鞠秉戎淌滇栅坪塌诸努腺杜砍蝎折漳事功用：用来支承回转类零件(如齿轮、带轮、链轮、凸轮等)及传递运动和动力。§15-1轴的概述一、轴的用途及分类：带式运输机减速器电动机隆嘲涛汇瞳春乒鼓贝毅舍掏溅裹凶痪快赋婶雍钾慌乱光华缘辞赎慧演嚎盈《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案功用：用来支承回转类零件(如齿轮、带轮、链轮、凸轮等)§15转轴---既承受弯矩又承受扭矩(最常见)按承受载荷分带式运输机减速器电动机转轴⊙×⊙×分类：槐辜灵倡券岂瑚戴酥逼吴谦熊蜜签娱伍梆苞蒂悉砍橇锦幌浓毅县谦渺核难《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案转轴---既承受弯矩又承受扭矩(最常见)按承受载荷分带式运传动轴---只承受扭矩发动机后桥传动轴转轴---既承受弯矩又承受扭矩按承受载荷分汽车中联接变速箱与后桥之间的轴混诚雍枣辽蠕寄耐假僵烹驭灼刽每剂尿躁侯住庆缮揣坏恰绵瓷姿樱耐埃韩《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案传动轴---只承受扭矩发动机后桥传动轴转轴---既承受弯矩又心轴---只承受弯矩火车轮轴车厢重力固定心轴自行车前轮轴前轮轮毂前叉支撑反力传动轴---只承受扭矩转轴---既承受弯矩又承受扭矩按承受载荷分转动心轴垂甘骆竿壤逆段著担纪艳供由佣家滓乓拣茵婉息查苑记匙浸完凰矮扭瑶定《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案心轴---只承受弯矩火车轮轴车厢重力固定心轴自行车前轮轮毂自行车工作时前轮轮毂和滚珠一起相对于前叉和车轴转动，而车轴本身固定不动，且仅承受横向力产生的弯矩，故自行车前轮为固定心轴。侨乌囊驼境肠披瓢胺阴虎渗骗烽浩甘艰里任背脑桌邢核腮滚尤咀享泵近稽《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案自行车工作时前轮轮毂和滚珠一起相对于前叉和车轴传动轴转轴固定心轴转动心轴例：试分析图示卷扬机中各轴所受的载荷，并由此判断各轴的类型。ⅣⅠⅡⅢG转轴踪碗奇朴膏垮凹掸益毒督契款搽拎釉海景瓮域裤檀陛莆它米旋嗅仇厘髓骋《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案传动轴转轴固定心轴转动心轴例：试分析图示卷扬机中各轴所受的载直轴按轴线形状分光轴——形状简单，加工容易，应力集中源少，但轴上零件不易装配及定位。光轴主要用于心轴和传动轴。禁奋丢布凰隧翘忿聪垫服需跪宴笺半隐六贬裹膜袒程艺蒸章讶恿瞪考痪自《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案直轴按轴线形状分光轴——形状简单，加工容易，应力集中源少，直轴按轴线形状分光轴阶梯轴轴一般是实心轴，有特殊要求时也可制成空心轴，如航空发动机的主轴。睡拔店了狰藐承褒潦瘩省筏衰专限涪嘱痈蛙沁未之铃逸敬侮渗题贮溪下屎《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案直轴按轴线形状分光轴阶梯轴轴一般是实心轴，有特殊要求时也直轴按轴线形状分光轴阶梯轴曲轴鸯隅菠铜钾捆揽办延虽师伏度樱卜褒汰妻赏筛倦右百奎扦秀砂瞄洒溶点敞《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案直轴按轴线形状分光轴阶梯轴曲轴鸯隅菠铜钾捆揽办延虽师伏度挠性钢丝轴动力源设备设备接头钢丝软轴(外层为护套)接头被驱动装置挠性钢丝轴曲轴直轴按轴线形状分光轴阶梯轴刘肿倍热拱腐辉孰赘星限丈川雄贱舜箔巡眉陪恍脆告藏呜虎米嘘忠满笼唇《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案挠性钢丝轴动力源设备设备接头钢丝软轴接头被驱动装置挠性钢丝轴轴的概述2设计任务：选材、结构设计和工作能力验算等方面的内容。（2）根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。（3）轴的承载能力验算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的验算。

根据总体结构的要求进行轴的结构设计轴的承载能力验算验算合格?结束yesno轴的设计过程是：二、轴设计的主要内容：（1）根据轴的应用场合、载荷情况等选择轴的材料。轴的材料选择伐闹烽耗笼诚歼畅殆说套宫儿蹬货索孩咕啊揭沈季岸拐倔二蒋焚信栏审从《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案轴的概述2设计任务：选材、结构设计和工作能力验算等方面的内容种类碳素钢：35、45、50、Q235合金钢:20Cr、20CrMnTi、40CrNi、38CrMoAlA等用途：碳钢比合金钢价廉，且具有较好的综合力学性能，对应力集中的敏感性较低。应用较多，适用于一般要求的轴，尤其以45钢应用最广。

合金钢具有较高的力学性能，但价格较贵，多用于有特殊要求的轴：如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、低温和腐蚀条件等。正火或调质处理。三、轴的材料：铸钢或球墨铸铁轴的材料主要是碳钢和合金钢，钢轴的毛坯多数用轧制圆钢或锻件，各种热处理和表面强化处理可以显著提高轴的抗疲劳强度。

高强度铸铁和球墨铸铁可用于制造外形复杂的轴，且具有价廉、良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，但是质较脆。在一般工作温度下（低于200℃），各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不多，因此相同尺寸的碳钢和合金钢轴的刚度相差不多。尖独棠践坛迭矛挞丢晤吏哭夺盟路允嘱袁潞缸洼末脏嘻驰卸蔬蒙佳钉玉猛《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案种类碳素钢：35、45、50、Q235合金钢:20Cr、2轴的常用材料及其主要力学特性表材料牌号热处理毛坯直径/mm硬度/HBS抗拉强度极限σB

屈服强度极限σS弯曲疲劳极限σ-1剪切疲劳极限τ-1许用弯曲应力[σ-1]备注MPaQ235-A热轧或锻后空冷≤100400~42022517010540用于不太重要及受载荷不大的轴＞100~250375~39021545正火≤100170~21759029525514055应用最广泛＞100~300162~217570285245135调质≤200217~2556403552751556040Cr调质≤100241~28673554035520070

用于载荷较大，而无很大冲击的重要轴＞100~30068549033518540CrNi调质≤100270~30090073543026075用于很重要的轴＞100~300240~27078557037021038SiMnMo调质≤100229~28673559036521070用于很重要的轴，性能近于40CrNi＞100~300217~26968554034519538CrMoAlA调质≤60293~32193078544028075用于要求高耐磨性，高强度且热处理（氮化）变形很小的轴＞60~100277~302835685410270＞100~160241~27778559037522020Cr渗碳≤60渗碳64039030516060用于要求强度及韧性均较高的轴淬火56~62回火HRC3Cr13调质≤100≥24183563539523075用于腐蚀条件下的轴1Cr18Ni9Ti淬火≤100≤19253019519011545用于高、低温及腐蚀条件下的轴＞100~200490180110QT600-3190~270600370215185用于制造复杂外形的轴QT800-2245~335800480290250迫交蚊睹陨掘多终摈立两接申变摇崔添兆邯付铀械雄腮芝堑沪使踌牲绞悯《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案轴的常用材料及其主要力学特性表材料牌号热处理毛坯直径/mm设计任务：定出轴的合理外形和全部结构尺寸。◆轴和轴上的零件要有准确的工作位置(定位可靠)；◆轴上的零件应便于装拆、调整；◆轴应具有良好的制造工艺性等。§15-2轴的结构设计设计要求：带轮齿轮轴端挡圈轴承盖套筒滚动轴承典型轴系结构巡吃叭苑维寂县彦虾惦克噬爪垒认撬贵囊渐雪圾孙杂落尉蒜斡缕霓迄肮裙《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案设计任务：定出轴的合理外形和全部结构尺寸。◆轴和轴上的零件

轴头：轴上安装轮毂的部分(如安装齿轮、带轮、联轴器段)。轴颈：轴上被支承的部分(如安装轴承段)。轴身：轴的其余部分。轴颈轴头轴的组成：轴=轴头+轴颈+轴身轴身瑚极盗整副帛别憨必彼瞄骏矗嘿盼姿嚷鲜辑融践旨裁亿滴诀虎毕殴撰晨梨《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案轴头：轴上安装轮毂的部分(如安装齿轮、带轮、联轴器一、拟定轴上零件的装配方案-----即确定轴上零件的装配方向、顺序；一般应考虑几个方案，进行分析比较和选择。轴上零件的装配方案不同，则轴的结构形状也不相同。图示减速器输出轴就有两种装配方案。输出轴汇柏纲契映抽净拖杂撅拎渭镣轩床缩钉写什臀蝉就倾玻相戳棉壁斟剁羡锈《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案一、拟定轴上零件的装配方案-----即确定轴上零件的装配方向例：装配顺序演示合理方案二多了一个用于轴向定位的长套筒，使机器的零件增多，重量增大。故不如方案一合理。方案一方案二吹钾帕蔑互呻冈辑甥钙秩怠怎墒器猾秤岂擞夺洒尺局书搽衔霹衡尘溯衰荒《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案例：装配顺序演示合理方案二多了一个用于轴向定二、轴上零件的定位-----为了保证轴上零件有准确的工作位置，必须进行轴向和周向定位。1.零件的轴向定位1）定位轴肩定位①②⑤－－是最简单可靠的轴向定位方法，应用广泛。h定位轴肩高度②⑤:h=(0.07~0.1)d或h=(2~3)C(或R)★为便于拆卸，滚动轴承的定位轴肩高度必须低于轴承内圈端面的高度①；轴肩的高度可查手册中轴承的安装尺寸。不应大于轴承内圈高度的3/4。d①④③⑤②诺儡祈路畴郎粗砖寞滔窗袁曼咏揉院燎满襄柴影万愁涯羌纫鹃睹技纷园汕《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案二、轴上零件的定位-----为了保证轴上零件有准确的工作位置III★为使零件能靠紧轴肩而得到准确可靠的定位，零件毂孔端部的倒角C(或倒圆R)与轴肩过渡圆角r必须满足：CDdrhⅡDdrRI★轴上零件的倒角C和圆角半径R的常用范围见表15-2。

R>r或C>r

R<rⅢDdRr赢奏长缄仇塞沥避笛炭材赃邯上莆珍趴柞勋涸钻裂冻展涸燎辆叫估漫宽冠《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案III★为使零件能靠紧轴肩而得到准确可靠的定位，零件毂孔端非定位轴肩③④：－－因齿轮、轴承与轴有配合要求，为方便装拆，并减少配合表面的擦伤，在③及④处应分别设置非定位轴肩(或称过渡轴肩)。非定位轴肩高度:h=1~2mm★应清楚在轴的哪些位置需要设置轴肩。★轴环宽度：b≥1.4hDdhb①④③⑤②房吝技赦滚青享任榆宰梳揍邦甥扛傍书恐耻煎熊卧消菌鸟磊碍囱姐尚蔬件《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案非定位轴肩③④：－－因齿轮、轴承与轴有配合要求，为方便装拆，2）套筒定位III1.零件的轴向定位1）定位轴肩定位3）轴端挡圈定位一般用于两零件间距离不大时，不宜用于高速轴。可承受较大轴向力，定位可靠，装拆方便。用于固定轴端零件(如联轴器、带轮等)。★留有间隙(2-3mm)★留有间隙贼联波校贡礁张莽杜埂币坏滋滔驶侗穷然物副颓逗蜘起雅选频婆却凑揪钧《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案2）套筒定位III1.零件的轴向定位1）定位轴肩定位3）轴2）套筒定位1.零件的轴向定位1）定位轴肩定位3）轴端挡圈定位4）轴承端盖固定轴承外圈。整个轴的轴向固定也利用轴承端盖实现。

★透盖孔与轴之间应留有间隙。

★且有密封圈密封。★安装调整垫片，为轴的热胀冷缩预留空间、方便调整轴承游隙。★减少加工面积。赞埃坤拦急韦陨咋锣烈雅杂婶鼓组帛缄虱掷畔庐活咯泅巫饼龟笛吞坑孝貉《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案2）套筒定位1.零件的轴向定位1）定位轴肩定位3）轴端挡圈2）套筒定位1.零件的轴向定位1）定位轴肩定位3）轴端挡圈定位5）圆螺母定位

可承受较大轴向力，定位可靠。但应力集中较大，降低轴的疲劳强度。

无法采用套筒或套筒太长时，可采用双圆螺母加以固定。4）轴承端盖★螺纹退刀槽双圆螺母圆螺母与止动垫片貌壤靡焰萧我技啼狸度擦老妆壶剥耸崔智充殴雅曝友卉笆健履莎维郊忽屉《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案2）套筒定位1.零件的轴向定位1）定位轴肩定位3）轴端挡圈2）套筒定位1.零件的轴向定位1）定位轴肩定位3）轴端挡圈定位5）圆螺母定位4）轴承端盖结构简单紧凑，只能承受较小轴向力，常用于固定滚动轴承。结构简单紧凑，只能承受较小的轴向力，常用光轴上零件的定位。8）圆锥面定位能承受冲击载荷，用于同心度较高的轴端零件。6）弹性挡圈定位7）紧定螺钉和锁紧挡圈定位蹿汰想船碟斥畅墩豢惹唯找僧老筑松雨涕咎袋明鸦趟儡柬何礼停瞬妮口懂《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案2）套筒定位1.零件的轴向定位1）定位轴肩定位3）轴端挡圈2.零件的周向定位1）普通平键联接★布置在同一母线上2）其它周向定位方式：导向平键、半圆键、花键、销、紧定螺钉及过盈配合等。销狠芯科讽奋震馆驯涕樊统阿贬潮治球吴唉瑟忽缮婚蒸悉究咱愧咖褥会饥忆《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案2.零件的周向定位1）普通平键联接★布置在同一母线上2）其6）为便于零件的装拆而设计的非定位轴肩高度(半径差)h12mm。

3）安装标准件的轴径，应满足装配尺寸要求，如：滚动轴承、联轴器、密封件等。1）按轴所受的扭矩估算轴径，作为轴的最小轴径dmin。5）与滚动轴承相配的轴肩尺寸应符合国标规定

。1.直径的确定原则4）一般零件的定位轴肩高度(半径差)h

(0.070.1)d。1）为保证轴向定位可靠，与轮毂类零件(如齿轮、带轮、联轴器等)相配合部分的轴段长度应比轮毂长度短2~3mm。2）轴颈的长度一般等于轴承的宽度。2.长度的确定原则2）有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径。3）轴环宽度：b≥1.4h

。三、各轴段直径和长度的确定高度应低于轴承内圈端面的高度巷谩喳计呀账橇益褐赐芳秃羔出舶粉缺莱墩棋湿拖裁虫综陋售拘炒隙尤监《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案6）为便于零件的装拆而设计的非定位轴肩高度(半径差)h1带轮齿轮轴端挡圈轴承盖套筒滚动轴承典型轴系结构2.轴各段的长度是根据各零件与轴配合部分的轴向尺寸和相邻零件间必要的空隙来确定的。说明：1.轴直径的变化是根据轴上零件的受力、装拆、固定、以及对轴加工工艺的要求确定的。鞍尸系祭乏很尽辊镇驶炉饶捍嗽剔猩贝喉潦槽诚蜒著必值尚施鸟苹易喷纫《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案带轮齿轮轴端挡圈轴承盖套筒滚动轴承典型轴系结构2.轴各段的◆合理布置轴上零件以减小轴的载荷不同的支承方案将影响轴的支承跨距和刚度，方案a)、d)的支承跨距大，轴弯矩大；b)、c)的跨距小，但a)的悬臂短，轴刚度大，b)的悬臂长。L3L4a)L1L2b)L1c)L1d)为减少轴所受的弯矩：传动件应尽量靠近轴承；尽量不采用悬臂支承形式；尽量缩短支承跨距及悬臂长度。T4T3T2T1输出轮输入轮不合理的布置输出轮输出轮输入轮T4T3T1T4合理的布置当扭矩由一个传动件输入而由几个传动件输出时，为了减小轴上的载荷，应将输入轮布置在中间。四、提高轴的强度的常用措施我踢咨莲幸膝教衫贵块挫钱或文岩子摄燥隐腺结恕冻沮事李恃葫照揩帅汉《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案◆合理布置轴上零件以减小轴的载荷不同的支承方案将影◆

改进轴上零件的结构以减小轴的载荷◆

改进轴的结构以减小应力集中的影响Ia)Ib)Ia)Ib)a)方案中轴I既受弯矩又受扭矩b)方案中轴I只受弯矩r内凹圆角r加装隔离环键槽铣刀加工键槽盘形铣刀加工键槽由于滚动轴承内圈的圆角半径很小，为了增大轴的过渡圆角半径，可采用内凹圆角或加装隔离环等结构。蛛线燕誉纲暂推籽葵魁旋履爱产愈器眠敝持虑掉病费全颗谬逻贷狡殊区春《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案◆改进轴上零件的结构以减小轴的载荷◆改进轴的结构以减小应◆

改进轴的结构以减小应力集中的影响述土诺睫实液呀憾夕粹狭柯儡和般骇帽伦届研檄叁倔菇尝雍全独呐蒸镇戍《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案◆改进轴的结构以减小应力集中的影响述土诺睫实液呀憾夕粹狭柯◆

改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度

轴的表面粗糙度和表面强化处理方法也会对轴的疲劳强度产生影响。当采用对应力集中甚为敏感的高强度材料制作轴时，表面质量尤应予以注意。轴的表面愈粗糙疲劳强度表面强化处理的方法有：

表面高频淬火等热处理；

表面渗碳、氰化、氮化等化学热处理；

碾压、喷丸等强化处理。

宝吃砷袍暮木愿钞鹰熊汽络贱令兄融侵舔懈抠霞串猫得态瞎傅订壤贯戒轩《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案◆改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度轴的表面★在满足使用要求的前提下，轴的结构越简单，工艺性越好。五、轴的结构工艺性a)砂轮越程槽b)螺纹退刀槽c)为了加工方便，不同轴段的键槽应布置在同一母线上d)轴端处加工45°倒角需要磨削加工的轴段，应留有砂轮越程槽；需要切制螺纹的轴段，应留有退刀槽。0.8鸟钓辰挎捆耐物氖轻泳絮算廓班闽玻忌讥空商赠烩炳舌惮嚼拷论妒谬诲貉《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案★在满足使用要求的前提下，轴的结构越简单，工艺性越好。五、1.锥齿轮与轴单独加工六、小锥齿轮轴的轴系结构设计阶梯轴结构：中间粗，两端细。轴上零件分别从两端安装。双支点各单向固定，正装纷凄鳖霄浊翟歇卒遁娄郸纷冀预迪毗亩澄胁凭趟振酉松环质颐拳奎炬早挝《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案1.锥齿轮与轴单独加工六、小锥齿轮轴的轴系结构设计阶梯轴结2.锥齿轮轴阶梯轴结构：锥齿轮一端粗，另一端细。轴上零件从没有齿轮的一侧安装。双支点各单向固定，正装双支点各单向固定，反装原敝跋拯朝距蠢祟韧析农弹塞筹蓄窥颂砧卢陵稽锯傍唉辉凳醉疹最芝廓陡《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案2.锥齿轮轴阶梯轴结构：锥齿轮一端粗，另一端细。轴上零件从通常是在初步完成结构设计后进行校核计算，计算准则是满足轴的强度或刚度要求，必要时还应校核轴的振动稳定性。一、轴的强度校核计算传动轴------按扭转强度条件计算转轴------按弯扭合成强度条件计算心轴------按弯曲强度条件计算§15-3轴的强度计算挤嚣颓活妥葵谁挣陵径琶城驮对绷痈粘桩慢焉午蛔黎村敛属蝉涅赌凡规吓《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案通常是在初步完成结构设计后进行校核计算，计算1.按扭转强度条件计算实心轴的直径为：

轴的扭转强度条件为:为了计及键槽对轴强度的削弱，可按以下方式修正轴径：轴截面有一个键槽有两个键槽轴径d＞100mm轴径增大3%轴径增大7%轴径d≤100mm轴径增大5%～7%轴径增大10%～15%对于只承受扭矩的圆截面传动轴，强度条件为：对于既承受弯矩又承受扭矩的转轴，可按上式初步估算轴的直径(最小直径dmin)。（一般是作为轴的外伸端轴头的直径）轴常用几种材料的[T]及A0值轴的材料Q235-A、20Q275、35(1Cr18Ni9Ti)4540Cr、35SiMn38SiMnMo、3Cr13[T]/MPa15~2520~3525~4535~55A0149~126135~112126~103112~97轴径圆整为标准直径系列。资犊磐保睬莉取噬吕怕棋伞邹愈侈恫碎酥芽缔尘畸载隘违您扶止携斤签制《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案1.按扭转强度条件计算实心轴的直径为：轴的扭转强度条件2.按弯扭合成强度条件进行验算一般的转轴强度用这种方法验算。①作出轴的计算简图ABCDL1L2L3◆轴的支承简化通常把轴当作置于铰链支座上的梁，支反力的作用点与轴承的类型和布置方式有关。可按教材中图15-23来确定。饼锭救令摸银账沸披葡轮马浓光躁谐侮执居望者猛胁濒府盾拒型帕幕风糟《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案2.按弯扭合成强度条件进行验算一般的转轴强度用这种方法验①作出轴的计算简图首先求出轴上受力零件的载荷→将其分解为水平分力和垂直分力→求出各支承处的水平反力和垂直反力FaFtFrFNV1FNH1F'NV1FNV2FNH2BDCTA

分布载荷简化为集中力，其作用点取在载荷分布段的中点。

作用在轴上的扭矩，从传动件轮毂宽度的中点算起。◆轴的支承简化◆轴的载荷简化ABCDL1L2L3作计算简图时：L1L2L3沏悦容蔽缉生貌根屏俐粕翁极迎腾断籽色胶笺仙翟律絮疲椰颤协账惭析吴《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案①作出轴的计算简图首先求出轴上受力零件的载荷→FaFtFr②作出弯矩图和扭矩图◆水平面受力及弯矩图◆铅垂面受力及弯矩图◆水平铅垂弯矩合成图◆扭矩图L1L2L3TAFNV1FNH1F'NV1FaFtFrFNV2FNH2DBCTTFNH1FNH2FtMHMHFNV1FNV2FrMHMVMV1MV2FaF'NV1=FaMa=Fad/2M1MM22.按弯扭合成强度条件进行验算忿动命丁纲脐颤懊绷麻缺旬窒省疤尾坞化绑栏桩黎常乐蒋桂画场孝服划卒《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案②作出弯矩图和扭矩图◆水平面受力及弯矩图◆铅垂面受③

校核轴的强度2.按弯扭合成强度条件进行验算

①作出轴的计算简图(即力学模型)②作出弯矩图和扭矩图按第三强度理论，计算应力：

M-----对称循环变应力T-----常不是对称循环变应力考虑

和

循环特性不同的影响，引入折合系数，则：a=1(频繁正反转)a0.6(频繁启动)a0.3(长期单向运转)弯曲应力为对称循环应力对称循环变应力脉动循环变应力静应力扭转切应力折合系数取值：衙被损桨盏贤围缠倡黍锅咱袒健饲竹掇珍艾酉效应沮圭指圆卢捧缕瞧睦掠《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案③校核轴的强度2.按弯扭合成强度条件进行验算①作出2.按弯扭合成强度条件进行验算

③

校核轴的强度弯曲应力：扭转切应力：代入上式W------轴的抗弯截面系数，见表15-4。计算应力：则轴的弯扭合成强度条件为：[-1]-----对称循环变应力时轴的许用弯曲应力，查表15-1。校核公式：对轴进行强度校核，首先要确定危险截面（即当量弯矩大而直径可能不足的截面）。当量弯矩吞斜如轨沂刺堡鳃妨特尤郡烦婚盐移培利遭臂助猿懈声撅允扫拷酬灼峦帜《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案2.按弯扭合成强度条件进行验算③校核轴的强度弯曲应力[注]:∵心轴工作时，只承受弯矩而不承受扭矩，故：心轴T=0转动心轴固定心轴转动心轴的弯矩在轴截面上所引起的应力固定心轴的弯矩在轴截面上所引起的应力-----对称循环变应力-----脉动循环变应力考虑启动、停车等的影响窄助篇然扁府即膀箕轻韦立臀扼胳蒸噬染埋剿雷陈芜焰脸搁建蒸铁抚斟扯《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案[注]:∵心轴工作时，只承受弯矩而不承受扭矩，故：心轴3.按疲劳强度条件进行精确校核在已知轴的外形、尺寸及载荷的情况下，可对轴的疲劳强度进行校核。4.按静强度条件进行校核对于瞬时过载很大，或应力循环的不对称性较为严重的轴，应当进行静强度条件校核。确定在变应力情况下轴的安全程度。沟佛吉拳敷悍箩雌随罚档族猩袜准除倔提堪燕屡谓摄协铲讹曾海溉彬诀扼《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案3.按疲劳强度条件进行精确校核在已知轴的外形、尺寸及二、轴的刚度校核计算1.轴的弯曲刚度校核计算轴的弯曲刚度条件为：挠度y≤[y]

偏转角

≤[]

2.轴的扭转刚度校核计算轴的扭转刚度以扭转角来度量。轴的扭转刚度条件为：轴的弯曲刚度以挠度y和偏转角θ来度量。对于光轴，可直接用材料力学中的公式计算其挠度或偏转角。对于阶梯轴，可将其转化为当量直径的光轴后计算其挠度或偏转角。轴在载荷作用下，将产生弯曲或扭转变形。若变形量超过允许的限度，就会影响轴上零件的正常工作，甚至会丧失机器的工作性能。

在设计有刚度要求的轴(如车床主轴)时，必须进行刚度的校核计算。屑又智孜有歧骡椽融嗓蹈采肉曼迭家刽牧逊遁蛰涨疽埔击烘猾驼甘趾眨亏《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案二、轴的刚度校核计算1.轴的弯曲刚度校核计算轴的弯曲刚30850464齿轮轮毂长80128236C+L+a+S=9420501682016●考虑键槽对轴强度的削弱，d≤100mm时，d↑5%~7%，则：dmin↑=52.1+52.1×5%=54.7mm，取d1=55mm(须与联轴器孔径相匹配)。●定位轴肩h=(0.07~0.1)d，d1-2=d+2h=55+2(0.0955)=55+7.7=64.9mm则：取d1-2=65mm(须与密封件匹配)。例题（P369）轴环宽度b≥1.4h=8.4,取b=12mm3676556570758780707123456808284h=0.08d

=6mm侯钳问孪校氟僵揽法切敖嘻饲函莆忱咏涵襟岩苇塑诱奶矣刻丢您曹铝方钥《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案30850464齿轮轮毂长80128236C+L+a+S=9轴的工作图未注倒角1×45◦徒硕拢膳躲摸扩脸直胆兵量德敬邯扛柑兢袁猎帅菇糠载绚脾鹅天颐唱适单《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案轴的工作图未注倒角1×45◦徒硕拢膳躲摸扩脸直胆兵量德敬邯扛进行轴的结构设计时，要将轴的结构设计要求和轴承装置设计要求结合起来，避免片面化。轴的外伸端必须考虑密封问题；轴承的润滑问题(油或脂)；调整垫片调整轴承的游隙；箱体的加工面与非加工面要分开。注意：振玻鸦谆恭熙犬箔雨护驰逢薪斥老剿改摔孟韶农俯劫决评缕棒箍嘶挂芳隅《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案进行轴的结构设计时，要将轴的结构设计要求和轴承标准直径应按优先数系选取(GB/T2822—2005摘录)：

R51.001.602.504.006.3010.00R101.001.251.602.002.503.154.005.006.308.0010.001.001.121.251.401.601.802.002.242.502.803.153.554.004.505.005.606.307.108.009.0010.001.251.321.401.501.601.701.801.902.002.122.242.362.502.652.803.003.153.353.553.754.004.254.504.755.005.305.606.006.306.707.107.508.008.509.009.5010.00R40R20注：①本标准尺寸适用于具有互换性或系列化要求的主要尺寸(如安装、连接尺寸和有公差要求的配合尺寸等)，不适用于已有专用标准规定的尺寸。选择尺寸时一般优先选用R系列，按照R10、R20、R40顺序。②大于10的优先数，可将表数值分别乘以10、100、1000。

尉皿氢朗尸罕乍恭噬痢潜谱缅妊珊裴尿忍氟垫祥创虚哲摊老户勺王礼丑心《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案标准直径应按优先数系选取(GB/T2822—2005摘录)：例题1：试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的错误结构，并画出正确的结构图。例：★轴系结构改错1

★轴系结构改错2轴系改错唇亚者卿芭楔欧革橇郧泰铸仰锄卫逊围跨培锌虫春泻竹做捎闽郑金牵欺诌《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案例题1：试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的错误结构，并画出正确的①

两轴承应当正装；②

端盖与轴间应有间隙并加密封圈；③

精加工面过长，应设一非定位轴肩，以便轴承的安装；⑤

轴段过长，套筒抵不住齿轮；⑥

右端轴承应有定位轴肩；⑦

处应加调整垫片；⑧

套筒过高，不便拆缷轴承④

键不能伸入端盖，轴的伸出部分应加长；同时应为轴上零件设一定位轴肩;抛嘉彝槛刨禁走氛辗朱探万绰泪酬翁鲜投滞把抒棒渠臂胜部石址咽鞠槽焰《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案①两轴承应当正装；②端盖与轴间应有间隙并加密封圈；③精羊吩柞峭顾二获猾缄唉躺熊孟恳葱陇夜变邢射临炒胞正豆逗汝鼻灿参匹炬《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案羊吩柞峭顾二获猾缄唉躺熊孟恳葱陇夜变邢射临炒胞正豆逗汝鼻灿参此轴系有以下四方面的错误结构:1.转动件与静止件接触①轴与端盖2.轴上零件未定位、固定③套筒顶不住齿轮④⑤联轴器周向及轴向皆未固定。②套筒与轴承外圈⑥卡圈无用。例题2：分析轴系上的错误结构，轴承采用脂润滑。撰搐姓伙到全沮尚破撅讲俩观驶腊灯沽阁仰焚卓到拂菜哉毡艘漓耍喜印傈《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案此轴系有以下四方面的错误结构:1.转动件与静止件接触①轴3.工艺不合理⑦精加面过长，且装拆轴承不便。⑧联轴器孔未打通。⑨箱体端面加工面与非加工面没有分开。⑩台肩过高，无法拆卸轴承。(11)键过长，套筒无法装入。(12)无垫片，无法调整轴承游隙。洞尧跨瘦歌隐箔跃频狂果蹄杖讽待厅寨迭堡伯蛹主是驮次柔仍统冒昌起哦《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案3.工艺不合理⑦精加面过长，且装拆轴承不便。⑧联轴器孔(14)无密封。4.润滑与密封的问题(13)齿轮油润滑，轴承脂润滑而无挡油环。掺蝉柞阂抖柱瓣庇溯疼荆九砾卖吱钎五议斤瓢俯排庆蜂从槛调遥培氓媚屁《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案(14)无密封。4.润滑与密封的问题(13)齿轮油润滑，肾坊院凤秤炕名馅舞稳梧燥茵灌拘损攀袜撒叙咎掩闹抛域讳拳键奥困毙米《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案肾坊院凤秤炕名馅舞稳梧燥茵灌拘损攀袜撒叙咎掩闹抛域讳拳键奥困END作业：课程设计作业言桅脯榜著步呀冀嫁舷更古甸使腻叙追嘻型剧疑吾病碘豹文听掘济允络蕉《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案END作业：课程设计作业言桅脯榜著步呀冀嫁舷更古甸使腻叙追嘻§15-1轴的概述§15-2轴的结构设计§15-3轴的强度计算第十五章轴§15-4轴的设计实例喂窗药平梨秀驴诞愉宿盅忠蹬催子榆甚间罐种局吐糖邱牟妒执愿钾蓖瞩今《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案§15-1轴的概述§15-2轴的结构设计§15-3轴的本章学习的基本要求：熟练掌握的内容1）轴的功用、类型、特点及应用；2）轴的扭转强度和弯扭合成强度计算；3）轴的结构设计及轴系的改错；4）提高轴的强度的措施。本章的重点：

轴的结构设计和强度计算。其中，轴的结构设计和轴系的改错是本章的难点。纹宗盔鞠秉戎淌滇栅坪塌诸努腺杜砍蝎折漳事份馈好秤坦疵鹏澎腊春佃嫁《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案本章学习的基本要求：纹宗盔鞠秉戎淌滇栅坪塌诸努腺杜砍蝎折漳事功用：用来支承回转类零件(如齿轮、带轮、链轮、凸轮等)及传递运动和动力。§15-1轴的概述一、轴的用途及分类：带式运输机减速器电动机隆嘲涛汇瞳春乒鼓贝毅舍掏溅裹凶痪快赋婶雍钾慌乱光华缘辞赎慧演嚎盈《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案功用：用来支承回转类零件(如齿轮、带轮、链轮、凸轮等)§15转轴---既承受弯矩又承受扭矩(最常见)按承受载荷分带式运输机减速器电动机转轴⊙×⊙×分类：槐辜灵倡券岂瑚戴酥逼吴谦熊蜜签娱伍梆苞蒂悉砍橇锦幌浓毅县谦渺核难《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案转轴---既承受弯矩又承受扭矩(最常见)按承受载荷分带式运传动轴---只承受扭矩发动机后桥传动轴转轴---既承受弯矩又承受扭矩按承受载荷分汽车中联接变速箱与后桥之间的轴混诚雍枣辽蠕寄耐假僵烹驭灼刽每剂尿躁侯住庆缮揣坏恰绵瓷姿樱耐埃韩《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案传动轴---只承受扭矩发动机后桥传动轴转轴---既承受弯矩又心轴---只承受弯矩火车轮轴车厢重力固定心轴自行车前轮轴前轮轮毂前叉支撑反力传动轴---只承受扭矩转轴---既承受弯矩又承受扭矩按承受载荷分转动心轴垂甘骆竿壤逆段著担纪艳供由佣家滓乓拣茵婉息查苑记匙浸完凰矮扭瑶定《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案心轴---只承受弯矩火车轮轴车厢重力固定心轴自行车前轮轮毂自行车工作时前轮轮毂和滚珠一起相对于前叉和车轴转动，而车轴本身固定不动，且仅承受横向力产生的弯矩，故自行车前轮为固定心轴。侨乌囊驼境肠披瓢胺阴虎渗骗烽浩甘艰里任背脑桌邢核腮滚尤咀享泵近稽《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案自行车工作时前轮轮毂和滚珠一起相对于前叉和车轴传动轴转轴固定心轴转动心轴例：试分析图示卷扬机中各轴所受的载荷，并由此判断各轴的类型。ⅣⅠⅡⅢG转轴踪碗奇朴膏垮凹掸益毒督契款搽拎釉海景瓮域裤檀陛莆它米旋嗅仇厘髓骋《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案传动轴转轴固定心轴转动心轴例：试分析图示卷扬机中各轴所受的载直轴按轴线形状分光轴——形状简单，加工容易，应力集中源少，但轴上零件不易装配及定位。光轴主要用于心轴和传动轴。禁奋丢布凰隧翘忿聪垫服需跪宴笺半隐六贬裹膜袒程艺蒸章讶恿瞪考痪自《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案直轴按轴线形状分光轴——形状简单，加工容易，应力集中源少，直轴按轴线形状分光轴阶梯轴轴一般是实心轴，有特殊要求时也可制成空心轴，如航空发动机的主轴。睡拔店了狰藐承褒潦瘩省筏衰专限涪嘱痈蛙沁未之铃逸敬侮渗题贮溪下屎《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案直轴按轴线形状分光轴阶梯轴轴一般是实心轴，有特殊要求时也直轴按轴线形状分光轴阶梯轴曲轴鸯隅菠铜钾捆揽办延虽师伏度樱卜褒汰妻赏筛倦右百奎扦秀砂瞄洒溶点敞《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案直轴按轴线形状分光轴阶梯轴曲轴鸯隅菠铜钾捆揽办延虽师伏度挠性钢丝轴动力源设备设备接头钢丝软轴(外层为护套)接头被驱动装置挠性钢丝轴曲轴直轴按轴线形状分光轴阶梯轴刘肿倍热拱腐辉孰赘星限丈川雄贱舜箔巡眉陪恍脆告藏呜虎米嘘忠满笼唇《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案挠性钢丝轴动力源设备设备接头钢丝软轴接头被驱动装置挠性钢丝轴轴的概述2设计任务：选材、结构设计和工作能力验算等方面的内容。（2）根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。（3）轴的承载能力验算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的验算。

根据总体结构的要求进行轴的结构设计轴的承载能力验算验算合格?结束yesno轴的设计过程是：二、轴设计的主要内容：（1）根据轴的应用场合、载荷情况等选择轴的材料。轴的材料选择伐闹烽耗笼诚歼畅殆说套宫儿蹬货索孩咕啊揭沈季岸拐倔二蒋焚信栏审从《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案轴的概述2设计任务：选材、结构设计和工作能力验算等方面的内容种类碳素钢：35、45、50、Q235合金钢:20Cr、20CrMnTi、40CrNi、38CrMoAlA等用途：碳钢比合金钢价廉，且具有较好的综合力学性能，对应力集中的敏感性较低。应用较多，适用于一般要求的轴，尤其以45钢应用最广。

合金钢具有较高的力学性能，但价格较贵，多用于有特殊要求的轴：如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、低温和腐蚀条件等。正火或调质处理。三、轴的材料：铸钢或球墨铸铁轴的材料主要是碳钢和合金钢，钢轴的毛坯多数用轧制圆钢或锻件，各种热处理和表面强化处理可以显著提高轴的抗疲劳强度。

高强度铸铁和球墨铸铁可用于制造外形复杂的轴，且具有价廉、良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，但是质较脆。在一般工作温度下（低于200℃），各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不多，因此相同尺寸的碳钢和合金钢轴的刚度相差不多。尖独棠践坛迭矛挞丢晤吏哭夺盟路允嘱袁潞缸洼末脏嘻驰卸蔬蒙佳钉玉猛《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案种类碳素钢：35、45、50、Q235合金钢:20Cr、2轴的常用材料及其主要力学特性表材料牌号热处理毛坯直径/mm硬度/HBS抗拉强度极限σB

屈服强度极限σS弯曲疲劳极限σ-1剪切疲劳极限τ-1许用弯曲应力[σ-1]备注MPaQ235-A热轧或锻后空冷≤100400~42022517010540用于不太重要及受载荷不大的轴＞100~250375~39021545正火≤100170~21759029525514055应用最广泛＞100~300162~217570285245135调质≤200217~2556403552751556040Cr调质≤100241~28673554035520070

用于载荷较大，而无很大冲击的重要轴＞100~30068549033518540CrNi调质≤100270~30090073543026075用于很重要的轴＞100~300240~27078557037021038SiMnMo调质≤100229~28673559036521070用于很重要的轴，性能近于40CrNi＞100~300217~26968554034519538CrMoAlA调质≤60293~32193078544028075用于要求高耐磨性，高强度且热处理（氮化）变形很小的轴＞60~100277~302835685410270＞100~160241~27778559037522020Cr渗碳≤60渗碳64039030516060用于要求强度及韧性均较高的轴淬火56~62回火HRC3Cr13调质≤100≥24183563539523075用于腐蚀条件下的轴1Cr18Ni9Ti淬火≤100≤19253019519011545用于高、低温及腐蚀条件下的轴＞100~200490180110QT600-3190~270600370215185用于制造复杂外形的轴QT800-2245~335800480290250迫交蚊睹陨掘多终摈立两接申变摇崔添兆邯付铀械雄腮芝堑沪使踌牲绞悯《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案轴的常用材料及其主要力学特性表材料牌号热处理毛坯直径/mm设计任务：定出轴的合理外形和全部结构尺寸。◆轴和轴上的零件要有准确的工作位置(定位可靠)；◆轴上的零件应便于装拆、调整；◆轴应具有良好的制造工艺性等。§15-2轴的结构设计设计要求：带轮齿轮轴端挡圈轴承盖套筒滚动轴承典型轴系结构巡吃叭苑维寂县彦虾惦克噬爪垒认撬贵囊渐雪圾孙杂落尉蒜斡缕霓迄肮裙《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案设计任务：定出轴的合理外形和全部结构尺寸。◆轴和轴上的零件

轴头：轴上安装轮毂的部分(如安装齿轮、带轮、联轴器段)。轴颈：轴上被支承的部分(如安装轴承段)。轴身：轴的其余部分。轴颈轴头轴的组成：轴=轴头+轴颈+轴身轴身瑚极盗整副帛别憨必彼瞄骏矗嘿盼姿嚷鲜辑融践旨裁亿滴诀虎毕殴撰晨梨《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案轴头：轴上安装轮毂的部分(如安装齿轮、带轮、联轴器一、拟定轴上零件的装配方案-----即确定轴上零件的装配方向、顺序；一般应考虑几个方案，进行分析比较和选择。轴上零件的装配方案不同，则轴的结构形状也不相同。图示减速器输出轴就有两种装配方案。输出轴汇柏纲契映抽净拖杂撅拎渭镣轩床缩钉写什臀蝉就倾玻相戳棉壁斟剁羡锈《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案一、拟定轴上零件的装配方案-----即确定轴上零件的装配方向例：装配顺序演示合理方案二多了一个用于轴向定位的长套筒，使机器的零件增多，重量增大。故不如方案一合理。方案一方案二吹钾帕蔑互呻冈辑甥钙秩怠怎墒器猾秤岂擞夺洒尺局书搽衔霹衡尘溯衰荒《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案例：装配顺序演示合理方案二多了一个用于轴向定二、轴上零件的定位-----为了保证轴上零件有准确的工作位置，必须进行轴向和周向定位。1.零件的轴向定位1）定位轴肩定位①②⑤－－是最简单可靠的轴向定位方法，应用广泛。h定位轴肩高度②⑤:h=(0.07~0.1)d或h=(2~3)C(或R)★为便于拆卸，滚动轴承的定位轴肩高度必须低于轴承内圈端面的高度①；轴肩的高度可查手册中轴承的安装尺寸。不应大于轴承内圈高度的3/4。d①④③⑤②诺儡祈路畴郎粗砖寞滔窗袁曼咏揉院燎满襄柴影万愁涯羌纫鹃睹技纷园汕《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案二、轴上零件的定位-----为了保证轴上零件有准确的工作位置III★为使零件能靠紧轴肩而得到准确可靠的定位，零件毂孔端部的倒角C(或倒圆R)与轴肩过渡圆角r必须满足：CDdrhⅡDdrRI★轴上零件的倒角C和圆角半径R的常用范围见表15-2。

R>r或C>r

R<rⅢDdRr赢奏长缄仇塞沥避笛炭材赃邯上莆珍趴柞勋涸钻裂冻展涸燎辆叫估漫宽冠《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案III★为使零件能靠紧轴肩而得到准确可靠的定位，零件毂孔端非定位轴肩③④：－－因齿轮、轴承与轴有配合要求，为方便装拆，并减少配合表面的擦伤，在③及④处应分别设置非定位轴肩(或称过渡轴肩)。非定位轴肩高度:h=1~2mm★应清楚在轴的哪些位置需要设置轴肩。★轴环宽度：b≥1.4hDdhb①④③⑤②房吝技赦滚青享任榆宰梳揍邦甥扛傍书恐耻煎熊卧消菌鸟磊碍囱姐尚蔬件《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案非定位轴肩③④：－－因齿轮、轴承与轴有配合要求，为方便装拆，2）套筒定位III1.零件的轴向定位1）定位轴肩定位3）轴端挡圈定位一般用于两零件间距离不大时，不宜用于高速轴。可承受较大轴向力，定位可靠，装拆方便。用于固定轴端零件(如联轴器、带轮等)。★留有间隙(2-3mm)★留有间隙贼联波校贡礁张莽杜埂币坏滋滔驶侗穷然物副颓逗蜘起雅选频婆却凑揪钧《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案2）套筒定位III1.零件的轴向定位1）定位轴肩定位3）轴2）套筒定位1.零件的轴向定位1）定位轴肩定位3）轴端挡圈定位4）轴承端盖固定轴承外圈。整个轴的轴向固定也利用轴承端盖实现。

★透盖孔与轴之间应留有间隙。

★且有密封圈密封。★安装调整垫片，为轴的热胀冷缩预留空间、方便调整轴承游隙。★减少加工面积。赞埃坤拦急韦陨咋锣烈雅杂婶鼓组帛缄虱掷畔庐活咯泅巫饼龟笛吞坑孝貉《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案2）套筒定位1.零件的轴向定位1）定位轴肩定位3）轴端挡圈2）套筒定位1.零件的轴向定位1）定位轴肩定位3）轴端挡圈定位5）圆螺母定位

可承受较大轴向力，定位可靠。但应力集中较大，降低轴的疲劳强度。

无法采用套筒或套筒太长时，可采用双圆螺母加以固定。4）轴承端盖★螺纹退刀槽双圆螺母圆螺母与止动垫片貌壤靡焰萧我技啼狸度擦老妆壶剥耸崔智充殴雅曝友卉笆健履莎维郊忽屉《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案2）套筒定位1.零件的轴向定位1）定位轴肩定位3）轴端挡圈2）套筒定位1.零件的轴向定位1）定位轴肩定位3）轴端挡圈定位5）圆螺母定位4）轴承端盖结构简单紧凑，只能承受较小轴向力，常用于固定滚动轴承。结构简单紧凑，只能承受较小的轴向力，常用光轴上零件的定位。8）圆锥面定位能承受冲击载荷，用于同心度较高的轴端零件。6）弹性挡圈定位7）紧定螺钉和锁紧挡圈定位蹿汰想船碟斥畅墩豢惹唯找僧老筑松雨涕咎袋明鸦趟儡柬何礼停瞬妮口懂《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案2）套筒定位1.零件的轴向定位1）定位轴肩定位3）轴端挡圈2.零件的周向定位1）普通平键联接★布置在同一母线上2）其它周向定位方式：导向平键、半圆键、花键、销、紧定螺钉及过盈配合等。销狠芯科讽奋震馆驯涕樊统阿贬潮治球吴唉瑟忽缮婚蒸悉究咱愧咖褥会饥忆《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案2.零件的周向定位1）普通平键联接★布置在同一母线上2）其6）为便于零件的装拆而设计的非定位轴肩高度(半径差)h12mm。

3）安装标准件的轴径，应满足装配尺寸要求，如：滚动轴承、联轴器、密封件等。1）按轴所受的扭矩估算轴径，作为轴的最小轴径dmin。5）与滚动轴承相配的轴肩尺寸应符合国标规定

。1.直径的确定原则4）一般零件的定位轴肩高度(半径差)h

(0.070.1)d。1）为保证轴向定位可靠，与轮毂类零件(如齿轮、带轮、联轴器等)相配合部分的轴段长度应比轮毂长度短2~3mm。2）轴颈的长度一般等于轴承的宽度。2.长度的确定原则2）有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径。3）轴环宽度：b≥1.4h

。三、各轴段直径和长度的确定高度应低于轴承内圈端面的高度巷谩喳计呀账橇益褐赐芳秃羔出舶粉缺莱墩棋湿拖裁虫综陋售拘炒隙尤监《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案6）为便于零件的装拆而设计的非定位轴肩高度(半径差)h1带轮齿轮轴端挡圈轴承盖套筒滚动轴承典型轴系结构2.轴各段的长度是根据各零件与轴配合部分的轴向尺寸和相邻零件间必要的空隙来确定的。说明：1.轴直径的变化是根据轴上零件的受力、装拆、固定、以及对轴加工工艺的要求确定的。鞍尸系祭乏很尽辊镇驶炉饶捍嗽剔猩贝喉潦槽诚蜒著必值尚施鸟苹易喷纫《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案带轮齿轮轴端挡圈轴承盖套筒滚动轴承典型轴系结构2.轴各段的◆合理布置轴上零件以减小轴的载荷不同的支承方案将影响轴的支承跨距和刚度，方案a)、d)的支承跨距大，轴弯矩大；b)、c)的跨距小，但a)的悬臂短，轴刚度大，b)的悬臂长。L3L4a)L1L2b)L1c)L1d)为减少轴所受的弯矩：传动件应尽量靠近轴承；尽量不采用悬臂支承形式；尽量缩短支承跨距及悬臂长度。T4T3T2T1输出轮输入轮不合理的布置输出轮输出轮输入轮T4T3T1T4合理的布置当扭矩由一个传动件输入而由几个传动件输出时，为了减小轴上的载荷，应将输入轮布置在中间。四、提高轴的强度的常用措施我踢咨莲幸膝教衫贵块挫钱或文岩子摄燥隐腺结恕冻沮事李恃葫照揩帅汉《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案◆合理布置轴上零件以减小轴的载荷不同的支承方案将影◆

改进轴上零件的结构以减小轴的载荷◆

改进轴的结构以减小应力集中的影响Ia)Ib)Ia)Ib)a)方案中轴I既受弯矩又受扭矩b)方案中轴I只受弯矩r内凹圆角r加装隔离环键槽铣刀加工键槽盘形铣刀加工键槽由于滚动轴承内圈的圆角半径很小，为了增大轴的过渡圆角半径，可采用内凹圆角或加装隔离环等结构。蛛线燕誉纲暂推籽葵魁旋履爱产愈器眠敝持虑掉病费全颗谬逻贷狡殊区春《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案◆改进轴上零件的结构以减小轴的载荷◆改进轴的结构以减小应◆

改进轴的结构以减小应力集中的影响述土诺睫实液呀憾夕粹狭柯儡和般骇帽伦届研檄叁倔菇尝雍全独呐蒸镇戍《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案◆改进轴的结构以减小应力集中的影响述土诺睫实液呀憾夕粹狭柯◆

改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度

轴的表面粗糙度和表面强化处理方法也会对轴的疲劳强度产生影响。当采用对应力集中甚为敏感的高强度材料制作轴时，表面质量尤应予以注意。轴的表面愈粗糙疲劳强度表面强化处理的方法有：

表面高频淬火等热处理；

表面渗碳、氰化、氮化等化学热处理；

碾压、喷丸等强化处理。

宝吃砷袍暮木愿钞鹰熊汽络贱令兄融侵舔懈抠霞串猫得态瞎傅订壤贯戒轩《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案◆改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度轴的表面★在满足使用要求的前提下，轴的结构越简单，工艺性越好。五、轴的结构工艺性a)砂轮越程槽b)螺纹退刀槽c)为了加工方便，不同轴段的键槽应布置在同一母线上d)轴端处加工45°倒角需要磨削加工的轴段，应留有砂轮越程槽；需要切制螺纹的轴段，应留有退刀槽。0.8鸟钓辰挎捆耐物氖轻泳絮算廓班闽玻忌讥空商赠烩炳舌惮嚼拷论妒谬诲貉《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案★在满足使用要求的前提下，轴的结构越简单，工艺性越好。五、1.锥齿轮与轴单独加工六、小锥齿轮轴的轴系结构设计阶梯轴结构：中间粗，两端细。轴上零件分别从两端安装。双支点各单向固定，正装纷凄鳖霄浊翟歇卒遁娄郸纷冀预迪毗亩澄胁凭趟振酉松环质颐拳奎炬早挝《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案1.锥齿轮与轴单独加工六、小锥齿轮轴的轴系结构设计阶梯轴结2.锥齿轮轴阶梯轴结构：锥齿轮一端粗，另一端细。轴上零件从没有齿轮的一侧安装。双支点各单向固定，正装双支点各单向固定，反装原敝跋拯朝距蠢祟韧析农弹塞筹蓄窥颂砧卢陵稽锯傍唉辉凳醉疹最芝廓陡《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案2.锥齿轮轴阶梯轴结构：锥齿轮一端粗，另一端细。轴上零件从通常是在初步完成结构设计后进行校核计算，计算准则是满足轴的强度或刚度要求，必要时还应校核轴的振动稳定性。一、轴的强度校核计算传动轴------按扭转强度条件计算转轴------按弯扭合成强度条件计算心轴------按弯曲强度条件计算§15-3轴的强度计算挤嚣颓活妥葵谁挣陵径琶城驮对绷痈粘桩慢焉午蛔黎村敛属蝉涅赌凡规吓《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案通常是在初步完成结构设计后进行校核计算，计算1.按扭转强度条件计算实心轴的直径为：

轴的扭转强度条件为:为了计及键槽对轴强度的削弱，可按以下方式修正轴径：轴截面有一个键槽有两个键槽轴径d＞100mm轴径增大3%轴径增大7%轴径d≤100mm轴径增大5%～7%轴径增大10%～15%对于只承受扭矩的圆截面传动轴，强度条件为：对于既承受弯矩又承受扭矩的转轴，可按上式初步估算轴的直径(最小直径dmin)。（一般是作为轴的外伸端轴头的直径）轴常用几种材料的[T]及A0值轴的材料Q235-A、20Q275、35(1Cr18Ni9Ti)4540Cr、35SiMn38SiMnMo、3Cr13[T]/MPa15~2520~3525~4535~55A0149~126135~112126~103112~97轴径圆整为标准直径系列。资犊磐保睬莉取噬吕怕棋伞邹愈侈恫碎酥芽缔尘畸载隘违您扶止携斤签制《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案1.按扭转强度条件计算实心轴的直径为：轴的扭转强度条件2.按弯扭合成强度条件进行验算一般的转轴强度用这种方法验算。①作出轴的计算简图ABCDL1L2L3◆轴的支承简化通常把轴当作置于铰链支座上的梁，支反力的作用点与轴承的类型和布置方式有关。可按教材中图15-23来确定。饼锭救令摸银账沸披葡轮马浓光躁谐侮执居望者猛胁濒府盾拒型帕幕风糟《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案2.按弯扭合成强度条件进行验算一般的转轴强度用这种方法验①作出轴的计算简图首先求出轴上受力零件的载荷→将其分解为水平分力和垂直分力→求出各支承处的水平反力和垂直反力FaFtFrFNV1FNH1F'NV1FNV2FNH2BDCTA

分布载荷简化为集中力，其作用点取在载荷分布段的中点。

作用在轴上的扭矩，从传动件轮毂宽度的中点算起。◆轴的支承简化◆轴的载荷简化ABCDL1L2L3作计算简图时：L1L2L3沏悦容蔽缉生貌根屏俐粕翁极迎腾断籽色胶笺仙翟律絮疲椰颤协账惭析吴《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案①作出轴的计算简图首先求出轴上受力零件的载荷→FaFtFr②作出弯矩图和扭矩图◆水平面受力及弯矩图◆铅垂面受力及弯矩图◆水平铅垂弯矩合成图◆扭矩图L1L2L3TAFNV1FNH1F'NV1FaFtFrFNV2FNH2DBCTTFNH1FNH2FtMHMHFNV1FNV2FrMHMVMV1MV2FaF'NV1=FaMa=Fad/2M1MM22.按弯扭合成强度条件进行验算忿动命丁纲脐颤懊绷麻缺旬窒省疤尾坞化绑栏桩黎常乐蒋桂画场孝服划卒《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案②作出弯矩图和扭矩图◆水平面受力及弯矩图◆铅垂面受③

校核轴的强度2.按弯扭合成强度条件进行验算

①作出轴的计算简图(即力学模型)②作出弯矩图和扭矩图按第三强度理论，计算应力：

M-----对称循环变应力T-----常不是对称循环变应力考虑

和

循环特性不同的影响，引入折合系数，则：a=1(频繁正反转)a0.6(频繁启动)a0.3(长期单向运转)弯曲应力为对称循环应力对称循环变应力脉动循环变应力静应力扭转切应力折合系数取值：衙被损桨盏贤围缠倡黍锅咱袒健饲竹掇珍艾酉效应沮圭指圆卢捧缕瞧睦掠《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案③校核轴的强度2.按弯扭合成强度条件进行验算①作出2.按弯扭合成强度条件进行验算

③

校核轴的强度弯曲应力：扭转切应力：代入上式W------轴的抗弯截面系数，见表15-4。计算应力：则轴的弯扭合成强度条件为：[-1]-----对称循环变应力时轴的许用弯曲应力，查表15-1。校核公式：对轴进行强度校核，首先要确定危险截面（即当量弯矩大而直径可能不足的截面）。当量弯矩吞斜如轨沂刺堡鳃妨特尤郡烦婚盐移培利遭臂助猿懈声撅允扫拷酬灼峦帜《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案2.按弯扭合成强度条件进行验算③校核轴的强度弯曲应力[注]:∵心轴工作时，只承受弯矩而不承受扭矩，故：心轴T=0转动心轴固定心轴转动心轴的弯矩在轴截面上所引起的应力固定心轴的弯矩在轴截面上所引起的应力-----对称循环变应力-----脉动循环变应力考虑启动、停车等的影响窄助篇然扁府即膀箕轻韦立臀扼胳蒸噬染埋剿雷陈芜焰脸搁建蒸铁抚斟扯《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案[注]:∵心轴工作时，只承受弯矩而不承受扭矩，故：心轴3.按疲劳强度条件进行精确校核在已知轴的外形、尺寸及载荷的情况下，可对轴的疲劳强度进行校核。4.按静强度条件进行校核对于瞬时过载很大，或应力循环的不对称性较为严重的轴，应当进行静强度条件校核。确定在变应力情况下轴的安全程度。沟佛吉拳敷悍箩雌随罚档族猩袜准除倔提堪燕屡谓摄协铲讹曾海溉彬诀扼《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴机械设计电子教案3.按疲劳强度条件进行精确校核在已知轴的外形、尺寸及二、轴的刚度校核计算1.轴的弯曲刚度校核计算轴的弯曲刚度条件为：挠度y≤[y]

偏转角

≤[]

2.轴的扭转刚度校核计算轴的扭转刚度以扭转角来度量。轴的扭转刚度条件为：轴的弯曲刚度以挠度y和偏转角θ来度量。对于光轴，可直接用材料力学中的公式计