机械设计课件

第一章支承零部件的设计

传动零件必须借助其他零部件的支持才能传递运动与动力。这种起支持作用的零部件称为支承零部件。支承零部件主要有轴和轴承。第一节轴的功用、结构和材料一、轴的功用与分类轴是组成机器的重要零件之一。各种做回转（或摆动）的零件（如齿轮、带轮）都必须安装在轴上才能进行运动和动力的传递。因此

轴的主要功用是支撑回转零件及传递运动和动力。轴有不同的分类方法，也有不同类型的轴。常用的分类方法有两类。

1）根据受载情况分类；

2）根据轴线形状的分类。1）根据受载情况分类1)转轴-既传递转矩又承受弯矩2)心轴-承受弯矩。不传递转矩3)传动轴-以传递转矩为主，不承受弯矩或承受很小的弯矩

转轴-既传递转矩（T）又承受弯矩（M）的轴例如齿轮减速器的输出轴轴颈轴头轴身心轴-承受弯矩（M），不传递转矩（T）的轴例如自行车的前轮轴

传动轴-以传递转矩（T）为主不承受弯矩（M）或承受很小的弯矩的轴。例如汽车的传动轴2）根据轴线形状分类光轴阶梯轴直轴根据需要可制成空心轴2）曲轴

3）挠性钢丝轴1）直轴曲轴二、轴的材料

由于轴工作时产生的应力多为变应力，所以轴的失效多为疲劳损坏，因此轴的材料应具有足够的疲劳强度、较小的应力集中敏感性和良好的加工性能等。

轴的主要材料是碳钢和合金钢碳钢：价格低廉，对应力集中的敏感性较低，可以利用热处理提高其耐磨性和抗疲劳强度。常用的有35、40、45、50钢，其中以45钢使用最广。对于受力较小的或不太重要的轴，可以使用Q235、Q275等普通碳素钢合金钢：对于要求强度较高、尺寸较小或有其它特殊要求的轴，可以采用合金钢材料。耐磨性要求较高的可以采用20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢；

要求较高的轴可以使用40Cr（或用35SiMn、40MnB代替）、40CrNi(或用38SiMnMo代替)等进行热处理。

合金钢具有较高的力学性能，热处理变形小，价格贵，对应力集中比较敏感。用于要求重量轻及有特殊要求的轴。

对于形状复杂的轴，如曲轴、凸轮轴等，也采用球墨铸铁或高强度铸造材料来进行铸造加工。

球墨铸铁

易于得到所需形状，而且具有较好的吸振性能和好的耐磨性，对应力集中的敏感性也较低。

同时应该知道，在一般工作温度下，各种碳钢和合金钢的弹性模量相差不大。

故在选择钢的种类和热处理方法时，所依据的主要是强度和耐磨性，而不是轴的弯曲刚度和扭转刚度等。轴的常用材料见教材p250材料牌号热处理类型毛坯直径/mm硬度/HBS抗拉强度

屈服点应用说明Q275~Q235

149~610275~235用于不很重要的轴

35

正火

调质

≤100>100~300≤100>100~300149~187143~187156~207520500560540270260300280用与一般轴

45

正火

调质≤100>100~300≤200170~217162~217217~255600580650300290360用于强度高、韧性中等的较重要的轴轴的常用金属材料及力学性能

40Cr

调质25≤100>100~300≤207241~2861000750700800550500用于强度要求高、有强烈磨损而无很大冲击的重要轴35SiMn

调质

25≤100>100~300≤229229~286217~269900800750750520450可代替40Cr，可用于中、小型轴

42SiMn

调质25≤100>100~200>200~300≤220229~286217~269217~255900800750700750520470450与35SiMn相同，但专供表面淬火之用40MnB调质

25≤200≤207241~2861000750800500可替代40Cr，用于小型轴35CrMo

调质25≤100>100~300≤229207~2691000750700350550500用于重载的轴38CrMnMo

调质≤100>100~300229~285217~269750700600550可代替35CrMo三、轴的结构轴颈轴环轴头图12-11所示为圆柱齿轮减速器低速轴的结构图。综上所述。轴的结构应满足于以下几点：1）轴上零件的准确定位与固定；

2）轴上零件便于装拆和调整；

3）良好的加工工艺性；

4）尽量减少应力集中。

从制造工艺性出发。轴的两端常设有中心孔以保证加工时各轴段的同轴度和尺寸精度。需切制螺纹和磨削的轴段，还应留有螺纹退刀槽和砂轮越程槽。第二节、轴的强度计算１、按扭转强度估算直径当主要考虑扭矩作用时，由力学知识可知，其强度条件为：

][1055.96tt£´×==nPWT0.2dn3其中：

——扭转切应力（MPa）；T——

轴所传递的扭矩（Nmm）；Wn——轴的抗扭截面模量（mm3）；注释

P——轴所传递的功率（kW）；n——轴的转速(r/min)；d——轴的直径（mm）；——轴材料的许用应力（MPa）故轴的直径为：（mm）

336][2.01055.9nPＡnPd=´³t常见材料的［］和Ａ值见下表常见材料的［］和Ａ值见下表轴的材料Ｑ２３５，２０３５４５40Cr，35CiMn,42SiMn,38SiMnMo,20CrMnTi[]/MPa12~2020~3030~4040~52

A160~135135~118118~107107~98２、按弯扭合成进行强度计算对于一般转轴，为对称变化的弯曲应力，而的应力特性则随着T的特性而定。轴强度的基本公式为：

bsedMdTM1.01.0)(3322£»+=asb][s－1

为当量弯矩，其量纲为N.mm；d的量钢为mm；的量纲为MPa。为当量应力；M为合成弯矩；T为轴传递的转矩。由此得设计公式为：

3][1.0beMd-１³s

如果截面上有键槽，则应该按照求得的直径增加适当的数值，如下表：

轴的直径d/mm<3030～100>100有一个键槽时的增大值（％）753有相隔180º键槽时的增大值（％）15107轴的许用弯曲应力材料MPa碳素钢４００１３０７０４０５００６００１７０２００７５９５４５５５７００２３０１１０６５合金钢８００９００２７０３００１３０１４０７５８０１０００３３０１５０９０铸钢４００５００１００１２０５０７０３０４０bsab][s+1ab][s0b][s－1第三节轴系的维护

一、轴系的维护工作主要有：1）恰当方式的装配与拆卸；2）机器的定期维修和调整；3）润滑条件的维持。二、轴和轴承的修理

普通精度、误差较小的滑动轴承，可采用刮研法修理；大尺寸的轴瓦可采用热喷涂（青铜）修复；精度要求较高的轴，磨损量小时可采用电镀法修理；尺寸较大的轴颈和轴头可采用热喷涂（或喷焊）进行修复。

尺寸较大的轴头，可采用过盈配合加配轴套；（为可靠传递转矩，在配合处可对称增设若干卸载销。）

花键、键槽损伤，可采用气焊或堆焊修复，再铣。P。S第二章滑动轴承

轴承是支撑轴的部件，按其工作时的摩擦性质可以分为滑动摩擦轴承（简称滑动轴承）和滚动摩擦轴承（简称滚动轴承）两大类。虽然滚动轴承有一系列优点，在一般机械中获得广泛的应用，但是在高速、高精度、重载、结构上要求剖分等场合下，滑动轴承则获得广泛使用。第一节、滑动轴承的分类和结构

常用滑动轴承的结构形式及其尺寸已经标准化，应尽量选用标准形式。下面是两种结构形式的滑动轴承。按受载方向分径向轴承止推轴承1、径向滑动轴承常用的径向滑动轴承，我国已经制定了标准，通常情况下可以根据工作条件进行选用。径向滑动轴承可以分为整体式和剖分式（对开式）两大类。（1）整体式径向滑动轴承

整体式滑动轴承（JB/T2560-91），如图所示为整体式滑动轴承。

它由轴承座和轴承套组成。轴承套压装在轴承座孔中，一般配合为H8/s7。轴承座用螺栓与机座联接，顶部设有安装注油油杯的螺纹孔。轴套上开有油孔，并在其内表面开油沟以输送润滑油。

这种轴承结构简单、制造成本低，但当滑动表面磨损后无法修整，而且装拆轴的时候只能作轴向移动所以，整体式滑动轴承多用于低速、轻载和间歇工作的场合，例如手动机械、农业机械中，等。（2）剖分式滑动轴承剖分式滑动轴承是由轴承盖、轴承座、剖分轴瓦和螺栓组成。对开式二（四）螺栓正滑动轴承（JB/T2561-91或JB/T2562-91）如图所示

轴承座水平剖分为轴承座和轴承盖两部分，并用二（或四）个螺栓联接。为了防止轴承盖和轴承座横向错动和便于装配时对中，轴承盖和轴承座的剖分面做成阶梯状。

这种轴承所受的径向载荷方向一般不超过剖分面垂线左右35º的范围，否则应该使用斜剖分面轴承。

对开式四螺栓斜滑动轴承（JB/T2563-91），如图所示为对开式斜滑动轴承轴承剖分面与水平面成45º角，轴承载荷的方向应位于垂直剖分面的轴承中心线左右35º的范围内，其特点与对开式正滑动轴承相同。2、止推滑动轴承推力滑动轴承用于承受轴向载荷。如图13－13所示为一简单的推力轴承结构。它由轴承座、套筒、径向轴瓦、止推轴瓦所组成。

为了便于对中，止推轴瓦底部制成球面形式，并用销钉来防止它随轴颈转动，润滑油从底部进入，上部流出。最简结构如图14－11所示。

二、轴瓦和轴承衬

整体式轴承中与轴颈配合的零件称为轴套。如图。１）结构为使轴瓦既有一定的强度，又有良好的减磨性，常在轴瓦内表面浇铸一层减磨性好的材料，如轴承合金称为轴承衬。

对开式轴承的轴瓦由上下两半组成

轴承衬应可靠的贴合在轴瓦表面上，为此可以采用如图所示的结合形式（图中涂黑层表示轴承衬）

为了将润滑油引入轴承，并布满于工作表面，常在其上开有供油孔和油槽；供油孔和油槽应开在轴瓦的非承载区，否则会降低油膜的承载能力

轴向油槽也不应在轴瓦全长上开通，以免润滑油自油槽端部大量泄漏。常见的油槽形式如图第2节轴承材料滑动轴承的失效形式通常由以下几种形式：（1）磨粒磨损（2）刮伤（3）胶合（也称为烧瓦）（4）疲劳剥落（5）腐蚀2）轴承材料轴瓦与轴承衬的材料通称为轴承材料。轴承材料性能应着重满足以下主要要求：1）摩擦系数小2）导热性好、热胀系数小3）耐磨、耐蚀、抗胶合能力强4）足够的机械强度和一定的可塑性5）对润滑油的亲合性

应该指出的是：轴承的材料直接影响到轴承的性能，应根据使用要求、生产批量和经济性要求合理选择P。S常用的轴承材料有：1）轴承合金（通称巴氏合金或白合金）

轴承合金是锡、铅、锑、铜的合金，它以锡或铅作为基体。锡锑轴承合金的摩擦系数小，抗胶合性能良好，对油的吸附性好，耐腐蚀，易磨合，常用于高速重载。缺点是：价格贵、机械强度较差。铅锑轴承合金的各方面性能与锡锑轴承合金相近，但材料较脆，不宜承受较大的冲击载荷，一般用于中速、中载的场合。2）铸造青铜

青铜的熔点高、硬度高，其承载能力、耐磨性与导热性均高于轴承合金。但可塑性差，不易磨合，与之配合的轴颈必须淬硬。常用的铸造青铜主要有铸造锡青铜和铸造铝青铜。分别用于重载、中速中载和低速重载的场合。3）粉末合金

又称金属陶瓷。具有多孔组织，使用前将轴承浸入润滑油，让润滑油充分渗入微孔组织。运转时，轴瓦温度升高，由于油的热膨胀及轴颈旋转时的抽吸作用使油自动进入滑动表面润滑轴承。一次浸油后可用较长时间，常用于不便加油的场合。4）非金属材料

主要是塑料。具有摩擦系数小、耐腐蚀、抗冲击、抗胶合等特点。但导热性差，容易变形，重载时必须充分润滑。大型滑动轴承可选用酚醛塑料；中小型轴承可选用聚酰胺塑料。此外，碳-石墨、橡胶和木材等也可用作轴承材料第三节、滑动轴承的计算

在低速、轻载或不重要的工作场合多数采用边界和混合摩擦滑动轴承。这类轴承主要失效形式为磨损和胶合。摩擦表面形成并维持稳定的边界油膜是防止失效的关键。1、径向滑动轴承设计计算（1）轴承压强p的验算径向轴承的受力如图（1）轴承压强p的验算

限制压强p可以保证润滑油不以为压力过大而被挤出，使轴瓦不致产生过度的磨损。即式中：FR为轴承径向力（N）；B为轴瓦宽度（mm）；d

为轴颈的直径（mm）；[p]为许用压强（Mpa）（2）轴承特性值[压强速度值]pv的验算

摩擦系数ｆ与pv值的乘积表示单位面积上的摩擦功率损失。Pv值高，容易导致轴承温度升高引起边界油膜破裂。

pv值的验算式为：式中：n为轴的转速，单位r/min；[pv]为pv的许用值（3）相对滑动速度v的验算

对于压强p小的轴承，即使p和pv值验算合格，由于滑动速度过高，也会产生加速磨损而使轴承报废。因此，还要作速度的验算，其条件式为：

[v]为许用速度值，单位m/s2、止推滑动轴承设计计算（1）轴承压强p的验算压强计算式为其压强P的计算与径向轴承的差别仅是受载方向和面积的计算上的不同。式中：

FA为轴向载荷，单位N；d1、d2为轴环的内外径，单位mm，一般取d1＝（0.4～0.6）d2；[p]为p的许用值，单位MPaK为考虑油槽使支撑面积减小的系数，一般取K=0.90～0.95（2）轴承特性值pvm值的验算

式中：vm为轴环的平均速度，单位m/sdm＝为轴环平均直径，单位mm；pv为许用值，单位MPam/s][pvpvm=第三章滚动轴承教学目标1．了解滚动轴承的分类，结构、类型、代号；2．掌握滚动轴承选择的方法，能进行寿命计算等；第一节、滚动轴承的基本结构2143滚动轴承一般由内圈1、外圈2、滚动体3和保持架4组成滚动轴承的配合滚动轴承的特点通常其内圈用来与轴颈配合装配，外圈的外径用来与轴承座或机架座孔相配合装配。有时也有轴承内圈与轴固定不动、外圈转动的场合。滚动轴承的基本结构

依靠主要元件间的滚动接触来支撑转动零件

优点：摩擦阻力小、起动灵敏、效率高、润滑简便、互换性好等。缺点：抗冲击能力较差，高速时易出现噪声，工作寿命不及液体摩擦滑动轴承。滚动轴承的基本结构滚动轴承的基本类型按受载方向分推力轴承向心轴承径向载荷轴向载荷

滚动体是滚动轴承构成中不可省略的关键零件。按滚动体形状分滚子轴承球轴承常见的滚动体形状如图非对称球面滚子球面滚子圆锥滚针圆柱形球形

滚动轴承的分类依据主要是其所能承受的载荷方向（或公称接触角）和滚动体的种类。

接触角的概念：滚动体和套圈接触处的法线与轴承径向平面（垂直于轴承轴心线的平面）之间的夹角α称为公称接触角。α越大，则轴承承受轴向载荷的能力就越大。1、向心轴承：

主要或只能承受径向载荷的滚动轴承，其公称接触角为0º～45º。向心轴承按公称接触角的不同又可以分为0º的向心轴承，如深沟球轴承、圆柱滚子轴承和滚针轴承等。向心轴承按公称接触角的不同又可以分为:深沟球轴承调心球轴承调心球轴承实体调心滚子轴承实体（1）径向接触轴承：公称接触角为0º的向心轴承，如深沟球轴承、圆柱滚子轴承和滚针轴承等。

深沟球轴承具有摩擦因数小、极限转速高的优点，并且价格低廉（2）向心角接触轴承：

公称接触角在0º～45º的向心轴承，如角接触球轴承、圆锥滚子轴承、调心轴承等。

两种调心轴承在主要承受径向载荷的同时，也可以承受不大的轴向载荷。其主要特点在于：允许内外圈轴线有较大的偏斜（2º～3º），因而具有自动调心的功能，可以适应轴的挠曲和两轴承孔的同轴度误差较大的情况。

2、推力轴承：（1）轴向接触轴承：公称接触角为90º的推力轴承，如推力球轴承等。（2）推力角接触轴承：单列和双列推力轴承。公称接触角为45º到90º的推力轴承，如推力角接触轴承等。

按照承受单向轴向力和双向轴向力可以分为推力球轴承实体推力圆柱滚子轴承单向推力球轴承3、向心推力轴承：这类轴承包括角接触球轴承和圆锥滚子轴承，可以同时承受径向载荷和较大的轴向载荷。

在工程上常用的滚动轴承五类：深沟球轴承、圆柱滚子轴承、单列推力球轴承、角接触球轴承和圆锥滚子轴承。深沟球轴承实体圆锥滚子轴承实体

各类轴承的承载性能见教材表格14-4所列。圆锥滚子轴承角接触球轴承

滚动轴承内、外套圈与滚动体之间存在一定的间隙，因此，内、外套圈可以有相对的位移。最大的位移量为轴承游隙。

游隙的存在是边界润滑油膜形成的必要条件，影响轴承的载荷分布、振动、噪声和寿命。第二节、滚动轴承的代号

滚动轴承的种类很多，而各类轴承又有不同结构、尺寸和公差等级等，为了表征各类轴承的不同特点，便于组织生产、管理、选择和使用，国家标准中规定了滚动轴承代号的表示方法，由数字和字母所组成。

滚动轴承的代号有三个部分代号所组成：前置代号、基本代号和后置代号。前置代号基本代号后置代号（组）轴承类型尺寸系列轴承内径内部结构密封防尘套圈变型保持架(材料)轴承材料公差等级游隙配置其它1、基本代号

基本代号是表示轴承主要特征的基础部分，也是我们应着重掌握的内容，包括轴承类型、尺寸系列和内径。类型代号用阿拉伯数字（以下简称数字）或大写拉丁字母（简称字母）表示，个别情况下可以省略。（表１４－４）

尺寸系列是是由轴承的直径系列代号和宽（高）度系列代号组合而成，用两位数字表示宽度系列是指径向轴承或向心推力轴承的结构、内径和直径都相同，而宽度为一系列不同尺寸，依8、0、1……6次序递增（推力轴承的高度依7、9、1、2顺序递增）。

当宽度系列为0系列时，多数轴承在代号中可以不予标出（但对调心轴承需要标出）。

直径系列表示同一类型、相同内径的轴承在外径和宽度上的变化系列用基本代号右起第三位数字表示（滚动体尺寸随之增大）。即按7、8、9、0、1、……5顺序外径尺寸增大，如图所示。内径代号是用两位数字表示轴承的内径：内径d=10～480mm的轴承内径表示方法见下表（用基本代号右起第一、二两位数字表示）

内径代号0001020304～96轴承内径（mm）10121517代号数×52、前置代号、后置代号

前置代号用字母表示，用以说明成套轴承部件的特点,一般轴承无需作此说明，则前置代号可以省略。例如LN207：表示（0）2尺寸系列的单列圆柱滚子轴承的可分离外圈。

后置代号用字母和字母—数字的组合来表示，其含义见轴承代号表格所示。

（1）内部结构代号代号含义及示例C角接触球轴承公称接触角α＝15º7210C调心滚子轴承C型23122CAC角接触球轴承公称接触角α＝25º7210ACB角接触球轴承公称接触角α＝45º7210B圆锥滚子轴承接触角加大32310BE加强型（即内部结构设计改进，增大轴承承载能力）N207E（2）轴承公差代号代号含义和示例新标准GB/T272－93原标准GB272－88/P0G公差等级符合标准规定的0级，代号中省略不标6203/P6E公差等级符合标准中的6级6203/P6/P6XEX公差等级符合标准中的6X级6203/P6XP5D公差等级符合标准中的5级6203/P5P4C公差等级符合标准中的4级6203/P4P2B公差等级符合标准中的2级6203/P2其精度等级按上表中的顺序依次提高。【例】说明62303、72211AC、LN308/P6x及59220的含义。【解】62303为深沟球轴承，尺寸系列23（宽度系列2，直径系列3）内径17mm，精度P0级。72211AC为角接触球轴承，尺寸系列22（宽度系列2，直径系列2），内径55mm，接触角α=25°，精度P0级。LN308/P6x为单列圆柱滚子轴承，可分离外圈，尺寸系列（0）3（宽度系列0，直径系列3），内径40mm，精度P6x级。59220为推力球轴承，尺寸系列92（高度系列9，直径系列2）内径100mm，精度P0级。第三节、滚动轴承的选择滚动轴承的选择包括类型选择、精度选择和尺寸选择。选择类型必须依据各类轴承的特性。包括轴承的工作载荷、转速、轴的刚度及其他要求。1、类型选择旋转精度要求较高转速较高工作载荷小球轴承载荷较大或有冲击载荷滚子轴承转速较低深沟球轴承同时承受轴向和径向载荷以轴向载荷为主向心角接触轴承同时承受轴向和径向载荷双向载荷都较大时推力轴承和向心轴承组合的支承结构轴向载荷比径向载荷大轴向变形小调心轴承跨距较大多支点轴便于安装、拆卸和调整轴承游隙选用圆锥滚子轴承

从经济性角度考虑，球轴承比滚子轴承价廉；有特殊结构的轴承比普通的轴承贵。2、精度选择

同型号的轴承，精度越高，价格也越高。一般机械传动宜选用普通级（P0）精度3、尺寸选择

根据轴颈直径，初步选择适当的轴承型号，然后根据第6节介绍的方法进行轴承寿命计算或静强度计算。第四节、滚动轴承的动载荷计算和静强度计算1、疲劳点蚀：在安装、润滑、维护良好的条件下，滚动轴承的正常失效形式是滚动体或内、外圈滚道上受变应力作用发生点蚀破坏滚动轴承应按额定动载荷进行寿命计算一、失效形式及计算准则2、塑性变形过大的静载荷或冲击载荷会使套圈滚道与滚动体接触处产生较大的局部应力，发生塑性变形．因此，低速重载的滚动轴承应进行静强度计算．３、其它形式的破坏在特殊情况下也会发生其它形式的破坏，例如：润滑不良造成的磨损甚至胶合、压凹、烧伤、断裂等等。因此，除了进行寿命计算外，还要校核极限转速。

轴承的寿命就是：滚动轴承在点蚀破坏前所经历的转数（以106r为单位）或小时数。１.轴承寿命２.轴承寿命计算基本定额的寿命与承受的载荷有关。二、滚动轴承的寿命计算L(x106r)CP(KN)1５１００ＰзＬ＝常数（疲劳曲线）载荷Ｐ与寿命Ｌ的关系曲线标准规定了基本额定寿命：一组在相同条件下运转的近于相同的轴承，按有10%的轴承发生点蚀破坏，而其余90%的轴承未发生点蚀破坏前的转数L10（以106r为单位）或工作小时数Lh。以轴承的基本额定寿命为计算依据时，轴承的失效概率为10％，而可靠度为90％。

基本额定动载荷：是指轴承的基本额定寿命恰好为106r时，轴承所能承受的载荷值。用Ｃ表示。

对于向心及向心推力轴承指的是径向力（径向载荷）。对于推力轴承指的是轴向力。L(x106r)CP(KN)1５１００ＰзＬ＝常数（106r）

（小时）对于球轴承ε=3；对于滚子轴承ε=10/3。

寿命计算基本额定动载荷Ｃ是在一定条件下确定的。若作用的实际载荷不一样，必须将实际载荷折算成与条件匹配的载荷，在此载荷的作用下，轴承的寿命与实际载荷作用下的寿命相同，这种假想载荷称为当量动载荷。

３、当量动载荷Ｐ的计算

Ｐ＝Ｋｐ（ＸＦｒ+ＹＦａ）其中：X—径向系数；Y—轴向系数其选择按和两种情况由教材表中p265查取。

eFrFa³eFrFa£

轴承转速很低、基本不转或摆动，主要失效形式为塑性变形时,必须进行静强度计算。另外转速较高但承受重载或冲击载荷的轴承也需要进行静强度计算。三、滚动轴承的静强度计算1）基本额定静载荷C002）当量静载荷P

轴承承受最大载荷滚动体与滚道接触中心处的接触应力等于某一定值时的假想静载荷。

在承受最大载荷滚动体与滚道接触中心处，引起与实际载荷条件下相当的接触应力时的假想静载荷。P=XF+YF0ra003）静强度计算公式：C≥SP000

工作条件S０旋转精度和平稳性要求高或受强烈冲击载荷1.2~2.5一般情况0.8~1.2旋转精度低，允许摩擦力较大，没有冲击振动0.5~0.8静强度安全系数

合理的轴系结构必须满足下列基本要求：1）轴和轴承在预期寿命内不失效；2）轴上零件在轴上准确定位与固定，以及轴系在箱体上的可靠固定；3）轴系结构有良好的工艺性；4）好的经济性。第四章轴系的结构设计轴颈轴环轴头

轴上零件的轴向定位方法取决于零件所承受的轴向载荷大小。常用的轴向定位方法有以下几种。1）轴肩与轴环定位2）套筒定位3）圆螺母定位4）弹性挡圈定位5）紧定螺钉固定一、轴向零件的轴向定位和固定1）轴肩与轴环定位

优点：方便可靠、不需要附加零件，能承受的轴向力大；缺点：会使轴径增大，阶梯处形成应力集中，阶梯过多将不利于加工。用途：这种方法广泛用于各种轴上零件的定位。注意要点：为了保证零件与定位面靠紧，轴上过渡圆角半径应小于零件圆角半径或倒角，一般定位高度取为（0.07～0.1）d，轴环宽度b=1.4h

。2）套筒定位

简化轴的结构，减小应力集中，结构简单、定位可靠。多用于轴上零件间距离较小的场合。3）圆螺母定位固定可靠，可以承受较大的轴向力，能实现轴上零件的间隙调整。4）弹性挡圈定位

结构紧凑、简单、装拆方便，但受力较小，且轴上切槽会引起应力集中，常用于轴承的定位5）紧定螺钉固定

紧定螺钉多用于光轴上零件的固定，并兼有周向固定的作用。适用于轴向力小，转速低的场合二、轴上零件的周向定位

运转时，为了传递转矩或避免与轴发生相对转动，零件在轴上必须周向固定。

轴上零件的周向定位方法主要有键联接（平键、半圆键、楔键等）、花键联接、弹性环联接、过盈配合联接、销联接、成型联接等等。a)平键制造简单、装拆方便。用于传递转矩较大，对中性要求一般的场合b)花键承载能力高，定心好、导向性好。适用于传递转矩较大，要求导向性良好的场合。c)过盈配合结构简单、定心好、承载能力高。常与平键联合使用，以承受大的交变、振动和冲击载荷。

d)销联接

用于固定不太重要、受力不大，但同时需要周向或轴向固定的零件。

机器中的轴的位置是靠轴承来定位的。当轴工作时，既要防止轴向窜动，又要保证轴承工作受热膨胀时的影响（不致受热膨胀而卡死），轴承必须有适当的轴向固定措施。

常用的轴向固定措施有两种:三、轴系的轴向固定1）双支撑单向固定（两端固定式）

这种方法是利用轴肩和端盖的挡肩单向固定内、外圈，每一个支撑只能限制单方向移动，两个支撑共同防止轴的双向移动。

这种安装主要用在两个对成布置的角接触球轴承或圆锥滚子轴承的情况，同时考虑温度升高后轴的伸长，为使轴的伸长不致引起附加应力，在轴承盖与外圈端面之间留出热补偿间隙c＝0.2～0.4mm（如图b）。

游隙的大小是靠端盖和外壳之间的调整垫片增减来实现的。这种支撑方式结构简单，便于安装，适用于工作温度不高变化的短轴。2）单支撑双向固定式（一端固定、一端游动）

对于工作温度较高的长轴，受热后伸长量比较大，应该采