轴的结构设计包头课件

Structuraldesignofshaft包头职业技术学院制作轴的结构设计C目录ONTENTS01轴上零件装配方案02轴上零件的定位和固定03轴的结构工艺性04提高轴的疲劳强度

知识导入动画——圆柱齿轮减速器输出轴拆装

知识导入轴头轴头轴身轴身轴环轴颈轴颈轴肩圆柱齿轮减速器输出轴轴环：直径大于左、右两段的轴段称为轴环，其作用与轴肩相同。轴颈：轴上与轴承配合的部分称为轴颈；轴头：支承传动零件（如齿轮等）并与传动零件毂孔保持配合的部分称为轴头；轴身：连接轴头与轴颈的部分称为轴身；轴肩：轴上两段不同直径之间形成的用来固定零件的台阶端面称为轴肩；

知识导入轴头轴头轴身轴身轴环轴颈轴颈轴肩圆柱齿轮减速器输出轴轴的合理结构，除了根据受力情况设计合理的尺寸以满足强度和刚度要求外，还必须满足下列要求：轴和轴上零件能保持准确的工作位置；轴的结构应具有良好的工艺性，便于加工，轴上零件要易于装拆；尽量减少应力集中；轴各部分的尺寸要合理。“轴上零件装配方案根据轴上零件的结构特点，首先要预定出主要零件的装配方向、顺序和相互关系,。01

一、轴上零件装配方案轴头轴身轴头轴身轴环轴颈轴颈轴承端盖滚动轴承套筒轴承盖

联轴器

轴肩齿轮轴端挡圈

滚动轴承为了便于轴上零件的装拆和固定，常将轴设计成阶梯轴。“从轴的左端装入从轴的右端装入轴上零件的定位和固定轴上零件的定位是为了保证传动件在轴上有准确的安装位置；固定则是为了保证轴上零件在运转中保持原位不变。02

二、轴上零件的定位和固定轴肩或轴环结构简单，能承受较大的轴向力，定位可靠。常用于齿轮、带轮、链轮、联轴器等的轴向定位套筒固定可靠，承受的轴向力大，轴上不需钻孔、切削螺纹，一般用于零件距离较小的场合，能同时固定两个零件的轴向位置，不宜用于高速轴弹性挡圈结构简单，紧凑，装拆方便，只能承受较小的轴向力，常用于滚动轴承的轴向固定圆螺母固定可靠，可承受较大的轴向力，但轴上切削螺纹后使轴的强度降低，常用双圆螺母或圆螺母和止动垫圈配合来固定轴端零件1.轴上零件的轴向定位和固定

二、轴上零件的定位和固定轴端挡圈常用于固定轴端零件，可以承受剧烈的振动和冲击载荷轴承盖用于给轴承轴向定位、防尘、防止滚动体等受力而损坏，并保证轴承润滑剂不外溢，可以承受剧烈的振动和冲击载荷紧定螺钉或销多用于光轴上零件的固定，并兼有周向固定作用，但受力小且不宜用于转速较高的轴圆锥轴头能够消除轴与轮毂间的间隙，拆卸方便，可以兼做周向固定，能承受较大的冲击载荷，大多用于轴端零件的固定1.轴上零件的轴向定位和固定

二、轴上零件的定位和固定轴环轴肩轴承端盖滚动轴承套筒轴承盖

联轴器

轴肩齿轮轴端挡圈

滚动轴承

二、轴上零件的定位和固定为了使轴上零件的轮毂端面能贴紧定位面，轴肩和轴环的圆角半径要小于零件孔端的圆角半径或倒角04为了减少应力集中，轴肩、轴环过渡要缓和，并做成圆角01轴上零件的轴向定位和固定需要注意的事项轴向定位安装滚动轴承处的定位轴肩或轴环高度必须低于轴承内圈高度，以便轴承拆卸。02轴肩和轴环的高度必须大于零件孔端的圆角半径或倒角.03

二、轴上零件的定位和固定轴上圆角、零件倒圆或倒角、轴肩尺寸、轴环宽度数值表

二、轴上零件的定位和固定2.轴上零件的周向固定e过盈配合

a平键联接b花键联接c销联接d成形联接轴的结构工艺性轴的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。03

三、轴的结构工艺性1.倒角和倒圆轴上截面尺寸变化处应有倒角或过渡圆角，过渡圆角半径应尽可能大;当轴上有多处倒角或圆角时，尽可能选同样的倒角或圆角半径，以减少刀具规格和换刀次数。工程上，一般的轴采用中间直径大、两端直径小的阶梯轴，目的是为了便于安装和拆卸，易于轴上零件的固定，区别不同轴段的精度及表面光洁度等。

三、轴的结构工艺性2.键槽同一轴上，不同轴段上的键槽，尺寸尽可能一致，且将键槽布置在同一母线上，避免多次装夹。

三、轴的结构工艺性测量和加工轴外圆柱面时，轴端应制定位中心孔；对于过盈联接，其轴头要制成引导装配的锥度。需要车制螺纹或磨削的轴段，应留出螺纹退刀槽或砂轮越程槽以保证轴段加工完整；阶梯轴的直径应中间大并向两端逐渐减小，且轴的形状力求简单，尽量减少阶梯数；3.轴的形状

三、轴的结构工艺性与齿轮等配合的轴头直径应采用标准系列;与滚动轴承配合的轴颈直径，其直径必须符合滚动轴承内径的标准系列；轴上车制螺纹部分的直径，必须符合外螺纹大径的标准系列；轴身部位的直径按结构需要可采用自由尺寸。4.轴径轴的标准直径系列提高轴的疲劳强度为了提高轴的疲劳强度，应尽量减少应力集中源和降低应力集中程度。04

四、提高轴的疲劳强度轴受载后，其应力一般随时间作周期性的变化，这种应力称为交变应力。交变应力01轴在交变应力作用下的破坏，称为疲劳破坏。疲劳破坏是由疲劳裂纹引起的，而裂纹主要发生在构件表面及应力集中部位。疲劳破坏02减小应力集中和提高轴的表面质量。提高轴的疲劳强度的主要措施03疲劳强度

四、提高轴的疲劳强度a凹切圆角b肩环结构c卸载槽降低表面粗糙度，可提高抗疲劳性能；采用辊压、喷丸、渗碳、渗氮、淬火等表面强化方法，可显著提高轴的表面质量，从而提高轴的疲劳强度。01减小应力集中02提高轴的表面质量尽量避免在轴上开槽、孔及制螺纹等，以免削弱轴的强度和制造应力集中源。

四、提高轴的疲劳强度例题如下图所示为一轴的结构设计，其中有些设计错误，请指出错误并改正。错误的轴的结构设计改正后的轴的结构设计错误的轴的结构设计小结轴的合理结构，除了根据受力情况设计合理的尺寸以满足强度和刚度要求外，还必须满足诸方面的要求。

小结为了便于轴上零件的装拆和固定，常将轴设计成阶梯轴。一、轴上零件装配方案二、轴上零件的定位和固定三、轴的结构工艺性提高轴的疲劳强度方法：减小应力集中和提高轴的表面质量四、提高轴的疲劳强度倒角和倒圆、键槽、轴的形状、轴径（2）轴上零件的周向固定：平键联接、花键联接、销联接、成形联接、过盈配合。（1）轴上零件的轴向固定：轴肩或轴环、套筒、弹性挡圈、圆螺母、轴端挡圈、轴承盖、紧定螺钉或销、圆锥轴头

作业思考题一、判断题1.在阶梯轴中增大过渡圆角半径的目的是使轴看上去更美观。

（

）2.轴环的用途是提高轴的强度。

（

）3.之所以把轴设计成阶梯形，主要是为了加工方便。

（

）二、选择题1.同一根轴的不同轴段上有两个或两个以上的键槽时，它们在轴上按

种方式安排才合理。A．相互错开B．相互错开C．安排在轴的同一母线上三、填空题1.轴的主要失效形式