機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件軸

1、第第十十章章 軸的設(shè)計(jì)軸的設(shè)計(jì)中國(guó)建材工業(yè)出版社中國(guó)建材工業(yè)出版社本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 軸的功用及類型軸的功用及類型第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第二節(jié)第二節(jié) 軸的材料及選擇軸的材料及選擇本章基本要求本章基本要求 1、了解軸的功用、分類、特點(diǎn)和應(yīng)用、了解軸的功用、分類、特點(diǎn)和應(yīng)用2、了解軸的材料及其選擇、了解軸的材料及其選擇 3 、掌握軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、掌握軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本章重點(diǎn)難點(diǎn)本章重點(diǎn)難點(diǎn)本章重點(diǎn)本章重點(diǎn) 本章難點(diǎn)本章難點(diǎn)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一節(jié)第一節(jié) 軸的軸的功功用及類型用及類型一、軸的功用一、軸的功用（1）支承回轉(zhuǎn)零件（齒輪、皮帶輪）

2、；）支承回轉(zhuǎn)零件（齒輪、皮帶輪）；（2）傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。）傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。（3）受彎矩，抵抗變形，保證軸上零件正常工作。）受彎矩，抵抗變形，保證軸上零件正常工作。軸是組成機(jī)器的重要零件之一，軸的工作情況好壞直接影響到整臺(tái)機(jī)器軸是組成機(jī)器的重要零件之一，軸的工作情況好壞直接影響到整臺(tái)機(jī)器的性能和質(zhì)量的性能和質(zhì)量第一節(jié)第一節(jié) 軸的軸的功功用及類型用及類型二二、軸的、軸的分類分類1）轉(zhuǎn)動(dòng)心軸：工作時(shí)軸隨轉(zhuǎn)動(dòng)）轉(zhuǎn)動(dòng)心軸：工作時(shí)軸隨轉(zhuǎn)動(dòng)件一起轉(zhuǎn)動(dòng)。件一起轉(zhuǎn)動(dòng)。2）固定心軸：工作時(shí)軸不轉(zhuǎn)動(dòng)。）固定心軸：工作時(shí)軸不轉(zhuǎn)動(dòng)。（一）（一）按承載情況不同分為：按承載情況不同分為： （1 1）心軸只受彎矩的軸心軸只受

3、彎矩的軸；（2 2）轉(zhuǎn)軸既受彎矩又受轉(zhuǎn)矩的軸；轉(zhuǎn)軸既受彎矩又受轉(zhuǎn)矩的軸；（3 3）傳動(dòng)軸只受）傳動(dòng)軸只受轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩或彎矩很小的軸。矩或彎矩很小的軸。1、心軸、心軸第一節(jié)第一節(jié) 軸的軸的功功用及類型用及類型二二、軸的、軸的分類（續(xù)）分類（續(xù)）傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸2、傳動(dòng)軸、傳動(dòng)軸接發(fā)動(dòng)機(jī)接發(fā)動(dòng)機(jī)接后橋接后橋第一節(jié)第一節(jié) 軸的軸的功功用及類型用及類型二二、軸的、軸的分類（續(xù)）分類（續(xù)）轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸3、轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸是機(jī)器中最常見(jiàn)的軸，簡(jiǎn)稱為軸。轉(zhuǎn)軸是機(jī)器中最常見(jiàn)的軸，簡(jiǎn)稱為軸。問(wèn)：根據(jù)承載情況下列各軸分別為哪種類型？問(wèn)：根據(jù)承載情況下列各軸分別為哪種類型？0 0 軸：軸：軸：軸：軸：軸：軸：軸：軸：軸：軸：軸：傳

4、動(dòng)軸傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)心軸轉(zhuǎn)動(dòng)心軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)心軸轉(zhuǎn)動(dòng)心軸如何判斷軸是否傳遞轉(zhuǎn)矩：如何判斷軸是否傳遞轉(zhuǎn)矩：從原動(dòng)機(jī)向工作機(jī)畫傳動(dòng)路線，若傳動(dòng)路線從原動(dòng)機(jī)向工作機(jī)畫傳動(dòng)路線，若傳動(dòng)路線沿該軸沿該軸軸線軸線走過(guò)一段距離，則該軸傳遞轉(zhuǎn)矩。走過(guò)一段距離，則該軸傳遞轉(zhuǎn)矩。如何判斷軸是否承受彎矩如何判斷軸是否承受彎矩：該軸上該軸上除聯(lián)軸器外除聯(lián)軸器外是否還有是否還有其它傳動(dòng)零件其它傳動(dòng)零件，若有則，若有則該軸承受彎矩，否則不承受彎矩。該軸承受彎矩，否則不承受彎矩。第一節(jié)第一節(jié) 軸的應(yīng)用及類型軸的應(yīng)用及類型二二、軸的分類（續(xù)）、軸的分類（續(xù)） a:a:直軸直軸b:b:曲軸曲軸c:c:撓性軸撓性軸光軸

5、光軸階梯軸階梯軸（二）按軸線的形狀分類（二）按軸線的形狀分類軸軸1、直軸、直軸軸線為直線的軸（又可分為實(shí)心、空心）軸線為直線的軸（又可分為實(shí)心、空心）1）光軸）光軸各軸段直徑相同的直軸稱為光軸。光軸形狀簡(jiǎn)單，加工容易、各軸段直徑相同的直軸稱為光軸。光軸形狀簡(jiǎn)單，加工容易、應(yīng)力集中源少，主要用做傳動(dòng)軸。應(yīng)力集中源少，主要用做傳動(dòng)軸。a)第一節(jié)第一節(jié) 軸的應(yīng)用及類型軸的應(yīng)用及類型二二、軸的分類（續(xù)）、軸的分類（續(xù)） 2）階梯軸）階梯軸各軸段直徑不同的直軸稱為階梯軸。這種設(shè)計(jì)使得各軸段的強(qiáng)度相近，各軸段直徑不同的直軸稱為階梯軸。這種設(shè)計(jì)使得各軸段的強(qiáng)度相近，且便于軸上零件的裝拆和固定，故在機(jī)器中應(yīng)用

6、最廣泛。且便于軸上零件的裝拆和固定，故在機(jī)器中應(yīng)用最廣泛。第一節(jié)第一節(jié) 軸的應(yīng)用及類型軸的應(yīng)用及類型二二、軸的分類（續(xù)）、軸的分類（續(xù)） 2、曲軸、曲軸軸線為曲線的軸軸線為曲線的軸3、撓性軸、撓性軸軸線可按使用要求變化的軸軸線可按使用要求變化的軸常用于往復(fù)式機(jī)器和行星輪系中。常用于往復(fù)式機(jī)器和行星輪系中。常用于建筑機(jī)械中的搗振器、汽車中的轉(zhuǎn)速表等。常用于建筑機(jī)械中的搗振器、汽車中的轉(zhuǎn)速表等。第二節(jié)第二節(jié) 軸的材料及其選擇軸的材料及其選擇對(duì)軸材料的要求：對(duì)軸材料的要求：具有足夠的強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低，有較好具有足夠的強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低，有較好的耐磨性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性。的耐磨性、工藝

7、性和經(jīng)濟(jì)性。軸的材料常用碳鋼和合金鋼軸的材料常用碳鋼和合金鋼 1 1、碳鋼價(jià)格低碳鋼價(jià)格低 ，對(duì)應(yīng)力集中不敏感，對(duì)應(yīng)力集中不敏感，中碳優(yōu)質(zhì)鋼中碳優(yōu)質(zhì)鋼可通過(guò)熱處理可通過(guò)熱處理，得到良好的綜合力學(xué)性能。常用的碳素鋼有得到良好的綜合力學(xué)性能。常用的碳素鋼有3535、4040、4545鋼，鋼，碳素鋼中碳素鋼中應(yīng)用最廣泛的是應(yīng)用最廣泛的是4545號(hào)鋼號(hào)鋼，常用調(diào)質(zhì)或正火處理。，常用調(diào)質(zhì)或正火處理。 2、合金鋼強(qiáng)度高、耐磨性好，具有良好的力學(xué)性能和熱處理性、合金鋼強(qiáng)度高、耐磨性好，具有良好的力學(xué)性能和熱處理性能，可滿足特殊工作要求。多用于高速、重載及要求耐磨性好的場(chǎng)合。能，可滿足特殊工作要求。多用于高速

8、、重載及要求耐磨性好的場(chǎng)合。但價(jià)格較貴，對(duì)應(yīng)力集中敏感。但價(jià)格較貴，對(duì)應(yīng)力集中敏感。 20Cr、40Cr、20CrMnTi3、形狀復(fù)雜的軸：、形狀復(fù)雜的軸：高強(qiáng)度鑄鐵及球墨鑄鐵。球墨鑄鐵吸振性好，高強(qiáng)度鑄鐵及球墨鑄鐵。球墨鑄鐵吸振性好，對(duì)應(yīng)力集中不敏感。對(duì)應(yīng)力集中不敏感。常用于凸輪軸、曲軸。常用于凸輪軸、曲軸。一一、軸的材料、軸的材料及選擇及選擇第二節(jié)第二節(jié) 軸的材料及其選擇軸的材料及其選擇軸的材料、熱處理方法及材料的主要力學(xué)性能軸的材料、熱處理方法及材料的主要力學(xué)性能 見(jiàn)表見(jiàn)表1 11 11 1（P184P184）。 在選擇軸的材料和熱處理方法時(shí)，應(yīng)以強(qiáng)度和耐磨性為根據(jù)。在選擇軸的材料和熱處

9、理方法時(shí)，應(yīng)以強(qiáng)度和耐磨性為根據(jù)。注意：鋼材注意：鋼材種類種類熱處理熱處理對(duì)鋼材彈性模量對(duì)鋼材彈性模量E E影響很小，影響很小，用用熱處理熱處理合金鋼合金鋼不能提高軸的剛度。不能提高軸的剛度。軸的毛坯：軸的毛坯：圓鋼棒料圓鋼棒料 尺寸小的軸尺寸小的軸鍛造毛坯鍛造毛坯 尺寸較大或?yàn)樘岣邚?qiáng)度的軸尺寸較大或?yàn)樘岣邚?qiáng)度的軸焊接毛坯焊接毛坯 大件鍛造困難大件鍛造困難鑄造毛坯鑄造毛坯 形狀復(fù)雜的軸、空心軸等形狀復(fù)雜的軸、空心軸等二二、軸設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題與設(shè)計(jì)特點(diǎn)、軸設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題與設(shè)計(jì)特點(diǎn)失效形式：失效形式：1.1.疲勞破壞疲勞破壞 疲勞強(qiáng)度校核。疲勞強(qiáng)度校核。2.2.變形過(guò)大變形過(guò)大 剛度驗(yàn)算（如機(jī)床主軸

10、）。剛度驗(yàn)算（如機(jī)床主軸）。3.3.振動(dòng)折斷振動(dòng)折斷 高速軸，自振頻率與軸轉(zhuǎn)速接近。高速軸，自振頻率與軸轉(zhuǎn)速接近。4.4.塑性變形塑性變形 短期尖峰載荷短期尖峰載荷 驗(yàn)算屈服強(qiáng)度。驗(yàn)算屈服強(qiáng)度。設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題：設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題：1.1.合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 保證軸上零件有可靠的工作位置，裝保證軸上零件有可靠的工作位置，裝配、拆卸方便，周向、軸向固定可靠，便于軸上零件的配、拆卸方便，周向、軸向固定可靠，便于軸上零件的調(diào)整；調(diào)整；第二節(jié)第二節(jié) 軸的材料及其選擇軸的材料及其選擇第二節(jié)第二節(jié) 軸的材料及其選擇軸的材料及其選擇a a、有足夠的、有足夠的強(qiáng)度強(qiáng)度 疲勞強(qiáng)度、靜強(qiáng)度；疲勞強(qiáng)度、靜強(qiáng)度；

11、b b、有足夠的、有足夠的剛度剛度 防止產(chǎn)生大的變形；防止產(chǎn)生大的變形；c c、有足夠的、有足夠的穩(wěn)定性穩(wěn)定性 防止共振防止共振 穩(wěn)定性計(jì)算。穩(wěn)定性計(jì)算。2.2.工作能力計(jì)算工作能力計(jì)算軸的設(shè)計(jì)步驟軸的設(shè)計(jì)步驟軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸 選用合適的材料選用合適的材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度和剛度計(jì)算強(qiáng)度和剛度計(jì)算轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)特點(diǎn)：不能首先通過(guò)精確計(jì)算確定軸的截面尺寸。軸的設(shè)計(jì)特點(diǎn)：不能首先通過(guò)精確計(jì)算確定軸的截面尺寸。第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)與原則一、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)與原則 合理確定軸的外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。合理確定軸的外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。 （軸沒(méi)有標(biāo)

12、準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式，須針對(duì)不同情況具體分析。軸沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式，須針對(duì)不同情況具體分析。）設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)要求：1.1.軸軸和軸上零件應(yīng)有確定的位置和可靠固定和軸上零件應(yīng)有確定的位置和可靠固定；2.2.軸上零件軸上零件應(yīng)便于安裝、拆卸和調(diào)整應(yīng)便于安裝、拆卸和調(diào)整；3.3.軸應(yīng)具有良好的加工工藝性軸應(yīng)具有良好的加工工藝性；4.4.應(yīng)有利于應(yīng)有利于提高軸的強(qiáng)度和剛度。提高軸的強(qiáng)度和剛度。F等強(qiáng)度階梯軸設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)任務(wù)：組成組成軸頸軸頸：裝軸承處：裝軸承處 尺寸尺寸= = 軸承內(nèi)徑；軸承內(nèi)徑；軸頭軸頭：裝輪轂處：裝輪轂處 直徑與輪轂內(nèi)徑相當(dāng)；直徑與輪轂內(nèi)徑相當(dāng)；軸身軸身：聯(lián)接：聯(lián)接軸頸軸頸和和軸頭軸頭部

13、分。部分。二二、軸上零件的布置、軸上零件的布置端軸頸端軸頸軸頭軸頭中軸頸中軸頸軸頭軸頭第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承齒輪齒輪滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承鍵槽鍵槽半聯(lián)軸器半聯(lián)軸器軸頸軸頸軸身軸身軸頭軸頭軸頸軸頸軸身軸身軸頭軸頭軸承蓋軸承蓋軸承蓋軸承蓋典型軸系結(jié)構(gòu)典型軸系結(jié)構(gòu)第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（一）軸上零件的裝配方案（一）軸上零件的裝配方案: 一般應(yīng)考慮一般應(yīng)考慮擬定擬定幾種不同方案，進(jìn)行分析比較后再選擇。幾種不同方案，進(jìn)行分析比較后再選擇。第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸

14、的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（一）軸上零件的裝配方案（續(xù)）（一）軸上零件的裝配方案（續(xù)）: 1 軸端擋圈軸端擋圈 2 帶輪帶輪 3 軸承端蓋軸承端蓋 4 軸承軸承 5 套筒套筒 6 鍵鍵 7 齒輪齒輪 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（二）軸上零件的定位（二）軸上零件的定位（1）軸肩和軸環(huán)）軸肩和軸環(huán)目的：防止零件沿軸向竄動(dòng)，確保零件軸向準(zhǔn)確位置。目的：防止零件沿軸向竄動(dòng)，確保零件軸向準(zhǔn)確位置。過(guò)渡圓角過(guò)渡圓角r r定位高度定位高度h h由由組成組成1. 零件的軸

15、向定位零件的軸向定位:第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題特點(diǎn)：特點(diǎn)：定位可靠，能承受較大的軸向載荷，用于各類零件的軸定位可靠，能承受較大的軸向載荷，用于各類零件的軸 向定位和固定。向定位和固定。注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：1 1）軸的過(guò)渡圓角半徑）軸的過(guò)渡圓角半徑r r 應(yīng)小于軸上零件的倒角應(yīng)小于軸上零件的倒角C C 或圓角半徑或圓角半徑R R；表；表11-511-52 2）軸環(huán)寬度）軸環(huán)寬度b b b b 1.4h 10 mm1.4h 10 mm第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主

16、要問(wèn)題3 3）軸肩軸）軸肩軸 環(huán)高度環(huán)高度h h定位軸肩：定位軸肩：高度高度hC(hC(或或R) ,R) ,通常取通常取h=（0.070.1）d 或或h=R（C）+(0.52)mm滾動(dòng)軸承：滾動(dòng)軸承：軸肩高度軸肩高度 軸頭長(zhǎng)度軸頭長(zhǎng)度l，取，取l = B -= B -（2 23 3）mmmm第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（3）軸端擋圈）軸端擋圈常與軸肩或錐面聯(lián)合使用，固定零件常與軸肩或錐面聯(lián)合使用，固定零件 穩(wěn)定可靠，穩(wěn)定可靠， 能承受較大的軸向力。能承受較大的軸向力。注意：注意：輪轂寬度輪轂寬度BB軸頭長(zhǎng)度軸頭長(zhǎng)度l ，取l

17、 = B- （23）mm第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（4）圓錐面）圓錐面裝拆方便，可兼作周向固定。宜用于高速、重載及零件對(duì)中性裝拆方便，可兼作周向固定。宜用于高速、重載及零件對(duì)中性 要求高的場(chǎng)合。只用于軸端，常與軸端擋圈聯(lián)合使用，實(shí)現(xiàn)零件的雙向固定。要求高的場(chǎng)合。只用于軸端，常與軸端擋圈聯(lián)合使用，實(shí)現(xiàn)零件的雙向固定。第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（5）圓螺母與止動(dòng)墊圈圓螺母與止動(dòng)墊圈-固定可靠，可承受較大的軸向力，但需切制螺固定可靠，可承受較大的軸向力，但需

18、切制螺紋和退刀槽，會(huì)削弱軸的強(qiáng)度。常用于軸上兩零件間距較大處，也可用于紋和退刀槽，會(huì)削弱軸的強(qiáng)度。常用于軸上兩零件間距較大處，也可用于軸端。軸端。 注意：注意：零件寬度零件寬度B B 軸長(zhǎng)度軸長(zhǎng)度l ，取取l = B-（23）mm第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題為防松，需加止動(dòng)墊圈或使用雙螺母。為防松，需加止動(dòng)墊圈或使用雙螺母。止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（6）彈性擋圈彈性擋圈-結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但在軸上需切槽，會(huì)引起應(yīng)力集中，一般用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但在軸上

19、需切槽，會(huì)引起應(yīng)力集中，一般用于軸向力不大的零件的軸向固定。于軸向力不大的零件的軸向固定。注意：注意：零件寬度零件寬度B B 軸長(zhǎng)軸長(zhǎng)度度l ，取取l = B-（23）mm第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（7）緊定螺釘緊定螺釘-結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可兼作周向固定，傳遞不大的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可兼作周向固定，傳遞不大的 力或力矩，力或力矩， 不宜用于高速。不宜用于高速。第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題1 1）軸上零件一般均應(yīng)作雙向固定，可將各種方法聯(lián)合使用。）軸上零件一般均應(yīng)作雙向固

20、定，可將各種方法聯(lián)合使用。2 2）保證固定可靠，）保證固定可靠，防止過(guò)定位防止過(guò)定位，L軸段長(zhǎng)度軸段長(zhǎng)度=B輪轂寬輪轂寬-(23)mm。必須注意：必須注意：第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題目的：使零件能同軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，傳遞轉(zhuǎn)矩。目的：使零件能同軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，傳遞轉(zhuǎn)矩。常用鍵、花鍵、銷、緊定螺釘、過(guò)盈等聯(lián)接來(lái)定位。常用鍵、花鍵、銷、緊定螺釘、過(guò)盈等聯(lián)接來(lái)定位。鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接制造簡(jiǎn)單，裝拆方便。制造簡(jiǎn)單，裝拆方便。用于傳遞轉(zhuǎn)矩較大，對(duì)中性要求一用于傳遞轉(zhuǎn)矩較大，對(duì)中性要求一般的場(chǎng)合，應(yīng)用最為廣泛。般的場(chǎng)合，應(yīng)用最為廣泛。鍵槽應(yīng)設(shè)計(jì)成同一加

21、工直線鍵槽應(yīng)設(shè)計(jì)成同一加工直線，并，并盡可能采用同一規(guī)格的鍵槽截面盡可能采用同一規(guī)格的鍵槽截面尺寸。尺寸。緊定螺釘聯(lián)接只能用于傳力不大處。緊定螺釘聯(lián)接只能用于傳力不大處。2. 零件的周向定位零件的周向定位花鍵聯(lián)接花鍵聯(lián)接承載能力高，定心好，承載能力高，定心好，導(dǎo)向性好，但制造較困難，成本較高。導(dǎo)向性好，但制造較困難，成本較高。用于傳遞轉(zhuǎn)矩大，對(duì)中性要求高或?qū)в糜趥鬟f轉(zhuǎn)矩大，對(duì)中性要求高或?qū)蛐院玫膱?chǎng)合。向性好的場(chǎng)合。過(guò)盈配合聯(lián)接過(guò)盈配合聯(lián)接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定心好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定心好，承載能力高，工作可靠，但裝配困難，承載能力高，工作可靠，但裝配困難，對(duì)配合尺寸的精度要求較高。對(duì)配合尺寸的精度要求較高。

22、銷聯(lián)接銷聯(lián)接用于固定不太重要，受力不用于固定不太重要，受力不大，但同時(shí)需要軸向固定的零件。大，但同時(shí)需要軸向固定的零件。作業(yè)作業(yè)v課后課后 五五 3第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（續(xù)）二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（續(xù)）（三）軸的結(jié)構(gòu)工藝性（三）軸的結(jié)構(gòu)工藝性1、加工工藝性：、加工工藝性： 結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工。結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工。便于加工、測(cè)量、維修及軸上零件的拆裝便于加工、測(cè)量、維修及軸上零件的拆裝 1 1） 不同軸段的鍵槽，不同軸段的鍵槽，應(yīng)布置軸的同一母線上應(yīng)布置軸的同一母線上，以減少鍵槽加工，以減少鍵槽加工 時(shí)的裝卡次數(shù)；時(shí)的裝卡次數(shù)；a. 正確結(jié)構(gòu)正確結(jié)

23、構(gòu)b.不正確結(jié)構(gòu)不正確結(jié)構(gòu)第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（續(xù)）二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（續(xù)）2 2）需磨制軸段時(shí)，應(yīng)留需磨制軸段時(shí)，應(yīng)留砂輪越程槽砂輪越程槽；需車制螺紋的軸段，應(yīng)留；需車制螺紋的軸段，應(yīng)留螺紋退刀槽螺紋退刀槽。砂輪越程槽砂輪越程槽0.8螺紋退刀槽螺紋退刀槽3 3）相近直徑軸段的過(guò)渡圓角、鍵槽、越程槽、退刀槽尺寸盡量統(tǒng)一。相近直徑軸段的過(guò)渡圓角、鍵槽、越程槽、退刀槽尺寸盡量統(tǒng)一。第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（續(xù)）二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（續(xù)）3 3）相近直徑軸段的過(guò)渡圓角、鍵槽、越程槽、退刀

24、槽尺寸盡量統(tǒng)一。相近直徑軸段的過(guò)渡圓角、鍵槽、越程槽、退刀槽尺寸盡量統(tǒng)一。2）軸上零件裝配工藝性要求）軸上零件裝配工藝性要求3.3.與零件過(guò)盈配合的軸端應(yīng)加工出與零件過(guò)盈配合的軸端應(yīng)加工出導(dǎo)向錐面導(dǎo)向錐面。b b）導(dǎo)向錐面導(dǎo)向錐面1.1.軸的配合直徑應(yīng)軸的配合直徑應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。2.2.軸端應(yīng)有軸端應(yīng)有cX45cX45 的的倒角倒角。a a）倒角倒角4.4.裝配段不宜過(guò)長(zhǎng)。裝配段不宜過(guò)長(zhǎng)。二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（續(xù)）二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（續(xù)）第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（四）（四）、提高軸強(qiáng)度和剛度的措施、提高軸強(qiáng)度和剛度的措施1.1.減小應(yīng)力集中減小應(yīng)

25、力集中合金鋼對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，應(yīng)加以注意。合金鋼對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，應(yīng)加以注意。b）過(guò)盈配合處的應(yīng)力集中）過(guò)盈配合處的應(yīng)力集中 軸的應(yīng)力集中發(fā)軸的應(yīng)力集中發(fā)生的位置生的位置a a）截面尺寸變化處截面尺寸變化處 的應(yīng)力集中的應(yīng)力集中b b）過(guò)盈配合處的應(yīng)力集中過(guò)盈配合處的應(yīng)力集中c c）小孔處的應(yīng)力集中小孔處的應(yīng)力集中a）截面尺寸變化處的應(yīng)力集中）截面尺寸變化處的應(yīng)力集中c）小孔處的應(yīng)力集中）小孔處的應(yīng)力集中第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減小應(yīng)力集中的措施：減小應(yīng)力集中的措施：2）盡量避免在軸上開橫孔、切口或凹槽；盡量避免在軸上開橫孔、切口或凹槽；3）重要結(jié)構(gòu)可增加卸載槽）重要結(jié)構(gòu)可增

26、加卸載槽B、過(guò)渡肩環(huán)、凹切圓角、過(guò)渡肩環(huán)、凹切圓角、 增大圓角半徑。增大圓角半徑。1）用圓角過(guò)渡；）用圓角過(guò)渡；卸載槽卸載槽 dd/4BB過(guò)渡肩環(huán)過(guò)渡肩環(huán)凹切圓角凹切圓角r30 二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（續(xù)）二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（續(xù)）第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4 4）避免相鄰軸徑相差太大；）避免相鄰軸徑相差太大；二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（續(xù)）二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（續(xù)）第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2 2、合理布置軸上零件，改善軸的受力情況合理布置軸上零件，改善軸的受力情況1 1）使彎矩分布合理）使彎矩分布合理把軸、轂配合分成兩段，減小最大彎把

27、軸、轂配合分成兩段，減小最大彎矩值矩值不合理結(jié)構(gòu)不合理結(jié)構(gòu)F合理結(jié)構(gòu)合理結(jié)構(gòu)F二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（續(xù)）二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（續(xù)）第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2 2）使轉(zhuǎn)矩合理分配）使轉(zhuǎn)矩合理分配T1T3T4T2輸出輪輸出輪輸入輪輸入輪輸出輪輸出輪T1T2T3T4輸出輪輸出輪輸入輪輸入輪1不合理的布置不合理的布置Tmax= T2 + T3 + T4合理布置合理布置Tmax= T3 + T4第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下面結(jié)構(gòu)哪個(gè)好？下面結(jié)構(gòu)哪個(gè)好？3 3）改進(jìn)軸上零件結(jié)構(gòu)）改進(jìn)軸上零件結(jié)構(gòu)，減輕軸的載荷減輕軸的載荷卷筒軸既受彎矩又受扭矩卷筒軸既受彎矩又受

28、扭矩卷筒軸只受彎矩卷筒軸只受彎矩第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)斜齒輪：斜齒輪：兩斜齒輪旋向應(yīng)相同兩斜齒輪旋向應(yīng)相同4 4）采用力平衡或局部相互抵消的辦法減少軸的載荷。）采用力平衡或局部相互抵消的辦法減少軸的載荷。行星齒輪減速器：行星齒輪減速器：多個(gè)行星輪均布多個(gè)行星輪均布第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a)懸臂支承方案b)簡(jiǎn)支支承方案3.3.改變支點(diǎn)位置，改善軸的強(qiáng)度和剛度。改變支點(diǎn)位置，改善軸的強(qiáng)度和剛度。更差！c)懸臂支承方案(正安裝）第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.4.改善軸的表面質(zhì)量改善軸的表面質(zhì)量表面粗糙度和表面強(qiáng)化處理會(huì)對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生影響。表面粗糙度和表

29、面強(qiáng)化處理會(huì)對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生影響。1）表面愈粗糙）表面愈粗糙疲勞強(qiáng)度愈低；疲勞強(qiáng)度愈低； 提高表面粗糙度。提高表面粗糙度。 2）表面強(qiáng)化處理的方法有：）表面強(qiáng)化處理的方法有： 表面高頻淬火；表面高頻淬火； 表面滲碳、氰化、氮化等化學(xué)處理；表面滲碳、氰化、氮化等化學(xué)處理； 碾壓、噴丸等強(qiáng)化處理。碾壓、噴丸等強(qiáng)化處理。 通過(guò)碾壓、噴丸等強(qiáng)化處理時(shí)可使軸的表面產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，從通過(guò)碾壓、噴丸等強(qiáng)化處理時(shí)可使軸的表面產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，從而提高軸的疲勞能力。而提高軸的疲勞能力。 二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（續(xù)）二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（續(xù)）第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、各軸段直徑和長(zhǎng)度

30、的確定三、各軸段直徑和長(zhǎng)度的確定第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、各軸段直徑的確定，應(yīng)考慮軸上載荷的大小、各軸段直徑的確定，應(yīng)考慮軸上載荷的大小1）按所受扭矩初估軸徑）按所受扭矩初估軸徑dmin ，從，從dmin按裝配方案和定位要求確按裝配方案和定位要求確定各段直徑。軸上有一個(gè)鍵槽，最小直徑增大定各段直徑。軸上有一個(gè)鍵槽，最小直徑增大35%；兩個(gè)鍵槽增；兩個(gè)鍵槽增大大710%三、各軸段直徑和長(zhǎng)度的確定三、各軸段直徑和長(zhǎng)度的確定第三節(jié)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2、各軸段長(zhǎng)度根據(jù)零件與軸配合部分的軸向尺寸和相鄰零件間、各軸段長(zhǎng)度根據(jù)零件與軸配合部分的軸向尺寸和相鄰零件間 必要的間隙確

31、定。必要的間隙確定。1 1）軸）軸頭頭長(zhǎng)比輪轂寬小長(zhǎng)比輪轂寬小23mm可靠定位。可靠定位。2 2）傳動(dòng)件、箱體、軸承、聯(lián)軸器等零件間距離）傳動(dòng)件、箱體、軸承、聯(lián)軸器等零件間距離( (查手冊(cè)查手冊(cè)) )。指出圖示結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤，并繪出正確的結(jié)構(gòu)圖。指出圖示結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤，并繪出正確的結(jié)構(gòu)圖。 錯(cuò)誤分析圖錯(cuò)誤分析圖滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承軸軸齒輪齒輪套筒套筒123正確結(jié)構(gòu)圖正確結(jié)構(gòu)圖1 缺少鍵聯(lián)接，齒輪未周向固定；缺少鍵聯(lián)接，齒輪未周向固定；錯(cuò)誤原因：錯(cuò)誤原因：2 軸頭配合長(zhǎng)度等于齒輪輪轂寬度，齒輪固定不可靠；軸頭配合長(zhǎng)度等于齒輪輪轂寬度，齒輪固定不可靠；3 軸端無(wú)倒角，軸承不便安裝。軸端無(wú)倒角，軸承不便安裝。軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)錯(cuò)誤實(shí)例分析軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)錯(cuò)誤實(shí)例分析1 連軸齒輪兩端無(wú)倒角輪廓線連軸齒輪兩端無(wú)倒角輪廓線；錯(cuò)誤分析圖錯(cuò)誤分析圖齒輪齒輪連軸齒輪連軸齒輪1223正確結(jié)構(gòu)圖正確結(jié)構(gòu)圖錯(cuò)誤原因：錯(cuò)誤原因：2 齒輪左右兩端均未軸向固定；齒輪左右兩端均未軸向固定；3 缺少鍵聯(lián)接，齒輪未周向固定。缺少鍵聯(lián)接，齒輪未周向固定。正確答案正確答案12, 341.螺母無(wú)法安裝；螺母無(wú)法安裝；2.應(yīng)有