400~420 225 170
105
375~390 215
≤ 100 170~217 590 295 255
140
正火
45
> 100~300 162~217 570
285 245
135
调质
≤ 200 217~255
640
355
275
155
40Cr
调质
≤ 100
735
241~286
> 100~300
685
1、设计任务：选材、结构设计、工作能力计算。 （根据工作要求和制造的因素，选择合适的材料）
2、轴的结构设计：
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。
选择材料
3、工作能力计算： 轴的承载能力验算指的
第16章 轴
§16-1 概 述 §16-2 轴的结构设计 §16-3 轴的计算 §16-4 轴的刚度计算 §16-5 轴的临界转速 §16-6 提高轴的强度、刚度和减轻
重量的精品课措件 施
§16-1 概 述
一、轴的用途及分类
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、
链轮、凸轮等。
传递转矩
分类： 按承受载荷分有
轴的毛坯:一般用圆钢或锻件，有时也用铸钢或球墨铸铁。
表16-1 轴的常用材料及其主要力学性能
材料及热处理
毛坯直径 /mm
硬度 强度极限σb 屈服极限σs 弯曲疲劳极限σ-1
/HBS
MPa
应用说明
Q235
440
240
200
用于不重要或 载荷不大的轴
35 正火
……
≤100
149 ~187
……
520
270
精品课件
§16-1 概 述
一、轴的用途及分类
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、
链轮、凸轮等。
传递转矩
分类： 按承受载荷分有
类 型 按轴的形状分有
转轴——传递扭矩又承受弯矩 传动轴——只传递扭矩 心轴——只承受弯矩 直轴 光轴
阶梯轴 曲轴
挠性钢丝轴(软轴）
光轴：直径一样大
按轴的外形分有阶梯精轴 品课： 件 按照， 结做 构成 需阶 要梯 不 考形 同 虑状 零 等件 强的 度
潘存云教授研制
精品课件
§16-1 概 述
一、轴的用途及分类
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、
链轮、凸轮等。
传递转矩
分类： 按承受载荷分有
类 型 按轴的形状分有
转轴——传递扭矩又承受弯矩 传动轴——只传递扭矩 心轴——只承受弯矩 直轴 光轴
阶梯轴 曲轴
挠性钢丝轴(软轴）
按轴的外形存云教授研制
精品课件
§16-1 概 述
一、轴的用途及分类
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 传递转矩
分类： 按承受载荷分有
类 型
按轴的形状分有
按轴的外形分有
转轴——传递扭矩又承受弯矩 传动轴——只传递扭矩 心轴——只承受弯矩 直轴 光轴
阶梯轴 曲轴
潘存云教授研制
潘存云教授研制
支撑反力
转动心轴 火车轮轴
精品课件
前轮轮毂 固定心轴
§16-1 概 述
一、轴的用途及分类
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 传递转矩
分类： 按承受载荷分有
类 型
按轴的形状分有
转轴——传递扭矩又承受弯矩 传动轴——只传递扭矩 心轴——只承受弯矩 直轴 光轴
阶梯轴
540 355 200 490 335 185
40CrNi
调质
≤ 100 270~300
> 100~300 240~270
900 785
735 430 260 570 370 210
38SiMnMo
调质
≤ 100 229~286 > 100~300 217~269
735 685
590 540
365 345
490
180
600 精品3课70件 215
800 480 290
280 270 220
160
230 115 110 185 250
用于要求高耐磨性， 75 高强度且热处理变
形很小的轴
用于要求强度及韧 60 性均较高的轴
75 用于腐蚀条件下的轴
45
用于高、低温及腐 蚀条件下的轴
用于制造复杂外形 的轴
三、轴设计的主要内容-----轴的设计中解决的主要问题
类 型 按轴的形状分有
按轴的外形分有
转轴——传递扭矩又承受弯矩。
带式运 输机
电动机 潘存云教授研制 减速器
精品课件
转轴
§16-1 概 述
一、轴的用途及分类
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、
链轮、凸轮等。
传递转矩
分类：
按承受载荷分有
类 型 按轴的形状分有
按轴的外形分有
转轴——传递扭矩又承受弯矩。 传动轴——只传递扭矩
精品课件
…
…
有较好的塑性
250
和适当的强度， 可用于一般曲
…
… 轴、转轴。
表16-2 轴的常用材料及其主要力学性能
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
MPa
剪切疲 劳极限
σ-1
许用弯 曲应力 [σ-1]
备注
Q235A
热轧或锻 ≤ 100 后空冷 > 100~250
210 195
40
用于不太重要及受 载荷不大的轴
55 应用最为广泛
60
70
用于载荷较大，而无 大的冲击的重要轴
75 用于很重要的轴
用于重要轴，性能 70 近于40CrNi
38CrMoAlA 调质
20Cr
3Cr13 1Cr18NiTi
QT600-3 QT800-2
渗碳 淬火 回火 调质
淬火
≤ 60 293~321
发动机
传动轴
后桥
潘存云教授研制
精品课件
§16-1 概 述
一、轴的用途及分类
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 传递转矩
分类： 按承受载荷分有
类 按轴的形状分有 型
按轴的外形分有
车厢重力
转轴——传递扭矩又承受弯矩 传动轴——只传递扭矩 心轴——只承受弯矩
自行车 前轮轴
前叉
潘存云教授研制
二、 轴的材料-------刚度、强度、经济性要求：
种 碳素钢：35、45、50、Q235 正火或调质处理。 类 合金钢: 20Cr、20CrMnTi、40CrNi、38CrMoAlA
用途：碳素结构钢因具有较好的综合力学性能，应用较 多，尤其是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。
> 60~100 277~302
> 100~160 241~277
渗碳
≤ 60
56~62
HRC
≤ 100 ≥ 241
≤ 100 ≤ 192
> 100~200
190~270
245~335
930 785 440
835
685 410
785
590 375
640
390 305
835
635 395
530
190
195