1、各轴段直径确定
a) 按扭矩估算轴段直径d min
d
3
5 9.55 106 P
[ T ]n

A0 3
P n
A0——轴的材料系数,查手册
b) 按轴上零件安装、定位要求确定各段轴径。
注意：①与标准零件相配合轴径应取标准值 ②同一轴径轴段上不能安装三个以上零件
2、各轴段长度 ①各轴段与其上相配合零件宽度相对应
七、轴的刚度验算
1、弯曲刚度
挠曲线方程：
d2y dx 2

M (x) EI
挠 度： y [ y ]
偏转角： [ ]
2、扭转刚度
TL
GIP
M
一般传动轴，许用扭转角 [] 0.5 ~ 1 / m 精密传动轴： [] 0.25 ~ 0.5 / m
2、滑动轴承 1）滑动轴承的主要类型和结构 一、整体式径向滑动轴承
二、剖分式径向滑动轴承
三、自动调心式：轴瓦外表面做成球形
1、零件的轴向定位 目的：1、使零件有固定的轴向位置 2、承受轴向载荷
轴承端盖：对轴承外圈轴向定位，使轴有确定 的轴向工作位置
轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置
弹性挡圈
锁紧挡圈、紧定螺钉或销
圆锥面（+挡圈、螺母）
2、零件的周向定位 1）键
2）花键
3）紧定螺钉、销
4）过盈配合
三)、各轴段的直径和长度的确定
1）闷盖无螺钉连接，无调整垫片或调整螺钉调整轴承间隙。 2）轴肩过高，无法拆卸轴承；轴承用脂润滑而齿轮啮合油飞溅到轴承上，无
挡油板。
3）轴上键槽不在同一母线上。 4）轴上齿轮（或其他零件）两边都用轴环（肩）固定，无法装配。 5）过渡配合零件装卸距离过长。 6）透盖上无密封。 7）透盖与轴不能直接接触，应留缝隙。 8）转动零件与转动零件不能作相互定位。 9）键槽过长。 10）轮毂宽度应大于相配合的轴段长度。 （指出1项给3分，满分为20分）
行星轮均匀布置，使太阳轮只受转矩不受弯矩。
五）改进表面质量提高轴的疲劳强度
①改进轴的表面粗糙度→提高轴的疲劳强度→高强度 材料轴更应如此
②表面强化处理（高频淬火、表面渗碳、氰化、氮 化、喷丸、碾压）使轴的表层产生预压应力→提高 轴的抗疲劳能力。

五、轴的结构工艺性 1）轴肩圆角r ：避免应力集中，查标准（手册）
注意： 防止过定位！ L轴段长度=B轮毂宽-(2～3)mm
②考虑零件间适当的间距：转动零件与静止零 件之间必须有一定的间隙
四、提高轴的强度、刚度和减轻轴的重量的措施
一）改进轴的结构，减少应力集中 应力集中源：打孔，切螺纹，沟槽（键槽，砂轮越程 槽…），过盈配合处
措施： 1）轴径变化平缓 2）增大轴的过渡圆角r； 3）当过渡圆角不能增大时，内凹圆角 4）过渡肩环
内凹圆角
过渡肩环
二）合理布置轴上零件以减少轴的载荷
1、轴上传动件尽量靠近支承，并避免使用悬臂支承形
式，以减少轴所受的弯矩。
2、扭矩由一个传动件输入，几个传动件输出时，应将输
入件放在中间。
输入件
不合理
合理
三）改进轴上零件的结构，减小轴的载荷
合理 轴仅受弯矩,不受转矩
不合理 即受弯又受扭
四）选择受力方式以减小轴的载荷，改善轴的强 度和刚度
多个圆角尽可能取相同值，以减少加工中更换刀具的次数。
2）轴端倒角：便于装配，去毛刺 3）装配轴段不宜过长
3）砂轮越程槽 4）螺纹退刀槽
5）同一轴上键槽位于圆柱同一母线上，且取相同尺寸
07年考题（综合应用题20分）——指出图示轴系结 构设计中的错误，在错误之处标出数字作记号，分 别按数字记号说明其错误原因。
六、轴的强度计算
按扭转强度条件计算 用于：①只受扭矩或主要承受扭矩的传动轴的强度计算
②结构设计前按扭矩初估轴的直径dmin
强度条件
T
T WT
9.55 106
0.2d 3
P n
[ T ]
设计公式
d 3
5 9.55 106 P
[ T ]n

A0 3
P n
许用扭转剪应力 （N/mm2），查手册
3.温升 温升将引起热变形使主轴伸长，轴承间隙变化，降低了 加工精度；温升也会降低润滑剂的黏度，恶化润滑条件。
对高精度机床应研究如何减少主轴组件的发热， 如何控温等 4.抗振性：指其抵抗受迫振动和自激振动而保持平稳运 转的能力
主轴的振动将降低甚至恶化工件的表面质量，限制 机床能力的充分发挥，增大机床的噪声。 5.精度保持性 机床的主轴组件必须有足够的耐磨性，才能长期保持精度。
A0——轴的材料系数,查手册
d
3
5 9.55 10 6 P [ T ]n

A0 3
P n
轴上有键槽时：
放大轴径：一个键槽：3~5%
二个键槽：7~10%
取标准植
对于空心轴：
P
d A0 3 n(1 4 )


d1 d
0.5 ~
0.6
d1—空心轴的内径
如轴上有键槽，则d放大：3~5%（1个） ； 7~10%（2个）取整
按轴线形状分 直轴： 光轴 阶梯轴
曲轴：
空心轴和钢丝软轴
三、轴的结构设计
要求： ①轴和轴上零件要有准确、牢固的工作位置 ②轴上零件装拆、调整方便 ③轴应具有良好的制造工艺性等 4、尽量避免应力集中
一）拟定轴上零件的装配方案 原则：1）轴的结构越简单越合理 2）装配越简单、方便越合理
二）轴上零件的定位
八、主轴系结构的设计 主轴系一般包括主轴和主轴轴承两大部分。 主轴是指直接驱动和支承刀具、工件的轴。
一）、对主轴组件的基本要求
1.旋转精度： 指机床空载时，低速转动主轴，此时在主轴安装工件或 刀具部位的定心表面(如车床轴端的定心短锥、锥孔，) 上测得的径向跳动、端面跳动和轴向窜动值的大小。
旋转精度取决于各主要件(如主轴、轴承、壳体孔等)的 制造、装配和调整精度 2.刚度 影响刚度的因素很多，如主轴的尺寸和形状，滚动轴承 的型号、数量、预紧和配置形式，前后支承的跨距和主 轴前悬伸量，传动件的布置方式等
3.1 新产品设计程序 3.2 机械系统设计概论 3.3 机械零部件设计 3.6 现代机械设计方法
3.3机械零、部件设计
3.3.3轴与轴承设计
1、轴
一、功用： 1）支承回转零件；2）传递运动和动力
二、分类： 按承载情况分：
转轴——扭矩和弯矩
心轴——只受弯矩,不传递转矩（T=0）。
传动轴——主要受扭矩