2. 尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽; 3. 重要结构可增加卸载槽B、过渡肩环、凹切圆角、
增大圆角半径。也可以减小过盈配合处的局部应力。
30˚
B R d/4
B位置d/4
r
d 卸载槽 也可以在轮毂上增加卸载槽 .
过渡肩环
凹切圆角
轴系结构设计中常见错误实例分析
指出图示结构设计的错误，并绘出正确的结构图。
2.多个键应位于 同一母线上
正确答案
.
§14-4 轴径的初步设计
一、按扭转强度计算
根据轴所传递的扭矩进行初步计算。强度条件为：
3 — 缺少键联接，齿轮未周向固定。
.
1
2, 3
4
错误原因：
1.螺母无法安装； 2.应有螺纹退刀槽； 3. 轴承宽度应比轴段长度大2~3mm； 4.轴肩高度应低于轴承内圈高度。
正确答案
.
1
2
3 1. 轮毂宽度上插键槽； 2.套筒无法安装； 3. 轴颈处不应有键槽。
.
正确答案
2 1
1.左侧键太长， 套筒无法装入
轴端挡圈
轴肩的尺寸要求: r <C1 或 r < R b
h CC11 D
r d
h D
rR R
d
h≈(0.07d+3)~(0.1d+5)mm b≈1.4h(与滚动轴承相配合.处的h和b值,见轴承标准)
轴向力较小时，可采弹性挡圈或紧定螺钉来实现。
周向固定大多采用键、花键、或过盈配合等联接形 式来实现。为了加工方便，键槽应设计成同一加工直线
上，且紧可能采用同一规格的键槽截面尺寸。
键槽应设计成同一加工直线
.
四、改善轴的受力状况，减小应力集中 1.改善受力状况
输出 输入 输出
方案 a
T 方案b
Q
Q
输出 输出 输入
T1
合理
T2
Tmax = T1
T2
T1+T2 T1
. 不合理
T1+T2
Tmax= T1+T2
2.减小应力集中 合金钢对应力集中比较敏感，应加以注意。 应力集中出现在截面突然发生变化的。 措施： 1. 用圆角过渡；
机械设计基础
第十四章 轴
.
自用盘编号JJ321002
第14章 轴
要解决的问题： ➢ 结构问题—确定轴的形状和尺寸 ➢ 强度问题—防止轴发生疲劳断裂或塑性
变形 ➢ 刚度问题—防止轴发生过大的弹性变形 ➢ 振动稳定性问题—防止轴系发生共振
.
§14-1 轴的功用和类型
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
前轮轮毂
支撑反力 火车轮轴
固定心轴
.
§14-1 轴的功用和类型
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
分类：
转轴---传递扭矩又承受弯矩
按承受载荷分有： 传动轴---只传递扭矩
类
心轴---只承受弯矩
型
直轴
按轴的形状分有：
.
§14-1 轴的功用和类型
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
轴的毛坯:一般用圆钢或锻件，有时也用铸钢或球墨铸铁。
表14-1 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
用于不重要或
200
载荷不大的轴
35 正火
≤100
149 ~187
520
.
270
有较好的塑性
型
直轴 本章只研究直轴
按轴的形状分有： 曲轴
钢丝软轴
设计任务：选材、结构设计、强度和刚度设计、确 定尺寸等
.
§14-2 轴的材料 为了改善力学性能
种 碳素钢：35、45、50、Q235 正火或调质处理。 类 合金钢: 20Cr、20CrMnTi、40CrNi、38CrMoAlA等
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。
2.轴和轴上零件要有准确的工作位置；(定位) 3.各零件要牢固而可靠地相对固定；(固定) 4.改善应力状况，减小应力集中。
轴端挡圈 带轮 轴承盖 套筒 齿轮 滚动轴承
典型 轴系 结构
.
一、制造安装要求 为便于轴上零件的装拆，一般轴都做成从轴端逐
渐向中间增大的阶梯状。零件的安装次序 装零件的轴端应有倒角，需要磨削的轴端有砂轮越程槽， 车螺纹的轴端应有退刀槽。
250
和适当的强度， 可用于一般曲
轴、转轴。
§14-3 轴的结构设计
典型轴系结构
轴承盖 滚动轴承 齿轮
滚动轴承 轴承盖 键槽
联轴器
轴颈
轴身
轴头 . 轴颈
轴身
轴头
.
自用盘编号JJ321002
设计任务：使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。 设计要求：1.轴应便于制造，轴上零件要易于装拆；(制造安装)
倒角
①②
③
④ ⑤⑥ ⑦
.
二、轴上零件的定位 轴肩----阶梯轴上截面变化之处。 零件的轴向定位由轴肩或套筒来实现。
套筒
轴肩
.
三、轴上零件的固定 轴向固定由轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈来实现。
双. 向固定
无法采用套筒或套筒太长时，可采用双圆螺母加以固定。 装在轴端上的零件往往采用轴端挡圈固定。
双圆螺母
传动轴
后桥
.
§14-1 轴的功用和类型
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
分类：
转轴---传递扭矩又承受弯矩
按承受载荷分有： 传动轴---只传递扭矩
类 型
心轴---只承受弯矩 按轴的形状分有：
转动心轴 固定心轴
自行车
车厢重力
前轮轴
前叉
转动心轴
问题：自行车前轮轴 属于什么类型？
分类：
转轴---传递扭矩又承受弯矩。
按承受载荷分有：
类 型 按轴的形状分有：
带式运 输机
电动机
减速器 . 转轴
§14-1 轴的功用和类型
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
分类：Βιβλιοθήκη 转轴---传递扭矩又承受弯矩。按承受载荷分有： 传动轴---只传递扭矩
类
型 按轴的形状分有：
发动机
分类：
转轴---传递扭矩又承受弯矩
按承受载荷分有： 传动轴---只传递扭矩
类
心轴---只承受弯矩
型
直轴
按轴的形状分有： 曲轴
.
§14-1 轴的功用和类型
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
分类：
转轴---传递扭矩又承受弯矩
按承受载荷分有： 传动轴---只传递扭矩
类
心轴---只承受弯矩
轴 齿轮 套筒
滚动轴承
1
2
3
错误原因： 错误分析图
正确结构图
1 — 缺少键联接，齿轮未周向固定； 2 — 轴头配合长度等于齿轮轮毂宽度，齿轮固定不可靠； 3 — 轴端无倒角，轴承不便安装。
.
连轴齿轮
齿轮
12
32
错误分析图
正确结构图
错误原因： 1 — 连轴齿轮两端无倒角轮廓线；
2 — 齿轮左右两端均未轴向固定；