1~2
1~2
作者： 潘存云教授
轴向固定由轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈来实现。
齿轮受轴向力时，向右是通过4、5间的轴肩，并由6、7间的轴肩顶在滚动轴承的内圈上； 向左则通过套筒顶在滚动轴承的内圈上。带轮的轴向固定是靠1、2间的轴肩和轴端当圈。
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双向固定
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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圆锥面定位。
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作者： 潘存云教授
二、轴设计的主要内容
设计任务：选材、结构设计、工作能力计算。
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。
工作能力计算： 轴的承载能力验算指的
是轴的强度、刚度和振动稳 定性等方面的验算。
轴的设计过程：
选择材料 结构设计 轴的承载能力验算
轴向力较小时，可采弹性挡圈或紧定螺钉来实现。
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周向固定大多采用键、花键、 过盈配合或型面连接等形式 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。
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键槽应设计成 同一加工直线
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潘存云教授研制 作者： 潘存云教授
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§15-1 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。
分类： 按承受载荷分有
类 型 按轴的形状分有
车厢重力
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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
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前叉
支撑反力
方案一
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方案二
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二、轴上零件的定位 定位方法：轴肩、套筒、圆螺母、挡圈、轴承端盖。 轴肩——阶梯轴上截面变化之处。起轴向定位作用。
套筒
4、5间的轴肩使齿轮在轴上定位，1、 2间的轴肩使带轮定位，6、7间的轴肩 使右端滚动轴承定位。
轴肩
①②
③
④ ⑤⑥ ⑦
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轴的毛坯:一般用圆钢或锻件，有时也用铸钢或球墨铸铁。
如用球墨铸铁制造曲轴和凸轮轴，具有成本低廉、吸振性较好、对应力集中的敏感较低、强度较好等优点。
表15-1 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
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转动心轴 火车轮轴
前轮轮毂 固定心轴
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§15-1 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。
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
一般情况下，直轴做成实心 轴，需要减重时做成空心轴
第15章 轴
§15-1 概 述 §15-2 轴的结构设计 §15-3 轴的计算 §15-4 轴的设计实例
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作者： 潘存云教授
§15-1 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。
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。
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作者： 潘存云教授
轴上零件的装配方案不同，则轴的结构形状也不 相同。设计时可拟定几种装配方案，进行分析与选择。 图示减速器输出轴就有两种装配方案。
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s 潘存云教授研制 a Bc L a
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圆锥圆柱齿轮 二级减速器
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方案二需要一个用于轴向定位的长套筒，多了一 个零件，加工工艺复杂，且质量较大，故不如方案一 合理 。
双圆螺母
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轴端挡圈
轴肩的尺寸要求: r <C1 或 r < R b
h CC11
r
D 潘存云教授研制
d
h
rR R
D
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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)
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240
200
用于不重要或 载荷不大的轴
35 正火
≤100
149 ~187
520
270
…… 广西工学院专用
…
……
…
250
…
有较好的塑性 和适当的强度， 可用于一般曲
… 轴、转轴。 作者： 潘存云教授
§15-2 轴的结构设计
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)
便于零件的装配，减少配合表面的擦伤的措施：
(1) 在配合段轴段前应采用较小的直径；
(2) 配合段前端制成锥度；
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验算合格? N Y
结束
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三、 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
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作者： 潘存云教授
一、拟定轴上零件的装配方案
装配方案：确定轴上零件的装配方向、顺序、和相互 关系。
带式运 输机
电动机 潘存云教授研制
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减速器
转轴
作者： 潘存云教授
§15-1 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。
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
发动机
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传动轴 后桥
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潘存பைடு நூலகம்教授研制
作者： 潘存云教授
§15-1 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。
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
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