缺点：
① 强度低，尤其抗弯强度低 ② 铸造品质不稳定
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第16章 轴
16.1 概述
16.1.2 轴的材料 球墨铸铁
只适合形状复杂轴
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第16章 轴
16.1 概述
16.1.3 轴设计的主要问题
设计计算 结构设计
强度计算 刚度计算 振动、稳定性计算
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第16章 轴
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第16章 轴
16.1 概述
支承回转零件及传递运动和动力的零件
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第16章 轴
16.1 概述
16.1.1 轴的分类 按外形不同分类
按承载情况不同分类
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第16章 轴
16.1 概述
16.1.1 轴的分类 按外形不同分类
直轴 曲轴 钢丝软轴
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第16章 轴
目的： 防止因弯曲、扭转变形过大而影响机器正常运转
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第4篇 轴、轴承、联轴器
第16章 轴
第16章 轴
重点：
阶梯轴的结构设计 阶梯轴的强度、刚度计算方法 轴毂联接
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第16章 轴
难点：
阶梯轴的结构设计 轴的疲劳强度校核
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第16章 轴
16.1 16.2 16.3 16.4 16.5 16.6
概述 轴的结构设计 轴的强度计算 轴的刚度计算 轴的临界转速 提高轴的强度、刚度和减轻重量的措施
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第16章 轴
16.1 概述
M
16.1.1 轴的分类
按承载情况不同分类
转轴 心轴 传动轴
转动心轴 固定心轴
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第16章 轴
16.1 概述
16.1.1 轴的分类
按承载情况不同分类
转轴 心轴 传动轴
M
只受T不受M
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第16章 轴
16.1 概述
16.1.2 轴的材料
16.1 概述
16.1.2 轴的材料 碳钢
常用的牌号： 30~50号钢
调质（也有正火处理）
最常用45钢
不重要场合可用Q234-275钢
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第16章 轴
16.1 概述
16.1.2 轴的材料 合金钢
优点：
① 可淬性好 ② 可做大尺寸轴 ③ 有一些特殊性能：
耐磨、抗高温、耐腐蚀
缺点：
① 对应力集中敏感 ② 价格昂贵
要求：
1、抗疲劳强度性能好，应力集中小 2、轴颈、轴头有足够强度，耐磨性好 3、有良好加工工艺性和热处理性能 4、价格便宜
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第16章 轴
16.1 概述
16.1.2 轴的材料 碳钢
优点： ① 价格便宜 ② 对应力集中不敏感
缺点：
① 可淬性差 ② 不适合做大尺寸轴
Page 21Biblioteka 第16章 轴16.1.1 轴的分类
直轴
按
截 面
光轴
形
状
不
阶梯轴
同
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第16章 轴
16.1 概述
16.1.1 轴的分类
直轴
按
截 面
实心轴
形
状
不
空心轴
同
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第16章 轴
16.1 概述
16.1.1 轴的分类
直轴
按
截 面
实心轴
形
状
不
空心轴
同
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第16章 轴
16.1 概述
16.1.1 轴的分类
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第16章 轴
16.1 概述
16.1.2 轴的材料 合金钢
常用的牌号：
一般场合
中碳合金钢
重要场合(冲击载荷、震动等） 低碳合金钢 12CrNi2,40cr
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第16章 轴
16.1 概述
16.1.2 轴的材料 球墨铸铁
优点：
① 易成形，易铸造 ② 对应力集中不敏感 ③ 有良好的吸振性、耐磨性 ④ 价格便宜
16.1 概述
16.1.1 轴的分类 按外形不同分类
直轴 曲轴 钢丝软轴
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第16章 轴
16.1 概述
16.1.1 轴的分类 按外形不同分类
直轴 曲轴 钢丝软轴
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第16章 轴
16.1 概述
16.1.1 轴的分类
直轴
按
截 面
光轴
形
状
不
阶梯轴
同
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第16章 轴
16.1 概述
16.1 概述
16.1.3 轴设计的主要问题
设计计算 结构设计
零件的安装、固定、定位 轴上零件的固定 毛坯制造、轴的加工、热处理 轴的检测、探伤
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第16章 轴
16.1 概述
16.1.3 轴设计的主要问题
开始
选择材料 热处理方式
估算 直径
结构 设计
N
强度
Y
刚度 计算
稳定性
绘制 零件图
N
结束
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第16章 轴
16.2 轴的结构设计
16.2.1 轴的毛坯
车制圆钢 尺寸较小，截面尺寸变化大
锻造毛坯 尺寸较大，大批量生产，重要场合
铸造毛坯 形状复杂轴，应用很少
空心轴
强度好，质量小，制造较复杂
焊接毛坯 小批量
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第16章 轴
16.2 轴的结构设计
16.2.3 零件在轴上的固定
按承载情况不同分类
转轴 心轴 传动轴
M
既受M又受 T
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第16章 轴
16.1 概述
16.1.1 轴的分类
按承载情况不同分类
转轴 心轴 传动轴
M
只受M不受 T
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第16章 轴
16.1 概述
M
16.1.1 轴的分类
按承载情况不同分类
转轴 心轴 传动轴
转动心轴：轴转动 固定心轴：轴固定
设计轴结构草图的步骤 1、传动件的受力分析 2、估算轴受扭段的最小直径 3、决定各段直径 4、决定各段长度（装配图才可决定）
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第16章 轴
16.3 轴的强度设计
复习：轴的力学模型和受力分析
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第16章 轴
16.3 轴的强度设计
16.3.2 按许用弯曲应力计算
步骤
1）画出轴的空间力系图；（分解为水平面分力和垂直面分力） 2）计算水平面和垂直面上的弯矩并作出弯矩图； 3）计算合成弯矩M并作出弯矩图； 4）计算转矩M T并作出转矩图； 5）计算当量弯矩M ，绘出当量弯矩图。 6）根据当量弯矩图找出危险截面，进行轴的强度校核。
课本P311
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第16章 轴
16.2 轴的结构设计
16.2.4 结构草图画法
已知条件 1、轴的转速 n (r/min) 和传递的功率 P (kW) 2、传动件主要参数尺寸 3、轴承类型和形式 4、轴的装配草图
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第16章 轴
16.2 轴的结构设计
16.2.4 结构草图画法
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第16章 轴
16.3 轴的强度设计
16.3.2 按许用弯曲应力计算
M M 2 (T )2
T
r 1
r 0
[ 1b ] /[ 1b ] 1 [ 1b ] /[ 0b ] 1
r 1
[ 1b ] /[ 1b ] 1
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第16章 轴
16.4 轴的刚度