9.4轴毂联接
轴毂联接的主要功能是使轴与轴上零件作 周向固定以传递转矩。 常用的有键、花键、过盈、弹性环、型面、 销、紧定螺钉联接等。
9.4轴毂联接
一、键联接
1.类型及其选择
平键 键 半圆键 楔键
普通平键 导向平键 滑键
普通楔键
钩头楔键
键联接
返回
键联接
A型导向平键
返回
键联接
返回
键联接
返回
轴上某些轴段长度取决于传动零件与轴承之间的距离。 ②③⑥
9.2轴的结构设计
例：分析图示轴系，确定轴各段直径和长度的主要依据。
9.2轴的结构设计
轴承采用脂润滑。
9.2轴的结构设计
1.缺少密封装置； 2.缺少垫片，不能调整轴承间隙； 3.缺少挡油环； 4.锥齿轮与轴缺少键联接； 5.锥齿轮轴向固定不可靠；6.右轴承不能装配； 7.右轴承外圈缺少固定； 8.左轴承外圈缺少固定。
9.2轴的结构设计
9.2轴的结构设计
轴颈－轴上与轴承配合的部分轴段，③⑦ 轴头－与传动零件轮毂配合的轴段，①④ 轴肩－相邻直径变化处
轴环－两侧都是递减轴肩且长度较小，⑤
9.2轴的结构设计
二、应考虑的主要问题
1.轴及轴上零件的定位和 固定 ⑴轴的定位和固定 图a ⑵轴上零件的定位和固定
①轴向定位和固定
②求出水平面上和垂直面上的支承反力
⑵绘出轴的弯矩图
①水平面的弯矩
②垂直面弯矩 ③合成弯矩
9.3轴的计算
9.3轴的计算
⑶绘出轴的转矩T图 ⑷计算危险剖面的当量弯矩Me
M e M T
2
2
⑸按当量弯矩Me计算轴的直径
Me d3 0.1 1b
9.3轴的计算
二、轴的刚度校核 目的：防止弯曲、扭转变形过大而影响机器正常运转， 这是工程上不允许的。 例：
要车制螺纹，需要退刀槽；进行磨削加工要有砂轮越 程槽。 键槽应置于同一直线上。
9.2轴的结构设计
三、确定轴各段直径和长度 1.确定各段直径 由估算轴的最小直径，根据轴的结构要求定出阶 梯轴其他各段直径。 轴头轴颈按国标取圆整尺寸，安装滚动轴承的轴 颈直径必须按滚动轴承的内径选取。
轴上安装其他标准件部位的轴颈，也应取相应的 标准值。
9.2轴的结构设计
9.2轴的结构设计
1）左端联轴器无周向定位；2）左端盖无密封；3）左轴承 无法装配；4）小齿轮无法加工完整；5）右轴承外圈左侧 多余固定；6）右端轴承右侧缺少固定；7）右端轴承无法 拆卸。
9.2轴的结构设计
轴承采用脂润滑。
9.2轴的结构设计
1）轴与端盖接触；2）套筒与轴承外圈接触；3）套筒顶 不住齿轮；4）联轴器没轴向固定及定位；5）联轴器没 周向固定；6）此弹性圈没有用；7）精加工面过长，且 装拆轴承不便； 8）联轴器孔未打通；
9.2轴的结构设计
9）箱体端面加工面与非加工面没有分开；10）轴肩太高， 无法拆卸轴承；11）键过长，套筒无法装入；12）无调整 垫片，无法调整轴承间隙；13）轴承脂润滑无挡油环
9.3轴的计算
轴的主要失效形式： 疲劳断裂、过大的弹性变形。
一般用途的轴，其强度计算方常用以下两种 方法：
①按扭转强度条件计算；
第九章 轴和轴毂联接
§9.1 轴的类型和材料 §9.2 轴的结构设计 §9.3 轴的计算 §9.4 轴毂联接
9.1轴的类型和材料
轴是用来支撑回转零 件、传递运动和动力 按轴心线形状分 几何轴线在 所有回转零件都必须 同一条直线 由多组钢 直轴 支撑在轴上。 几何轴线不 上的轴 丝分层卷 在同一条直 曲轴 绕而成， 线上的轴 有良好的 钢丝软轴 挠性 一、轴的类型
光轴
9.1轴的类型和材料
二、轴的材料 价格便宜，对应力 具有较高的机械强度，更 集中敏感性小，为 ① 碳素钢 好的淬火性能，所以，在 了保证机械性能， 常用30、40、45号钢 传递大功率、减轻重量、 应进行调质或正火 易做成复杂的外形，价 提高轴颈耐磨性时采用。 ② 合金钢 处理。 廉，具有良好的吸振性 40Cr、40CrNi、20Cr、20Cr2Ni4A、 和耐磨性，对应力集中 38SiMnMo 敏感性较低，但铸造品 质难控制，可靠性较差 ③ 铸铁
计算 刚度：指轴所受载荷与受载后产生的弹性变形比值

弯曲变形指标：挠度 y、转角 扭转变形指标：扭转角
9.3轴的计算
刚度条件： ymax [ y]
max [ ]
max [ ]
式中： ]、 ]、 ] 许用挠度、许用转角、 许用扭转角。 [ y [ [ ymax、 max、 max 最大值查手册。
②按弯扭合成强度计算。
9.3轴的计算
1.按扭转强度条件计算 适用于传动轴的强度计算及初步估算转轴的直径以 便进行结构设计。 实心圆剖面传动轴
T 9.55 106 P 强度条件 T [ T ] 3 WT 0.2d n
设计式
MPa
9.55 10 P P 3 d 3 C 0.2[ T ]n n
9.1轴的类型和材料
按传递载荷分
弯矩
心轴
√
转矩
× √
传动轴 ×
转轴
√
√
9.1轴的类型和材料
按轴的外形分 形状简单， 阶梯轴 加工方便， 轴上零件装 空心轴 能满足定位 配定位困难 和装配方便 实心轴 的需要 轴的设计，一般是根据工作条件先选择合适的材 料，然后估计轴的直径并进行轴的结构设计，再校核 计算轴的强度。对于有刚性要求的轴，还要进行刚度 计算。对于高转速轴，还应考虑其振动稳定性。
轴肩、套筒等 ②周向定位和固定
轴毂联接
9.2轴的结构设计
轴上零件的定位和固定方法
9.2轴的结构设计
9.2轴的结构设计
9.2轴的结构设计
例：分析图中所示轴系中轴上零件的定位和固定方法。
9.2轴的结构设计
2.提高轴的强度和刚度
轴和轴上零件的结构，轴上零件的布置对轴的强度和 刚度有很大影响。
为了减小应力集中，提高轴的疲劳强度，阶梯轴相邻 轴段直径不宜相差过大，轴径变化处通常以圆角过渡， 并尽可能采用较大的圆角半径。 键槽不应开到圆角处；必须在轴上开横孔时，孔边要 倒圆，以避免应力集中过大。 改进轴上零件的结构可以减小轴所承受的弯矩，从而 提高轴的强度和刚度。
6
9.3轴的计算
2.按弯扭合成强度条件计算 适用于转轴的强度计算。 按第三强度理论： 强度条件
2 e b2 4 T b
引入应力折算系数
M e M 2 T
e
Me W
3
2
M 2 T 0.1d
2
1b
或 e
1 W
结构 轴——花键轴：沿轴向均布多个键齿(外花键) 轮孔——花键孔：毂孔周向均布多个键槽(内花键)
工作面：齿侧面 根据齿形不同，分为矩形花键、渐开线花键和 三角形花键。
9.4轴毂联接
三、型面联接
四、过盈联接 利用过盈配合 五、弹性环联接
键联接
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键联接
9.4轴毂联接
2.平键联接的强度校核 ⑴键的材料
p 600MPa的碳素钢，常用45钢
20钢、Q235A—用于轮毂为非金属或非铁金 属材料
⑵尺寸选择
键截面尺寸 b、h—按轴的直径d从标准中查取 键长L——参照轮毂长从标准中选取,L=轮毂长 －(5~10)mm
⑶强度校核 主要失效形式
较弱零件工作面压溃——静联接 磨损——动联接
9.4轴毂联接
设：载荷沿键长均布,圆周力 Ft=2T/d
k—键与轮毂键槽 的接触高度k=h/2
4T 挤压强度条件： p p dlh

t t
4T 限压条件： p p dlh
9.4轴毂联接
二、花键联接
QT600—3、QT800—2 选择轴的材料和热处理方式时，主要考虑强度 和耐磨性，而不是轴的弯曲和扭转刚度。
9.2轴的结构设计
轴的结构应满足使用要求，保证轴和轴上零件具 有确定的工作位置；应有利于提高轴的强度和刚 度；还应具有良好的加工和装配工艺性。 进行轴的结构设计时，首先要从传动要求和传动 路线来考虑轴上零件的布置，拟定合适的装拆方 案。 然后以强度初步设计估算的轴径为基础，分别确 定轴上零件的轴向及周向定位、固定方法，逐一 确定处轴的各部分直径和长度，设计出结构合理、 工艺性良好的轴。
M 2 T 1b
2
设计式
Me d3 0.1 1b
9.3轴的计算
例9-3： 轴强度计算的一般顺序
1.初步估算轴径
d C3 P n
2.进行轴的结构设计
9.3轴的计算
3.按弯扭合成强度计算法校核轴的强度 ⑴绘出轴的计算简图 ①求出轴上载荷，并将空间受力图分解为水平 面、垂直面受力图
9.2轴的结构设计
9.2轴的结构设计
3.轴的结构工艺性(重点)
满足加工、装拆的要求。
安装轴上的零件时，应能使其无过盈地到达装配轴 段。
为便于轴上零件的装配，轴端部、轴颈和轴头的端 部应有倒角，一般为45°。
当零件和轴采用过盈配合时，轴上可设导向锥。
9.2轴的结构设计
轴肩的高度在保证可靠定位的前提下，要给轴上零件 的拆装留有余地。如用滚动轴承定位，轴肩高度应小于 轴承内圈端面高度。
9.2轴的结构设计
轴肩由定位面和内圆角组成
b h h C
d
D
轴肩处
r C或R
定位轴肩h (0.07 ~ 0.1)d， 非定位轴肩，h可取较小值
D
d
9.2轴的结构设计
轴段直径的确定
9.2轴的结构设计
2.确定各段长度