销联接——用于固定不太重要，受力 不大，但同时需要轴向固定的零件。
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五、轴的结构工艺性 ——便于加工、测量、维修及轴上零件的拆装
一）轴的加工工艺性要求 1. 不同轴段的键槽，应布置轴的同一母线上，以减少键槽加工
时的装卡次数；
a. 正确结构
b.不正确结构
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2.需磨制轴段时，应留砂轮越程槽；需车制螺纹的轴段，应 留螺纹退刀槽。
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三、轴上零件的轴向固定
一）零件轴向固定的目的
防止零件沿轴向窜动，确保零件轴向准确位置。
二）常用轴向固定 1.轴肩（或轴环） 由
定位高度h 过渡圆角r
组成
r
r
h
h
D d
D d
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轴肩
轴环
25
r
h
b
h
r
R
D c
d D
d
轴肩
轴环
特点：定位可靠，能承受较大的轴向载荷，用于各类零件的轴
d——轴的直径，mm；
n——轴的转速，r/min。
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对实心圆轴，设计计算式：
3
d
9.55106
0.2[T ]
3
P
3
C
n
P n
mm
C——与轴的材料和承载情况有关的系数。
计算说明：
1）求得的d为受扭部分的最小直径，通常为
轴端；
2）该轴段有键槽适当加大直径，单键槽增
大5%，双键槽增大10%，将所计算的直径
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4.改善轴的表面质量 表面粗糙度和表面强化处理会对轴的疲劳强度产生影响。
1）表面愈粗糙疲劳强度愈低； 提高表面粗糙度。 2）表面强化处理的方法有：
▲ 表面高频淬火； ▲ 表面渗碳、氰化、氮化等化学处理； ▲ 碾压、喷丸等强化处理。
通过碾压、喷丸等强化处理时可使轴的表面产生预压应 力，从而提高轴的疲劳能力。
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六、提高轴强度和刚度的措施
1.减小应力集中
合金钢对应力集中比较敏感，应加以注意。
轴的应力集中 发生的位置
a）截面尺寸变化处的应力集中 b）过盈配合处的应力集中
c）小孔处的应力集中
a）截面尺寸变化处 2021的/2/4应力集中
b）过盈配合处的应力集中
c）小孔处的应力集中
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减小应力集中的措施：
铸造毛坯 形状复杂的轴、空心轴等
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四、轴设计的主要问题与设计特点 失效形式：1、疲劳破坏— 疲劳强度校核。
2、变形过大— 刚度验算（如机床主轴）。 3、振动折断— 高速轴，自振频率与轴转速接近。
4、塑性变形— 短期尖峰载荷— 验算屈服强度。 设计的主要问题：
1、合理的结构设计— 保证轴上零件有可靠的 工作位置，装配、拆卸方便，周向、轴向固 定可靠，便于轴上零件的调整；
1）用圆凹槽；
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
d/4
B
r
d
卸载槽
过渡肩环
凹切圆角
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4）避免相邻轴径相差太大；
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2.合理布置轴上零件，改善轴的受力情况
联轴器
轴颈
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轴身
轴头
轴颈
轴身
轴头
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装配方案的比较：
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二、各轴段直径和长度的确定 1、d：由载荷→dmin→由结构设计要求确定各段的d。 2、L：由轴上零件相对位置及零件宽度决定，同时考虑： 1）轴段长比轮毂宽小2~3mm——可靠定位。 2）传动件、箱体、轴承、联轴器等零件间距离(查手册)。
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6．弹性挡圈-----结构简单，但在轴上需切槽，会引起应力 集中，一般用于轴向力不大的零件的轴向固定。
B
弹性挡圈
l
注意：零件宽度B > 轴长度l ，取l = B-（2~3）mm
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7．紧定螺钉----结构简单，可兼作周向固定，传递不大的 力或力矩，不宜用于高速。
向定位和固定。
注意事项：
1）轴的过渡圆角半径r—— 应小于轴上零件的倒角C 或圆角 半径R；
220）21/2轴/4 环宽度b—— b1.4h ≥ 10 mm
26
r
h
b
h
r
R
D c
d D
d
3）轴肩轴 环高度h
轴肩
轴环
定位轴肩：高度h>C(或R) ,通常取h=(2～3)C或(2
～3)R或h=0.07d+(2～3) mm
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二、按经验公式估算轴径
对高速轴： d＝(0.8－1.2)D
对低速轴：
其中，D为电机轴径 d＝(0.3－0.4)a 其中，a为同级齿轮中心距
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§5-3 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.轴和轴上零件应有确定的位置和可靠固定；
线沿该轴轴线走过一段距离，则该轴传递转矩。
如何判断轴是否承受弯矩：
该轴上除联轴器外是否还有其它传动零件，
若有则该轴承受弯矩，否则不承受弯矩。
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8
2、按轴线形状分 光轴
直轴 阶梯轴
又可分为实心、空心（加工困难）
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9
曲轴：发动机专用零件
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10
钢丝软轴：轴线可任意弯曲，传动灵活。
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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。
轴 齿轮 套筒
滚动轴承
1
2
3
错误分析图
错误原因：
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 — 2021/2/4 轴端无倒角，轴承不便安装。
50
机械基础轴类零件
第五章 机械零件——轴
§5-1 概述 §5-2 轴径的初步估算 §5-3 轴的结构设计 §5-4 轴的强度和刚度计算
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2
§5-1 概述
一、轴的主要功用 1、支承轴上回转零件（如齿轮） 2、传递运动和动力
3、受弯矩，抵抗变形，保证轴上零件正常工作。
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3
二、轴的分类
滚动轴承：轴肩高度<滚动轴承内圈高度
非定位轴肩：为使零件装拆方便，
取h=(1～2)mm
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2．套筒----常用于两个距离相近的零件之间，起定位和固 定的作用。套筒与轴之间配合较松，不宜用于转速较高 的轴上。
套筒
B
l
注意：轮毂宽度B > 轴头长度l，取l = B -（2~3）mm
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锥面
止动垫片
螺钉
轴端挡圈
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5．圆螺母与止动垫圈----固定可靠，可承受较大的轴向力，
但需切制螺纹和退刀槽，会削弱轴的强度。常用于轴上两零件
间距较大处，也可用于轴端。
B
圆螺母
l
止动垫圈
注意：零件宽度B > 轴长度l ，取l = B-（2~3）mm
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为防松，需加止动垫圈或使用双螺母。 止动垫圈
紧定螺钉
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必须注意： 1）轴上零件一般均应作双向固定，可将各种方法联合使用。 2）保证固定可靠，防止过定位，L轴段长度=B轮毂宽-(2~3)mm。
2~3
2~3
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四、轴上零件的周向固定
一）零件周向固定的目的 使零件能同轴一起转动，传递转矩。 二）常用周向固定
周向固定大多采用键、花键、过盈配合或销等联接形式来 实现。
1）使弯矩分布合理——把轴、毂配合分成两段，减小最大弯 矩值。
F
F
不合理结构
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合理结构
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2）使转矩合理分配
输出轮 输入轮
1
输出轮 输入轮 输出轮
Tmax= T2 + T3 + T4
Tmax= T3 + T4
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不合理的布置
合理布置
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3）改进轴上零件结构，减轻轴的载荷
1、按承载情况分 转轴：既传递转矩（T）、又承受弯矩（M）
如：减速器中的轴。
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4
传动轴：只受转矩，不受弯矩M=0，T≠0 如：汽车中联接变速箱与后桥之间的轴。
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5
心轴：只承受弯矩（M），不传递转矩（T=0） 转动心轴：轴转动 固定心轴：轴固定 问：火车轮轴属于什么类型？
0.8
砂轮越程槽
螺纹退刀槽
3.相近直径轴段的过渡圆角、键槽、越程槽、退刀槽尺寸
2021/2/4 尽量统一。
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二）轴上零件装配工艺性要求 1.轴的配合直径应圆整为标准值。 2.轴端应有cX45º的倒角。 3.与零件过盈配合的轴端应加工出导向锥面。
°
°
a）倒角 4.装配段不宜过长。
b）导向锥面
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2021/2/4
键槽应设计成同一加工直线。
键联接——制造简单，装拆方便。
用于传递转矩较大，对中性要求一
般的场合，应用最为广泛。
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