但是使轴径增大，引起应力集中。
轴肩
轴环
§10.2 轴的设计
轴肩的尺寸要求: 轴圆角半径r <轴上零件倒角尺寸C <轴间高度h
或轴圆角半径r <轴上零件圆角半径R<轴间高度h
b
h CC DD
rr dd
rR
h
R
D
d
一般，定位轴肩： h≈(0.07~0.1)d 非定位轴肩:h(0.5~3)mm 轴环宽度:b1.4h
2. 合金钢
重要的轴 ➢耐磨性要求高：12CrNi、20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢， 轴颈渗碳淬火 ➢高速重载：40Cr、40CrNi、35CrMo等合金钢，表面淬火、 调质
形状复杂的轴：QT600、ZG45
3. 铸钢或球墨铸铁 常用来制作曲轴、凸轮轴，具有成本低、吸振性好、 对应力集中敏感性小、强度较好等优点。
P n
[ ]
16
查表10-1
实心轴的直径为： d 3 9.55106 P 3 9.55106 3 P C 3 P
0.2[ ] n
0.2[ ] n n
为了计及键槽对轴的削弱，可按以下方式修正轴径
有一个键槽 轴径增大4%
有两个键槽（180°） 轴径增大10%
§10.2 轴的设计
各 轴 段 直 径 的 确 定
起重卷筒
改进轴上零件的结构以减小轴的载荷
卷筒和大齿轮做 成一体
分装齿轮
双联齿轮
a)方案中轴Ⅰ既受弯矩又受扭矩 b)方案中轴Ⅰ只受弯矩
改进轴的结构以减小应力集中
盘铣刀比端铣刀加工的键槽在过渡处产生的应力集中小。
表面强化处理，方法有：表面高頻淬火等热处理；表面渗碳、 氰化、氮化等化学热处理；辗压、噴丸等强化处理； 合理减小轴的表面及圆角处的加工粗糙度值。
（4）圆螺母加止动垫片
注意：圆螺母与轴的相应 端面应留有间隙。
特点：多用于轴端，可承受 较大轴向力，但螺纹对轴削 弱较大。
§10.2 轴的设计
（5）轴端挡圈
注意：轴端挡圈与轴的相 应端面应留.2 轴的设计
3、提高轴的强度的常用措施
◆ 合理布置轴上零件以减小轴的载荷 ◆ 改进轴上零件的结构以减小轴的载荷 ◆ 改进轴的结构以减小应力集中的影响 ◆ 改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度
§10.1 概 述
轴的常用材料
§10.2 轴的设计
一、轴的结构特点和设计步骤
1. 轴的组成
轴颈（支撑部分）：装轴承处 轴头（工作部分）：装轮毂处
直径= 轴承内径； 直径与轮毂内径相当；
轴身（连接部分）：连接轴颈和轴头部分。
轴承盖
齿轮
半联轴器
轴承
轴端挡圈
§10.2 轴的设计
2. 轴的设计内容 （1）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。
各 轴 段 长 度 的 确 定
各轴段长度的确定，应综合考虑零件的轮毂长度和相对箱体的安装位置， 由内向外确定。一般轴头长度略短于与之配合的轮毂长度（1~3）mm，如①和 ④段要小于带轮宽和齿轮宽；轴上周向固定的键长度应小于该轴头（5~8）mm， 并取标准，且靠近装入端（2~5）mm。
轴一般是实心轴，有特殊要求时也可制成空心轴，如航空发动机的主轴。 除了刚性轴外，还有钢丝软轴，可以把回转运动灵活地传到不开敞
的空间位置。
§10.1 概 述
§10.1 概 述
问：根据承载情况下列各轴分别为哪种类型？
0 轴： 传动轴 Ⅰ轴： 转轴 Ⅱ轴： 转动心轴 Ⅲ轴： 转轴 Ⅳ轴： 转轴 Ⅴ轴： 转动心轴
(与滚动轴承相配合处的h和b值,见轴承标准)
（2）套筒
§10.2 轴的设计
特点：结构简单,定位可靠,用于零件间距较小场合,轴转速较高时不易选用。
防止过定位： L轴段长度=B轮毂宽-(1~3)mm
§10.2 轴的设计
（3）弹性挡圈
特点：结构简单,常用于滚动轴承的轴向固定， 只能承受很小的轴向力。
§10.2 轴的设计
§10.2 轴的设计
4、轴的结构工艺性
§10.2 轴的设计
三、轴的强度计算
1. 按扭转强度条件估算轴径 这种方法用于只受扭矩或主要受扭矩的不太重要的轴的强度计算。
在作轴的结构设计时，通常用这种方法初步估算轴径。
轴的扭转剪切 强度条件：
T WT
9.55 106
d3
P n
9.55 106 0.2d 3
（2）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。
3. 轴的设计步骤
画草图、选材料、估算最小轴径
根据总体结构的要求进行轴的结构设计
轴的承载能力验算（校核轴径）
no 验算合格?
yes
结束
§10.2 轴的设计
二、轴的结构设计
目标：确定轴的合理外形和全部结构尺寸。 原则： ◆ 轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置； ◆ 轴上的零件应便于装拆和调整； ◆ 轴应具有良好的制造工艺性等。 1、拟定轴上零件的装配方案
如何判断轴是否传递转矩： 从原动机向工作机画传动路线，若传动路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。
§10.1 概 述
二、轴的材料
一般用途的轴：优质中碳钢--30、40、45、50 1. 碳钢
次要的轴：Q235、Q255、Q275
第十章 轴
概述 轴的设计 轴的设计举例
思考与练习
§10.1 概 述
一、轴的用途及分类
用途：支承回转零件及传递运动和动力。 曲轴 转 轴─同时承受弯矩和转矩的轴，如两级减速器的中间轴。
分类： 转动心轴 如火车车轮轴
直轴 心 轴─只承受弯矩的轴 固定心轴 如自行车前轴
传动轴─只承受转矩的轴，如汽车后桥的传动轴。
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。
2、轴上零件的定位 周向定位—通过键、花键、销、紧定螺钉以及过盈配合来实现的。 轴向定位—以轴肩、套筒、圆螺母、弹簧挡圈、轴端挡圈等来保证的。
§10.2 轴的设计
装配方案的比较：
§10.2 轴的设计
（1）轴肩、轴环 特点：结构简单，定位可靠，可承受较大轴向力；
估算出轴的最小直径后，按轴的各段在装配中的作用，由小到大来定剩余轴段的 直径。如起定位作用可大2(0.07~0.1)d，如图中①和②、④和⑤、⑥和⑦，但轴 肩或套筒直径应小于轴承内圈外径。若仅为装配方便或区别加工，可大（1~6） mm，如图中②和③、 ③ 和④、⑤和⑥。退刀槽的尺寸可查手册。
§10.2 轴的设计