轴和轴连接
轴与轴孔的配合关系
轴与轴孔的配合关系轴和轴孔，那可是机械世界里一对奇妙的组合，就像钥匙和锁一样，只不过它们的故事更加“机械风”。
轴就像是一个傲娇的小王子，总是觉得自己的身材很标准，线条很优美。
而轴孔呢，就像是一个等待王子的城堡大门，它有着自己独特的形状和大小。
当轴想要进入轴孔这个城堡的时候，那场面就像是一场别开生面的相亲大会。
有时候，轴太胖了，就像一个贪吃的小猪，轴孔这个小城堡的门就会抗议：“哎呀，你这个胖家伙，想挤进来可没那么容易，你这是要把我撑破呀！”这时候的轴就只能尴尬地在外面打转，进不去又不甘心离开。
而要是轴太瘦了呢，就像一根纤细的豆芽菜。
轴孔就会在那里偷笑：“你这么瘦，进来了也晃荡，就像个小瘦子在大屋子里打醉拳。
”轴在轴孔里就会左摇右晃，完全没有那种稳定的感觉。
但当轴和轴孔配合得恰到好处的时候，那简直就是天作之合。
就像灰姑娘穿上了水晶鞋一样完美。
轴可以在轴孔里顺滑地转动，它们就像是在跳一场优雅的华尔兹，轴孔稳稳地托着轴，轴欢快地在轴孔里旋转，这种和谐的状态能让整个机械装置都开心地“唱歌”。
不过，这对组合也会有闹别扭的时候。
要是轴孔里面有了一点小灰尘或者小瑕疵，就像轴孔嘴里塞了一颗小石子。
轴再进去的时候就会觉得很不舒服，就像人走路的时候鞋里进了沙子一样，会发出各种奇怪的声音，“嘎吱嘎吱”的，好像在互相抱怨。
轴和轴孔的关系就像是一对欢喜冤家。
它们既互相依赖，又会偶尔互相挑剔。
在机械的大舞台上，它们的表演充满了各种意外和惊喜。
有时候轴孔会对轴说：“你这个调皮的家伙，能不能保持稳定一点呀。
”轴也会回怼：“你这个大门也得好好打理自己呀，别总是给我使绊子。
”但不管怎么吵吵闹闹，它们始终是机械世界里不可或缺的一对，就像面包和黄油，谁也离不开谁，一起构建起一个又一个奇妙的机械故事。
轴承与轴配合的常用公差带
内容摘要:国家标准《公差与配合》规定了公差带由标准公差和基本偏差两个要素组成。
标准公差确定公差带的大小，而基本偏差确定公差带的位置，见下图。
1）标准公差（IT）标准公差的数值由基本尺寸和公差等级来决定。
其中公差国家标准《公差与配合》规定了公差带由标准公差和基本偏差两个要素组成。
标准公差确定公差带的大小，而基本偏差确定公差带的位置，见下图。
1）标准公差（IT）标准公差的数值由基本尺寸和公差等级来决定。
其中公差等级是确定尺寸精确程度的等级。
标准公差分为20级，即IT01，IT0，IT1，…，ITI8。
其尺寸精确程度从IT01到ITI8依次降低。
标准公差的具体数值可查表得到。
2）基本偏差基本偏差一般是指上下两个偏差中靠近零线的那个偏差。
即当公差带位于零线上方时，基本偏差为下偏差；当公差带位于零线下方时，基本偏差为上偏差，见上图。
国家标准对孔和轴均规定了28个不同的基本偏差。
基本偏差代号用拉丁字母表示，大写字母表示孔，小写字母表示轴。
下图是孔和轴的28个基本偏差系列图。
从基本偏差系列图可知，轴的基本偏差从a到h为上偏差（es），且是负值，其绝对值依次减小；从j到2c为下偏差（ei），且是正值，其绝对值依次增大。
孔的基本偏差从A到H为下偏差（E1），且是正值，其绝对值依次减小，从J到ZC为上偏差（Es），且是负值，其绝对值依次增大；其中H和h的基本偏差为零。
JS和js对称于零线，没有基本偏差，其上，下偏差分别为+IT/2和-IT/2。
基本偏差系列图只表示了公差带的各种位置，所以只画出属于基本偏差的一端，另一端则是开口的，即公差带的另一端取决于标准公差（IT）的大小。
7-6 极限与配合按零件图要求加工出来的零件，装配时不需要经过选择或修配，就能达到规定的技术要求，这种性质称为互换性。
零件具有互换性，便于装配和维修，有利于组织生产协作，提高经济效益。
建立极限与配合制度是保（GB/T1800、证零件具有互换性的必要条件。
第六章 轴与轴毂联接
轴的设计
第六章 轴及轴毂连接
二、初定轴径 （一）、类比法
参考同类机型，比较轴传递的功率、转速和工作条件 等初步确定轴的直径。
（二）、按扭转强度计算 dmin
T=9.55×106P/n τ T=T/w T N.mm w T ≈0.2d3
6
P 9.55 × 10 n ≤ [ τ ] MPa τ T= T 3 0 .2 d
d 2 = 1.7 d1 = 1.7 × 20 = 34mm
即d2＝34mm时与d1 等强度。 而今， d2＝60mm 故低速轴强度高。
第六章 轴及轴毂连接
那 根 轴 最 粗 ？
Ⅰ
Ⅱ
Ⅳ
Ⅲ
第六章 轴及轴毂连接
三、轴的强度计算 （一）确定支点和力作用点之间尺寸 几点假设：
1） 支点选择在轴承宽的中点。 2）带轮、齿轮等承受的载荷看成集中载荷，载荷作用在轮宽中点。 3）旋转零件之间、旋转零件与静止零件之间的距离由经验公式选取， 通常选取10～15mm。
（二）、半圆键
多用于轴端锥面 的辅助连接。传递较小的载 荷。
第六章 轴及轴毂连接
（三）、斜键
1:100 工作面
1:100的斜度。工作面为上下面。
1:100
普通斜键
钩头斜键
普通斜键：工作时打紧，靠上下面摩擦传递扭矩，并可传递单向轴向力； 特 点 ：适用于低速轻载、对中性较差，转动精度要求不高的场合。变载下易松 动。钩头只用于轴端连接，如轮子在中间，使用普通斜键，且键槽应比键长2倍才 能装入。且要装安全罩 。
第六章 轴及轴毂连接
9.55 × 10 6 P ⋅ d≥3 0.2[τ T ] n 9.55 × 10 6 令：A 0 = 3 0.2[τ T ] d ≥ A0
轴和轴承的配合
轴承与轴的推荐配合条件应用举例轴径(mm)圆柱孔轴承和轴内圈轴外圈旋转载荷内圈轴向定位张紧轮架、绳轮家电、泵、鼓风机、搬运车、精密机械、机床100-200-18以下内圈旋转载荷或方向不定载荷普通载荷(0.06-0.13Cr(1)的载荷)通用轴承部分中大型电动机涡轮机、泵、发动机主轴承，齿轮传动装置、木工机械---仅承受轴向载荷各种结构轴承的使用位置所有尺寸p6r7js6-18-100-140-200-280k6m6js5-6k5-6m5-6m6n6-18以下18-100向移动静止轴的车轮所有尺寸h6js5js6g6精度有要求时，选用g5,h5。
大轴承及要求轴承便于移动的场合选用F6。
轴极限偏差备注轻载荷0.06Cr(1)以下的载荷变动载荷精度有要求时，选用5级，也可使用高精度轴承。
内径在18mm以下的高精度轴承选用h5。
锥孔轴承(带套筒)和轴通用轴承部分各类载荷传动轴木工机械主轴注：(1)Cr表示使用轴承的基本额定载荷(2)有关IT数值请参照相关标准备注：本表适用于钢制实心轴铁道车辆所有尺寸h10/IT7(2)hg/IT5(2)IT5、IT7(圆度，圆柱度等)表示轴形状偏差，均必须在IT5，IT7公差之内。
轴承与外壳的推荐配合条件应用举例外壳孔极限偏差外圈的移动备注薄壁轴承重载荷大冲击载荷外圈旋转载荷整体形外壳普通载荷、重载荷起重机走形轮汽车车轮(球轴承)振动筛P7N7外圈不能轴向方向移动-轻载荷或传动带轮变动载荷滑车张紧鸵M7大冲击载荷不定方普通载荷向载荷或轻载荷泵、曲轴的主轴中大型普通载荷电动机或轻载荷一般轴承部电机的主机K7外围原则上不能轴向方向移动外圈可以轴向移动外圈不需要轴向移动需要外圈可以轴向移+++动JS7整体形外壳或分离式外壳各类载荷分铁道车辆的轴承箱普通载荷内圈旋或轻载荷转载荷轴和内圈耐局温H7外圈轴向带座轴承H8移动容易负载大的情况下，适造纸干燥机G7外圈可以JS6轴向移动外圈原则上固K6定于轴向外圈轴向移动容易用比K大的过盈量配合。
轴和轴承的配合方式
轴和轴承的配合方式
轴承与轴的配合应选择过渡或过盈配合。
轴与轴承的配合方式是指轴与轴承内圈、轴承外圈与座孔之间的尺寸关系。
一般来说，轴承与轴的配合应选择过渡或过盈配合，以防止相对滑动；而轴承外圈与座孔的配合应选择间隙或过渡配合，以便于安装和拆卸。
轴承和配合方式，向心轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承等。
圆锥滚子轴承是一种分离型轴承，它可以承受径向和单向轴向负荷。
它由内圈、外圈、滚子和保持架组成。
m6公差带是一种过盈配合，它适用于轴承内圈与轴的配合。
它可以防止相对滑动，提高转动精度，并适应温度变化。
圆锥滚子轴承的性能特点：
1、转速高，刚性大，耐冲击，振动。
2、能承受较大的轴向载荷和径向载荷。
3、可分离和互换的部件便于安装、拆卸和维护。
4、接触角越大，轴向负荷能力越强。
第十一章 轴及其连接
轴上的槽用盘铣刀或指状铣刀 加工；轮毂槽用拉刀或插刀加工。
②导键和滑键
用于动联接，即轴与轮毂之间有相对轴向移 动的联接。滑键用于轴上零件轴向移动量较大的 场合。
（2）半园键
半园键的侧面为工作面，对中良好，用于静 联接。 特点：键能在槽中摆动，装配 方便，适用于锥形轴与轮毂的 联接。缺点是对轴的强度削弱 较大。只适宜轻载联接。需要 用两个半圆键时，一般安置在 轴的同一条母线上。
d
r
r
D
D
h
11.2.2 轴的制造和轴上零件的装拆
1.轴的加工工艺性
(1)为减少加工时换刀时间及装夹工件时间，同一 根轴上所有圆角半径、倒角尺寸、退刀槽宽度 应尽可能统一；当轴上有两个以上键槽时，应 置于轴的同一条母线上，以便一次装夹后就能 加工。
(2)轴上的某轴段需磨削时，应留有砂轮的越程槽； 需切制螺纹时，应留有退刀槽。
84 82 Ⅰ
45H7/k6
b) 轴承、齿轮的定位及轴段主要尺寸——
根据轴的受力，选取一对7211C滚动轴承正装，其尺寸为d×D×B＝ 55mm×100mm×21mm, 配合段轴径 dⅢ-Ⅳ=dⅥ-Ⅶ=55mm(k6)。左端 轴承采用轴肩作轴向定位，由手册确定轴肩处直径 dⅤ-Ⅵ≥64mm，配 合轴段长LⅥ-Ⅶ=23mm；右端采用轴套作轴向定位。 23 23 21 21 84 100 Ⅱ Ⅰ 82
主要失效形式是工作面的过度磨损，通常按工作面
上的压力进行条件性的强度校核计算。
（2）平键联接的强度条件 普通平键的挤压强度条件为:
p
2000T / d 2000T p lk dlk
导向平键和滑键联接的强度条件为：
p
式中
2000T p kld
电机与轴的不同连接方式
电机与轴的不同连接方式电机与轴的连接方式是电机驱动系统中至关重要的一环。
不同的连接方式将直接影响到电机在工作中的性能、效率和稳定性。
在本篇文章中，我将对电机与轴的不同连接方式进行深入探讨，以帮助您更全面地了解这个主题。
一、直接连接方式直接连接是指电机的轴直接与工作装置或负载的轴连接。
这种方式的主要特点是简单、紧凑且效率高。
常见的直接连接方式有直接轴接触、键连接和齿轮传动。
1. 直接轴接触直接轴接触是最简单的连接方式，其中电机的轴直接与工作装置或负载的轴接触。
这种连接方式适用于轻负载和转速不高的场景。
它的优点是结构紧凑、成本低廉，但缺点是传动效率一般且易产生磨损。
2. 键连接键连接是通过将电机的轴和工作装置或负载的轴用键连接在一起。
这种连接方式适用于较大的负载和转速较高的场景。
它的优点是传动效率高、连接牢固，但缺点是需要额外的键和槽加工，增加了成本和制造难度。
3. 齿轮传动齿轮传动是通过电机的轴和工作装置或负载的轴之间的齿轮传递动力。
这种连接方式适用于大负载、高精度和高转速的场景。
它的优点是传动效率高、传动比可调节，但缺点是制造和安装复杂，且容易产生噪音和振动。
二、间接连接方式间接连接是指通过传动装置（如皮带、链条等）将电机与工作装置或负载的轴连接起来。
这种方式的主要特点是灵活、易维护且可调节。
常见的间接连接方式有皮带传动和链条传动。
1. 皮带传动皮带传动是通过电机驱动皮带，再使用皮带将功率传递给工作装置或负载的轴。
这种连接方式适用于负载较大、转速较高且要求减震的场景。
它的优点是传动平稳、噪音低、减震效果好，但缺点是传动效率略低，需要定期检查和更换皮带。
2. 链条传动链条传动是通过电机驱动链条，再使用链条将功率传递给工作装置或负载的轴。
这种连接方式适用于负载较大、转动精度要求高的场景。
它的优点是传动效率高、使用寿命长，但缺点是噪音较大、需要定期润滑和维护。
总结回顾：通过本文的探讨，我们了解了电机与轴的不同连接方式。
联轴器工作原理
联轴器工作原理
联轴器是一种用于传递旋转运动和扭矩的机械装置。
它常用于传动轴与轴之间的连接，使两个轴能够同时旋转而不必在同一直线上。
联轴器主要由两个轴套和一个轴承组成。
工作时，一个轴套通过键连接在一根轴上，另一个轴套通过键连接在另一根轴上。
两个轴套在轴承的作用下能够相互转动，并且能够胀缩变形。
联轴器的工作原理如下：
当传动力矩作用在联轴器上时，首先通过主动轴传递给一个轴套。
当传动力矩达到一定值时，轴套开始发生胀缩变形，将力矩传递给被动轴套。
被动轴套同步旋转，将力矩传递给被动轴。
当传动力矩消失时，联轴器恢复原状，准备下一次传动。
联轴器的主要作用是实现轴之间的功率传递和角度传输，同时具有减震、吸振和保护设备的功能。
在机械传动系统中，联轴器能够有效地减少因功率传递不平衡而引起的振动和冲击，提高传动系统的工作平稳性和可靠性。
根据不同的工作原理和结构形式，联轴器可分为刚性联轴器、弹性联轴器和液体联轴器等多种类型。
刚性联轴器适用于输出端传动平稳、变形较小的情况。
弹性联轴器适用于在传动过程中会发生轻微失配的情况，能够吸收一定的振动和冲击。
而液体联轴器则适用于大功率传动和需要起动顺滑的情况，具有良好的减震和起动特性。
总之，联轴器是一种重要的机械连接装置，通过其特殊的工作原理，能够实现不同轴之间的有效传递和转换运动。
它在机械
传动系统中的应用十分广泛，并为机械传动过程提供了可靠性和平稳性的保障。
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3) 轴的受力合理，尽量减少应力集中等 以减速器的低速轴为例加以说明
减速器低速轴 结构图
10.4.1 制造安装拆卸要求
• 制造要求：台阶数尽可能少；
•
多个键槽最好同线
•
必要的退刀槽和越程槽
• 安装要求：台阶；
•
倒角；
•
圆角；
•
清根；
• 拆卸要求：
P
0.2[ ]
n
A
1
F1
F2 T
BC 2
D
T
F3
** 一般情况下，最小轴径在轴端，当最小直径剖面上
有一个键槽时增大5%，当有两个键槽时增大10%，然
后圆整为标准直径
10.4 轴的结构设计
主要目的：确定轴的各部分的形状和尺寸。
• 轴的结构设计的主要要求是： 1) 轴应便于加工，轴上零件应便于装拆 （制造安装要求）
10.4.2 固定要求 1、轴上零件的轴向固定方法
错误
(1) 轴肩固定
轴肩圆角半径r 圆角半径R 轴肩高h R
轴肩圆角半径r 倒角C1 轴肩高h C1
(2)套筒固定
错误
(3)圆螺母固定
(细牙螺纹)
(4) 轴端挡圈
(5) 弹性挡圈
不妥
轴用？
孔用？
(6)紧定螺钉
2、轴上零件的周向固定
为了传递运动和转矩,或因需要,轴上零件还需 有周向固定：键、花键、销、型面等
30、40、45、和50钢， 其中45钢应用最多
常用的合金钢有 20Cr、40Cr、 35SiMn和35CrMo等
合金钢对应力集中比较敏感，而采用合金钢并不能提高轴的刚度
• 热处理
1）中碳钢：调质或者淬火 2）低碳钢：渗碳后淬火 3）重要的轴：深冷尺寸稳定、或高温回火
10.3 轴径的初步估算
10.3.1 类比法
当轴承盖与轴端零 件都不需拆卸时, 一般取K=5mm～8mm
10.5 轴的强度校核计算
10.5.1 轴的计算简图
轴的受力和支点的简化
10.5.2 按弯扭合成强度计算
强度条件式：第三强度理论
e
2 b
4( )2
[ ]1b
根据转矩循环性质确定的折合系数
对于不变的转矩, [ ]1b 0.3 [ ]1b
第11-12讲 轴和轴毂连接
第十章+第六章
复习：机械零件的载荷与应力
静载荷——不随时间变化或缓慢变化的载荷 不变化：如工件的自重，mg；缓慢变化：如锅炉压力
动载荷——随时间作周期性变化或非周期性变化的载荷 周期性：如空气压缩机曲轴； 非周期：如空气锤、汽车发动机曲轴。
静应力——大小和方向不随时间变化或变化缓慢的应力； 零件在静应力作用下可能发生断裂或塑形变形；
10.4.4 轴的结构设计（各段尺寸的确定顺序）
di由外向内、Li由内向外逐段确定
1
3 轴 承 在 轴 承 座 孔 中 位 置
2
轴 承 座 外 端 面 位 置
箱 体 内 壁 位 置 的 确 定
的
确
定
的
确
定
4、轴的外伸长度的确定
当轴端安装弹性套柱 销联轴器时K值由联轴 器确定
当使用凸缘式轴承盖 时k值由联接螺栓长 度确定
×
P2,n2
在BC之间的任意截面上，既作用有弯 矩M，又作用有转矩T，因此，即有弯 曲应力 ，又有扭转剪应力
而在CD之间的任意截面上，只作用
有转矩T，因此只有扭转剪应力
F2
T
A 1 B C2
D
F1
T
F3
旋转输出轴上某点的应力循环特性：
rσ=-1
A
1
F1
F2 T
BC 2
D
T
F3
rτ=+1
匀速转动
rτ=0
10.3.2 经验公式计算 高速输入轴的直径d可按与其相联的电动机轴 的直径D估算：d≈(0.8～1.2)D 各级低速轴的直径d可按同级齿轮传动中心距 a估算：d≈ (0.3～0.4)a
10.3.3 按扭转强度估算
T
9.55106 P
n [ ]
WT
0.2d 3
或者：
d
3
9.55106
P n
C3
轴的设计分三步进行:
1) 初定轴径： 2) 结构设计: 画草图, 确定轴的各段尺寸,
得到轴的跨距和力的作用点; 3) 进行校核计算。
已知 条件
选择 轴的 材料
初算 轴径
结构 设计
计算 弯矩 转矩
修改直径
校核2 轴的材料及热处理
轴的材料主要采用
碳素钢
合金钢
常用的优质碳素钢有
当转矩脉动变化时, [ ]1b 0.6 [ ]0b
对于频繁正反转的轴, [ ]1b 1 [ ]1b
10.5.3 轴的安全系数校核计算
1、轴的疲劳强度安全系数的校核计算
直轴: 轴线是直线
按 轴 线 曲轴: 轴线是平行线 分 类
软轴: 轴线可大幅度改变
按 轴
实心轴: 常用
芯
分 空心轴: 在航空、导弹、航天领域。为什么？ 类
10.1.2 转轴的受力、应力分析及失效形式 以减速器的输出轴为例来讨论转轴的受力、应力及失效形式
P1,n1
×
在AB之间的任意截面上，只 有弯矩M，因此只有弯曲应力
频繁启停
rτ=-1
正反转动
* 轴的失效形式包括：
1）交变应力作用下，疲劳断裂； 2）应力集中产生断裂：如导弹发动机高速轴； 3）共振断裂： 4）过载冲击断裂； 5）永久变形等。
颗 粒 状 区 域
光 滑 区 域
10.1.3 轴的设计
轴的设计主要解决两个方面的问题：
设计计算：保证危险截面不发生预期的失效 结构设计：保证工艺性、装配性、维护性能等
变应力——大小和方向随时间变化的应力 零件在变应力作用下可能发生疲劳破坏；
变应力有5个基本参数：最大应力、最小应力、平均应力、应
力幅和循环特征，其中只有2个为独立参数，其中循环特征r
是重要指标。
r 1, 静应力
r
min max
r
r 0， 脉动应力 1, 对称循环应力
a
max
min
10.4.3 提高轴的强度的措施
1、合理布置传动零件的位置，使轴段受载合理
2、合理设计轴上零件的结构，减小载荷幅值
2F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
3、减小应力集中，采用轴肩过渡结构
过渡肩环
内凹圆角
配合轴段上的卸载槽
轮毂上的卸载槽
4、提高轴的表面质量
提高轴的疲劳强度:表面强化—碾压、喷丸、表面淬火等
2
m
max
min
2
根据循环特征 r 可分为：对称循环变应力、脉动循环变应力和
非对称循环变应力。
第十章 轴
10.1 概述
功用：支撑传动件、传递动力和运动
10.1.1 轴的分类
转 轴: 工作时既受弯矩M又受转矩T
按
载 荷 分
心
轴:
只受弯矩M，不传递转 矩T或转矩很小
转动心轴 固定心轴
类
传动轴: 传递转矩T而不受弯矩M或者弯矩很小