轴和轴毂
轴和轴毂联接
轮孔——花键孔：毂孔周向均布多个 键槽(内花键)
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
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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； 缺少键联接；
4.锥齿轮与轴
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。
③ 铸铁 质难控制，可靠性较差
QT600—3、QT800— 选2 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。
✓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。
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
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
第9章 轴及轴毂连接
5）为便于零件的装拆而设计的非定位轴肩高度（半径差）h ≈1.5～2mm。
7) 用套筒、螺母、挡圈等定位时，轴段长度应小于相配零件宽度；
四、轴的结构工艺性(重点)
1、轴应设计成阶梯状，且中间粗两头细便于零件从两端装入；
2、与滚动轴承配合的轴肩高度或套筒高度应小于轴承内圈的厚度； 3、轴端应有倒角：c×45°——便于装配。 4、与传动件配合的轴头长度应略短于轮毂的宽度2~3mm，以便 于轴上零件固定可靠；
B
轴套
L
5、装配段不宜过长
6、退刀槽和越程槽
越程槽：保证砂轮能磨削到轴肩，保证轴肩的垂直度； 退刀槽：加工螺纹时，退刀槽可以保证刀具退出。 7、键槽布置
固定不同零件的各键槽应布置在同一母线上，以减少装夹次数。
注意：各轴段直径d 和长度L的确定。
改错
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。
按受载情况分
弯矩 心轴 转轴
√ √
转矩
× √ √
传动轴 ×
按轴的外形分
光轴
阶梯轴 空心轴 实心轴
形状简单， 加工方便， 轴上零件装 能满足定位 配定位困难 和装配方便 的需要
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 QT600-3、QT800-2 选择轴的材料和热处理方式时，主要考虑强度、 刚度和耐磨性，而不是轴的弯曲和扭转刚度。
轴和轴毂连接课件
四、 轴毂联接
五、 轴的使用与维护
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3
任务八轴和轴毂联接
一、轴的功用、分类与选材
1、轴的含义：轴是组成机器的重要零件之一，作回 转运动的零件都要装在轴上来实现其回转运动，大 多数轴还起着传递转矩的作用。轴要用滑动轴承和 滚动轴承来支承。常见的轴有直轴和曲轴，曲轴主 要用于作往复运动的机械中。 2、轴的功用：1）支承回转零件（齿轮、涡轮、带 轮、凸轮等）；2）传递运动和动力。
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轴上零件的轴向定位方法
轴肩或轴环定位
特点：结构简单，定位可靠，可承受较大的轴向力。 应用：齿轮、带轮、联轴器、轴承等的轴向定位。
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注意：①为了保证轴上零件紧靠定位轴肩。 应使： r轴<R孔 或 r轴<C孔！ 且： h轴>C孔或 h轴 >R孔 正 确
错 误
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轴向定位和固定——
①
轴肩和轴环
轴肩与轴环——由定位面和过度圆角组成。 为保证零件端面能靠紧定位面，轴肩(环)圆角半径r必须 小于零件毂孔的圆角半径R或倒角高度C1; 轴肩(环)高度 h应大于C1和R，为了有足够的强度来承受轴向力，通常 取h=(0.07~0.1)d。轴环宽度b≥1.4h。
机车车轴为转动心轴
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4、轴的分类：
第一种分类方法是按承载情况分： (3) 心轴——这种轴在回转工作时主要只承受弯矩的 轴称为心轴，如机车车轴， 如自行车的前轴。
机车车轴为转动心轴
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(3) 心轴——这 种轴在回转工 作时主要承受 弯矩的轴称为 心轴，如机车 车轴， 如自行 车的前轴。
轴和轴毂连接
14.2 轴的结构设计
2）轴上零件的其他定位方法
14.2 轴的结构设计
3、轴的结构工艺性
在满足使用要求的情况下，轴形状尽量简单，相邻轴段直径差不宜过大; 对于阶梯轴常设计成两端小中间大的形状，以便于零件从两端装拆
轴端、轴颈和轴肩的过渡部位应有倒角或过度圆角；轴上各段的键槽、圆角半径、倒角、 中心孔等尺寸应尽可能统一; 与标准零件相配合的轴径取为圆整值，轴头的直径应采用标准直径系列，以利于加工和 检验; 当轴上有多处键槽时，应使各键槽位于轴的同一母线上；
二）按轴的受载情况不同分类
1.心轴：只承受弯矩不承受扭矩的轴，主要用于支承回转零件。 2.传动轴：只承受扭矩不承受弯矩或承受很小的弯矩的轴,主要用于传递转 矩。如汽车的传动轴。 3.转轴：同时承受弯矩和扭矩的轴，既支承零件又传递转矩。如减速器轴。
F
d
F
Me
扭转
T
T
弯 曲
14.2 轴的结构设计
一、轴的结构
观看切向键的安装
14.3.2 花键联接
由轴和轮毂孔沿四周方向均部的多个键齿构成的联接称谓 花键联接。
花键的标记为：N（键数）×d（小径）×D（大径）×B（键槽宽） 优点： ① 轴上零件与轴的对中性好； ② 轴的削弱程度较轻； ③ 承载能力强； ④ 导向性好。 缺点: 制造比较复杂、需专用设备，成本高。 花键联接多用于载荷较大，定心精度要求较高的联接中，如汽车，机床， 飞机等机器中。
A型
B型 A型 C型 B型 C型
14.3.1 键连接
普通平键
A型平键
B型平键
C型平键
Ø采用A、C型平键时，轴上键槽一般用指状铣刀铣出，采用B 型键时，键槽用盘状铣刀加工，轮毂上的键槽可用插削或拉削。 A型键应用最广，C型键一般用于轴端。
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
轴及轴毂联接
轴及轴毂联接§1 概述机器上所安装的旋转零件，例如带轮、齿轮、联轴器和离合器等都必须用轴来支承，才能正常工作，因此轴是机械中不可缺少的重要零件。
本章将讨论轴的类型、轴的材料和轮毂联接，重点是轴的设计问题，其包括轴的结构设计和强度计算。
结构设计是合理确定轴的形状和尺寸，它除应考虑轴的强度和刚度外，还要考虑使用、加工和装配等方面的许多因素。
一、轴的分类按轴受的载荷和功用可分为：1.心轴：只承受弯矩不承受扭矩的轴，主要用于支承回转零件。
如.车辆轴和滑轮轴。
2.传动轴：只承受扭矩不承受弯矩或承受很小的弯矩的轴,主要用于传递转矩。
如汽车的传动轴。
3.转轴：同时承受弯矩和扭矩的轴，既支承零件又传递转矩。
如减速器轴。
二、轴的材料主要承受弯矩和扭矩。
轴的失效形式是疲劳断裂，应具有足够的强度、韧性和耐磨性。
轴的材料从以下中选取：1. 碳素钢优质碳素钢具有较好的机械性能，对应力集中敏感性较低，价格便宜，应用广泛。
例如：35、45、50等优质碳素钢。
一般轴采用45钢，经过调质或正火处理；有耐磨性要求的轴段，应进行表面淬火及低温回火处理。
轻载或不重要的轴，使用普通碳素钢Q235、Q275等。
2. 合金钢合金钢具有较高的机械性能，对应力集中比较敏感，淬火性较好，热处理变形小，价格较贵。
多使用于要求重量轻和轴颈耐磨性的轴。
例如：汽轮发电机轴要求，在高速、高温重载下工作，采用27Cr2Mo1V、38CrMoAlA等。
滑动轴承的高速轴，采用20Cr、20CrMnTi等。
3. 球墨铸铁球墨铸铁吸振性和耐磨性好，对应力集中敏感低，价格低廉，使用铸造制成外形复杂的轴。
例如：内燃机中的曲轴。
三、设计轴的要求轴的设计一般应解决轴的结构和承载能力两方面的问题。
具体的说，轴的设计步骤有：（1）选择轴的材料；（2）初步估算轴的直径；（3）进行轴的结构设计；（4）精确校核（强度、刚度、振动等）；（5）绘制零件的工作图§10—2 轴的结构设计如教材图10-6所示为一齿轮减速器中的的高速轴。
轴和轴毂连接(课堂PPT)
9
14.3 轴的结构设计
2、确定轴的各段长度 确定轴的各段长度，应注意以下几点： 1）当零件需要轴向定位时，则该处轴段的长度应比所装零 件的宽度小（2-3mm），以保证零件沿轴向可靠定位，如装 齿轮段 2）装轴承处的轴段长度一般与轴承宽度相同。 3）轴段长度的确定应考虑轴系中各零件之间的相互关系和 装拆工艺要求。
10
14.3 轴的结构设计
14.3.3 零件在轴上的固定
周向固定 为了传递运动和转矩，防止轴上零件与轴作相对转动，轴上零件的周向
固定必须可靠。常用的周向固定方法有键、花键、销和过盈配合等联接。
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D h r R
d D
h
C
r d
轴向固定 零件在轴上的轴向定位要准确而可靠，以使其安装位置确定，能
承受轴向力而不产生轴向位移 ➢轴肩由定位面和内圆角组成
上零件的力作为集中力，其作用点取为零件轮毂宽度的中点。支点 反力的作用点一般可近似地取在轴承宽度的中点上。
n
其余各段轴的直径确定应注意以下几点：
1）应考虑键槽对轴的强度的影响，若该处有一个键槽，直 径增加3%-5%，若有两个键槽，直径增加7%-10%
2）装配标准件处，其轴段直径必须符合标准件的标准直径 系列值
3）有定位要求的轴段，轴的直径应满足定位要求。
4）非配合轴段直径，可不取标准值，但是一般应取整数。
相对固定。 2）轴应有良好的工艺性，便于制造和进行轴上零件的装
配及调整。 3）轴的结构要有利于减少应力集中。 4）受力合理，有利于减轻轴的重量和节省材料。
7
14.3 轴的结构设计
类比法 根据轴的工作条件，选择与其相似的轴进行类比及结构设计，画出 轴的零件图。
设计计算法
轴和轴毂联接
B
采用这些方法固定轴上零件时，为保证
固定可靠，应使：与轮毂相配的轴段长度
比轮毂宽度短2～3 mm，即：l＝B - (2~3)
⑤弹性挡圈、紧钉螺钉、锁紧挡圈作轴向定位 特点：承受轴向力能力较差，适用于轴向力
不大的场合。
锁紧挡圈
6圆锥面定位 特点： ⑥多用于承受冲击
载荷和同心度要求较高的 轴端零件。
为了保证轴上零件的正常工作，其轴向和周向都必须固定， 以防止工作时，出现轴向窜动和周向转动而丧失传递运动和转 矩的功能。
1）、轴上零件的轴向定位和固定： 零件在轴上的轴向定位要准确、可靠。因此，必须使零件具有 确定的安装位置，以保证其承受轴向力作用时不会产生轴向位移。 零件在轴上的轴向定位方法，主要取决于它所承受轴向力的大小， 有轴肩、轴环、套筒、圆螺母和止退垫圈、弹性挡圈、螺钉锁紧挡 圈、轴端挡圈以及圆锥面和轴端挡圈等。
⑦ 轴承盖 特点：可承受较大的轴向力，通常通过螺钉或
榫槽与箱体联接，通过轴承可对整个轴起轴向定 位作用
轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置
3 提高轴的强度和刚度
（1） 合理布置轴上传动零件的位置，以减小轴的载荷
尽量减小悬臂长度或不采用悬臂布置；轴上零件尽量靠 近支承，减小支承之间跨距，减小弯矩；轴上几个传动件 时，应合理布置其顺序，尽量将输入放中间，减小转矩。
K=5mm~8mm
§9-3 轴的计算
一、轴的强度计算 1．按扭转强度条件计算 2．按弯扭合成强度条件计算
1．按扭转强度条件计算 用于：①只受转矩或主要承受转矩的传动轴的强度计算
②在作轴的结构设计时先按扭转强度计算来初估轴的直径dmin
轴的扭转强度条件为： T
T WT
9550 103 0.2d 3
第九章轴和轴毂
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9.1.3 Failure Forms and Design Requirements of Shafts 轴的失效形式与设计要求
Failure Forms —— 因疲劳强度不足而产生的疲劳断裂; 因静强度不足而产生的塑性变形或脆性断裂、磨损; 超过允许范围的变形和振动等。
9
9.1.2 Materials and Roughs of Shafts 材料与毛坯
Shaft Materials ——
碳钢，合金钢，球墨铸铁，高强度铸铁等
热处理，化学处理，表面强化处理等
Shaft Roughs ——
可用轧制圆钢材、锻造、焊接、铸造等方法获得。 对要求不高的轴或较长的轴，毛坯直径小于150mm时，可用轧制
11
Design Requirements ——
轴与轴上零件组成一个组合体称为轴系部件。轴的设计必 须与轴系零部件整体结构紧密联系起来。
(1) 根据轴的工作条件、生产批量和经济性原则，选取适合 的材料、毛坯形式及热处理方法。
(2) 根据轴的受力情况、轴上零件的安装位置、配合尺寸及 定位方式、轴的加工方法等具体要求，确定轴的合理结 构形状及尺寸，即进行轴的结构设计。
按轴线形状分——直轴(straight shaft)、曲轴(crankshaft) 和软轴(flexible shaft)。 直轴(straight shaft)
3
曲轴(crankshaft) 软轴(flexible shaft)
4
按所受载荷性质分——心轴、转轴和传动轴。
Rotating Shaft( 转 轴 )—— 指 既 受 弯 矩 (bending moment)又受转矩(torsional moment)的轴，转轴在各 种机器中最为常见。
机械基础(高职高专)第6章轴和轴毂连接
装拆有损联结的紧固和定位精确。有时用作安全销。
（2）圆锥销：有锥度，可自锁，靠锥面挤压作用固定在 铰光的销孔中，可多次装拆。 （3）开口销： 防松零件。
销的常用材料为35钢和45钢
要求： ①轴和轴上零件要有准确的工作位置 ②轴上零件应有可靠的相对固定 ③轴应具有良好的制造工艺性和安装工艺性等 ④形状和尺寸应有利于避免应力集中
1、轴的结构组成 轴通常由轴头、轴颈、轴肩、轴环、轴端及不装任何零件 的轴段等部分组成。
轴上与轴承配合处的部分称为 轴颈，轴颈是轴上被支承的部分； 安装轮毂的部分称为轴头；连接轴 头与轴颈之间的部分称为轴身；位 于轴两端的部分称为轴端。阶梯轴 上中间高两边低，且轴向尺寸较小 的轴段，称为轴环，轴环可以起定 位作用。 阶梯轴上截面尺寸变化的部位 称为轴肩。根据轴肩所起的作用不 轴端 轴头 同，分为定位轴肩和过渡轴肩。起 定位作用的轴肩，称为定位轴肩。 过渡轴肩是为了便于轴上零件的装 拆或避免应力集中设置的工艺轴肩。
1）轴的形状要力求简单，阶梯轴的级数应尽可能少，轴上各段 的键槽、圆角半径、倒角、中心孔等尺寸应尽可能统一，以利于 加工和检验。
2）轴上需磨削的轴段应设计出砂轮越程槽，需车制螺纹的轴 段应有退刀槽。 3）当轴上有多处键槽时，应使各键槽位于轴的同一母线上 。
4）为使轴便于装配，轴端应有倒角。
5）对于阶梯轴常设计成两端小中间大的形状，以便于零件从两 端装拆 。 6）轴的结构设计应使各零件在装配时尽量不接触其他零件的配 合表面，轴肩高度不能妨碍零件的拆卸。
3、楔键联接
楔键的上、下表面为工作面，两 侧面为非工作面。键的上表面与键槽 底面均有1:100 的斜度。工作时， 键的上下两工作面分别与轮毂和轴的 键槽工作面压紧，靠其摩擦力和挤压 传递扭矩。
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考试复习与练习题
一、单项选择题
1 工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为。
A．心轴B．转轴
C．传动轴D．曲轴
2 采用的措施不能有效地改善轴的刚度。
A．改用高强度合金钢B．改变轴的直径
C．改变轴的支承位置D．改变轴的结构
3 按弯扭合成计算轴的应力时，要引入系数α，这α是考虑。
A．轴上键槽削弱轴的强度B．合成正应力与切应力时的折算系数
C．正应力与切应力的循环特性不同的系数D．正应力与切应力方向不同
4 转动的轴，受不变的载荷，其所受的弯曲应力的性质为。
A．脉动循环B．对称循环
C．静应力D．非对称循环5 对于受对称循环转矩的转轴，计算弯矩（或称当量弯矩）
()2 2T M
M
ca
α
+
=，α
应取。
A．α≈0.3 B．α≈0.6 C．α≈1 D．α≈1.3
6 根据轴的承载情况，的轴称为转轴。
A．既承受弯矩又承受转矩B．只承受弯矩不承受转矩
C．不承受弯矩只承受转矩D．承受较大轴向载荷
二、填空题
7 自行车的中轴是轴，而前轮轴是轴。
8 为了使轴上零件与轴肩紧密贴合，应保证轴的圆角半径轴上零件的圆角半径或倒角C。
9 对大直径的轴的轴肩圆角处进行喷丸处理是为了降低材料对的敏感性。
10 传动轴所受的载荷是。
11 一般单向回转的转轴，考虑起动、停车及载荷不平稳的影响，其扭转剪应力的性质按
处理。
三、问答题
12 轴受载荷的情况可分哪三类?试分析自行车的前轴、中轴、后轴的受载情况，说明它们各属于哪类轴?
13 为提高轴的刚度，把轴的材料由45号钢改为合金钢是否有效?为什么?
14 轴上零件的轴向及周向固定各有哪些方法?各有何特点?各应用于什么场合?
15 轴的计算当量弯矩公式
()2
2
T M M ca α+=中，应力校正系数а的含义是什么?如何取值?
16 影响轴的疲劳强度的因素有哪些?在设计轴的过程中，当疲劳强度不够时，应采取哪
些措施使其满足强度要求? 四、分析计算题
17 试分析题17图所示卷扬机中各轴所受的载荷，并由此判定各轴的类型。
（轴的自重、轴承中的摩擦均不计）
18某蜗轮与轴用A 型普通平键联接。
已知轴径
d ＝40mm ，转矩T ＝522000N ·mm ，轻微冲击。
初定键的尺寸为b=12mm ，h ＝8mm ，L ＝100mm 。
轴、键
和蜗轮的材料分别为45号钢，35号钢和灰铸铁，试校核键联接的强度。
若强度不够，请提
出两种改进措施。
19 如题19图所示的锥齿轮减速器主动轴。
已知锥齿轮的平均分度圆直径
m d =56.25mm ，所受圆周力t F ＝1130N ，径
向力r F ＝380N ，轴向力a F ＝146N 。
试求：
（1）画出轴的受力简图；
（2）计算支承反力；
（3）画出轴的弯矩图、合成弯矩图及
转矩图。
五、结构题（图解题）
20 如题20图所示的某圆柱齿轮装于轴上，在圆周方向采用A 型普通平键固定；在轴向，齿轮的左端用套筒定位，右端用轴肩定位。
试画出这个部分的结构图。
21 如题21图所示，试画出轴与轴承盖之间分别采用毛毡圈和有骨架唇形密封圈时的结构图。
22 试指出题22图所示的轴系零部件结构中的错误，并说明错误原因。
说明：
（1）轴承部件采用两端固定式支承，轴承采用油脂润滑；
（2）同类错误按1处计；
题17图
题19图
题20图
（3）指出6处错误即可，将错误处圈出并引出编号，并在图下做简单说明；
（4）若多于6处，且其中有错误答案时，按错误计算。
题21图
题22图
23 题23图所示为下置式蜗杆减速器中蜗轮与轴及轴承的组合结构。
蜗轮用油润滑，轴承用脂润滑。
试改正该图中的错误，并画出正确的结构图。
题23图
24 题24图所示为斜齿轮、轴、轴承组合结构图。
斜齿轮用油润滑，轴承用脂润滑。
试改正该图中的错误，并画出正确的结构图。
题24图
复习与练习题参考答案
一、单项选择题
1 A
2 A
3 C
4 B
5 C
6 A 二、填空题
7 转；心 8 小于 9 应力集中 10 转矩 11 脉动循环 三、问答题
12 参考答案从略 13 参考答案从略 14 参考答案从略 15 参考答案从略 16 参考答案从略 四、分析计算题
17 解题要点：
轴Ⅰ只受转矩，为传动轴；轴Ⅱ既受转矩，又受弯矩，故为转轴；轴Ⅲ只受弯矩，且为转动的，故为转动心轴；轴Ⅳ只受弯矩，且为转动的，故为转动心轴。
18 解题要点
依题意知该联接为静联接，将联接中机械性能较弱的材料灰铸铁的许用挤压应力作为[]p σ。
因载荷性质为轻微冲击，查表知[σ]p=50～60MPa 。
联接工作面上的挤压应力为
)12100(8405220004)(44-⨯⨯⨯=
-==b L dh T dhl T p σMPa
MPa
60~50][74.148M Pa =>=p σ
故该键联接强度不足。
改进措施，可用下列两种之一：（1）采用双键；（2）增加轮毂宽度，加长键的长度。
19 解题要点
（1）轴的受力简图如题19图解（b ）所示。
题19图解
（2）垂直面支承反力：
由ΣM A =0，即－R BY ×100+F t 150=0，得
N
N F R t BY 16951001501130100150=⨯=⨯=
由ΣY=0，得
N N F R R t BY AY 565)11301695(=-=-=
b. 求水平面支反力：
由ΣM A =0，即01502/100a BZ =⨯-+⨯r m F d F R ，得
N
N d F F R m a r BZ 938.5281002
/25.561461503801002/150=⨯-⨯=-⨯=
由ΣZ =0，得
N N F R R r BZ AZ 938.148)380528(=-=-=
（3）画出轴的弯矩图、合成弯矩图及转矩图： a. 垂直面弯矩M Y 图如题19图解（c ）所示。
B 点的弯矩 N R M AY BY 100565100⨯=⨯=·mm N 56500=·mm b. 水平面弯矩M Z 图如题19（d ）所示。
B 点的弯矩 N R M AZ BZ 100893.148100⨯=⨯=·mm N 8.14893=·mm
C 点的弯矩 N d F M m a CZ 2/25.561462/⨯==·mm N 2.4106=·mm c. 合成弯矩M 图如题19图解（e ）所示。
B 点的弯矩
N M M M BZ BY B 2
2228.1489356500+=+=·mm N 58430=·mm C 点的弯矩
N M M M CZ CY C 22222.41060+=+=·mm N 2.4106=·mm d. 作转矩图如题19图解（f ）所示。
N d F T m t 2/25.5611302/⨯==·mm N 25.31781=·mm
e. 作计算弯矩图如题图19图解（g ）所示。
该轴单向工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑，取α=0.6。
B 点的弯矩
N T M M B B caB 2222
)25.317816.0(58430)(⨯+=+=α·mm N 61434=·mm
C 点的弯矩
N T M M C C caC 2222)25.317816.0(2.4106)(⨯+=+=α·mm N 19505=·mm
A 点的弯矩
N T T M M A A caA 25.317816.0)(22⨯==+=αα·mm N 19068=·mm
五、结构题（图解题） 20 结构如题20图解所示。
题20图解
21 结构如题21图解所示。
题21图解
23 解题要点
题23图中存在错误如下（见题23图解）：
题22图解
（1）弹簧垫圈开口方向错误；
（2）螺栓布置不合理，且螺纹孔结构表示错误；
（3）轴套过高，超过轴承内圈定位高度；
（4）齿轮所在轴段过长，出现过定位现象，轴套定位齿轮不可靠；
（5）键过长，轴套无法装入；
（6）键顶面与轮毂接触；且键与固定齿轮的键不位于同一轴向剖面的同一母线上；（7）轴与端盖直接接触，且无密封圈；
（8）重复定位轴承；
（9）箱体的加工面未与非加工面分开，且无调整垫片；
（10）齿轮油润滑，轴承脂润滑而无挡油盘；
（11）悬伸轴精加工面过长，装配轴承不便；
（12）应减小轴承盖加工面。
23 解题要点：
正确结构如题23图解所示。
题23图解
24 解题要点
正确结构如题24图解所示。
题24图解。