轴设计的主要内容和轴的设计步骤
机械制造课程设计轴3
机械制造课程设计轴3一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握轴的机械制造过程，理解轴的结构和原理，学会使用相关工具和设备，提高学生的动手能力和创新能力。
知识目标：使学生了解轴的定义、分类和结构，掌握轴的制造工艺和流程，了解轴的加工方法和设备。
技能目标：培养学生具备轴的绘制、加工和检测能力，提高学生的动手实践能力。
情感态度价值观目标：激发学生对机械制造的兴趣，培养学生的创新精神和团队合作意识，使学生认识到机械制造在现代工业中的重要性。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括轴的定义、分类和结构，轴的制造工艺和流程，轴的加工方法和设备。
1.轴的定义、分类和结构：介绍轴的基本概念，解析不同类型轴的特点和应用场景，讲解轴的结构组成及其功能。
2.轴的制造工艺和流程：阐述轴的制造过程，包括材料选择、热处理、加工方法等，让学生了解轴的制造步骤和注意事项。
3.轴的加工方法和设备：介绍轴的加工设备，如车床、铣床等，讲解各种加工方法的特点和适用范围，演示轴的加工操作过程。
三、教学方法为了提高教学效果，本节课采用多种教学方法相结合的方式：1.讲授法：教师讲解轴的相关知识，引导学生掌握轴的结构、原理和制造工艺。
2.讨论法：学生分组讨论，分享对轴的理解和加工方法的看法，培养学生的团队合作意识。
3.案例分析法：分析实际生产中的轴制造案例，使学生了解轴在实际应用中的重要性。
4.实验法：安排学生进行轴的加工操作，提高学生的动手能力和实践技能。
四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法，准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的机械制造教材，为学生提供系统的理论知识。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，直观展示轴的制造过程和设备。
4.实验设备：准备齐全的机械加工设备，如车床、铣床等，确保学生能够进行实际操作。
5.网络资源：利用互联网资源，为学生提供更多的学习资料和信息。
轴设计
轴设计主要内容1、轴的结构设计：影响轴结构的因素；轴的台阶化设计；轴的设计步骤。
2、轴的强度与刚度计算：轴上载荷及应力分析；轴的强度计算、刚度计算等。
基本要求1、了解轴的功用、类型、特点及应用。
2、掌握轴的结构设计方法。
3、掌握轴的三种强度计算方法：按扭转强度计算、按弯扭合成强度计算、按疲劳强度进行安全系数校核计算。
重点难点1、轴的结构设计，强度计算。
2、转轴设计程序问题。
3、弯扭合成强度计算中的应力校正系数 。
§7-1 轴概述一、轴的功能和分类轴是组成机器的重要零件之一，其主要功能是支持作回转运动的传动零件(如齿轮、蜗轮等)，并传递运动和动力。
1、按受载情况分根据轴的受载情况的不同轴可分为转轴、传动轴和心轴三类。
转轴：既受弯矩又受转矩的轴；传动轴：主要受转矩，不受弯矩或弯矩很小的轴；心轴：只受弯矩而不受转矩的轴；根据轴工作时是否转动，心轴又可分为转动心轴和固定心轴。
转动心轴：工作时轴承受弯矩，且轴转动固定心轴：工作时轴承受弯矩，且轴固定2、按轴线形状分根据轴线形状的不同轴又可分为曲轴、直轴和钢丝软轴。
图7-2 曲轴曲轴：各轴段轴线不在同一直线上，主要用于有往复式运动的机械中，如内燃机中的曲轴(图7-2)。
图7-3 直轴直轴：各轴段轴线为同一直线。
直轴按外形不同又可分为：光轴：形状简单，应力集中少，易加工，但轴上零件不易装配和定位。
常用于心轴和传动轴(图7-3左)。
阶梯轴：特点与光轴相反，常用于转轴(图7-3右)。
图7-4 钢丝软轴钢丝软轴：由多组钢丝分层卷绕而成，具有良好挠性，可将回转运动灵活地传到不开敞的空间位置。
二、轴的材料及选择轴的材料种类很多，选择时应主要考虑如下因素：1、轴的强度、刚度及耐磨性要求；2、轴的热处理方法及机加工工艺性的要求；3、轴的材料来源和经济性等。
轴的常用材料是碳钢和合金钢。
碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为0.25～0.5%的中碳钢。
轴的课程设计说明书
轴的课程设计说明书
一、课程简介
本课程是针对工程机械专业的学生开设的轴的课程设计，课程旨在通过理论讲解和实践操作，使学生掌握轴的设计、制造和检测等方面的基本知识和技能，进一步提高学生的综合能力和实践操作水平。
二、课程目标
1.掌握轴的基本原理和设计方法；
2.熟悉轴的材料选择和热处理工艺；
3.掌握轴的制造工艺和加工方法；
4.熟练掌握轴的检测方法和应用；
5.培养学生的团队合作意识和实际操作能力。
三、课程内容
1.轴的基本原理和设计方法
2.轴的材料选择和热处理工艺
3.轴的制造工艺和加工方法
4.轴的检测方法和应用
5.课程设计实践操作
四、课程教学方法
1.理论授课：通过讲解轴的基本原理和设计方法，使学生掌握轴的设计方法和技巧。
2.实验操作：通过轴的制造和检测等实验操作，强化学生的实际操作能力。
3.团队合作：学生将分成小组进行轴的设计和制造，培养团队合作精神和实际操作能力。
五、考核方式
1.课程设计报告：对课程设计实践操作的过程和结果进行综合评价。
2.实验操作考试：对学生在实验操作中的实际操作能力进行考核。
3.理论考试：对学生对轴的基本原理和设计方法的掌握程度进行考核。
六、教材及参考书目
教材：《轴承设计与制造》
参考书目：《轴承设计原理》、《轴承材料与热处理》、《轴承制造工艺
与加工方法》、《轴承检测方法与应用》。
七、结语
本课程设计旨在帮助学生掌握轴的设计、制造和检测等方面的基本知识和技能，为学生的未来职业发展打下坚实的基础，同时也期望能够培养学生的团队合作意识和实际操作能力，让学生在实践中不断提高自己的综合素质。
轴的加工工艺规程设计
轴的加工工艺规程设计
轴是机械传动中常见的零部件之一，它承载着传动力和转动力，因此轴的加工工艺规程设计是非常重要的。
下面是关于轴的加工工艺规程设计的详细说明：
一、轴的加工工艺设计步骤
1.确定轴的材料和尺寸
首先需要根据轴的使用要求确定所需使用的材料和尺寸，这些信息通常由设计方提供。
2.制定轴的加工工艺流程
根据轴的材料和尺寸，设计制定一份加工工艺流程，包括下料、粗加工、精加工、热处理、表面处理等环节。
3.编写作业指导书和工艺卡
根据制定的加工工艺流程编写作业指导书和工艺卡，详细描述所有加工步骤的工艺参数和质量要求。
4.分配任务和安排生产进度
将加工任务分配给相应的工人和机器，根据作业指导书和工艺卡的要求安排生产进度。
5.进行加工工艺检查和质量控制
在加工过程中，需要对每一个环节进行检查并进行质量控制，确保轴的质量符合要求。
二、轴的加工工艺设计的注意事项
1. 确保轴的材料和尺寸符合设计要求。
2. 制定加工工艺流程时，要考虑到材料的物理性质和机械性能，以及加工工艺对材料的影响。
3. 作业指导书和工艺卡要详细地描述每一个加工步骤，确保工人能够正确地执行加工任务。
4. 在进行热处理和表面处理时，要严格控制温度和时间，以确保轴的性能符合要求。
5. 加工过程中需要进行质量控制，包括尺寸、表面粗糙度、硬度等方面的检查，以确保轴的质量符合要求。
以上是关于轴的加工工艺规程设计的详细说明，希望能帮助您了解轴的加工工艺规程设计的步骤和注意事项。
轴 的 设 计
圆螺母
可承受较大轴向力 螺纹处应力集中较大 两零件的间距较大时，可用圆螺母定位 防松措施
2～3
弹性挡圈、紧钉螺钉、锁紧挡圈
可承受不 大轴向力
锁 紧 挡 圈
弹 性 挡 圈
紧 钉 螺 钉
圆 锥 面 定 位
机械设计基础
②确定各轴段的直径。如下图所示，轴段①（外伸端） 直径最小，d１＝35mm；
考虑到要对安装在轴段①上的联器进行定位， 轴段②上应有轴肩，同时为能很顺利地在轴段②上 安装轴承，轴段②必须满足轴承内径的标准，故取 轴段②的直径d２=40mm；
用相同的方法确定轴段③、④的直径d３＝ 45mm、d４＝55mm；为了便于拆卸左轴承，可 查出6208型滚动轴承的安装高度为35mm，取d５ ＝47mm。
③确定各轴段的长度。齿轮轮毂宽度为60mm， 为保证齿轮固定可靠，轴段③的长度应略短于齿轮轮 毂宽度，取为58mm；为保证齿轮端面与箱体内壁不 相碰，齿轮端面与箱体内壁应留有一定的间距，取该 间距为15mm；为保证轴承安装在箱体轴承座孔中（ 轴承宽度为18mm），并考虑到轴承的润滑，取轴承 端面距箱体内壁的距离5mm，所以轴段④的长度取为 20mm，轴承支点距离d＝118mm；
根据箱体结构及联轴器距轴承盖要有一定距离的 要求，取d′＝75mm；查阅有关的联轴器手册取d″为 70mm；在轴段①③上分别加工出键槽，使两键槽处 于同一圆柱母线上，键槽的长度比相应的轮毂宽度小 约5～10mm，键槽的宽度按轴段直径查手册得到。
④选定轴的结构细节，如圆角、倒角、退刀槽 等的尺寸。按设计结果画出结构草图，如上图 所示。
解： （１）选择轴的材料，确定许用应力。由已知条件 知减速器传递中小功率，对材料无特殊要求，故选 用４５钢并经调质处理。由表10.4查得强度极限σs ＝６５０MPa，由表10.2得许用弯曲应力［σ－１］ ＝６０MPa。
轴
轴11．1 内容提要本章主要内容包括：1．轴的功用、类型、特点及应用，轴的常用材料；2．轴的结构设计及轴的设计步骤；3．轴的三种强度计算方法：按扭转强度计算；按弯矩、转矩合成强度计算；按疲劳强度进行安全系数校核计算；4．轴的按静强度计算安全系数的方法，轴的刚度计算、振动计算方法。
本章重点内容是轴的结构设计和强度计算，其中结构设计是本章的难点。
11．2 要点分析1．轴的结构设计轴的结构设计，目的就是要确定轴的各段直径d和各段长度l。
确定直径d时，应先根据转矩初算出受转矩段的最小直径，再逐渐放大推出各段直径；各段长度l需根据轴上零件的尺寸及安装要求情况来确定。
轴没有固定的标准结构，设计时应保证：轴和轴上零件有准确的周向和轴向定位及可靠固定；轴上零件便于装拆和调整；轴具有良好的结构工艺性；轴的结构有利于提高其强度和刚度，尤其是减少应力集中。
进行轴的结构设计时，要注意几个具体问题：（以单级斜齿圆柱齿轮减速器输出轴力例）（1）各段配合直径d应符合标准尺寸（GB2822－81），而与滚动轴承、联轴器、油封等标准件配合的轴径（如图1⒈1中轴的①、②、③、⑦段），应符合标准件的内径系列。
（2）注意两种不同台阶的设计：一种台阶是定位用的（如图11－l中轴的①～②段、④～⑤段、⑥～⑦段），这种台阶过低，定位作用差；过高，径向尺寸和应力集中增大，一般高度h＝（2～3）C或R（C、R分别为零件倒角和圆角半径尺寸）。
另一种台阶是为了装配容易通过（如图1⒈1中轴的②～③、③～④段），这种台阶高度很小，一般在直径方向上只差1～3mm 即可。
（3）与轴上零件（如肯轮）相配合的轴段长度l，要比轴上零件的宽度尺寸B短2～3mm （见图11-1），这样才能把轴上零件固定住。
（4）轴的过渡圆角半径r要比相配合的零件的倒角C或圆角半径尺小，这样零件端面才能紧贴轴的台肩，起到定位作用。
（5）为制造方便，同一根轴上的圆角半径、倒角尺寸、中心孔尺寸等应尽量一致，几个平键槽的对称线均应处于同一直线上。
轴结构的设计步骤
轴结构的设计步骤轴的结构设计须在经过初步强度计算，已知轴的最小直径以及轴上零件尺寸（主要是毂孔直径及宽度）后才进行。
其主要步骤为：1．确定轴上零件装配方案：轴的结构与轴上零件的位置及从轴的哪一端装配有关。
2．确认轴上零件定位方式：根据具体内容工作情况，对轴上零件的轴向和周向的定位方式展开挑选。
轴向定位通常就是轴肩或轴环与套筒、螺母、挡圈等女团采用，周向定位多使用平键、花键或过盈协调连结。
3．确定各轴段直径：轴的结构设计是在初步估算轴径的基础上进行的，为了零件在轴上定位的需要，通常轴设计为阶梯轴。
根据作用的不同，轴的轴肩可分为定位轴肩和工艺轴肩（为装配方便而设），定位轴肩的高度值有一定的要求；工艺轴肩的高度值则较小，无特别要求。
所以直径的确定是在强度计算基础上，根据轴向定位的要求，定出各轴段的最终直径。
4．确认各轴段长度：主要根据轴上协调零件毂孔长度、边线、轴承宽度、轴承斜槽的厚度等因素确认。
5．确定轴的结构细节：如倒角尺寸、过渡圆角半径、退刀槽尺寸、轴端螺纹孔尺寸；选择键槽尺寸等6．确认轴的加工精度、尺寸公差、形位公差、协调、表面粗糙度及技术建议：轴的精度根据协调建议和加工可能性而的定。
精度越高，成本越高。
通用型机器中轴的精度多为it5～it7。
轴应当根据加装建议，厘定合理的形位公差，主要存有：协调轴段的直径相对于轴颈（基准）的同轴度及它的圆度、圆柱度；定位轴肩的垂直度；键槽相对于轴心线的平行度和等距度等。
7．画出轴的工作图：轴的结构设计常与轴的强度计算和刚度计算、轴承及联轴器尺寸的选择计算、键联结强度校核计算等交叉进行，反复修改，最后确定最佳结构方案，画出轴的结构图。
轴的结构设计须在经过初步强度排序，未知轴的最轻直径以及轴上零件尺寸（主要就是毂孔直径及宽度）后才展开。
其主要步骤为：1．确定轴上零件装配方案：轴的结构与轴上零件的位置及从轴的哪一端装配有关。
2．确认轴上零件定位方式：根据具体内容工作情况，对轴上零件的轴向和周向的定位方式展开挑选。
机械设计轴的设计.
潘存云教授研制
潘存云教授研制
潘存云教授研制
键槽应设计成 同一加工直线
三、各轴段直径和长度的确定 轴段直径大小取决于作用在轴上的载荷大小； 确定轴段直径大小的基本原则： 1. 按轴所受的扭矩估算轴径，作为轴的最小轴径dmin。 2. 有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径。 3. 安装标准件的轴径，应满足装配尺寸要求。 4. 有配合要求的零件要便于装拆。
孔径d 30 32 35 38 40 42 45 48 50 55 65 82 60 112 84 60 63 65… 142 107
长度 长系列 L 短系列
便于零件的装配，减少配合表面的擦伤的措施： 1) 在配合段轴段前应采用较小的直径； 2) 配合段前端制成锥度； 3) 配合段前后采用不同的尺寸公差。 为了便于轴上零件的拆卸，轴肩 高度不能过大。
发动机
传动轴
后桥
潘存云教授研制
11.1
概
述
一、轴的用途及分类 功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 分类： 转轴---传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分有： 传动轴---只传递扭矩 类 心轴---只承受弯矩 型 按轴的形状分有：
车厢重力
潘存云教授研制
自行车 前轮轴
前叉
潘存云教授研制
200 250
……
…
…
…
…
…
用于不重要或 载荷不大的轴 有较好的塑性 和适当的强度， 可用于一般曲 轴、转轴。
…
轴的常用材料及其主要力学性能
材料牌号 热处理 毛坯直径 mm 硬度 HBS 屈服强 弯曲疲 度极限 劳极限 σ-1 σs MPa 400~420 225 170 375~390 215 590 295 255 570 285 245 640 355 275 735 540 355 685 490 335 900 735 430 785 570 370 735 590 365 685 540 345 930 785 440 835 685 410 785 590 375 抗拉强 度极限 σb 640 835 530 490 600 800 390 635 195 305 395 190 180 215 290 剪切疲 许用弯 劳极限 曲应力 [σ-1] σ-1 105 140 135 155 200 185 260 210 210 195 280 270 220 160 230 115 110 185 250 40 55 60
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轴设计的主要内容和轴的设计步骤轴设计是机械设计中十分重要的一部分，它直接关系到机械系统
的性能和寿命。
轴的设计需要考虑多方面因素，包括载荷、转速、材
料强度和刚度等。
在进行轴设计时，一般可以遵循以下步骤：步骤一：确定轴的基本参数
在开始设计之前，需要明确轴的功能和使用要求，并确定关键参数，包括轴的类型、长度、直径等。
此外，还要考虑系统的使用条件，如载荷、转速、工作环境等。
步骤二：选择材料
材料的选择是轴设计非常重要的一部分。
要选择合适的材料，需
要考虑载荷、转速、工作温度等因素。
通常，常用的轴材料有碳钢、
合金钢、不锈钢和铝合金等。
步骤三：计算载荷
根据轴所承受的载荷，可以进行静力学和强度学的计算。
静力学计算主要包括转矩、弯矩和扭矩等，而强度学计算则包括轴的强度和刚度等。
步骤四：计算尺寸
在计算尺寸时，需要根据载荷和材料的强度来确定轴的直径。
直径的选择要满足强度和刚度要求，并考虑到材料的废料和经济性。
步骤五：计算转速
转速是轴设计中的重要参数之一。
要保证系统的正常运行，需要根据转速和轴材料的强度来选择合适的直径和材料。
步骤六：进行验算
设计完成后，还需进行验算，包括强度验算、刚度验算等。
强度验算主要是对轴的强度进行验证，以确保它能够承受所需的载荷。
而刚度验算主要是对轴的刚度进行验证，以满足系统运动的要求。
步骤七：进行优化
根据验算结果，进行必要的优化。
可以通过增加轴的直径、改变材料或者增加支撑点等来改善轴的性能。
步骤八：绘制图纸
设计完成后，需要绘制详细的轴图纸。
图纸上应包含轴的主要尺寸、材料、工艺要求等。
步骤九：选择工艺
在轴设计完成后，还需要选择合适的工艺进行制造。
常用的轴制
造工艺包括铸造、锻造、机械加工等。
轴设计的主要内容包括确定轴的基本参数、选择合适的材料、计
算载荷、计算尺寸、计算转速、进行验算、进行优化、绘制图纸以及
选择合适的制造工艺。
通过这些步骤，可以设计出满足系统要求的轴，确保机械系统的正常运行。