机械设计第15章轴
机械设计基础(判断、填空)
第六章平面连杆机构判断题1.铰链四杆机构中的最短杆(就是)曲柄。
（不一定是）2.把（铰链四杆机构）中的最短杆作为机架，就可以得到双曲柄机构。
（曲柄摇杆机构）3.在曲柄长度不相等的双曲柄机构中，主动曲柄作等速转动，从动曲柄作变速转动。
（对）4.家用缝纫机的脚踏板机构是采用(双摇杆)机构。
（曲柄摇杆）5.平面连杆机构的基本形式是铰链四杆机构。
（对）6.曲柄和(连杆)都是连架杆。
（摇杆）7.铰链四杆机构都有连杆和机架。
（对）8.在平面连杆机构中，以最短杆为机架，(就)能得到双曲柄机构。
（不一定）9.在平面四杆机构中，只要两个连架杆都能绕机架作整周转动，必然是双曲柄机构。
（对）10.利用选择不同构件作机架的方法，可以把曲柄摇杆机构改变成双摇杆机构。
（对）11.铰链四杆机构形式的改变，(只能）通过选择不同构件作机架来实现。
(不一定)12.曲柄摇杆机构中，(摇杆)两极限位置所夹锐角称为极位夹角。
(曲柄)13.摆动导杆机构若以曲柄为主动件，导杆一定具有急回特性。
(对)14.因为偏心轮机构中的滑块不能作为主动件，偏心轮机构不存在死点位置。
(对)15.偏置曲柄滑块机构(没有)急回特性。
（有）16.在曲柄摇杆机构中，(当) 曲柄和连杆共线，就是死点位置。
(当摇杆为主动件时)17曲柄极位夹角θ越大，行程速度变化系数K也越大，机构的急回特性越显著。
（对）18.在平面四机构中，凡是能把转动运动转换成往复运动的机构，都会具有急回运动特性。
（对）19.极位夹角θ的大小，是根据设计时事先确定的K值，通过公式求得的。
（对）20.曲柄在死点位置的运动方向与原先的运动方向(相同)。
（不一定相同）21.在实际生产中，机构的死点位置对工作(都是不利的)。
（有利有弊）22.双曲柄机构(没有)死点位置。
（有）23.曲柄摇杆机构中，当曲柄为主动件时机构(有)死点位置。
(没有)24.双摇杆机构无急回特性。
(对)25.四杆机构的死点位置与哪个构件为原动件（无关）。
机械设计基础课后习题答案(第四版)
目录第1章机械设计概述 (1)第2章摩擦、磨损及润滑概述 (3)第3章平面机构的结构分析 (12)第4章平面连杆机构 (16)第5章凸轮机构 (36)第6章间歇运动机构 (46)第7章螺纹连接与螺旋传动 (48)第8章带传动 (60)第9章链传动 (73)第10章齿轮传动 (80)第11章蜗杆传动 (112)第12章齿轮系 (124)第13章机械传动设计 (131)第14章轴和轴毂连接 (133)第15章轴承 (138)第16章其他常用零、部件 (152)第17章机械的平衡与调速 (156)第18章机械设计CAD简介 (163)第1章机械设计概述1.1机械设计过程通常分为哪几个阶段？各阶段的主要内容是什么？答：机械设计过程通常可分为以下几个阶段：1.产品规划主要工作是提出设计任务和明确设计要求。
2.方案设计在满足设计任务书中设计具体要求的前提下，由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较，从中优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可靠、结构设计可行、成本低廉的方案。
3.技术设计完成总体设计、部件设计、零件设计等。
4.制造及试验制造出样机、试用、修改、鉴定。
1.2常见的失效形式有哪几种？答：断裂，过量变形，表面失效，破坏正常工作条件引起的失效等几种。
1.3什么叫工作能力？计算准则是如何得出的？答：工作能力为指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力。
对于载荷而言称为承载能力。
根据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件。
1.4标准化的重要意义是什么？答：标准化的重要意义可使零件、部件的种类减少，简化生产管理过程，降低成本，保证产品的质量，缩短生产周期。
第2章摩擦、磨损及润滑概述2.1按摩擦副表面间的润滑状态，摩擦可分为哪几类？各有何特点？答：摩擦副可分为四类：干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。
干摩擦的特点是两物体间无任何润滑剂和保护膜，摩擦系数及摩擦阻力最大，磨损最严重，在接触区内出现了粘着和梨刨现象。
《机械设计基础》第15章 滑动轴承
τ
P＋dp τ＋dτ
雷诺耳实验（1883年）——层流与湍流的现象
雷诺方程：
h0 - h dp = 6ηv dx h3
其中：p——油膜压力 η——润滑油粘度 V——速度 h——间隙厚度（油膜厚度） h0——油膜压力为极限值时的间隙厚度
分析雷诺方程：
（1）当相对运动的两表面 形成收敛油楔时。即能保 证移动件带着油从大口走 u 向小口。 o
形成动压润滑的条件： （1）相对运动的两表面形成收敛油楔时。 （2）两表面必须有一定的相对速度。
（3）润滑油必须有一定的粘度，并供油充分。
（4）油膜的最小厚度应大于两表面不平度之和。
例：试判断下列图形能否建立动压润滑油膜？
v v v v
向心滑动轴承形成动压油膜的过程：
F F FF F
o
o1 o1 o o1 1 o1
润滑脂 （黄油） 固体润滑剂
钙基、钠基、铅基、锂基等。
石墨、二流化钼、聚氟乙烯树脂等 （用于高温下的轴承）。
空气、氢气等（只用于高速、高 温以及原子能工业等特殊场合）
气体润滑剂
●润滑剂的主要指标：
（1） 粘度——是润滑油最重要的物理性能指标，是选择润滑 油的主要依据，它标志着流体流动时内摩擦阻 力的大小。粘度越大，内摩擦阻力越大，即流 动性越差。 （2）凝点——是润滑油冷却到不能流动时的温度。凝点越低越好。 （3） 闪点——是润滑油在靠近试验火焰发生闪燃时的温度。 闪点是鉴定润滑油耐火性能的指标。在工作温度 较高和易燃环境中，应选用闪点高于工作温度 20°~30°C的润滑油。 （4） 油性——是指润滑油湿润或吸附在表面的能力。吸附能力 越强，油性越好。 （5） 滴点——是指润滑脂受热后开始滴落时的温度。润滑脂使 用工作温度应低于滴点20°~30°C，低于40°~ 60°更好。 （6）针入度（稠度）——是表征指润脂稀稠度的指标。针入度越 小，表示润滑脂越稠；反之，流动性越大。
机械设计第15章轴
轴的尺寸和公差对于安装和使用的准确性 至关重要。
轴与轴套之间的配合对于减小磨损和提高 工作效率非常重要。
轴的强度计算
1
受弯强度
根据轴的几何形状和材料弯曲的强度
扭转强度
2
工程计算。
根据扭矩和轴直径计算轴的扭转强度。
3
受压强度
计算轴在受到压缩力时的强度。
轴的选材原则
1 强度
根据所需强度和负荷条件选择材料。
机械设计第15章轴
轴是机械设计中重要的组件之一，它承受着传递功率和运动的重要任务。本 章将介绍轴的定义、作用以及相关的设计要素和计算方法。
轴的定义和作用Leabharlann 1 定义2 作用轴是一种旋转零件，通常为圆柱形，在机 械中用于传递力和运动。
轴将两个或多个旋转零件连接在一起，传 递动力和承载负载。
轴的分类
按用途分类
3 耐蚀性
在有腐蚀性环境中选择耐蚀性材料。
2 硬度
根据工作环境选择合适的材料硬度以提高 耐磨性。
4 成本
综合考虑材料成本及可用性选择合适的材 料。
轴的制造工艺
1 车削
2 热处理
利用车床和刀具将轴的外形和尺寸加工至 工程要求。
通过热处理工艺改变材料的组织和性能。
3 表面处理
4 装配和检验
对轴进行镀铬、镀锌等表面处理以提高其 耐腐蚀性和装饰性。
传动轴、支撑轴、定位轴等。
按制造材料分类
钢制轴、铜制轴、铝制轴、复合材料轴等。
按工作环境分类
常温轴、高温轴、低温轴、湿环境轴等。
按形状分类
圆轴、方轴、花键轴等。
轴的设计要素
1 刚度
2 强度
轴的刚度对于传递正常工作负荷至关重要。
机械设计习题集答案第十五章--螺纹连接(解答)
15—4 一牵曳钩用2个M10的普通螺钉固定于机体上，如图所示.已知接合面间的摩擦系数f=0.15，螺栓材料为Q235、强度级别为4.6级，装配时控制预紧力，试求螺栓组连接允许的最大牵引力。
解题分析:本题是螺栓组受横向载荷作用的典型例子．它是靠普通螺栓拧紧后在接合面间产生的摩擦力来传递横向外载荷F R 。
解题时，要先求出螺栓组所受的预紧力，然后，以连接的接合面不滑移作为计算准则，根据接合面的静力平衡条件反推出外载荷F R 。
题15—4图解题要点：(1)求预紧力F ′：由螺栓强度级别4.6级知σS =240MPa,查教材表11-5（a ），取S=1.35，则许用拉应力： ［σ]= σS /S =240/1。
35 MPa=178 MPa ， 查（GB196—86）M10螺纹小径d 1=8.376mm由教材式(11—13）： 1.3F ′/（πd 21/4）≤[σ] MPa 得:F ′=[σ]πd 21/（4×1.3）=178 ×π×8。
3762/5.2 N =7535 N （2） 求牵引力F R :由式（11—25）得F R =F ′fzm/K f =7535×0。
15×2×1/1.2N=1883。
8 N (取K f =1。
2)分析与思考：（1）常用螺纹按牙型分为哪几种?各有何特点?各适用于什么场合?连接螺纹用什么牙型？传动螺纹主要用哪些牙型？为什么？答：根据牙型，螺纹可以分为三角形、矩形、梯形、锯齿形等。
选用时要根据螺纹连接的工作要求，主要从螺纹连接的效率和自锁条件两个方面考虑，结合各种螺纹的牙形特点。
例如三角形螺纹，由于它的牙形角α较大，当量摩擦角υρ也较大（βρυυcos arctan arctan ff ==），分析螺纹的效率()υρη+ψψ=tan tan 和自锁条件 Ψυρ≤,可知三角形螺纹效率较低,但自锁条件较好，因此用于连接。
机械设计基础习题含答案
机械设计基础习题含答案《机械设计基础课程》习题第1章机械设计基础概论1-1 试举例说明机器、机构和机械有何不同？ 1-2 试举例说明何谓零件、部件及标准件？1-3 机械设计过程通常分为几个阶段？各阶段的主要内容是什么？ 1-4 常见的零件失效形式有哪些？1-5 什么是疲劳点蚀？影响疲劳强度的主要因素有哪些？ 1-6 什么是磨损？分为哪些类型？1-7 什么是零件的工作能力？零件的计算准则是如何得出的？ 1-8 选择零件材料时，应考虑那些原则？1-9 指出下列材料牌号的含义及主要用途： Q275 、40Mn 、40Cr 、45 、ZG310－570 、QT600－3。
第2章现代设计方法简介2-1 简述三维CAD系统的特点。
2-2 试写出优化设计数学模型的一般表达式并说明其含义。
2-3 简述求解优化问题的数值迭代法的基本思想。
2-4 优化设计的一般过程是什么？ 2-5 机械设计中常用的优化方法有哪些？ 2-6 常规设计方法与可靠性设计方法有何不同？ 2-7 常用的可靠性尺度有那些？ 2-8 简述有限元法的基本原理。
2-9 机械创新设计的特点是什么？2-10 简述机械创新设计与常规设计的关系。
第3章平面机构的组成和运动简图3-1 举实例说明零件与构件之间的区别和联系。
3-2 平面机构具有确定运动的条件是什么 3-3 运动副分为哪几类？它在机构中起何作用？ 3-4 计算自度时需注意那些事项？3-5 机构运动简图有何用途？怎样绘制机构运动简图？ 3-6 绘制图示提升式水泵机构的运动简图，并计算机构的自度。
3-7 试绘制图示缝纫机引线机构的运动简图，并计算机构的自度。
3-8 试绘制图示冲床刀架机构的运动简图，并计算机构的自度。
3-9 试判断图a、b、c所示各构件系统是否为机构。
若是。
1判定它们的运动是否确定。
3-10 计算图a、b、c、d、e、f所示各机构的自度，如有复合铰链、局部自度、或虚约束请指出。
机械设计专升本章节练习题(含答案)——轴
第15章轴【思考题】15-1 轴的功用是什么？15-2 什么是传动轴、心轴、转轴，他们的区别是什么？15-3 分析一下自行车的前轴、中轴和后轴的受载情况，他们各属于什么轴？15-4 轴的一般设计步骤是什么？15-5 轴的常用材料有那些？15-6 为什么当轴的刚度不够时，选用合金钢来代替普碳钢效果不明显？15-7 弯扭合成强度计算时，折算系数的意义是什么？15-8 在什么情况下要作轴的刚度计算？A级能力训练题1.最常用的制造轴的材料是______。
设计承受很大载荷的轴，宜选用的材料是______。
（1）20号钢（2）45号钢（3）40Cr （4）QT400-172.为使零件在轴向定位比较可靠，零件的倒角或圆角半径r与轴肩处的圆角半径R必须满足______。
（1）R=r （2）R>r （3）R<r3.增大轴在剖面过渡处的圆角半径，其优点是______。
（1）使零件的轴向定位比较可靠（2）降低应力集中，提高轴的疲劳强度（3）使轴的加工方便4.轴上安装有紧配合的零件，应力集中将发生在轴上______。
（1）轮毂中段部位（2）沿轮毂两端部位（3）距离轮毂端部为1/2轮毂长度部位5.在轴的初步计算中，轴的直径是按______来初步确定的。
（1）弯曲强度（2）扭转强度（3）轴段的长度（4）轴段上零件的孔径6.主动齿轮1，通过中间齿轮2，带动从动齿轮3以传递功率。
则中间齿轮2的轴是______。
（1）转轴（2）心轴（3）传动轴7.对轴采用表面热处理或表面冷加工的方法，可以提高它的______。
（1）静力强度（2）疲劳强度（3）耐冲击性能（4）刚度8. 材料为45钢经调质处理的轴由计算发现处于危险共振区，解决的措施是______。
（1）采用其它钢材 （2）采用表面硬化处理 （3）改变轴的直径9. 自行车轮的轴是______；自行车当中链轮的轴是______。
（1）转轴 （2）心轴 （3）传动轴10. 汽车下部，由发动机、变速器，通过万向节联轴器带动后轮差速器的轴是______。
机械工程图学课程 第15章习题集附带详细答案
。
2.分析表达方案。
（1）主视图采用 全剖 表达方法。剖切面通过泵体前后 对称 面。 （2）左视图采用 2处局部剖切 表达方法。以表达 进出管螺纹油孔
和沉头孔形状 。 （3）俯视图的表达方法是什么？两处剖切平面所表达的结构是 答：局部剖切 ，表达了齿轮室、进出油孔和螺纹孔 。
21
传动齿轮
20 GB/T1096-2003 键5X16
19
填料压盖
18
填料
17
轴套
16 GB/T1096-2003 键8X28
15
主动齿轮
14 GB/T898-1988 螺柱M8X20
13 GB/T93-1987 垫圈8
12 GB/T6170-2000 螺母M8
11
轴套
10
泵盖
9
从动轴
8
齿轮衬套
7
（8）∅26H7和∅18H7孔端加工有C1倒角，解释C1的含义和作用。 答： C表示45度倒角,1表示倒角轴向尺寸为1mm；其作用是便于轴与孔
之间装配。 （9）泵体上有几处配合面？配合尺寸分别是： 答：4处 、 ∅26H7、 ∅18H7 、40H7、 ∅57H7 。 （10）泵体内 形凹槽称为泄压槽，它的一个作用是将齿轮泵启动时 在低压区（吸油室）产生的瞬时油压卸到高压区（排油室）而使齿轮 泵平稳运转。分析该槽与∅2通孔的关系。
切面通过实心轴和标准件的轴线、标准件对称面，这些零件按不 剖处理，仅画其外形， 剖面线 不画 。 4.装配图中的五大类尺寸为性能尺寸（规格尺寸）、装配尺寸、 外形尺寸（总体尺寸）、安装尺寸、其他重要尺寸。 5.装配图中序号在水平或垂直方向应对齐，顺时针或逆时针顺次填 写。一个零件或一种标准件只编写 1 个序号且只引出 1 次。当零 件为细丝弹簧或薄片，指引线不适于画圆点时应改成箭头。
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1~2
1~2
作者： 潘存云教授
轴向固定由轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈来实现。
齿轮受轴向力时，向右是通过4、5间的轴肩，并由6、7间的轴肩顶在滚动轴承的内圈上； 向左则通过套筒顶在滚动轴承的内圈上。带轮的轴向固定是靠1、2间的轴肩和轴端当圈。
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双向固定
作者： 潘存云教授
无法采用套筒或套筒太长时，可采用双圆螺母加以固定。 装在轴端上的零件往往采用轴端挡圈圆锥面定位。
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作者： 潘存云教授
二、轴设计的主要内容
设计任务：选材、结构设计、工作能力计算。
轴的结构设计： 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。
工作能力计算： 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。
轴的设计过程：
选择材料 结构设计 轴的承载能力验算
轴向力较小时，可采弹性挡圈或紧定螺钉来实现。
潘存云教授研制
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周向固定大多采用键、花键、 过盈配合或型面连接等形式 来实现。 为了加工方便，键槽应设计成同一加工直线
上，且紧可能采用同一规格的键槽截面尺寸。
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键槽应设计成 同一加工直线
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潘存云教授研制 作者： 潘存云教授
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作者： 潘存云教授
§15-1 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： 按承受载荷分有
类 型 按轴的形状分有
车厢重力
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转轴——传递扭矩又承受弯矩 传动轴——只传递扭矩 心轴——只承受弯矩
自行车 前轮轴
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前叉
支撑反力
方案一
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方案二
作者： 潘存云教授
二、轴上零件的定位 定位方法：轴肩、套筒、圆螺母、挡圈、轴承端盖。 轴肩——阶梯轴上截面变化之处。起轴向定位作用。
套筒
4、5间的轴肩使齿轮在轴上定位，1、 2间的轴肩使带轮定位，6、7间的轴肩 使右端滚动轴承定位。
轴肩
①②
③
④ ⑤⑥ ⑦
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轴的毛坯:一般用圆钢或锻件，有时也用铸钢或球墨铸铁。
如用球墨铸铁制造曲轴和凸轮轴，具有成本低廉、吸振性较好、对应力集中的敏感较低、强度较好等优点。
表15-1 轴的常用材料及其主要力学性能
材料及热处理
毛坯直径 /mm
硬度 强度极限σb 屈服极限σs 弯曲疲劳极限σ-1
/HBS
MPa
应用说明
Q235
440
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转动心轴 火车轮轴
前轮轮毂 固定心轴
作者： 潘存云教授
§15-1 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： 按承受载荷分有
类 型
按轴的形状分有
转轴——传递扭矩又承受弯矩
传动轴——只传递扭矩
心轴——只承受弯矩
直轴
光轴 阶梯轴
一般情况下，直轴做成实心 轴，需要减重时做成空心轴
第15章 轴
§15-1 概 述 §15-2 轴的结构设计 §15-3 轴的计算 §15-4 轴的设计实例
广西工学院专用
作者： 潘存云教授
§15-1 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： 按承受载荷分有
类 型 按轴的形状分有
转轴——传递扭矩又承受弯矩。
潘存云教授研制
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作者： 潘存云教授
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。 图示减速器输出轴就有两种装配方案。
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s 潘存云教授研制 a Bc L a
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圆锥圆柱齿轮 二级减速器
作者： 潘存云教授
方案二需要一个用于轴向定位的长套筒，多了一 个零件，加工工艺复杂，且质量较大，故不如方案一 合理 。
双圆螺母
潘存云教授研制
潘存云教授研制
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轴端挡圈
轴肩的尺寸要求: r <C1 或 r < R b
h CC11
r
D 潘存云教授研制
d
h
rR R
D
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d
h≈(0.07d+3)~(0.1d+5)mm
b≈1.4h(与滚动轴承相配合处的h和b值,见轴承标准)
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240
200
用于不重要或 载荷不大的轴
35 正火
≤100
149 ~187
520
270
…… 广西工学院专用
…
……
…
250
…
有较好的塑性 和适当的强度， 可用于一般曲
… 轴、转轴。 作者： 潘存云教授
§15-2 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.轴应便于制造，轴上零件要易于装拆；(制造安装)
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；
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验算合格? N Y
结束
作者： 潘存云教授
三、 轴的材料
为了改善力学性能
种 碳素钢：35、45、50、Q235 正火或调质处理。
类 合金钢: 20Cr、20CrMnTi、40CrNi、38CrMoAlA等
用途：碳素结构钢因具有较好的综合力学性能，应用较 多，尤其是45钢应用最广。合金钢具有较高的力学性能， 但价格较贵，多用于有特殊要求的轴。
2.轴和轴上零件要有准确的工作位置；(定位) 3.各零件要牢固而可靠地相对固定；(固定) 4.改善应力状况，减小应力集中。
轴端挡圈 带轮 轴承盖 套筒 齿轮 滚动轴承
典型 轴系 结构
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潘存云教授研制
作者： 潘存云教授
一、拟定轴上零件的装配方案
装配方案：确定轴上零件的装配方向、顺序、和相互 关系。
带式运 输机
电动机 潘存云教授研制
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减速器
转轴
作者： 潘存云教授
§15-1 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： 按承受载荷分有
类 型 按轴的形状分有
转轴——传递扭矩又承受弯矩。 传动轴——只传递扭矩
发动机
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传动轴 后桥
广西工学院专用
潘存பைடு நூலகம்教授研制
作者： 潘存云教授
§15-1 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： 按承受载荷分有
类 型
按轴的形状分有
转轴——传递扭矩又承受弯矩 传动轴——只传递扭矩 心轴——只承受弯矩 直轴 光轴
阶梯轴 曲轴
广西工学院专用
潘存云教授研制