第十一章轴系零件介绍
5．花键联接
花键联接是由带花键齿的轴（外花键）和轮毂（内 花键）所组成
（1）花键联接的特点 花键联接工作时依靠键齿的侧面来传递转矩，键齿 较多、接触面大，传递载荷大。轴上零件的对中 性和沿轴向移动的导向性都好；同时由于齿槽较 浅，对轴的削弱较小。但制造困难，需专用加工 设备，成本高。主要用于定心精度高、载荷大或 经常滑移的连接
楔键通过上、下表面契紧在轴与轴上零件之间的键 槽内实现周向固定，并能使零件承受不大的单方 向的轴向力。楔键的上、下表面为工作面，上表 面相对下表面制成1：100的斜度，轮毂槽底面相 应也有1：100的斜度。键与键槽的两个侧面不相 接触，为非工作面
普通楔键
钩头楔键
楔键联接的对中性差，在冲击和变载荷的作用下容 易松脱。常用于低速、精度要求不高、承受单方 向轴向载荷的场合。钩头楔键用于不能从另一端 将键打出的场合，故钩头与轮毂端面间应留有一 定空间
二、平健联接的配合与应用
键是标准件，平键与轴槽及轮毂槽的连接采用基轴 制配合，按键宽配合的松紧程度不同有较松键联 接、一般键联接和较紧键联接三种形式，
三、平健的尺寸选择、标记与强度验算
1．平键的尺寸选择 键的主要尺寸有键宽b，键高h和键长L。其中键的剖 面尺寸b×h一般先根据轴的直径从国家标准中选 定，再进行强度验算。键的长度L应略小于(或等 于)轮毂的长度，并符合标准系列。轮毂槽为通槽， 轮毂的长度一般为(1.5～2)d，d为轴的直径。 键宽b的公差只有h9一种。键的非配合尺寸的公差， 键高h按h11取值；键长L按h14取值；轴槽长度公 差用H14。
根据键的头部形状不同，普通平键有圆头(A型)、平 头(B型)和单圆头(C型)三种形式 圆头普通平键（A型）的轴上键槽用指形铣刀在立式 铣床上铣出，槽的形状与键相同，键在槽中固定 良好，工作时不松动，应用最广；缺点是键的圆 头部分不能充分利用，而且轴在卧式铣床 上加工，轴的应力集中较小，但键在轴槽中易松 动，故对尺寸较大的键，宜用紧定螺钉将键紧固 在轴槽底部。 单圆头普通平键(C型)则常用于轴端的连接
2）渐开线花键
• 渐开线花键的齿廓是渐开线，分度圆压力角（齿 形角）有30º 及45º 两种。 • 齿形角为30º 的渐开线花键可采用加工渐开线齿轮 的方法制造，工艺性好，制造精度高，花键齿根 强度高，应力集中小，通常采用键侧定心（具有 自动定心的特点），用于载荷较大、轴径也大且 定心精度高的连接。 • 外花键采用齿形角为45º 的渐开线花键齿形，内花 键采用直线齿形的连接又称三角形花键联接，与 齿形角为30º 渐开线花键相比，键齿细小，多用于 轻载、小直径和薄壁零件与轴的连接。
3．平键联接
平键是矩形截面的联接件，置于轴和轴上零件的键 槽内，键的两侧面为工作面。工作时靠键和键槽 侧面挤压传递转矩，键的上表面和轮毂槽底之间 留有间隙。平键联接具有结构简单、装拆方便、 对中性好等优点 （1）普通平键联接 对中性良好，装拆方便 ，适用于高速、 高精度和承受变载、 冲击的场合， 不能实现轴上零件 的轴向定位
第一节 键、销及其连接
【学习目标】 1．了解键联接类型及其特点。 2．掌握平键联接的配合与应用。 3．熟悉平键的尺寸选择与标记。 4．了解平键的失效形式与强度验算。 5．了解销联接的应用特点。
一、键联接类型及其特点
键联接主要用于将轴与轴上零件(齿轮、带轮、凸轮 等)结合在一起，实现周向固定并传递转矩。键联 接属于可拆联接。 键联接根据装配时的松紧程度,可分为紧键联接和松 键联接两大类。 紧键联接有楔键联接和切向键联接两种。 松键联接有平键联接、半圆键联接和花键联接等。 1．楔键联接 楔键分普通楔键和钩头楔键两种。普通楔键有圆头 (A型)、平头(B型)和单圆头(C型)三种形式
（2）导向平键和滑键联接
导向平键和滑键用于轮毂与轴间需要有相对滑动的 场合。导向平键用螺钉固定在轴上的键槽中，轮 毂沿键的侧面作轴向滑动。为了便于拆卸，键上 有起键螺孔，需要拆卸时拧出螺钉使键退出键槽 导向平键用于轮毂沿轴向移动距离较小的场合，滑 键用于轮毂的轴向移动距离较大的场合
4．半圆键联接 半圆键联接是靠两侧工作面实现周向固定和传递转 矩。轴上键槽用与半圆键半径相同的盘状铣刀铣 出，半圆键在槽中可绕其几何中心摆动以适应轮 毂中键槽的斜度。 特点是制造容易，装拆方便，但由于键槽较深，对 轴的强度削弱较大，因此只能传递较小的转矩， 一般用于轻载或辅助性连接，尤其适用于锥形轴 与轮毂的连接。
普通楔键联接
钩头楔键
2．切向键联接
切向键联接由一对具有1：100斜度的楔键沿斜面拼合而成 （图11-4），其上下两工作面互相平行。装配时一对键分 别自轮毂两边打入，使两工作面分别与轴和轮毂上键槽底 面压紧。工作时主要靠工作面的挤压作用传递转矩。 切向键联接对轴的削弱较严重，且对中性差，常用于轴径较 大(d>60mm)、精度要求不高、和传递转矩较大的低速场合。 一对切向键只能传递单向转矩，需要传递双向转矩时，可安 装两对互成120°～135°的切向键。
（2）花键类型 根据键齿的形状不同，常用的花键分为矩形花键和 渐开线花键
1）矩形花键 矩形花键的齿形是矩形，有小径定心、 大径定心和键侧定心三种定心方式，其中采用小 径定心（即外花键和内花键的小径作为配合表 面），内花键的小径可用内圆磨床加工，外花键 的小径可用专用花键磨床加工，因而定心精度高， 容易加工，应用广泛
键工作表面的表面粗糙度Ra值应小于1.6μm，与其 相配合的轴槽和轮毂槽侧面的表面粗糙度Ra值为 1.6～3.2μm，非工作表面(键的顶面、底面和键 槽底面)的表面粗糙度Ra值为6.3μm。 轴槽及轮毂槽对轴及轮毂轴线的对称度公差根据不 同的要求按国标选择 2．普通平键的标记 键的标记格式为：键 型号 宽度×长度 标准代号 其中A型不标注字母。 宽度b =18mm，高度h =11mm，长度L =100mm的圆头 普通平键（A型）标记为： 键 18×100 GB/T 1096-2003。
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机械设计基础--第十一章(轴 承)
Fundamentals of Machine Design
（第十一章）
第十二章 轴 承
一、基本内容及学习要求 二、学习指导 三、典型实例分析 四、复习题 五、复习题参考答案
回目录
一、基本内容及学习要求
1．基本内容 ⑴ 滑动轴承的结构类型及特点； ⑵ 轴瓦的材料与结构； ⑶ 滑动轴承的润滑； ⑷ 非液体摩擦滑动轴承的计算； ⑸ 滚动轴承的类型及特点，滚动轴承的代号； ⑹ 滚动轴承的类型选择； ⑺ 滚动轴承的失效形式； ⑻ 滚动轴承的疲劳寿命计算和静强度计算。
二、学习指导
4. 轴瓦。 轴瓦是滑动轴承中的关键零件，其工作表面既是承载表面， 又是摩擦表面。因此，轴瓦的材料选取是否适当以及结构是否 合理，对滑动轴承的性能将产生很大的影响。
⑴ 轴瓦和轴承衬的材料
① 对轴承材料的基本要求是：要有足够的强度；良好的减 摩性和耐磨性；良好的塑性、顺应性和嵌入性；良好的导热性 和抗胶合性。
b) 钠基润滑脂：有较好的耐热性（使用温度可达 140oC ），但耐水性较差；
c) 锂基润滑脂：其耐热性和耐水性都较好，使用温 度在－20oC~150oC 。
二、学习指导
润滑脂常用于低速、重载和为避免润滑油流失或不易 加润滑油的场合。
润滑脂的主要性能指标是针入度和滴点。针入度表示 润滑脂的粘稠程度，它是用150g的标准圆锥体放于25oC的 润滑脂中，经5s后沉入的深度（单位为 0.1mm）表示。针 入度愈小，则润滑脂越粘稠。滴点是指润滑脂在滴点计中 受热后滴下第一点油时的温度，滴点标志润滑脂的耐高温 能力。选用时应使润滑脂的滴点高于工作温度20oC以上。
二、学习指导
③ 固体润滑剂。固体润滑剂有石墨、二硫化钼（MoS2）、 聚四氟乙烯等。它通常与润滑油或润滑脂混合使用，也可以单 独涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜，或者混入金属或塑料粉 末中烧结成形，制成各种耐磨零件。石墨性能稳定，在 350oC 以上才开始氧化 ，并可在水中工作。聚四氟乙烯摩擦因数低， 只有石墨的一半。二硫化钼吸附性强，摩擦因数低，适用温度 范围广（－60oC~300oC ），但遇水后性能会下降。
（第十一章）
第十二章 轴 承
一、基本内容及学习要求 二、学习指导 三、典型实例分析 四、复习题 五、复习题参考答案
回目录
一、基本内容及学习要求
1．基本内容 ⑴ 滑动轴承的结构类型及特点； ⑵ 轴瓦的材料与结构； ⑶ 滑动轴承的润滑； ⑷ 非液体摩擦滑动轴承的计算； ⑸ 滚动轴承的类型及特点，滚动轴承的代号； ⑹ 滚动轴承的类型选择； ⑺ 滚动轴承的失效形式； ⑻ 滚动轴承的疲劳寿命计算和静强度计算。
二、学习指导
4. 轴瓦。 轴瓦是滑动轴承中的关键零件，其工作表面既是承载表面， 又是摩擦表面。因此，轴瓦的材料选取是否适当以及结构是否 合理，对滑动轴承的性能将产生很大的影响。
⑴ 轴瓦和轴承衬的材料
① 对轴承材料的基本要求是：要有足够的强度；良好的减 摩性和耐磨性；良好的塑性、顺应性和嵌入性；良好的导热性 和抗胶合性。
b) 钠基润滑脂：有较好的耐热性（使用温度可达 140oC ），但耐水性较差；
c) 锂基润滑脂：其耐热性和耐水性都较好，使用温 度在－20oC~150oC 。
二、学习指导
润滑脂常用于低速、重载和为避免润滑油流失或不易 加润滑油的场合。
润滑脂的主要性能指标是针入度和滴点。针入度表示 润滑脂的粘稠程度，它是用150g的标准圆锥体放于25oC的 润滑脂中，经5s后沉入的深度（单位为 0.1mm）表示。针 入度愈小，则润滑脂越粘稠。滴点是指润滑脂在滴点计中 受热后滴下第一点油时的温度，滴点标志润滑脂的耐高温 能力。选用时应使润滑脂的滴点高于工作温度20oC以上。
二、学习指导
③ 固体润滑剂。固体润滑剂有石墨、二硫化钼（MoS2）、 聚四氟乙烯等。它通常与润滑油或润滑脂混合使用，也可以单 独涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜，或者混入金属或塑料粉 末中烧结成形，制成各种耐磨零件。石墨性能稳定，在 350oC 以上才开始氧化 ，并可在水中工作。聚四氟乙烯摩擦因数低， 只有石墨的一半。二硫化钼吸附性强，摩擦因数低，适用温度 范围广（－60oC~300oC ），但遇水后性能会下降。
第十一章+轴解析
（7）强度计算（确定危险剖面、强度校验或轴径
计算）
e
Me W
Me 0.1d 3
[ 1]W
返回
其中α 为考虑转矩与弯矩引起的应力性质不同而设立 的应力校正系数：
对于不变化的转矩：α=0.3
对于脉动变化转矩：α=0.6 对于对称循环转矩：α=1
Me M 2 (T )2 ;
判断轴结构设计中的错误
第十一章 轴
轴是机器中的重要零件之一，用来支 承轴上的零件，并传递运动和动力。
带式运输机
二级圆柱齿轮减速器
蜗杆传动
轮系
11、1 概 述
一、轴的分类 1、按轴的轴线形状分：
直轴、曲轴、挠性轴。
2、按轴承受的载荷性质分：
转轴、心轴、传动轴。
3、按轴的外部结构形状分：
光轴、阶梯轴。
4、按轴的截面形状分：
挤压强度
返回
键的强度校验
假设：键的侧面的作用力沿键的工作长度和高
度均匀分布。
挤压强度条件为：
p
F kl
2T dkl
4T dhl
[ P ]
返回
2、花键联接
定义：轴和轮毂周向均布的多个键齿构成的联接称为
花键联接。
特点：比平键联接具有承载能力高，对轴削弱程度小
（齿浅、应力集中小），定心好和导向性能好。
普通楔键和钩头楔键
返回
4、平键联接的尺寸选择和强度校核
键的材料及尺寸选择： 键的材料：抗拉强度不低于600MPa钢材。 尺寸选择：键的截面尺寸 bh 根据键所在轴径d由
标准中查取。键长L根据轮毂的宽度确 定，但应符合标准系列。
平键联接的失效形式：
工作面的压溃和键的剪断。
强度计算：对于标准材料的标准连接，通常只校验
第11节 轴系
油润滑式尾轴的工作轴颈比非工作轴颈大，表面 精度高
水润滑式尾轴工作轴颈用热套法包覆铜套，以防 腐蚀，非工作轴颈包玻璃钢或橡胶保护层
图例：水润滑式尾轴
尾轴铜套整体铸造，大型海船由于尾轴长，铜套 也较长；过长制造和安装都困难，一般不超过600～ 1000mm，否则要分段制造
分段套合则要 注意搭口处水密 性，不允许渗漏； 如果海水自接缝 处渗入，将会造 成尾轴锈蚀，引 起断轴的危险
在首、尾基准点和尾轴管首、尾端等处设立基准 靶或拉线架便可以确定轴系理论中心线
（二）确定轴系理论中心线的方法
根据已确定的首、尾基准点确定轴系理论中心线
1.拉线法 在首、尾基准点处安装拉线架以固定钢丝线的两
端。在机舱后隔舱壁、尾隔舱壁面内上相应位置开孔， 以使钢丝线穿过。根据首、尾基准点的三维位置调节 钢丝线的位置，使钢丝线通过基准点，固定后的钢丝 线即代表轴系理论中心线
（2）偏心镗削的方法不奏效时，则需移动主机位置， 改变主机曲轴的中心线，使之与尾轴中心对准
（3）当移动主机位置在高度上变化较大，使主机垫 块厚度增大超过允许值时，就同时移动主机和偏心镗 削，同时改变两端的中心线
若δ总和 总符合规定而中间某处δ和 超 差时，在 不影响正常运转的情况下，继续使用
五、船轴的检修
（1）设置临时支承。一般在距法兰端面（0.18～0.22）L
（L为中间轴长度）处加设临时支承，或依设计图纸加设
临时支承 （2）拆去法兰连接螺栓
图例：临时支撑的位置
（3）测量并计算出各对法兰的偏中值
（4）与标准比较
表9-6
2.轴系两端轴同轴度偏差的检查 主机曲轴和尾轴分别位于轴系的两端，故又将曲
轴和尾轴称为端轴
图例：直尺－塞尺法
水润滑式尾轴工作轴颈用热套法包覆铜套，以防 腐蚀，非工作轴颈包玻璃钢或橡胶保护层
图例：水润滑式尾轴
尾轴铜套整体铸造，大型海船由于尾轴长，铜套 也较长；过长制造和安装都困难，一般不超过600～ 1000mm，否则要分段制造
分段套合则要 注意搭口处水密 性，不允许渗漏； 如果海水自接缝 处渗入，将会造 成尾轴锈蚀，引 起断轴的危险
在首、尾基准点和尾轴管首、尾端等处设立基准 靶或拉线架便可以确定轴系理论中心线
（二）确定轴系理论中心线的方法
根据已确定的首、尾基准点确定轴系理论中心线
1.拉线法 在首、尾基准点处安装拉线架以固定钢丝线的两
端。在机舱后隔舱壁、尾隔舱壁面内上相应位置开孔， 以使钢丝线穿过。根据首、尾基准点的三维位置调节 钢丝线的位置，使钢丝线通过基准点，固定后的钢丝 线即代表轴系理论中心线
（2）偏心镗削的方法不奏效时，则需移动主机位置， 改变主机曲轴的中心线，使之与尾轴中心对准
（3）当移动主机位置在高度上变化较大，使主机垫 块厚度增大超过允许值时，就同时移动主机和偏心镗 削，同时改变两端的中心线
若δ总和 总符合规定而中间某处δ和 超 差时，在 不影响正常运转的情况下，继续使用
五、船轴的检修
（1）设置临时支承。一般在距法兰端面（0.18～0.22）L
（L为中间轴长度）处加设临时支承，或依设计图纸加设
临时支承 （2）拆去法兰连接螺栓
图例：临时支撑的位置
（3）测量并计算出各对法兰的偏中值
（4）与标准比较
表9-6
2.轴系两端轴同轴度偏差的检查 主机曲轴和尾轴分别位于轴系的两端，故又将曲
轴和尾轴称为端轴
图例：直尺－塞尺法
轴系零部件——轴轴承联轴器轴
0.2d3 n [T]
设计公式
d3
59.551
[T]n
06PA03
P n
轴上有键槽时：放大轴径：一个键槽：3~5% 二个键槽：7~10% 取标准植
二、按弯扭合成强度条件计算 条件：已知支点、扭距，弯矩 步骤： 1、作轴的空间受力简图
Fr
Ft
Fa
(a)
T
R' v1
A
B Rv1 RH1
C
L1
L2
L3
注意：①与标准零件相配合轴径应取标准植 ②同一轴径轴段上不能安装三个以上零件。
2、各轴段长度 ①各轴段与其上相配合零件宽度相对应 ②转动零件与静止零件之间必须有一定的间隙。
四、轴的结构工艺性
1）轴肩圆角r
2）轴端倒角
1.6
3）砂轮越程槽
4）螺纹退刀槽
5）同一轴1上键槽位于圆柱同一母线上，且取相同尺寸 2
偏转角： []
ey
c m
r
2、扭转刚度
TL
GIP
M
二、轴的振动稳定性及临界转速 弯曲振动（横向） 扭转振动 轴向振动（纵向）
n 临界转速 c ——轴引起共振时的转速
弯曲临界转速的计算 轴的临界角速度
C
k m
k= mg /y0
C g/ y0
nc1
260c
946
1 y0
刚性轴： n0.85nc1
①
②
③
④
I
II
III
I
II
III
轴系结构改错
四处错误
正确答案
三处错误
正确答案
两处错误
1.左侧键太长，套筒 无法装入
2.多个键应位于同一 母线上
设计公式
d3
59.551
[T]n
06PA03
P n
轴上有键槽时：放大轴径：一个键槽：3~5% 二个键槽：7~10% 取标准植
二、按弯扭合成强度条件计算 条件：已知支点、扭距，弯矩 步骤： 1、作轴的空间受力简图
Fr
Ft
Fa
(a)
T
R' v1
A
B Rv1 RH1
C
L1
L2
L3
注意：①与标准零件相配合轴径应取标准植 ②同一轴径轴段上不能安装三个以上零件。
2、各轴段长度 ①各轴段与其上相配合零件宽度相对应 ②转动零件与静止零件之间必须有一定的间隙。
四、轴的结构工艺性
1）轴肩圆角r
2）轴端倒角
1.6
3）砂轮越程槽
4）螺纹退刀槽
5）同一轴1上键槽位于圆柱同一母线上，且取相同尺寸 2
偏转角： []
ey
c m
r
2、扭转刚度
TL
GIP
M
二、轴的振动稳定性及临界转速 弯曲振动（横向） 扭转振动 轴向振动（纵向）
n 临界转速 c ——轴引起共振时的转速
弯曲临界转速的计算 轴的临界角速度
C
k m
k= mg /y0
C g/ y0
nc1
260c
946
1 y0
刚性轴： n0.85nc1
①
②
③
④
I
II
III
I
II
III
轴系结构改错
四处错误
正确答案
三处错误
正确答案
两处错误
1.左侧键太长，套筒 无法装入
2.多个键应位于同一 母线上
第十一章轴系
按滚动体 形状分
向心轴承 推力轴承 球轴承
滚子轴承
圆柱滚子 圆锥滚子 球面滚子
滚针
表16-2 滚动轴承的主要类型和特性
轴承名称、 类型及代号
调心球轴承 10000
甘肃工业大学专用
结构简图 承载方向 极限转速 允许角偏差 主要特性和应用
主要承受径向载荷，
同时也能承受少量
中
轴向载荷。因为外
2˚ ~3˚ 滚道表面是以轴承
后置代号
或加
（ 成套轴承分 部件代号
）
类
尺寸系列代号
型
宽(高)度 直径系列
代
系列代号 代号
号
注：
代表字母；
代表数字
内径代号 ---- 基本代号左起第四、五位。
表16-5 轴承的内径代号
内径代号
00 01
02
03
轴承内径尺寸 mm 10 12
15
17
甘肃工业大学专用
04~99 数字 5
表16-2 滚动轴承代号的排列顺序
轴承名称、 类型及代号
结构简图 承载方向 极限转速 允许角偏差
主要特性和应用
推力球轴承 50000
低 b)双向
不允许
只能承受轴向载荷，且作用线 必需与轴线重合。分为单、双 向两种。高速时，因滚动体离 心力大，球与保持架摩擦发热 严重，寿命较低，可用于轴向 载荷大、转速不高之处。
深沟球轴承 60000
固定方式 一端固定、一端游动。
预留补偿间隙
C=0.2~0.3 mm
甘肃工业大学专用
两端固定支承
甘肃工业大学专用
两端固定支承
一端固定、一端游动 一个支点双向固定以承受轴向力、另一端游动。
向心轴承 推力轴承 球轴承
滚子轴承
圆柱滚子 圆锥滚子 球面滚子
滚针
表16-2 滚动轴承的主要类型和特性
轴承名称、 类型及代号
调心球轴承 10000
甘肃工业大学专用
结构简图 承载方向 极限转速 允许角偏差 主要特性和应用
主要承受径向载荷，
同时也能承受少量
中
轴向载荷。因为外
2˚ ~3˚ 滚道表面是以轴承
后置代号
或加
（ 成套轴承分 部件代号
）
类
尺寸系列代号
型
宽(高)度 直径系列
代
系列代号 代号
号
注：
代表字母；
代表数字
内径代号 ---- 基本代号左起第四、五位。
表16-5 轴承的内径代号
内径代号
00 01
02
03
轴承内径尺寸 mm 10 12
15
17
甘肃工业大学专用
04~99 数字 5
表16-2 滚动轴承代号的排列顺序
轴承名称、 类型及代号
结构简图 承载方向 极限转速 允许角偏差
主要特性和应用
推力球轴承 50000
低 b)双向
不允许
只能承受轴向载荷，且作用线 必需与轴线重合。分为单、双 向两种。高速时，因滚动体离 心力大，球与保持架摩擦发热 严重，寿命较低，可用于轴向 载荷大、转速不高之处。
深沟球轴承 60000
固定方式 一端固定、一端游动。
预留补偿间隙
C=0.2~0.3 mm
甘肃工业大学专用
两端固定支承
甘肃工业大学专用
两端固定支承
一端固定、一端游动 一个支点双向固定以承受轴向力、另一端游动。
轴系零部件
151轴系零部件轴是机械设备中的重要零件之一，它的主要功能是直接支承回转零件，如齿轮、车轮和带轮等，以实现回转运动并传递动力,轴要由轴承支承以承受作用在轴上的载荷。
这种起支持作用的零部件称为支承零部件。
而且有很多的轴上零件需要彼此联接，它们的性能互相影响，所以将轴及轴上零部件统称为轴系零部件。
如图12-1所示减速器的输出轴由轴1、轴承2、齿轮3、联轴器4、键5等组成。
第一节 滑动轴承一、概述轴承是支承轴的部件，根据轴承工作的摩擦性质，可分为滑动轴承和滚动轴承两大类。
一般情况下，滚动摩擦小于滑动摩擦，因此滚动轴承应用很广泛，但滑动轴承具有工作平稳、无噪声、耐冲击、回转精度高和承载能力大等优点，所以在汽轮机、精密机床和重型机械中被广泛地应用。
滑动轴承按摩擦状态可分为：(1)液体摩擦滑动轴承。
轴承工作时在轴颈和轴承的工作表面之间被一层润滑油膜完全隔开，因而金属工作表面之间无摩擦和磨损。
(2)非液体摩擦滑动轴承。
轴颈和轴承的工作表面之间未形成足够厚的油膜，局部金属直接接触，因而存在着摩擦和磨损。
二、滑动轴承的主要类型和结构按受载荷方向不同，滑动轴承可分为径向轴承和止推轴承。
(1)径向滑动轴承。
用于承受径向载荷，常用滑动轴承的结构形式及其尺寸已经标准化，应尽量选用标准形式。
图12-2所示为整体式滑动轴承。
还可在机架或箱体上直接制出轴承孔，如图12-2a)，再装上轴套成为无轴承座的整体式滑动轴承。
整体式滑动轴承结构简单，制造方便，但轴套磨损后轴承间隙无法调整；装拆时轴或轴承需轴向移动，图12-1减速器的输出轴图12-2整体式滑动轴承152故只适用于低速、轻载和间歇工作的场合。
如小型齿轮油泵、减速箱等。
图12-3所示为剖分式滑动轴承,由上轴瓦1、螺栓2、轴承盖3、轴承座4、下轴瓦5 等组成。
为了提高安装的对心精度，在剖分面上设置有阶梯形止口。
考虑到径向载荷方向的不同，剖分面可以制成水平式（图a ）和斜开式（图b ）两种。
机械基础课件：轴系零件
轴系零件
图12-11 曲轴
轴系零件
图12-12 (a) 光轴； (b) 阶台轴
轴系零件
曲轴是往复式机械， 如内燃机中的专用零件。 直轴按 其外形不同， 分为光轴和阶台轴两种, 如图12-12所示。 光轴 形状简单， 加工方便， 但轴上零件不易定位和装配； 阶台 轴各截面直径不等， 便于零件的安装和固定， 因此应用广 泛。
轴系零件
(4) 用圆螺母固定。 如图12-20所示， 该固定方式常用于 轴的中部或端部， 装拆方便、 固定可靠， 但需要在轴上切 制螺纹， 对轴的强度有一定影响。 为防止圆螺母松脱， 常 采用双螺母或一个螺母加止推垫圈进行防松。
轴系零件
图12-20 用圆螺母固定
轴系零件
议一议： 在使用圆螺母固定时， 一般都是在轴上切制 细牙螺纹，
(5) 用弹性挡圈固定。 如图12-21所示， 该方法主要应用 于需要承受轴向力较小的场合， 固定时需要在轴上切制沟槽， 安装时将弹性挡圈卡入槽内即可。
轴系零件
图12-21 用弹性挡圈固定
轴系零件
2) (1) 用键作周向固定。 键连接用作轴上零件的周向固定形式应用最广。 其中用 平键连接时， 对于同一轴上轴径相差不大的轴颈上的键槽， 应尽可能采用同一规格的键槽尺寸， 并使键槽位于相同的周 向位置上， 以方便加工。
轴系零件
(3) 用圆锥销和紧定螺钉作周向固定， 如图12-22和图1223所示， 该周向固定方式主要应用在传递转矩很小的场合， 在实现周向固定的同时还可实现一定的轴向固定。
轴系零件
图12-22 用圆锥销作周向固定
轴系零件
图12-23 用紧定螺钉作周向固定
轴系零件
3. (1) 阶台轴的直径应该是中间大、 两端小， 由中间向两 端依次减小， 便于轴上零件的装拆。 (2) 轴端、 轴颈与轴肩(或轴环)的过渡部位应有倒角和过 渡圆角， 以便于轴上零件的装配， 避免划伤配合表面， 减 少应力集中。 轴肩(或轴环)的过渡圆角半径应小于轴上安装 零件内孔的倒角高度或圆角半径， 以保证轴上零件端面可靠 贴合轴肩端面。
机械设计基础课件 项目十一 轴
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
当轴上有多处键槽时，应使各键槽位于轴的同一母线上
为使轴便于装配，轴端应有倒角
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
模块三 轴的材料及其选择
项目十一 轴
张家界航空工业职业技术学院
项目十一 轴
模块一 轴的类型
模块二 轴的结构设计 主 要 模块三 轴的材料及其选择 内 容 模块四 轴的强度计算
模块五 轴的设计
学习目标
知识目标
1．掌握轴的作用及类型。 2．掌握零件在轴上的固定方法。 3．掌握常用轴的材料。 4．掌握轴的强度计算方法。 5．掌握轴的强度设计步骤及设计方法。
9.55106 P 0.2d 3N
[ ]
d 3 T 3 9.55106 P C3 P
0.2[ ]
0.2[T ]n
n
模块四 轴的强度计算
一、轴的扭转强度计算
为了减少键槽对轴的削弱，可按以下方式修正轴径
轴径d＞100mm 轴径d≤100mm
有一个键槽 轴径增大3% 轴径增大5%～7%
有两个键槽 轴径增大7% 轴径增大10%～15%
分类
１、按照承受载荷的不同，轴可分为：
转轴、传动轴、心轴
模块一 轴的类型
➢ 转 轴─同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。 ➢ 传动轴─只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。
➢ 心 轴─只承受弯矩的轴，如火车车轮轴（固定轮轴）。
模块一 轴的类型
２、形状的不同，轴可分为曲轴和直轴、挠性钢丝轴三大类。
➢ 直轴根据外形的不同，可分为光轴、阶梯轴和空心轴。 ➢ 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 不开敞地空间位置。
当轴上有多处键槽时，应使各键槽位于轴的同一母线上
为使轴便于装配，轴端应有倒角
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
模块三 轴的材料及其选择
项目十一 轴
张家界航空工业职业技术学院
项目十一 轴
模块一 轴的类型
模块二 轴的结构设计 主 要 模块三 轴的材料及其选择 内 容 模块四 轴的强度计算
模块五 轴的设计
学习目标
知识目标
1．掌握轴的作用及类型。 2．掌握零件在轴上的固定方法。 3．掌握常用轴的材料。 4．掌握轴的强度计算方法。 5．掌握轴的强度设计步骤及设计方法。
9.55106 P 0.2d 3N
[ ]
d 3 T 3 9.55106 P C3 P
0.2[ ]
0.2[T ]n
n
模块四 轴的强度计算
一、轴的扭转强度计算
为了减少键槽对轴的削弱，可按以下方式修正轴径
轴径d＞100mm 轴径d≤100mm
有一个键槽 轴径增大3% 轴径增大5%～7%
有两个键槽 轴径增大7% 轴径增大10%～15%
分类
１、按照承受载荷的不同，轴可分为：
转轴、传动轴、心轴
模块一 轴的类型
➢ 转 轴─同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。 ➢ 传动轴─只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。
➢ 心 轴─只承受弯矩的轴，如火车车轮轴（固定轮轴）。
模块一 轴的类型
２、形状的不同，轴可分为曲轴和直轴、挠性钢丝轴三大类。
➢ 直轴根据外形的不同，可分为光轴、阶梯轴和空心轴。 ➢ 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 不开敞地空间位置。
11轴
轴的加工要求
（2）砂轮越程槽 （3）螺纹退刀槽 （4）精度要求较高的轴，在轴的两端应钻中心孔作为基准 （5）轴端倒角圆角尺寸应尽可能一致
1.6
3. 轴的加工和装配工艺性
三、安装与制造要求
① 安装要求：轴的结构设计首先应确定轴上零件的装拆方 案，即根据轴上零件的布置情况，要求装配时所有零件都应顺 利地到达轴上安装位置；为减少零件在装拆时对配合表面的擦 伤破坏，应使零件在其配合表面上的装拆路径最短；为便于有 过盈配合零件的装配，应在零件进入的轴端或轴肩处加工出倒 角或导向锥。
轴的弯曲刚度条件为：
对挠度y [ y ] 对偏转角 [ ]
轴的扭转变形刚度条件是：
[ ]
第五节 轴的设计
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
开始设计轴时，通常还不知道轴上零件的位 置及支点情况，无法确定轴的受力情况，只有待 轴的结构设计基本完成后，才能对轴进行受力分 析及强度计算。因此，一般在进行轴的结构设计 前先按纯扭转受力情况对轴的直径进行估算。然 后进行轴的结构设计后，再按弯扭合成的理论进 行轴危险截面的强度校核。
3）计算合成弯矩M并作出弯矩图； 4）计算转矩M T并作出转矩图； 5）计算当量弯矩M ，绘出当量弯矩图。 6）根据当量弯矩图找出危险截面，进行轴的强度校核。
]
轴的许用弯曲应力可查表。轴的材料和工作环境不同， 其值也不同。请参考P253表16-1-5。
二、轴的刚度计算
轴受弯矩作用会产生弯曲变形，受转矩会产生扭转变形，如果轴的刚度 不够，产生的变形过大，会影响轴上零件 的正常工作。
要求r轴<R孔或r轴<C孔
要求轴肩高度<滚动轴承内圈高度 错 误 正 确
11轴
第十一章
主要内容： §11.1 轴的分类和材料 §11.2 轴的结构设计 §11.3 轴的设计计算
轴
基本要求: • 了解轴的功用、分类、常用材料及热处理。 • 能合理地进行轴的结构设计。 • 掌握轴的设计计算方法。
1
§11.1 轴的分类和材料
一、轴的用途与分类
1、功用：1）支承回转零件；2）传递运动和动力 2、分类：
41
二、按弯扭合成强度条件计算
1. 轴的弯矩与扭矩分析
MH为水平面上的弯矩； MV为垂直面上的弯矩；
M 2 M2 MH V
42
2. 校核轴径（按当量弯矩校核轴径） 通过轴的结构设计，轴的主要结构尺寸、轴上零件的 位臵以及外载荷和支反力的作用位臵均已确定，轴上的
载荷（弯矩和扭矩）已可以求得，因而可按弯扭合成强
注：P－传递的功率(kw) ; n－轴的转速(r/min) ; d－轴的直径(mm) ； d1－空心轴的内径 ； [τ] －材料的许用扭剪应力 (Mpa) A－与材料许用切应力有关的系数→表(11-2) 为了考虑键槽对轴的削弱，可按以下方式修正轴径:
有一个键槽 轴径d＞100mm 轴径d≤100mm 轴径增大3% 轴径增大5%～7% 有两个键槽 轴径增大7% 轴径增大10%～15%
10.箱体与轴承接触处应做成凸台
36
37
§11.3 轴的设计计算
设计轴的一般步骤为： 1）选材 2）初估轴的直径：按扭转强度估算轴的最小直径
开始设计轴时，通常还不知道轴上零件的位臵及支点距离，无法确定 轴的受力情况，只有待轴的结构设计基本完成后，才能对轴进行受力分析 及强度计算。因此，一般在进行轴的结构设计前先按纯扭转受力情况对轴 的直径进行估算(结构设计后强度校核)。
主要内容： §11.1 轴的分类和材料 §11.2 轴的结构设计 §11.3 轴的设计计算
轴
基本要求: • 了解轴的功用、分类、常用材料及热处理。 • 能合理地进行轴的结构设计。 • 掌握轴的设计计算方法。
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§11.1 轴的分类和材料
一、轴的用途与分类
1、功用：1）支承回转零件；2）传递运动和动力 2、分类：
41
二、按弯扭合成强度条件计算
1. 轴的弯矩与扭矩分析
MH为水平面上的弯矩； MV为垂直面上的弯矩；
M 2 M2 MH V
42
2. 校核轴径（按当量弯矩校核轴径） 通过轴的结构设计，轴的主要结构尺寸、轴上零件的 位臵以及外载荷和支反力的作用位臵均已确定，轴上的
载荷（弯矩和扭矩）已可以求得，因而可按弯扭合成强
注：P－传递的功率(kw) ; n－轴的转速(r/min) ; d－轴的直径(mm) ； d1－空心轴的内径 ； [τ] －材料的许用扭剪应力 (Mpa) A－与材料许用切应力有关的系数→表(11-2) 为了考虑键槽对轴的削弱，可按以下方式修正轴径:
有一个键槽 轴径d＞100mm 轴径d≤100mm 轴径增大3% 轴径增大5%～7% 有两个键槽 轴径增大7% 轴径增大10%～15%
10.箱体与轴承接触处应做成凸台
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§11.3 轴的设计计算
设计轴的一般步骤为： 1）选材 2）初估轴的直径：按扭转强度估算轴的最小直径
开始设计轴时，通常还不知道轴上零件的位臵及支点距离，无法确定 轴的受力情况，只有待轴的结构设计基本完成后，才能对轴进行受力分析 及强度计算。因此，一般在进行轴的结构设计前先按纯扭转受力情况对轴 的直径进行估算(结构设计后强度校核)。