机械基础轴类零件
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《轴类零件加工工艺》课件
轴类零件广泛应用于各种机械设备中，如汽车、机床 、电机等，其性能和加工质量对机械设备的性能和使 用寿命具有重要影响。
详细描述
轴类零件是各种机械设备中必不可少的组成部分，广泛 应用于汽车、机床、电机、船舶、航空航天等领域。例 如，在汽车中，轴类零件用于连接发动机和传动系统， 传递动力，驱动车辆行驶；在机床中，轴类零件用于支 撑旋转刀具或工件，实现切削加工；在电机中，轴类零 件用于传递扭矩，驱动发电机或电动机运转。因此，轴 类零件的性能和加工质量对机械设备的性能和使用寿命 具有重要影响。
直接测量法
通过直接测量工件尺寸、几何形 状等参数，与标准值进行比较， 判断是否符合要求。
比较测量法
使用标准量具与被测工件进行比 较，确定工件是否合格。
检测方法与工具
• 自动检测法：利用传感器、计算机等设备实现自动检测和 记录，提高检测效率和精度。
检测方法与工具
卡尺
用于测量长度、宽度、厚度等参数。
随着环保意识的提高，绿色制造技术成为未 来制造业的发展方向，轴类零件加工行业也 不例外。
详细描述
绿色制造技术包括节能减排、资源循环利用 、环保材料等，这些技术的应用能够降低轴 类零件加工过程中的能耗和排放，减少对环 境的污染，实现可持续发展。
新材料的应用与挑战
总结词
随着新材料技术的不断发展，新型材料在轴类零件加工中的应用越来越广泛，同时也带 来了一些挑战。
精加工
加工精度
精加工阶段需要进一步提高零件的加 工精度和表面质量。
余量控制
冷却方式
选择适当的冷却方式，如切削液、润 滑油等，以降低切削温度、减少刀具 磨损。
合理控制余量，避免过多或过少余量 导致的问题。
表面处理
表面粗糙度
详细描述
轴类零件是各种机械设备中必不可少的组成部分，广泛 应用于汽车、机床、电机、船舶、航空航天等领域。例 如，在汽车中，轴类零件用于连接发动机和传动系统， 传递动力，驱动车辆行驶；在机床中，轴类零件用于支 撑旋转刀具或工件，实现切削加工；在电机中，轴类零 件用于传递扭矩，驱动发电机或电动机运转。因此，轴 类零件的性能和加工质量对机械设备的性能和使用寿命 具有重要影响。
直接测量法
通过直接测量工件尺寸、几何形 状等参数，与标准值进行比较， 判断是否符合要求。
比较测量法
使用标准量具与被测工件进行比 较，确定工件是否合格。
检测方法与工具
• 自动检测法：利用传感器、计算机等设备实现自动检测和 记录，提高检测效率和精度。
检测方法与工具
卡尺
用于测量长度、宽度、厚度等参数。
随着环保意识的提高，绿色制造技术成为未 来制造业的发展方向，轴类零件加工行业也 不例外。
详细描述
绿色制造技术包括节能减排、资源循环利用 、环保材料等，这些技术的应用能够降低轴 类零件加工过程中的能耗和排放，减少对环 境的污染，实现可持续发展。
新材料的应用与挑战
总结词
随着新材料技术的不断发展，新型材料在轴类零件加工中的应用越来越广泛，同时也带 来了一些挑战。
精加工
加工精度
精加工阶段需要进一步提高零件的加 工精度和表面质量。
余量控制
冷却方式
选择适当的冷却方式，如切削液、润 滑油等，以降低切削温度、减少刀具 磨损。
合理控制余量，避免过多或过少余量 导致的问题。
表面处理
表面粗糙度
《机械基础》(教程全集)11、12章
2.轴上零件的轴向固定 轴上零件的轴向位置必须固定，以承受轴向力或不产生轴向移动。 轴向定位和固定主要有两类方法：一是利用轴本身部分结构，如轴
肩、轴环、锥面、过盈配合等；二是采用附件，如套筒、圆螺母、 弹性挡圈、轴端挡圈、紧定螺钉、楔键和销等，详见表11-2。
3.轴上零件的定位 图11-9定位轴肩的结构尺寸 轴上零件利用轴肩或轴环来定位是最方便而有效的办法，如图11-8
11.3轴的结构设计 轴的结构设计主要是确定轴的结构形状和尺寸。由于影响轴结构的 因素很多，故其结构设计具有较大的灵活性和多样性，但一般来说 需满足如下要求： 1)为节省材料、减轻质量，应尽量采用等强度外形和高刚度的剖面 形状； 2)要便于轴上零件的定位、固定、装配、拆卸和位置调整； 3)轴上安装有标准零件(如轴承、联轴器、密封圈等)时，轴的直径 要符合相应的标准或规范； 4)轴上结构要有利于减小应力集中以提高疲劳强度； 5)应具有良好的加工工艺性。多数情况采用阶梯轴，因为它既接近 于等强度，加工也不复杂，且有利于轴上零件的装拆、定位和固定。
图11-4 曲轴
图11-5 挠性轴
a)结构图b)实物图
直轴按形状又可分为光轴、阶梯轴和空心轴三类。 (1)光轴光轴的各截面直径相同。它加工方便，但零件不易定位(图1 1-6a)。
(2)阶梯轴轴上零件容易定位，便于装拆，一般机械中常用(图11-6 b)。 (3)空心轴图11-7所示为空心轴。它可以减轻质量、增加刚度，还可
图11-2传动轴
图11-3转轴
11.1.2按轴线的几何形状分类 按轴线的几何形状不同，轴可分为直轴、曲轴和挠性轴三类。 曲轴(图11-4)常用于往复式机械(如曲柄压力机、内燃机)中，以 实现运动的转换和动力的传递。挠性轴是由几层紧贴在一起的钢 丝层构成的(图11-5)，它能把旋转运动和转矩灵活地传到任何位 置，但它不能承受弯矩，多用于转矩不大、以传递运动为主的简 单传动装置中。机械中最常用的是直轴，它是本章研究的对象。
1.(1)轴类零件概述
轴类零件的特点
• 长度大于直径； • 加工表面为内外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、
沟槽等； • 有一定的回转精度。
1.1轴类零件加工
轴类零件的分类
• 光滑轴； • 阶梯轴； • 空心轴； • 异形轴（曲轴、齿轮轴、偏心轴、十字轴、
凸轮轴、花键轴）。
More to learn
1.1轴类零件加工
阶阶梯梯轴轴
1.1轴类零件加工
1.1轴类零件加工
2. CA6140车床主轴技术要求
• 支撑轴颈 • 端部锥孔 • 空套齿轮轴颈 • 螺纹 • 主轴各表面的表面层要求
下一页
1.1轴类零件加工
主轴支承轴颈的技术要求：
– 支承轴颈圆度误差为0.005mm，径向跳动为 0.005mm；
– 支承轴颈采用锥面 (1：12) 结构，接触率≥70%， 可用来调整轴承间隙；
心线必须与两个支承轴颈的轴心线严格同轴， 否则会使工件（或工具）产生同轴度误差。
1.1轴类零件加工
轴头的技术要求：
– 空套齿轮轴颈对支承轴颈A、B的径向圆跳动 公差为0.015 mm；
– 尺寸精度要求为IT5~IT6； – 由于该轴颈是与齿轮孔相配合的表面，对支
承轴颈应有一定的同轴度要求，否则引起主 轴传动啮合不良，当主轴转速很高时，还会 影响齿轮传动平稳性并产生噪声。
1.1轴类零件加工
主轴工作表面（锥孔）的技术要求：
– 主轴端部内锥孔（莫氏6号）对支承轴颈A、 B的跳动在轴端面处公差为0.005mm，离轴 端面300mm处公差为0.1 mm；
– 锥面接触率≥70%； – 表面粗糙度Ra为0.4m； – 硬度要求48~52HRC； – 该锥孔是用来安装顶尖或工具锥柄的，其轴
1.1轴类零件加工
• 长度大于直径； • 加工表面为内外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、
沟槽等； • 有一定的回转精度。
1.1轴类零件加工
轴类零件的分类
• 光滑轴； • 阶梯轴； • 空心轴； • 异形轴（曲轴、齿轮轴、偏心轴、十字轴、
凸轮轴、花键轴）。
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1.1轴类零件加工
阶阶梯梯轴轴
1.1轴类零件加工
1.1轴类零件加工
2. CA6140车床主轴技术要求
• 支撑轴颈 • 端部锥孔 • 空套齿轮轴颈 • 螺纹 • 主轴各表面的表面层要求
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1.1轴类零件加工
主轴支承轴颈的技术要求：
– 支承轴颈圆度误差为0.005mm，径向跳动为 0.005mm；
– 支承轴颈采用锥面 (1：12) 结构，接触率≥70%， 可用来调整轴承间隙；
心线必须与两个支承轴颈的轴心线严格同轴， 否则会使工件（或工具）产生同轴度误差。
1.1轴类零件加工
轴头的技术要求：
– 空套齿轮轴颈对支承轴颈A、B的径向圆跳动 公差为0.015 mm；
– 尺寸精度要求为IT5~IT6； – 由于该轴颈是与齿轮孔相配合的表面，对支
承轴颈应有一定的同轴度要求，否则引起主 轴传动啮合不良，当主轴转速很高时，还会 影响齿轮传动平稳性并产生噪声。
1.1轴类零件加工
主轴工作表面（锥孔）的技术要求：
– 主轴端部内锥孔（莫氏6号）对支承轴颈A、 B的跳动在轴端面处公差为0.005mm，离轴 端面300mm处公差为0.1 mm；
– 锥面接触率≥70%； – 表面粗糙度Ra为0.4m； – 硬度要求48~52HRC； – 该锥孔是用来安装顶尖或工具锥柄的，其轴
1.1轴类零件加工
机械设计基础 第十二章轴
3.
球墨铸铁、合金铸铁 (高强度铸铁)
价廉、吸振性好、耐磨性好，对应力集中的敏感性较低，铸造 成形，但性脆，可靠性低，品质难控制。 常用于制造外形复杂的轴，如曲轴、凸轮轴。
轴的常用材料及其主要力学特性见
轴的结构设计
12
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) 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。
第十二章
轴的设计
1
第一节 第二节 第三节
概述 轴的设计举例 轴的强度、刚度计算
2
本章重点：
① 轴的类型，轴的常用材料； ② 轴的结构； ③ 轴上零件的轴向定位和固定方法； 轴上零件的周向定位和固定方法；
④ 按扭转强度计算轴的直径。
轴的功用：主要用于支承传动零件 (齿轮、带轮等) 并
传递运动和动力。
越程槽和退刀槽
17
（3）为去掉毛刺，利于装配，轴端应制出45°倒角。
45°倒角 45°倒角
( 4)当采用过盈配合联结时，配合轴段的零件装入端，常加工 成半锥角为30°的导向锥面。若还附加键联结，则键槽的长度 应延长到锥面处，便于轮毂上键槽与键对中。
18
（5）如果需从轴的一端装入两个过盈配合的零件，则轴上两配 合轴段的直径不应相等，否则第一个零件压入后，会把第二个零件 配合的表面拉毛，影响配合。
一般情况下，直轴 做成实心轴，需要 减重时做成空心轴
6
轴的功用和类型
分类： 按承受载荷分有： 类 型 按轴的形状分有：
7
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 曲轴 光轴 阶梯轴
阶梯轴类机械零件的加工工艺基础知识
阶梯轴类机械零件的加工工艺基础知识阶梯轴是一种用于传递动力的机械零件，通常由两个或更多的阶梯组成。
阶梯轴类机械零件的加工工艺基础知识对于制造高精度、高强度的机械零件至关重要。
以下是一些关于阶梯轴类机械零件的加工工艺基础知识的介绍。
一、材料的选择和准备阶梯轴类机械零件通常由高强度材料制成，如钢、铝、铜等。
在选择材料时，需要考虑到零件的应用场合、性能要求等。
同时，应提前对材料进行严格的选材和检测，以保证材料的质量和机械性能。
二、制作工艺流程1.铣削工艺：阶梯轴类机械零件通常需要进行铣削加工。
铣削加工是通过将铣削刀具沿着工件表面移动，切削出所需形状和尺寸的工艺。
在铣削加工中，需要选择合适的加工刀具和加工工艺参数，并根据零件的几何形状和尺寸进行不同的加工方式。
2.车削工艺：阶梯轴类机械零件的表面通常需要进行车削加工，以提高零件的精度和表面质量。
车削是通过将车床刀具沿着工件轴向移动，实现工件表面的加工。
在车削加工中，需要选择合适的车床刀具和加工工艺参数，并根据零件的几何形状和尺寸进行不同的加工方式。
3.磨削工艺：阶梯轴类机械零件通常需要进行磨削加工，以提高零件的精度和加工表面质量。
磨削是通过磨削刀具在工件表面进行摩擦和切削，实现工件表面的加工。
在磨削加工中，需要选择合适的磨削刀具和加工工艺参数，并根据零件的几何形状和尺寸进行不同的加工方式。
三、加工过程中的质量控制阶梯轴类机械零件的加工过程中需要进行严格的质量控制，以确保零件的几何形状和尺寸的精度，并防止因加工误差导致零件出现失配或故障等情况。
1.使用高精度的测量工具进行测量，如长度计、卡尺等，以确保零件的几何形状和尺寸的精度。
2.使用高质量的加工设备和工具，如铣床、车床、磨床等，以确保加工质量和加工效率。
3.进行各项加工参数的分析和调整，如切削速度、进给量、切削深度等，以优化加工效果和确保加工质量。
4.进行零件的表面处理，如磨光、抛光等，以提高零件的表面质量，并保证零件的防腐性和耐蚀性。
《机械基础》第三章轴系零部件[最终定稿][修改版]
![《机械基础》第三章轴系零部件[最终定稿][修改版]](https://img.taocdn.com/s3/m/a58eb9b8f7ec4afe05a1df3b.png)
第一篇：《机械基础》第三章轴系零部件《机械基础》教案第三章轴系零部件一、教案【教学要求】1、了解轴的分类、结构和用途；2、掌握轴上零件轴向固定与周向固定的目的及常用方法；3、了解转轴上常见的工艺结构；4、了解键连接的功用和分类；5、熟悉键连接、销连接的结构与分类；6、了解各种键与销的类型、特点及应用；7、了解轴承的结构、类型、特点、代号及应用，轴承的安装、密封和润滑；8、了解联轴器、离合器的功用、类型、特点及应用。
【教学目的】使学生知道什么是轴向和周向固定，掌握其目的和常用的方法，了解轴的分类、结构和用途；了解轴承的结构、类型、特点、代号及应用，轴承的安装、密封和润滑；熟悉键连接的结构与分类。
【学习概要】1、轴的用途和分类。
2、转轴的结构。
3、轴上零件的轴向固定与周向固定。
4、熟悉键连接、销连接的结构与分类。
5、了解轴承的结构、类型、特点、代号及应用，轴承的安装、密封和润滑。
6、了解联轴器、离合器的功用、类型、特点及应用。
第一节轴【教学重难点】1、掌握轴上零件轴向固定与周向固定的目的及常用方法。
2、了解轴的分类、结构和用途- 1《机械基础》教案4、结构工艺性——轴的结构形式应便于加工、便于轴上零件的装配和便于使用维修，并且能提高生产率，降低成本。
有关轴的工艺结构应注意问题：轴的结构和形状应便于加工、装配和维修。
阶梯轴的直径应该是中间大，两端小，以便于轴上零件的装拆。
轴端、轴颈与轴肩（或轴环）的过渡部位应有倒角或过渡圆角，并应尽可能使倒角大小一致和圆角半径相同，以便于加工。
轴上需要切制螺纹或进行磨削时，应有螺纹退刀槽或砂轮越程槽。
当轴上有两个以上键槽时，槽宽应尽可能统一，并布置在同一直线上，以利加工。
【小结】1．轴的用途和分类。
2．转轴的结构要求。
3．轴上零件的轴向固定与周向固定。
4．轴的结构工艺性。
- 3《机械基础》教案键长L根据轮毂长度按标准查取（比轮毂长度短5～10mm）C、普通平键的标记：键型键宽×键长标准号例：键16100 GB/T 1096－2003 表示键宽为16mm，键长为100mm的A型普通平键。
机械基础轴类零件(完整版)
机械基础
——机械零件
第五章 机械零件——轴
§5-1 概述 §5-2 轴径的初步估算 §5-3 轴的结构设计 §5-4 轴的强度和刚度计算
§5-1 概述
一、轴的主要功用 1、支承轴上回转零件（如齿轮） 2、传递运动和动力
3、受弯矩，抵抗变形，保证轴上零件正常工作。
二、轴的分类
1、按承载情况分 转轴：既传递转矩（T）、又承受弯矩（M）
2、合金钢：40Cr、40MnB、20CrMnTi等，强度高、寿命 长，对应力集中敏感，价格较贵。用于重载、 小尺寸的轴。
种类
注意：钢材
对钢材弹性模量E影响很小，
热处理
∴用 热处理 不能提高轴的刚度。 合金钢
问：当轴的刚度不足时，如何提高轴的刚度？ 3、合金铸铁、QT：铸造成形，吸振，可靠性低，品
F
等强度
阶梯轴
一、轴上零件的布置 轴颈：装轴承处
尺寸= 轴承内径；
组成 轴头：装轮毂处
直径与轮毂内径相当；
轴身：联接轴颈和轴头部分。
典型轴系结构
轴承盖 滚动轴承 齿轮 滚动轴承 轴承盖 键槽
联轴器
轴颈
轴身
轴头
轴颈
轴身
轴头
装配方案的比较：
二、各轴段直径和长度的确定 1、d：由载荷→dmin→由结构设计要求确定各段的d。 2、L：由轴上零件相对位置及零件宽度决定，同时考虑： 1）轴段长比轮毂宽小2~3mm——可靠定位。 2）传动件、箱体、轴承、联轴器等零件间距离(查手册)。
4、塑性变形— 短期尖峰载荷— 验算屈服强度。 设计的主要问题：
1、合理的结构设计— 保证轴上零件有可靠的 工作位置，装配、拆卸方便，周向、轴向固 定可靠，便于轴上零件的调整；
——机械零件
第五章 机械零件——轴
§5-1 概述 §5-2 轴径的初步估算 §5-3 轴的结构设计 §5-4 轴的强度和刚度计算
§5-1 概述
一、轴的主要功用 1、支承轴上回转零件（如齿轮） 2、传递运动和动力
3、受弯矩，抵抗变形，保证轴上零件正常工作。
二、轴的分类
1、按承载情况分 转轴：既传递转矩（T）、又承受弯矩（M）
2、合金钢：40Cr、40MnB、20CrMnTi等，强度高、寿命 长，对应力集中敏感，价格较贵。用于重载、 小尺寸的轴。
种类
注意：钢材
对钢材弹性模量E影响很小，
热处理
∴用 热处理 不能提高轴的刚度。 合金钢
问：当轴的刚度不足时，如何提高轴的刚度？ 3、合金铸铁、QT：铸造成形，吸振，可靠性低，品
F
等强度
阶梯轴
一、轴上零件的布置 轴颈：装轴承处
尺寸= 轴承内径；
组成 轴头：装轮毂处
直径与轮毂内径相当；
轴身：联接轴颈和轴头部分。
典型轴系结构
轴承盖 滚动轴承 齿轮 滚动轴承 轴承盖 键槽
联轴器
轴颈
轴身
轴头
轴颈
轴身
轴头
装配方案的比较：
二、各轴段直径和长度的确定 1、d：由载荷→dmin→由结构设计要求确定各段的d。 2、L：由轴上零件相对位置及零件宽度决定，同时考虑： 1）轴段长比轮毂宽小2~3mm——可靠定位。 2）传动件、箱体、轴承、联轴器等零件间距离(查手册)。
4、塑性变形— 短期尖峰载荷— 验算屈服强度。 设计的主要问题：
1、合理的结构设计— 保证轴上零件有可靠的 工作位置，装配、拆卸方便，周向、轴向固 定可靠，便于轴上零件的调整；
汽车机械基础-汽车常用零件-轴PPT课件
直轴，曲轴； 光轴，阶梯轴； 空心轴，实心轴； 刚性轴，挠性轴。
重点：阶梯轴
例汽车轴
第四章 轴
7
阶梯轴
第四章 轴
8
曲轴：
第四章 轴
9
挠性钢丝轴
第四章 轴
10
转轴：机 器中最常 见的轴， 通常简称 为轴。 工作时既 承受弯矩ຫໍສະໝຸດ 又承受转 矩。例：减速器中的轴
第四章 轴
11
心轴： 用来支承转动零件，只承受弯矩而不传递转矩。 例：车辆轴和滑轮轴，图中为自行车的前轮轴。
第四章 轴
31
(二)轴的基本直径的估算及各段直径 和长度的确定：
轴不是标准零件,需要自己设计计算。
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；
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；
本章内容
第一节 概述 轴的分类 第二节 轴上零件的布置
第四章 轴
3
第四章 轴
4
引子: 轴的功用
支承其他回转件，承受转矩与弯矩，并传 递运动和动力。
第四章 轴
5
任务 一.轴的分类
1.按所受载荷特点分三种： 心轴： 只承受弯矩;如 传动轴：只承受转矩;如 转轴：同时承受弯矩和转矩;如
第四章 轴
6
2.按轴的结构形状分：
第四章 轴
26
一般结构设计的已知条件有：
• 机器的装配简图； • 轴的转速； • 传递的功率； • 轴上零件的主要参数和尺寸等。
轴的设计区别于其它零件设计过程的显著特点是： 必须先进行结构设计，然后才能进行工作能力 的核算。
重点：阶梯轴
例汽车轴
第四章 轴
7
阶梯轴
第四章 轴
8
曲轴：
第四章 轴
9
挠性钢丝轴
第四章 轴
10
转轴：机 器中最常 见的轴， 通常简称 为轴。 工作时既 承受弯矩ຫໍສະໝຸດ 又承受转 矩。例：减速器中的轴
第四章 轴
11
心轴： 用来支承转动零件，只承受弯矩而不传递转矩。 例：车辆轴和滑轮轴，图中为自行车的前轮轴。
第四章 轴
31
(二)轴的基本直径的估算及各段直径 和长度的确定：
轴不是标准零件,需要自己设计计算。
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；
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；
本章内容
第一节 概述 轴的分类 第二节 轴上零件的布置
第四章 轴
3
第四章 轴
4
引子: 轴的功用
支承其他回转件，承受转矩与弯矩，并传 递运动和动力。
第四章 轴
5
任务 一.轴的分类
1.按所受载荷特点分三种： 心轴： 只承受弯矩;如 传动轴：只承受转矩;如 转轴：同时承受弯矩和转矩;如
第四章 轴
6
2.按轴的结构形状分：
第四章 轴
26
一般结构设计的已知条件有：
• 机器的装配简图； • 轴的转速； • 传递的功率； • 轴上零件的主要参数和尺寸等。
轴的设计区别于其它零件设计过程的显著特点是： 必须先进行结构设计，然后才能进行工作能力 的核算。
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销联接——用于固定不太重要，受力 不大，但同时需要轴向固定的零件。
2021/2/4
37
五、轴的结构工艺性 ——便于加工、测量、维修及轴上零件的拆装
一）轴的加工工艺性要求 1. 不同轴段的键槽，应布置轴的同一母线上，以减少键槽加工
时的装卡次数；
a. 正确结构
b.不正确结构
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38
2.需磨制轴段时，应留砂轮越程槽；需车制螺纹的轴段，应 留螺纹退刀槽。
2021/2/4
24
三、轴上零件的轴向固定
一）零件轴向固定的目的
防止零件沿轴向窜动，确保零件轴向准确位置。
二）常用轴向固定 1.轴肩（或轴环） 由
定位高度h 过渡圆角r
组成
r
r
h
h
D d
D d
2021/2/4
轴肩
轴环
25
r
h
b
h
r
R
D c
d D
d
轴肩
轴环
特点：定位可靠，能承受较大的轴向载荷，用于各类零件的轴
d——轴的直径，mm；
n——轴的转速，r/min。
2021/2/4
16
对实心圆轴，设计计算式：
3
d
9.55106
0.2[T ]
3
P
3
C
n
P n
mm
C——与轴的材料和承载情况有关的系数。
计算说明：
1）求得的d为受扭部分的最小直径，通常为
轴端；
2）该轴段有键槽适当加大直径，单键槽增
大5%，双键槽增大10%，将所计算的直径
2021/2/4
48
4.改善轴的表面质量 表面粗糙度和表面强化处理会对轴的疲劳强度产生影响。
1）表面愈粗糙疲劳强度愈低； 提高表面粗糙度。 2）表面强化处理的方法有：
▲ 表面高频淬火； ▲ 表面渗碳、氰化、氮化等化学处理； ▲ 碾压、喷丸等强化处理。
通过碾压、喷丸等强化处理时可使轴的表面产生预压应 力，从而提高轴的疲劳能力。
40
六、提高轴强度和刚度的措施
1.减小应力集中
合金钢对应力集中比较敏感，应加以注意。
轴的应力集中 发生的位置
a）截面尺寸变化处的应力集中 b）过盈配合处的应力集中
c）小孔处的应力集中
a）截面尺寸变化处 2021的/2/4应力集中
b）过盈配合处的应力集中
c）小孔处的应力集中
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减小应力集中的措施：
铸造毛坯 形状复杂的轴、空心轴等
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四、轴设计的主要问题与设计特点 失效形式：1、疲劳破坏— 疲劳强度校核。
2、变形过大— 刚度验算（如机床主轴）。 3、振动折断— 高速轴，自振频率与轴转速接近。
4、塑性变形— 短期尖峰载荷— 验算屈服强度。 设计的主要问题：
1、合理的结构设计— 保证轴上零件有可靠的 工作位置，装配、拆卸方便，周向、轴向固 定可靠，便于轴上零件的调整；
1）用圆凹槽；
3）重要结构可增加卸载槽B、过渡肩环、凹切圆角、 增大圆角半径。也可以减小过盈配合处的局部应力。
30˚
B
d/4
B
r
d
卸载槽
过渡肩环
凹切圆角
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4）避免相邻轴径相差太大；
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2.合理布置轴上零件，改善轴的受力情况
联轴器
轴颈
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轴身
轴头
轴颈
轴身
轴头
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装配方案的比较：
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二、各轴段直径和长度的确定 1、d：由载荷→dmin→由结构设计要求确定各段的d。 2、L：由轴上零件相对位置及零件宽度决定，同时考虑： 1）轴段长比轮毂宽小2~3mm——可靠定位。 2）传动件、箱体、轴承、联轴器等零件间距离(查手册)。
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6．弹性挡圈-----结构简单，但在轴上需切槽，会引起应力 集中，一般用于轴向力不大的零件的轴向固定。
B
弹性挡圈
l
注意：零件宽度B > 轴长度l ，取l = B-（2~3）mm
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7．紧定螺钉----结构简单，可兼作周向固定，传递不大的 力或力矩，不宜用于高速。
向定位和固定。
注意事项：
1）轴的过渡圆角半径r—— 应小于轴上零件的倒角C 或圆角 半径R；
220）21/2轴/4 环宽度b—— b1.4h ≥ 10 mm
26
r
h
b
h
r
R
D c
d D
d
3）轴肩轴 环高度h
轴肩
轴环
定位轴肩：高度h>C(或R) ,通常取h=(2～3)C或(2
～3)R或h=0.07d+(2～3) mm
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二、按经验公式估算轴径
对高速轴： d＝(0.8－1.2)D
对低速轴：
其中，D为电机轴径 d＝(0.3－0.4)a 其中，a为同级齿轮中心距
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§5-3 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.轴和轴上零件应有确定的位置和可靠固定；
线沿该轴轴线走过一段距离，则该轴传递转矩。
如何判断轴是否承受弯矩：
该轴上除联轴器外是否还有其它传动零件，
若有则该轴承受弯矩，否则不承受弯矩。
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2、按轴线形状分 光轴
直轴 阶梯轴
又可分为实心、空心（加工困难）
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曲轴：发动机专用零件
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钢丝软轴：轴线可任意弯曲，传动灵活。
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轴系结构设计中常见错误实例分析
指出图示结构设计的错误，并绘出正确的结构图。
轴 齿轮 套筒
滚动轴承
1
2
3
错误分析图
错误原因：
正确结构图
1 — 缺少键联接，齿轮未周向固定；
2 — 轴头配合长度等于齿轮轮毂宽度，齿轮固定不可靠；
3 — 2021/2/4 轴端无倒角，轴承不便安装。
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机械基础轴类零件
第五章 机械零件——轴
§5-1 概述 §5-2 轴径的初步估算 §5-3 轴的结构设计 §5-4 轴的强度和刚度计算
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2
§5-1 概述
一、轴的主要功用 1、支承轴上回转零件（如齿轮） 2、传递运动和动力
3、受弯矩，抵抗变形，保证轴上零件正常工作。
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二、轴的分类
滚动轴承：轴肩高度<滚动轴承内圈高度
非定位轴肩：为使零件装拆方便，
取h=(1～2)mm
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2．套筒----常用于两个距离相近的零件之间，起定位和固 定的作用。套筒与轴之间配合较松，不宜用于转速较高 的轴上。
套筒
B
l
注意：轮毂宽度B > 轴头长度l，取l = B -（2~3）mm
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锥面
止动垫片
螺钉
轴端挡圈
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5．圆螺母与止动垫圈----固定可靠，可承受较大的轴向力，
但需切制螺纹和退刀槽，会削弱轴的强度。常用于轴上两零件
间距较大处，也可用于轴端。
B
圆螺母
l
止动垫圈
注意：零件宽度B > 轴长度l ，取l = B-（2~3）mm
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为防松，需加止动垫圈或使用双螺母。 止动垫圈
紧定螺钉
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必须注意： 1）轴上零件一般均应作双向固定，可将各种方法联合使用。 2）保证固定可靠，防止过定位，L轴段长度=B轮毂宽-(2~3)mm。
2~3
2~3
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四、轴上零件的周向固定
一）零件周向固定的目的 使零件能同轴一起转动，传递转矩。 二）常用周向固定
周向固定大多采用键、花键、过盈配合或销等联接形式来 实现。
1）使弯矩分布合理——把轴、毂配合分成两段，减小最大弯 矩值。
F
F
不合理结构
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合理结构
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2）使转矩合理分配
输出轮 输入轮
1
输出轮 输入轮 输出轮
Tmax= T2 + T3 + T4
Tmax= T3 + T4
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不合理的布置
合理布置
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3）改进轴上零件结构，减轻轴的载荷
1、按承载情况分 转轴：既传递转矩（T）、又承受弯矩（M）
如：减速器中的轴。
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4
传动轴：只受转矩，不受弯矩M=0，T≠0 如：汽车中联接变速箱与后桥之间的轴。
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心轴：只承受弯矩（M），不传递转矩（T=0） 转动心轴：轴转动 固定心轴：轴固定 问：火车轮轴属于什么类型？
0.8
砂轮越程槽
螺纹退刀槽
3.相近直径轴段的过渡圆角、键槽、越程槽、退刀槽尺寸
2021/2/4 尽量统一。
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二）轴上零件装配工艺性要求 1.轴的配合直径应圆整为标准值。 2.轴端应有cX45º的倒角。 3.与零件过盈配合的轴端应加工出导向锥面。
°
°
a）倒角 4.装配段不宜过长。
b）导向锥面
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2021/2/4
键槽应设计成同一加工直线。
键联接——制造简单，装拆方便。
用于传递转矩较大，对中性要求一
般的场合，应用最为广泛。
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