【机械设计】第15章 轴2
精密机械设计基础-第十五章仪器常用装置
一般情况下，取 分度尺寸为1到2.5毫 米，常取1毫米
2）分度值的选定 太小、太小均不
合适，一般
l 1 ~ 2.5mm
可取 A 2Y
Y为仪器的允许误差
l
3）标线尺寸的选定 •宽度 （图15-14） •长度 三种 1:1.5 : 2
（二）轴向受力锁紧装置
在锁紧装置中，除了可以采用螺旋传动 产生锁紧力外，还可采用凸轮、模块、弹簧、 液压和电磁等其它方法
第四节 示数装置
一、基本要求和分类 1、基本要求 （1）保证足够的精度 （2）读数方便、迅速 （3）保证零点位置准确，并具有零位调整 （4）结构简单、工艺性好
2、分类： 标尺指针（指标）示数装置 自动记录装置 计数装置
二、标尺指针示数装置 （一）标尺 1．标尺的类型 直标尺 圆盘标尺 鼓轮标尺 螺旋标尺
2．标尺的基本参数及其选定
（1）标尺的基本参数：
示值下限 Amin ：标尺开始标线所代表的被测量的最小值
示值上限 Amax ：标尺最后标线所代表的被测量的最大值
示值范围 Amax
： Am in
2）读数时产生的视差而引起的误差
1．度盘偏心所引起的误差（图15－18a）
由正弦定理得： e
sin
R
sin180
e sin
R
为减小偏心所引起的误差可采取的方法： （1）减小偏心距和增大度盘半径 （2）采用双边读数法 （图15-8b）
2. 视差 （1）视差
1）频率比对隔派系数影响显著
2）阻尼比对隔振系数也有一定的影响
隔振系数 ：
1
2016年考研《机械设计》填空题(单数章节)
填空题第一章绪论1，机械零件由于某些原因不能正常工作时，称为失效。
第三章机械零件强度1，塑性材料在静载荷作用下产生的失效形式为塑性变形；脆性材料在静载荷作用下产生的失效形式为脆性破坏；不论何种金属材料在变载荷作用下产生的失效形式为疲劳强度失效。
2，受静应力的45钢零件，在强度计算时应取材料的屈服极限作极限应力。
3，在交变应力中，应力循环特性是指（最小应力与最大应力）的比值。
4，运用Miner理论分析对称循环的不稳定循环变应力时，若材料的持久疲劳极限为σ-1，计算时所考虑的应力幅σr应当是整个工作寿命期限内（大于σ-1）的应力幅。
5，零件疲劳强度设计时，在校核其危险截面处的强度时，发现该截面同时存在几个不同的应力集中源，其有效应力集中系数应按（各有效应力集中系数中的最大值）选取。
6，在静强度条件下，塑性材料的极限应力是（屈服极限σs），而脆性材料极限应力是（强度极限σb）。
7，若一零件的应力循环特性r=+0.5, σr=70N/mm2，此时σm为（210N/mm2），σmax为（280N/mm2），σmin为（140N/mm2）。
8，在任一给定循环特性的条件下，表示应力循环次数N与疲劳极限σrN的关系曲线称为（疲劳曲线（σ-N曲线）），其高周疲劳阶段的方程为（σr m N=σr m N0=C）。
9，影响机械零件疲劳强度的主要因素，除材料性能，应力循环特性和应力循环次数N外，主要有（应力集中），（绝对尺寸）和（表面状态）。
10，材料对称循环弯曲疲劳极限σ-1=300N/mm2，循环基数N0=106，寿命指数m=9，当应力循环次数N=105时，材料的弯曲疲劳极限σ-1N=（387.5）N/mm2。
11，在静载荷作用下的机械零件，不仅可以产生（静）应力，也可能产生（变）应力。
12，在变应力工况下，机械零件的损坏将是（疲劳断裂），这种损坏的断面包括（光滑区和粗糙区）。
13，根据磨损机理，磨损可分为（粘着磨损），（磨料磨损），（接触疲劳磨损）和（腐蚀磨损）。
机械设计基础 课后习题答案 第三版 高等教育出版社课后答案(1-18章全)
机械设计基础课后习题答案第三版高等教育出版社课后答案(1-18章全)机械设计基础课后习题答案第三版高等教育出版社目录第 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。
杨可桢《机械设计基础》(第6版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(第15章~附录)【圣才出品】
杨可桢《机械设计基础》（第6版）笔记和课后习题（含考研真题）详解第15章滑动轴承15.1复习笔记一、摩擦状态1．干摩擦（1）定义当两摩擦表面间无任何润滑剂或保护膜时，即出现固体表面间直接接触的摩擦，工程上称为干摩擦。
（2）特点①有大量的摩擦功损耗和严重的磨损；②在滑动轴承中表现为强烈的升温，使轴与轴瓦产生胶合。
注：在滑动轴承中不允许出现干摩擦。
2．边界摩擦（1）定义金属表面上的边界油膜不足以将两金属表面分割开，所以相互运动时，两金属表面微观的高峰部分仍将互相搓削，这种状态称为边界摩擦。
（2）特点金属表层覆盖一层边界油膜后，虽不能绝对消除表面的磨损，却可以起减轻磨损的作用。
（3）摩擦系数摩擦系数。
3．液体摩擦（液体润滑）（1）定义若两摩擦表面间有充足的润滑油，而且能满足一定的条件，则在两摩擦面间可形成厚度达几十微米的压力油膜。
它能将相对运动着的两金属表面分隔开，此时，只有液体之间的摩擦，称为液体摩擦，又称液体润滑。
（2）特点f ，显著地减少了两摩擦表面被油隔开而不直接接触，摩擦系数很小(0.001~0.01)摩擦和磨损。
4．混合摩擦（非液体摩擦）在一般机器中，摩擦表面多处于边界摩擦和液体摩擦的混合状态，称为混合摩擦。
二、滑动轴承的结构形式1．向心滑动轴承（径向滑动轴承）（1）向心滑动轴承主要承受径向载荷。
（2）轴瓦是滑动轴承的重要零件，其顶部有进油孔，内表面有油沟。
（3）轴瓦宽度与轴颈直径之比B/d称为宽径比，其大小：①对于液体摩擦的滑动轴承，常取B/d＝0.5～1；②对于非液体摩擦的滑动轴承，常取B/d=0.8～1.5。
2．推力滑动轴承（1）轴所受的轴向力F应采用推力轴承来承受。
（2）常见的有固定式推力轴承和可倾式推力轴承。
三、轴瓦及轴承衬材料轴瓦材料应具备的性能有：（1）摩擦系数小；（2）导热性好，热膨胀系数小；（3）耐磨、耐蚀、抗胶合能力强；（4）有足够的机械强度和可塑性。
1．轴承合金轴承合金（又称白合金、巴氏合金）有锡锑轴承合金和铅锑轴承合金两大类。
机械设计(第八版)第15章 轴 PPT
其它直径
长度： 长度： 毂的长度和相邻零件间必要的间隙决定
轴
装配方案的比较： 装配方案的比较：
轴
四．提高轴的强度的措施： 提高轴的强度的措施：
30˚ B R d/4 d 卸载槽 也可以在轮毂上增加卸载槽 轴 过渡肩环 凹切圆角 B位置d/4 r
三、确定轴的基本直径和各段长度
1.按扭转强度计算(初算轴径) 1.按扭转强度计算(初算轴径) 按扭转强度计算
仅考虑 T 的强度条件 τ T = T ≤ [τ T ] WT
955 × 10 4 P n τT = ≤ [τ T ] 3 0.2d
性，而不是轴的弯曲和扭转刚度。 而不是轴的弯曲和扭转刚度。
注意： ）各种钢材、热处理前后其弹性模量差别不大， 注意：1）各种钢材、热处理前后其弹性模量差别不大， 因此要提 的方法获得。 高刚度不能用合金钢或通过热处理 的方法获得。 2）合金钢对应力集中敏感性高，设计时必须从结构上采取措施，减轻应 ）合金钢对应力集中敏感性高，设计时必须从结构上采取措施， 力集中，并降低表面粗糙度。 力集中，并降低表面粗糙度。 轴
当轴上有两处动力输出时，为了减小轴上的载荷， 应将输入轮布置在中间。
Ft
T 方案 a 输出 T
Q
方案b 方案 输出 输入 T T2 T T T1+T2
Q
输出
输入 T T
输出
T1
合理
T2
T1+T2轴源自T1Tmax = T1
不合理
Tmax= T1+T2
2.减小应力集中 减小应力集中 合金钢对应力集中比较敏感，应加以注意。 合金钢对应力集中比较敏感，应加以注意。 应力集中出现在截面突然发生变化的。 应力集中出现在截面突然发生变化的。 措施： 措施： 1. 用圆角过渡； 用圆角过渡； 2. 尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽 尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽; 3. 重要结构可增加卸载槽 、过渡肩环、凹切圆角、 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。 增大圆角半径。也可以减小过盈配合处的局部应力
《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。
机械设计第十五章课后习题答案
15-1答滑动轴承按摩擦状态分为两种：液体摩擦滑动轴承和非液体摩擦滑动轴承。
液体摩擦滑动轴承：两摩擦表面完全被液体层隔开，摩擦性质取决于液体分子间的粘性阻力。
根据油
膜形成机理的不同可分为液体动压轴承和液体静压轴承。
非液体摩擦滑动轴承：两摩擦表面处于边界摩擦或混合摩擦状态，两表面间有润滑油，但不足以将两
表面完全隔离，其微观凸峰之间仍相互搓削而产生磨损。
15-2解（ 1）求滑动轴承上的径向载荷
（ 2）求轴瓦宽度
（ 3）查许用值
查教材表 15-1，锡青铜的，
（ 4）验算压强
（ 5）验算值
15-3解（1）查许用值
查教材表 15-1，铸锡青铜ZCuSn10P1的，
（ 2）由压强确定的径向载荷
由得
（ 3）由值确定的径向载荷
得
轴承的主要承载能力由值确定，其最大径向载荷为。
15-4解（ 1）求压强
（ 5）求值
查表 15-1，可选用铸铝青铜ZCuAl10Fe3 ，
15-5证明液体内部摩擦切应力、液体动力粘度、和速度梯度之间有如下关系：
轴颈的线速度为，半径间隙为，则
速度梯度为
磨擦阻力
摩擦阻力矩
将、代入上式。
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轴肩上。 ④段： d4=d3+2h非 ⑤段：d5= d4+2h定 ⑦段：取d7= d3， ⑥段：d6= d7+2h定。
l5=10～20mm。
⑦段l7：l7=轴承宽B+倒角。 ⑥段：从整体考虑（轴承布置）
确定l6.
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三、轴上各零件的定位（轴向定位和周向定位）和固定。
定位 － 使轴上零件处于正确的工作位置； 固定 － 使轴上零件牢固地保持这一位置,防止轴上零 件工作时发生轴向蹿动。
（一）轴上零件的定位
3)、圆锥面定位：对承受冲击载荷和同心度要求较高轴端零 件的定位,常与轴端挡圈配合使用。
注意：
采用该方法固定轴 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)
2、轴上零件的周向定位 主要：键、花键、过盈配合 次要：销、紧定螺钉定位。 目的 － 防止轴上零件与轴发生相对转动，以传递转矩。
三、 轴设计的内容
轴的设计过程
根据总体结构的要求进行轴的结构设计
轴的工作能力验算
no 验算合格?
yes
结束
1、结构设计：根据轴上零件的安装、定位及轴的制造工 艺性等要求，合理的确定轴的结构形式和尺寸。
2、工作能力设计 失效形式
设计
1、断裂— 疲劳强度、静强度校核
2、变形过大— 刚度 3、振动折断— 高速轴防共振自振频率与轴转速接近
注：当轴上有两个以上键槽时，应使键盘槽在轴同一直线上， 且键槽宽度应相同。
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（二）零件的固定 1） 套筒固定
注意：
套筒所固定的轮毂 长度应大于轴段长度 。 L轴段长度=B轮 毂宽-(2～3)mm
2）圆螺母固定：当套筒太长时可采圆螺母固定。
特点：①可承受较大轴向力。 ②需切制螺纹，较大应力集中, 削弱了轴的强度。
第十五章 轴
§15-1 概述 §15-2 轴的结构设计 §15-3 轴的计算
第一节 概述 一、轴在工程上的应用
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二、轴的用途及分类
1、轴支的承功回用转零件（如齿轮、带轮、链轮）
传递运动和转矩
2、分类 按承受载荷不同划分：
转轴
传动轴 心轴
轴
光轴
直轴 阶梯轴
按轴线形状分： 曲轴 空心轴
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3）确定各轴段长度 ①段l1：考虑轴端挡圈，l1=联轴器长度-（2～3）mm. ②段l2：在不拆卸联轴器的情况下，要保证能拆下轴承盖，并
且轴承盖要伸进箱壁约10～20mm，通画图确定。 ③段l3：轴承至内壁约5～10mm。轴承宽B.
l3=(10～20)+（5～10）+B+（2～3）+轴倒角尺寸。 ④段l4：l4=齿轮宽度-（2～3）mm。 ⑤段l5：轴环宽度一般取：b =1.4 h .
轴设计应满足的要求：
1）轴要有准确的工作位置。
2）轴上零件有准确位置—位置合理、准确 的定位和固定。
3）轴上件易于装拆和调整。
4）轴应有良好的制造工艺性，并尽量减小
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应前一页力集中后。一页
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二、轴的结构设计
1、拟定轴上零件的装配方 案 拟定装配方案就是确定
轴上哪些零件自左向右装， 哪些零件自右向左装。
4、塑性变形— 验算屈服强度。
四、轴的材料
1、轴的材料的要求:强度、刚度、耐磨性、耐腐蚀性、工艺 性、经济性等。
2、常用材料
（1）碳素钢：价格便宜，对应集中敏感性低，最常用的是45 钢。
（2）合金钢：机械性能较好，常用传递大功率，但对应力集 中敏感。
（3）高强度铸铁及球墨铸铁：成本低，吸振性好，耐磨，对 应力集中敏感性低，易做较复杂形状的轴。
形式：双圆螺母或圆螺母加止动垫片。
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3）轴端挡圈固定
用于固定轴端零件，能承受较大的轴向力。
注：采用套筒、圆螺母及轴端挡圈时，应使零件宽度大于所 装零件的轴段长度，以确保套筒或螺母或轴端挡圈能靠 紧零件端面。
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挠性轴
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问：根据承载情况下列各轴分别为哪种类型？
0 轴： 传动轴 Ⅰ轴： 转轴 Ⅱ轴： 转动心轴 Ⅲ轴： 转轴 Ⅳ轴： 转轴 Ⅴ轴： 转动心轴
如何判断轴是否传递转矩： 从原动机向工作机画传动路线，若传动路线沿该轴
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。
轴上零件的装配过程
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2、确定轴的基本直径和各段长度
1）初估直径——按扭转强度初估直径。
T WT
9.55106
P 0.2d 3n
[ ]
d 3 9.55106 3 P C3 P
mm
0.2[ ] n
n
系数C见表14-2
轴径d＞100mm
有一个键槽 轴径增大3%
轴径d≤100mm
1、轴上零件的轴向定位
1）轴肩定位 a. 轴肩处的过渡圆角半径r必须小
于与之相配的零件圆角半径R 或倒角 C。
b．轴肩高度：h=(0.07～0.1)d c．轴承定位轴肩高度必须低于轴承内圈的高度。
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轴承装拆
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2)、套筒定位：套筒与轴是间隙配合，不能保证与轴同心，所 以套筒不能太长。
轴径增大5%～7%
有两个键槽 轴径增大7% 轴径增大10%～15%
最小轴径也可以采用经验公式估算：
①高速轴的轴径可与其相联的电机轴径估算。dmin=（0.8~1.2） D
②低将速求轴出的的轴直径径可圆按整同。级齿轮中心距估算。 dmin=（0.3~0.4） a
2）确定各段直径 ①段: d1 > dmin, 并应与所装零件标相符。如：联轴器，轴
注：通过采用合金钢、热处理来提高轴的刚度无实效。 3、轴的毛坯 常用材料见表14-1。
d小——圆钢（棒料）：车制； d大——锻造毛坯； 结构复杂——铸造毛坯，如曲轴； 空心轴：充分利用材料，↓质量，但加工困难。
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第二节 轴的结构设计
一、结构设计的要求
轴结构设计的任务：确定轴的形和尺寸。