机械设计基础之轴
杨可桢《机械设计基础》(第5版)笔记和课后习题(轴)
第 14 章 轴
14.1 复习笔记 一、轴的功用和类型 轴是机器中的重要零件之一，用来支持旋转的机械零件和传递转矩。 （1）按承受载荷的不同分类 转轴：既传递转矩又承受弯矩的轴，如图 14-1（a）所示的齿轮轴； 传动轴：主要受扭矩而不受弯矩或弯矩很小的轴，如图 14-1(b)所示汽车的传动轴； 心轴：只承受弯矩而不传递转矩的轴，又分为转动心轴和固定心轴两种，如图 14-1（c） (d)所示。
图 14-6 ④轴端挡圈：固定轴端零件，可承受较大轴向力，如图 14-7 所示。
图 14-7 ⑤当轴向力较小时，也可采用弹性挡圈或紧定螺钉进行零件的轴向固定，分别如图 14-8 所示。
3 / 15
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
弹性挡圈
紧定螺钉
图 14-8 （2）轴上零件的周向固定 常采用的周向固定的零件有：键、花键、销、过盈配合、紧定螺钉等。常见的几种结构 分别如图 14-9 所示。
圆角或加装隔离环；对于轴与轮毂的过盈配合，可在轮毂上或轴上采用过渡肩环或开减载槽。 分别如图 14-11 所示。
键连接
花键连接
销连接
过盈连接
弹性环连接
型面连接
图 14-9 其中，采用键连接时，应使各轴段键槽在同一母线上，如图 14-10 所示；紧定螺钉只用 在传力不大之处。
图 14-10 3．各轴段的直径和长度的确定 （1）轴径的确定 按轴所受的扭矩来初步估计轴所需的直径，将初步求出的直径作为承受扭矩的轴段的最 小直径，然后按轴上零件的装配方案和定位要求，逐步确定各段轴直径。其中，有配合要求 的轴段，应尽量采用标准直径。 （2）各轴段长度的确定 各轴段的长度尺寸，主要由轴上零件与轴配合部分的轴向尺寸、相邻零件之间的距离、 轴向定位以及轴上零件的装配和调整空间等因素决定。基本原则：保证零件所需装配空间的 同时应尽量使轴的结构紧凑。 4．提高轴强度的常用措施 （1）合理布置轴上的零件以减小轴的载荷。 措施：传动件应尽量靠近轴承，尽可能不采用悬臂的支承形式；力求缩短支承跨距及悬
机械设计基础课程优质教案讲义轴的设计优质教案
机械设计基础课程优质教案讲义轴的设计优质教案一、教学内容本讲义基于《机械设计基础》教材第五章“轴的设计”。
详细内容涵盖轴的力学分析、轴的材料选择、轴的结构设计、轴的强度计算及轴的稳定性分析。
二、教学目标1. 理解轴的基本概念，掌握轴的设计方法。
2. 学会进行轴的强度计算，确保设计的轴能满足实际工作需求。
3. 掌握轴的稳定性分析，提高轴的使用寿命。
三、教学难点与重点重点：轴的材料选择、结构设计、强度计算。
难点：轴的稳定性分析，轴的强度计算公式推导。
四、教具与学具准备1. 教具：PPT课件、黑板、粉笔。
2. 学具：计算器、笔、纸。
五、教学过程1. 导入：通过展示实际工程中轴的应用案例，引导学生了解轴的重要性。
2. 理论讲解：a. 介绍轴的基本概念、分类及用途。
b. 讲解轴的材料选择原则，引导学生正确选择轴的材料。
c. 分析轴的结构设计方法，提高学生轴的设计能力。
3. 例题讲解：a. 以实际轴的设计为例，演示轴的强度计算过程。
b. 解释轴的稳定性分析，展示稳定性计算方法。
4. 随堂练习：a. 让学生根据所学知识，自主完成轴的强度计算。
b. 引导学生进行轴的稳定性分析。
六、板书设计1. 轴的基本概念、分类及用途。
2. 轴的材料选择原则。
3. 轴的结构设计方法。
4. 轴的强度计算公式。
5. 轴的稳定性分析。
七、作业设计1. 作业题目：a. 计算给定参数的轴的强度。
b. 分析给定轴的稳定性。
2. 答案：a. 强度计算结果。
b. 稳定性分析结果。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课的教学效果，学生对轴设计知识的掌握程度。
2. 拓展延伸：a. 研究轴的疲劳寿命分析。
b. 探讨轴的优化设计方法。
c. 了解轴在工程领域的最新应用动态。
通过本讲义的学习，学生能系统地掌握轴的设计方法，为后续课程的学习和实际工程应用打下坚实基础。
重点和难点解析1. 轴的材料选择原则。
2. 轴的结构设计方法。
3. 轴的强度计算过程。
4. 轴的稳定性分析。
机械设计基础轴
机械设计基础轴简介在机械设计中，轴承起着至关重要的作用。
它们连接和支撑各种机械元件，使机械设备能够顺利运转。
轴承的设计必须考虑到载荷、转速、摩擦、轴向和径向间隙等因素。
本文将介绍机械设计中常见的轴及其基本特点。
一、轴的定义轴是机械设计中一种常见的零件，用于支撑和传递旋转运动。
它通常是一个细长的圆柱体，有时还会有变径、变形等特殊形状。
二、轴的分类按照轴的用途和形状可以将轴分为以下几类：固定轴是机械设备中最常见的轴。
它通常是直径均匀的细长圆柱体，用于支撑和传递旋转运动。
固定轴的直径大小取决于所需承载能力和转速。
2. 胀套轴胀套轴是一种特殊的轴，它上面设有一个螺旋槽。
胀套可以通过螺栓或其他方式固定在轴上，并可以根据需要在轴上调整位置。
它通常用于需要调整轴位置的场合。
3. 锥形轴锥形轴是一种具有锥形的轴。
它由一个或多个直径逐渐减小的圆台组成。
锥形轴常用于传递变速传动或需要在轴上调整位置的设备。
推力轴是一种用于承受轴向载荷的轴。
它通常由直径较大的圆柱体和直径较小的圆锥体组成，以承受轴向载荷。
三、轴的材料选择轴的材料选择必须考虑到载荷、转速、工作环境等因素。
常见的轴材料包括碳素钢、合金钢、不锈钢、铝合金、钛合金等。
不同材料的优点和缺点可以根据具体要求来选择。
碳素钢具有良好的强度和刚性，适用于大部分机械设备。
合金钢具有更高的强度和硬度，适用于承受更大载荷和高速运转的设备。
不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，适用于在潮湿或腐蚀性环境中使用的设备。
铝合金具有轻质和良好的导热性能，适用于要求轻质和散热性能的设备。
钛合金具有高强度和耐腐蚀性能，适用于高强度和要求耐腐蚀性能的设备。
四、轴的设计考虑因素在设计轴时，需要考虑以下因素：1. 轴的强度轴的强度必须满足所需承载能力。
强度计算可以利用弹性力学原理进行。
2. 轴的刚度轴的刚度对于传递旋转运动和减小转动误差非常重要。
刚度计算可以利用有限元分析等方法进行。
3. 轴的表面粗糙度轴的表面粗糙度对于摩擦和磨损有重要影响。
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
机械设计基础课程教案讲义轴的设计教案
机械设计基础课程教案讲义轴的设计教案一、教学内容本讲义基于《机械设计基础》教材第四章“轴的设计”进行展开。
详细内容包括：轴的设计基本要求、轴的材料和强度计算、轴的直径和长度确定、轴的结构设计及其与联轴器、轴承的配合设计。
二、教学目标1. 掌握轴的设计基本原理，理解轴在机械系统中的作用。
2. 学会轴的材料选择、强度计算方法，能够确定轴的直径和长度。
3. 能够根据实际需求完成轴的结构设计，并正确进行联轴器、轴承的配合设计。
三、教学难点与重点重点：轴的材料选择、强度计算、结构设计。
难点：轴的强度计算，特别是在复杂工况下的计算。
四、教具与学具准备1. 教具：PPT展示、黑板、粉笔。
2. 学具：计算器、笔、纸。
五、教学过程1. 引入实践情景：介绍轴在实际工程中的应用，如汽车传动轴、机器设备中的主轴等。
2. 理论讲解：a. 轴的设计基本要求。
b. 轴的材料选择、强度计算。
c. 轴的直径、长度确定。
d. 轴的结构设计及配合设计。
3. 例题讲解：讲解一道典型轴的设计题目，包括材料选择、强度计算、结构设计等。
4. 随堂练习：让学生独立完成一个轴的设计计算，并提供解答。
5. 互动环节：针对学生练习过程中遇到的问题进行解答，引导学生互相讨论。
六、板书设计1. 轴的设计基本要求。
2. 轴的材料选择、强度计算公式。
3. 轴的直径、长度确定方法。
4. 轴的结构设计及配合设计要点。
七、作业设计1. 作业题目：完成一个实际工程中的轴设计计算，包括材料选择、强度计算、结构设计等。
2. 答案：提供详细的解题步骤和答案。
八、课后反思及拓展延伸2. 拓展延伸：引导学生了解轴的疲劳强度计算、动力学分析等高级内容，提高学生的综合能力。
重点和难点解析1. 轴的强度计算2. 轴的材料选择3. 轴的结构设计4. 教学过程中的互动环节一、轴的强度计算1. 确定载荷：根据实际工况，分析轴所承受的各种载荷，包括扭矩、弯矩等。
2. 选择计算方法：根据轴的受力情况，选择合适的计算方法，如解析法、数值法等。
杨可桢《机械设计基础》复习笔记和课后习题(含考研真题)详解(轴)
第14章轴14.1 复习笔记一、轴的功用和类型轴是机器中的重要零件之一，用来支持旋转的机械零件和传递转矩。
1．按承受载荷的不同分类（1）转轴既传递转矩又承受弯矩的轴。
（2）传动轴只传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小的轴。
（3）心轴只承受弯矩而不传递转矩的轴。
2．按轴线的形状不同分类按轴线的形状可分为直轴、曲轴、挠性钢丝轴。
二、轴的材料轴的材料常采用碳钢和合金钢。
1．碳钢45号钢应用最为广泛，为了改善其力学性能，应进行正火或调制处理。
不重要或受力较小的轴，则可采用Q235、Q275等碳素结构钢。
2．合金钢合金钢具有较高的力学性能与较好的热处理性能，但价格高。
三、轴的结构设计1．制造安装要求（1）为便于轴上零件的装拆，常将轴做成阶梯形；（2）对于一般剖分式箱体中的轴，其直径从轴端逐渐向中间增大；（3）为使轴上零件易于安装，轴端及各轴段的端部应有倒角；（4）轴上磨削的轴端，应有砂轮越程槽；（5）车制螺纹的轴端，应有螺纹退刀槽；（6）在满足使用要求的情况下，轴的形状和尺寸应力求简单，以便于加工。
2．轴上零件的定位安装在轴上的零件，必须有确定的轴向定位。
阶梯轴上的截面尺寸变化处称为轴肩，可起到轴向定位的作用。
3．轴上零件的固定（1）轴上零件的轴向固定零件轴向固定的方法主要有轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈等。
①当无法采用套筒或套筒太长时，可采用圆螺母加以固定。
②为保证轴上零件紧靠轴肩，轴肩的圆角半径r必须小于相配零件的倒角C1或圆角半径R，轴肩高h必须大于C1或R。
③轴向力较小时，零件在轴上的固定可采用弹性挡圈或紧定螺钉。
（2）轴上零件的周向固定轴上零件的周向固定，大多采用键、花键或过盈配合等连接形式。
采用键连接时，为加工方便，各轴段的键槽宜设计在同一加工直线上，并应尽可能采用同一规格的键槽截面尺寸。
4．轴的各段直径和长度的确定（1）轴径的确定①有配合要求的轴段应尽量采用标准直径；②安装有标准件的轴径，应符合各标准件内径系列的规定；③套筒内径应与相配的轴径相同，并采用过渡配合。
机械设计基础-12.2轴的结构设计
第二节轴的结构设计轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。
轴的结构主要取决于以下因素：1、轴在机器中的安装位置及形式；2、轴上安装零件的类型、尺寸、数量以及和轴联接的方法；3、载荷的性质、大小、方向及分布情况；4、轴的加工工艺等。
由于影响轴的结构的因素较多，且其结构形式又要随着具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式。
设计时，必须针对不同情况进行具体的分析。
轴的结构应满足：1、轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；2、轴上的零件应便于装拆和调整；3、轴应具有良好的制造工艺性等。
一、拟定轴上零件的装配方案所谓装配方案，就是预定出轴上主要零件的装配方向、顺序和相互关系。
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。
轴主要由轴颈、轴头和轴身三部分组成，轴上被支承的部分叫轴颈，安装轮毂部分叫轴头，连接轴颈和轴头的部分叫轴身。
二、轴上零件的定位轴向固定为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上零件除了有游动或空转的要求者外，都必须进行必要的轴向和周向定位，以保证其正确的工作位置。
1、轴上零件的轴向固定零件安装在轴上，要有准确的定位。
各轴段长度的确定，应尽可能使结构紧凑。
对于不允许轴向滑动的零件，零件受力后不要改变其准确的位置，即定位要准确，固定要可靠。
与轮毂相配装的轴段长度, 一般应略小于轮毂宽2～3mm。
对轴向滑动的零件, 轴上应留出相应的滑移距离。
轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、圆螺母、轴端挡圈和轴承端盖等来保证的。
（1）轴肩与轴环轴肩分为定位轴肩和非定位轴肩两类，利用轴肩定位是最方便可靠的方法，但采用轴肩就必然会使轴的直径加大，而且轴肩处将因截面突变而引起应力集中。
另外，轴肩过多时也不利于加工。
因此，轴肩定位多用于轴向力较大的场合。
定位轴肩的高度h一般取为h=(0.07～0.1)d，d为与零件相配处的轴径尺寸。
为了使零件能靠紧轴肩而得到准确可靠的定位，轴肩处的过渡圆角半径r必须小于与之相配的零件毂孔端部的圆角半径R或倒角尺寸C。
机械设计基础课件第十四章 轴
• • • • • • 轴的功用和类型 轴的材料 轴的结构设计 轴的强度计算 轴的刚度计算 轴的临界转速的概念
轴
第一节 轴的功用和类型
一、轴的功用
● 支撑回转零件，如齿轮、带轮； 传递运动和转矩 ●
二、轴的类型
● 心轴 — 只承受弯矩 按受载 ● 传动轴 — 只承受转矩 ● 转轴 — 既受弯矩、又受转矩 ● 直 轴（光轴、阶梯轴） ●曲 轴
第三节 轴的结构设计
倒角
砂轮越程槽
第三节 轴的结构设计
轴环
第三节 轴的结构设计
• 三、轴上零件的轴向定位和固定 • 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。 阶梯轴上截 • 目的 － 防止轴上零件工作时发生轴向蹿动。 面变化处 • 常用的轴向定位和固定方法：
第三节 轴的结构设计
为保证轴上零件紧靠在定位面（轴肩），轴 肩的圆角须大于C1或R。
第三节 轴的结构设计
• 四、改善轴的受力状况，减小应力集中 • 合理布置轴上零件可以改善轴的受力状况。
第三节 轴的结构设计
• 减小应力集中 • 零件截面发生突 然变化的地方， 都会产生应力集 中。合金钢对应 力集中比较敏感， 尤需加以注意。
第四节 轴的强度计算
第四节 轴的强度计算
第四节 轴的强度计算
第四节 轴的强度计算
第四节 轴的强度计算
• 若计算的截面有一个键槽，则将计算出的轴的直 径 d加大4%左右，若两个键槽，则增大8%，然 后圆整成标准直径。 • 对于一般用途的轴，按上述方法设计计算即可。 对于重要的轴，还需进一步的强度校核（如安全 系数法） • 安全系数的校核计算包括疲劳强度和静力强度两 项内容。 • 疲劳强度的校核即计入应力集中、表面状态和绝 对尺寸影响以后的精确校核。 • 静强度校核的目的在于校核轴对塑性变形的抵抗 能力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
步骤：
绘制受力计算简图
计算所有力引起的弯矩
合成弯矩M 计算扭矩
M MH 2 MV2
合成当量弯矩Me
强度条件：
为扭-弯应力性质折合系数
静应力
脉动循环变应 力, 不明确
[ 1b ] 0.3 [ 1b ]
[ 1b ] 0.6 [ 0b ]
35CrMo
2. 球墨铸铁: QT500-5、QT600-2
14.3 轴的结构设计
轴头：轴和旋转零件的配合部分 轴颈：轴和轴承配合的部分 轴身：连接轴颈与轴头部分
轴肩
轴肩(轴环)： 轴的直径变化所形成
的阶梯处
轴头
轴身
轴颈
轴的结构设计的要求
1. 制造工艺性要求： 轴应有良好的制造工艺，便于加工 2. 装拆要求： 轴上零件要易于装拆、调整
MH
F1F=F·K/L=4500×206/193=4803N M’aV MaV F2F=F1F＋F=4803＋4500=9303N
MV
MaF=F1F·L/2=4803×193/2 =463000 N·mm
M2F=F·K=4500×206
F F1F MF MaF
F2F F
M2F
=927000 N·mm
例题14-1 1 .作计算简图
Ft
Fa
2 .求作支反力及弯矩图 H F1H=F2H=Ft/2=17400/2
Fr
Ft
F
面
=8700N
MaH=F1H·L/2=8700×193/2
H
F1H
MaH F2H
=840000 N·mm V面
MH
∵ F1V×L －Fr×L/2＋Fa·d2/2=0
Fr
∴ F1V=(Fr·L/2－Fa×d2/2)/L
指出下图结构
错误
⑧
②
⑦⑥ ⑤
④③
紧定 螺钉
双圆螺母
弹性挡圈
轴端 挡圈
常用的轴向定位和固定方法： 轴肩、套筒、螺母、轴端挡圈等 轴头长度 < 轮毂的轴向长度
4 尽量减少应力集中, 改善轴的受力状态
尽量减少应力集中： 轴肩处要有过渡圆角 相邻轴径的变化不宜太大
4 尽量减少应力集中, 改善轴的受力状态 改变零件位置及结构, 以改善轴的受力状态
14.1 轴的功用和类型
一、轴的功用 支承回转零件，传递运动、动力
是一切回转件的支承中心，也是动力传递的枢纽。 二、轴的分类 1 按载荷性质分类 2 按形状分类
1 按载荷性质分类
心轴：只承受弯矩，不传递转矩 传动轴：主要传递转矩 转轴：既承受弯矩，又传递转矩
转动心轴
固定心轴
2 按形状分类
T
9.55106 P
d 3 / 16 0.2d 3n
设计公式:
3
d
T
3
9.55106 P
3
Cg
P
0.2[ ]
0.2[ ]n
n
系数 C 与轴的材料和承载情况有关，查表14-2 注意: 若该轴段有一个键槽，d 值增大4%; 有两个键槽，增大7-10%
2 按弯扭合成强度计算
适用状况： 轴承位置以及作用在轴上的载荷性质、
轴的设计步骤:
结构设计→强度计算→其它计算
轴的 结构 设计
↓
1.拟定轴上零件装配方案 2.估算轴的最小直径ｄmin 3.确定各段直径及长度 4.确定轴的结构要素
轴的 强度 计算
↓
1.许用切应力法(扭转强度) 2.许用弯曲应力法( 弯扭合成强度 )
其它 1.刚度计算 计算 2.振动稳定性计算( 临界转速)
心轴
转轴
结构示例1
结构示例2：结构改错
⑨
⑩
① ②④
③
① 无定位轴肩 ② 端盖无密封 ③ 键槽太长 ④无非定位轴肩 ⑤套筒太高
⑧
⑤⑦
⑥
⑥ 轴承没定位 ⑦ 轴向定位不确定 ⑧ 轴承用错或装错 ⑨ 无调整垫片 ⑩ 端盖端面无凹坑加工量大
14.4 轴的强度计算
轴的工作能力主要取决与强度和刚度，高速 轴还要校核振动稳定性
1.按扭转强度初算轴的直径 2.按弯扭合成强度计算轴径
其它计算
1.刚度计算 2.振动稳定性计算( 临界转速)
14 .2 轴的材料
轴的材料，见表14-1 1. 钢： 优质碳素钢:35、 45 、 50号钢 普通碳素钢Q235、Q255、Q275 合金钢：20Cr、20CrMnTi、40Cr、35SiMn、
对称循环变应力
[ 1b ] 1.0 [ 1b ]
弯扭合成设计公式
设计公式：
3
d
Me
0.1[ 1b ]
对只承受弯矩的心轴
3
d
M
0.1[ b ]
•对转动心轴
[ b ] [ 1b ]
•对不转动心轴 [ b ] [ 0b ] or [ 1b ]
危险截面的确定： 综合轴上弯扭矩和轴直径选择一两个截面
12.3 V带传动的设计与计算 一、 V带的规格 二、 V带传动的主要失效形式、 计算准则及单根V带的许用功率 三、 v带传动的设计与计算
第14章 轴
14-1 概述 14-2 轴的材料 14-3 轴的结构设计 14-4 轴的强度计算 14-4 轴的刚度计算
1、熟悉轴的类型 2、熟练掌握轴和轴上零件的轴向或周向的
直轴、曲轴、软轴
三、轴设计解决的问题
1、结构问题 — 确定轴的形状和尺寸 2、强度问题 — 防止轴发生疲劳断裂 3、刚度问题 — 防止轴发生过大的弹性变形 4、振动稳定性问题 — 防止轴发生共振
轴的结构设计 轴的强度计算
1.拟定轴上零件装配方案 2.估算轴的最小直径ｄmin 3.确定各段直径及长度 4.确定轴的结构要素
V F1V
Ma Fa F2V
=2123 N
F2V=Fr－F1V=6410－2123
=4287 N
MV
MaV M’aV
FM面aV=F2V·L/2=4287×193/2=414000 N·mm M’aV=F1V·L/2=2123×193/2=205000 N·mm
F面: 考虑最不利情况，
MaH
F与H、V面的合力共面
调质
d 3
表(14-3) : [σ-1]=60Mpa
Mae /(0.1 1b ) 64.4mm
装齿轮d=72mm
考虑键:d=64.4×1.04≈67
例14－1结构设计 1.拟定轴上零件装配方案 L=193mm,k=206mm
2.估算dmin:
L/2 L
k
T =Ft·d2/2=17400×146/2
定位与固定方法 3、掌握轴的强度设计（设计原理、方法与 步骤）
难点是轴的结构设计
基本要求:
知道转轴、心轴和传动轴
掌握轴的结构设计原则，熟悉轴上零件的 轴向和周向固定定位方法，明确轴的结构 设计中应注意的问题
掌握轴的三种强度计算方法
了解轴的刚度计算方法
本章特点：
轴的设计过程是结构设计与强度(或刚度) 校核计算交替进行，逐步完善的
3 定位和固定要求
轴与轴上零件要有准确的工作位置 定位：零件有准确的工作位置 固定：零件在轴上的位置牢固可靠
周向、 轴向定位 和固定
周向定位和固定
防止轴上零件与轴发生相对转动，以传递转矩
常用的周向固定方法： 键、花键、紧定螺钉、过盈配合等
轴向定位和固定
防止轴上零件工作时发生轴向蹿动
初选一对30214圆锥滚子 轴承(正装) 。
d3 d4 d5
d2 d1
14.5 轴的刚度计算
一、弯曲刚度计算 挠度条件： 转角条件：
y [ y]
[ ]
二、 扭转刚度计算
扭角条件：
[ ]
小结： 1.轴的功用及分类（按载荷性质）（会判断） 2.轴结构设计的要求（会设计、改错） 3.轴的强度计算（传动轴、转轴）
轴上零件要易于装拆、调整 不同的装拆方案，得到不同结构 阶梯状轴——轴端应有45°倒角
轴的直径应圆整成标准值 非定位轴肩(便于装配)、定位轴肩(零件
定位) 设计轴肩时应注意: 轴承定位轴肩(套筒)不能过高(以便拆卸) 轴长应略短于轮毂宽度(保证零件固定) 轴肩圆角பைடு நூலகம்＜轮毂孔圆角Ｒ(倒角Ｃ)
=1.27×106 Nmm
取45钢, 调质 表14-1 → [τ]=25～ 45Mpa
取[τ]=35Mpa
1)圆锥滚子轴承应正装 2)轴承组合应采用两端固定
dmin 3
T
0.2
3
1.27 106 0.2 35
56.6mm
考虑键 dmin=56.6×1.04=58.9mm
3. 取d1=60mm →带轮定位 d2=68mm →装轴承 d3=70mm →装齿轮d4=72mm →齿轮定位d5=82mm
3. 定位和固定要求： 轴与轴上零件要有准确的工作位置，并牢固地保
持这一位置
4. 尽量减少应力集中, 改善轴的受力状态
1 制造工艺性要求
轴应有良好的制造工艺，便于加工
光轴 等强度轴
阶梯轴
加工方法不同，轴的结构也可能不同
键槽应位于同一母线上；螺纹退刀槽；砂轮越程槽
车削
倒角 砂轮越程槽
磨削
2 装拆要求
M合
M’a
M2
4.求作当量弯矩图：
TT
M ae M a2 (T )2 1.6106 N mm
M ae M a (T )2 M a 1.328106 N mm
M 2e M 22 (T )2 1.2106 N mm
Mae
5 .求危险截面处轴的直径：a-a
M’ae
M2e