第十五章 轴
机械设计第十版考点知识点总结
第一章绪论1.机器是用来代替人们体力和部分脑力劳动的工具。
2.机器的基本组成要素是机械零件。
第二章机械设计总论1.原动机部分是驱动整部机器完成预定功能的动力源。
2.执行部分是用来完成机器预定功能的组成部分。
3.传动部分是用来完成运动形式、运动及动力参数转变的。
4.机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。
5.设计机器的一般程序：计划阶段、方案设计阶段、技术设计阶段、技术文件编制阶段、计算机在机械设计中的应用。
6.机器的主要要求：使用功能要求、经济性要求、劳动保护和环境保护要求、寿命可靠性的要求。
7.机械零件的主要失效形式：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏、破坏正常工作条件引起的失效。
8.设计机械零件时应满足的基本要求：避免在预定寿命期内失效的要求、结构工艺性要求、经济性要求、质量小的要求、可靠性要求。
9.避免在预定寿命期内失效要求：强度、刚度、寿命。
10.机械零件的设计准则：强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则、可靠性准则。
11.平均工作时间MTTF：对不可修复的零件，其失效前的平均工作时间。
12.平均故障间隔时间MTBF：对可修复的零件，其平均故障间隔时间。
第三章机械零件的强度1.机械中各零件之间力的传递，是通过两个零件的接触来实现的，接触分为外接触和内接触，也可分为点接触和线接触。
2.可以吧一切引起失效的外部作用的参数称为应力，把零件本身抵抗失效的能力称为强度。
第四章摩擦、磨损及润滑概述1.当在正压力作用下相互接触的两个物体受切向外力的影响而发生相对滑动，或有相对滑动的趋势时，在接触表面上就会产生抵抗滑动的阻力，这一自然现象称为摩擦，产生的阻力称为摩擦力。
2.摩擦分为两类：一类是发生在物质内部，阻碍分子间相对运动的内摩擦；另一类是当相互接触的两个物体发生相对滑动或有相对滑动的趋势时，在接触表面上产生的阻碍相对滑动的外摩擦。
3.仅有相对滑动趋势时的摩擦称为静摩擦。
4.相对滑动进行中的摩擦称为动摩擦。
十五章滑动轴承ppt课件
第一节 概述 第二节 滑动轴承结构与材料 第三节 混合润滑轴承的计算 第四节 液体动压润滑原理 第五节 液体动压润滑径向轴承的设计 第六节 液体静压润滑简介
第十五章
滑动轴承
返回章目录
分类方式
按 轴 承 中 轴 瓦 形 式 的 不 同
类型及特点
整体式滑动轴承（轴与轴瓦之间的间 隙不能调整）
润滑，并靠 液体- 的静压 平衡外载荷。
本章结束
单位时间内轴承摩擦功所产生的热量等于同时间 内由润滑油流动所带走的热量和经轴承表面散发的热 量之和。
fF c q ( t v 0 t i) a s π B t 0 d t i
t t0 ti
f
p
c
q vBd
πas v
润滑油的平均温度
tmti t 2
径向轴承的摩擦 特性系数线图
五、参数选择
1 、 在具有足够承载能力的条件下，最小油膜厚度应 满足：
hmin > h
2 、在平均油温tm≤75 ℃时，油的人口温度应满足： 35℃ ≤ ti ≤ 40℃
➢液体动压径向滑动轴承的设计步骤
1. 选择轴承宽径比，计算轴承宽度
2. 在保证 p≤[p] 、 pv≤[pv] 、 v≤[v]的条件下，选择 轴瓦材料
保证润滑油不被过大的压力所挤出，避免工作表
面的过度磨损
pp
➢径向轴承 ➢止推轴承
p Fr p
dB
p 4Fa p πd22 d12 z
二、限制轴承的 pv
➢径向轴承 pvFr πdnpv
dB60 1000
➢止推轴承 pm vpv
v 三、限制轴承的滑动速度
vv
第四节 液体动压润滑原理
机械设计西北工业大学出版社第八版第十五章
应有退刀槽。 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。
• 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。
二、轴上零件的定位和固定
用作零件轴向定位的台阶部分称为轴肩，环形部分 称为轴环。
实现尺寸分段，以满足不同配合特性、精度和光洁度的要求。
曲轴：发动机专用零件,用以实现旋转运动与往复直 线运动相互转变。
转
轴
为常见。
指既受弯矩又受扭矩的轴，转轴在各种机器中最
心 轴
只承受弯矩而不承受转矩的轴，如自行车轮轴。
按轴转动与否，又可分为转动心轴和固定心轴。
转动心轴
固定心轴
传动轴
（2）水平面内的弯矩图
M aH
L L M aH F1 H F2 H 2 2 8700 0.193 840N m 2
F K 4500 206 4803N L 193 F F1F 4500 4803 9303N
F
F1F
F2F
2、绘制弯矩图
（1）垂直面内的弯矩图
M aV
M a V
L 4287 0.193 M aV F2V 414N m 2 2 L 2123 0.193 F1V M aV 205N m 2 2 下标中 a表 示a a截 面
的结构形状和尺寸。
工作能力校核计算：包括疲劳强度、静强度及
刚度计算等。
15.2 轴的材料
碳素钢
30、35、45、50(正火或调质)，45应用最广。 对应力集中不敏感，良好的加工性。 中、低碳合金钢：强度高、寿命长，对应力集中敏感，
CH15轴解析
9550 103 －计算常数，见表15-3。 0.2[ ]
T －许用扭应力，见表15-3。
轴强度的计算
空心轴设计条件为：
d A0 3 P n(1 4 )
式中： 注意：
d1 d
－空心轴内外径之比，常取 0.5 ~ 0.6 。
轴的刚度 计算2 轴的设计实例
轴的设计实例
轴的设计包括结构设计和工作能力计算两方面的内容，下面通过设 计一个圆锥─圆柱齿轮减速器的输出轴来说明一具体轴的设计内容。
轴的设计实例
§15-5 轴的振动及临界转速
§1 ◆ 轴是一弹性体，旋转时，会产生弯曲振动、扭转振动及纵向振动。 2-5 ◆ 当轴的振动频率与轴的自振频率相同时，就会发生共振。 轴 ◆ 共振时轴的转速称为临界转速。 的 ◆ 临界转速有多个，其中一阶临界转速（其转速最低）下的共振最激烈。 振 动 一般通用机械中的轴很少发生共振。高速轴易共振，多为弯曲共振。 及 1. 单圆盘轴的一阶临界转速 nc1 详细推导 临 界 g 1 c1 （r/min） （rad/s）； nc1 964 转 y0 y0 速 刚性轴：工作转速 n 低于 nc1 的轴， 要求： n < 0.75nc1 挠性轴：工作转速 n 超过 nc1 的轴， 要求：1.4 nc1< n < 0.7nc2 满足上述条件的轴就是具有了弯曲振动的稳定 性。 2. 多圆盘轴的一阶临界转速 －见教材P253。
轴的 设计 实例
§15-3 轴的强度计算
结构设计结束之后，对轴进行适当简化，并进行受力分析，计算出 §12-3 轴所受的载荷，即可对轴进行校核计算。 轴的强 度计算1 轴的校核计算内容：满足强度、刚度和振动稳定性要求。
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。
第13、15章作业解答[1]
第十三章 滚动轴承一、选择题13—1 各类滚动轴承中，除承受径向载荷外，还能承受不大的双向轴向载荷的是 A ，还能承受一定单向轴向载荷的是 B 、D 。
A 深沟球轴承B 角接触球轴承C 圆柱滚子轴承D 圆锥滚子轴承13—2 选择滚动轴承类型时为方便拆卸常用 B ，需有一定调心性能时选 D ，作为游动轴承时适宜选 A 、 C 。
A 深沟球轴承 B 圆锥滚子轴承 C 圆柱滚子轴承 D 调心球轴承13—3 转速n=2800r/min ，一端固定一端游动的蜗杆轴其固定端轴承应选用 C 。
A 推力球轴承 B 深沟球轴承 C 一对角接触球轴承 D 一对圆锥滚子轴承 13—4 D 适用多支点、弯曲刚度小的轴及难于精确对中的支承。
A 深沟球轴承B 圆锥滚子轴承C 角接触球轴承D 调心球轴承 13—5 载荷一定的深沟球轴承，当工作转速由210r/min 变为630r/min 时，其寿命变化为 D 。
A L h 增大为3 L h （h ） B L r 下降为L r /3（r ）C L r 增大为3 L r （r ）D L h 下降为L h /3（h ） 13—6 若一滚动轴承的基本额定寿命为537000转，则该轴承所受的当量动载荷 B 基本额定动载荷。
A 大于B 小于C 等于D 大于等于 13—7 某滚动轴承按寿命公式计算得寿命L h =25100h ，其可靠度 B ；若要求工作寿命达30000h , 可靠度 C 。
A 为99% B 为90% C <90% D >90%13—8 直齿圆柱齿轮轴系由一对圆锥滚子轴承支承，轴承径向反力F r1>F r2，则作用在轴承上的轴向力 D 。
A F a1>F a 2B F a1<F a2C F a1=F a2 =0D F a1=F a2 ≠0 13—9 6210滚动轴承内圈与轴颈配合的正确标注为 C 。
A 6750k H φ B 750H φC 650k φD 7650H k φ 13—10 滚动轴承内圈与轴颈、外圈与座孔的配合 D 。
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。
第十五章联轴器和离合器
图15－11
为能补偿两轴的相对位移，将外齿环的轮 齿做成鼓形齿，齿顶做成中心线在轴线上的球 面（图b所示），齿顶和齿侧留有较大的间隙。
图15－11
齿式联轴器允许两轴有较大的综合位移。 当两轴有位移时，联轴器齿面间因相对滑动 产生磨损。为减少磨损，联轴器内注有润滑 剂。联轴器上的螺塞、密封圈封住注油孔和 防止润滑剂外泄的作用。 齿式联轴器同时啮合的齿数多，承载能 力大，外廓尺寸较紧凑，可靠性高，但结构 复杂，制造成本高，通常在高速重载的重型 机械中使用。
凸缘式联轴器结构简单、价格低廉，使 用方便，能传递较大的转距，但要求被联接 的两轴必须安装准确，亚哥对中。它适用于 工作平稳、刚性好和速度较低的场合。凸缘 联轴器的尺寸可以按照标准GB5843-86选用。
二、刚性可移式联轴器
1、十字滑块联轴器
图15－5
十字滑块 联轴器是由两 个端面带槽的 套筒1、3和两 侧面各具有凸 块的浮动盘组 成，如图所示。
B
A
B
B
图15－8
可以作出 而 = ，于是根据式 角速度矢量图如图 (c)所示。由图可得：
A
cos
图15－8
当两轴转过处于如图 (b)所示位置时,这时 主动轴Ⅰ的叉面与图纸平面垂直,而从动轴Ⅱ 的叉面与图纸平面平行.设主动轴的角速度仍 为 ,而从动轴Ⅱ的角速度为 ' ,则:
由于联轴器和离合器的种类繁多， 本章进对少数典型结构及其有关知识作 些介绍，以便为选用和自行创新设计提 供必要的基础。
§联轴器的种类和特性
联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、 承载后的变形以及温度变化的影响等等，往往不 能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对 位移，如图所示。这就要求所设计的联轴器， 要 从结构上采取 各种措施，使 之具有适应一 定范围的相对 位移的性能。
机械设计作业集第15章答案
第十五章 轴一、选择题15—1按所受载荷的性质分类，车床的主轴是 A ，自行车的前轴是 B ，连接汽车变速箱与后桥，以传递动力的轴是 C 。
A 转动心轴 B 固定心轴 C 传动轴 D 转轴 15—2 为了提高轴的刚度，措施 B 是无效的。
A 加大阶梯轴个部分直径 B 碳钢改为合金钢 C 改变轴承之间的距离 D15—3 A长度处15—422)(T M M e α+=中，α是 C 。
B 转矩转化成当量弯矩的转化系数C 考虑弯曲应力和扭转切应力的循环性质不同的校正系数D 强度理论的要求15—6 轴的安全系数校核计算，应按 D 计算。
A 弯矩最大的一个截面 B 弯矩和扭矩都是最大的一个截面 C 应力集中最大的一个截面 D 设计者认为可能不安全的一个或几个截面15—7 轴的安全系数校核计算中，在确定许用安全系数S时,不必考虑A。
A 轴的应力集中B 材料质地是否均匀C 载荷计算的精确度D 轴的重要性15—8 对轴上零件作轴向固定，当双向轴向力都很大时，宜采用C。
A 过盈配合B 用紧定螺钉固定的挡圈C 轴肩—套筒D15—9A 静强度击性能15—10在下列轴上轴向定位零件中， B 定位方式不产生应力集A 圆螺母B 套筒C 轴肩 D轴环15—12轴上滚动轴承的定位轴肩高度应 B 。
A 大于轴承内圈端面高度B 小于轴承内圈端面高度C 与轴承内圈端面高度相等D 愈大愈好二、填空题轮毂宽度。
15—18在齿轮减速器中，低速轴的直径要比高速轴的直径粗得多，其原因是低速轴受到的转矩大得多。
15—19 一般情况下轴的工作能力决定于轴的强度和轴的刚度。
15—20 零件在轴上常用的轴向固定方法有轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴挡档圈、挡圈等、周向固定方法有键、花键、过盈配合等。
15—21提高轴的疲劳强度的措施有合理布置轴上零件的位置和改进轴上零件的结构以减小轴的载荷、改进轴的结构以减小应力集中、改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度。
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2.周向定位： 2.周向定位： 周向定位
方法： 方法：键、花键、销、紧定螺钉、过盈配合、成型联接等。 花键、 紧定螺钉、过盈配合、成型联接等。
机械设计 轴向定位
第十五章 轴
圆螺母
轴肩与轴环套筒
机械设计
轴端挡圈
第十五章 轴
机械设计
端盖
第十五章 轴
机械设计
紧定螺钉 销
第十五章 轴
圆锥 面
弹性挡圈
二、 轴设计的主要内容
1.结构设计： 合理地选材及适当的热处理； 1.结构设计： • 合理地选材及适当的热处理； 结构设计 • 考虑轴上零件的安装、定位、加工工艺 考虑轴上零件的安装、定位、 因 素 2.承载能力的计算 ，合理地确定轴的结构形式和尺寸。 承载能力的计算： 2.承载能力的计算： 合理地确定轴的结构形式和尺寸。 （轴相当于梁且工作时多数要转动） 轴相当于梁且工作时多数要转动） ①静强度 ②疲劳强度 ③刚度 ④振动稳定性
机械设计
5.阶梯的数量： 5.阶梯的数量： 阶梯的数量
第十五章 轴
除了要考虑强度、定位、安装等因素外， 除了要考虑强度、定位、安装等因素外，从降低成 本而言，阶梯的数量越 多加工一个接阶梯， 本而言，阶梯的数量越少越好，多加工一个接阶梯，就 多一次对刀，多调整更换一次量具， 多一次对刀，多调整更换一次量具，相应应力集中源也 增多，不利于提高轴的疲劳强度。 增多，不利于提高轴的疲劳强度。总之在保证使用的条 件下，力求结构简单。 件下，力求结构简单。
转轴：既传递转矩（ ）、又承受弯矩（ 转轴：既传递转矩（T）、又承受弯矩（M） 又承受弯矩 如：减速器中的轴。
机械设计
第十五章 轴
0 轴： 传动轴 Ⅰ轴： 转轴 Ⅱ轴： 心轴 Ⅲ轴： 转轴 Ⅳ轴： 转轴 Ⅴ轴： 心轴
问：根据承载情况下列各轴分别为哪种类型？ 根据承载情况下列各轴分别为哪种类型？
如何判断轴是否传递转矩： 如何判断轴是否传递转矩： 从原动机向工作机画传动路线， 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。 走过一段距离， 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： 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 除联轴器外是否还有其它传动零件， 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。 若有则该轴承受弯矩，否则不承受弯矩。
重点和难点： 重点和难点：
重点：轴的强度设计及结构设计。 重点：轴的强度设计及结构设计。 难点：轴的结构设计。 难点：轴的结构设计。
机械设计
第十五章 轴
第一节 概述
一、轴的用途及分类 主要功用
1. 支撑轴上零件 传递运动、 2. 传递运动、动力 3. 确定并保持轴上零件的轴向位置
分类
按承载分 心轴 转轴 传动轴
2.直径相近的轴段，其过渡圆角、倒角、键槽、 2.直径相近的轴段，其过渡圆角、倒角、键槽、退刀槽等 直径相近的轴段 结构尺寸尽量统一，以减少刀具数量和换刀时间。 结构尺寸尽量统一，以减少刀具数量和换刀时间。 3.不同轴段的各键槽方向应一致 不同轴段的各键槽方向应一致。 3.不同轴段的各键槽方向应一致。 4.与零件过盈配合的轴端应有导 4.与零件过盈配合的轴端应有导 向锥面。 向锥面。
机械设计 主要内容： 主要内容：
(1)概述； (1)概述； 概述 (2)轴的结构设计 轴的结构设计； (2)轴的结构设计； (3)轴的计算。 (3)轴的计算。 轴的计算
第十五章 轴
基本要求： 基本要求：
(1)掌握轴的结构尺寸初步确定及结构工艺性； (1)掌握轴的结构尺寸初步确定及结构工艺性； 掌握轴的结构尺寸初步确定及结构工艺性 (2)掌握轴上零件的装配方案及其定位方式 掌握轴上零件的装配方案及其定位方式； (2)掌握轴上零件的装配方案及其定位方式； (3)掌握不同类型轴的计算方法 掌握不同类型轴的计算方法； (3)掌握不同类型轴的计算方法； (4)掌握影响轴的结构和形状的因素 提高轴的疲劳强度措施。 掌握影响轴的结构和形状的因素， (4)掌握影响轴的结构和形状的因素，提高轴的疲劳强度措施。
机械设计
周向固定 平键、 平键、花键 紧定螺钉 销 过盈配合 成形联接
第十五章 轴
机械设计
第十五章 轴
四、轴的各段直径及各段长度的确定
由结构设计要求确定各段的d 1、d：由载荷→dmin→由结构设计要求确定各段的d。 由载荷→ 2、L：由轴上零件相对位置及零件宽度决定，同时考虑： 由轴上零件相对位置及零件宽度决定，同时考虑： 可靠定位。 1）轴段长比轮毂宽小2-3mm——可靠定位。 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)。 传动件、箱体、轴承、联轴器等零件间距离(查手册)
机械设计
第十五章 轴
2、中、低碳合金钢：强度高、寿命长，对应力集中敏感，用 低碳合金钢：强度高、寿命长，对应力集中敏感， 于重载、小尺寸的轴。 于重载、小尺寸的轴。 注意：钢材 种类 热处理 热处理 合金钢 对钢材弹性模量E影响很小，
用
不能提高轴的刚度。
问：当轴的刚度不足时，如何提高轴的刚度？ 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，品质难控 合金铸铁、QT：铸造成形，吸振，可靠性低， 制，常用于凸轮轴、曲轴。 常用于凸轮轴、曲轴。
定位----使轴上的零件保持准确的工作位置， 定位----使轴上的零件保持准确的工作位置，防止轴上 ----使轴上的零件保持准确的工作位置 零件受力时发生轴向或周向的相对运动。 零件受力时发生轴向或周向的相对运动。 轴向定位 周向定位
机械设计 1.轴向定位 1.轴向定位
轴 向 定 位 的 方 法
第十五章 轴
机械设计
按轴线形状分 光轴 直轴 阶梯轴
第十五章 轴
又可分为实心、空心（加工困难） 又可分为实心、空心（加工困难） 曲轴： 曲轴：发动机专用零件
机械设计 钢丝软轴： 钢丝软轴： 轴线可任意弯曲， 轴线可任意弯曲，动力源 传动灵活。 传动灵活。
第十五章 轴
接头
被驱动装置
钢丝软轴 接头
机械设计
第十五章 轴
机械设计
第十五章 轴
第三节 轴的计算
计算准则：满足轴的强度、刚度要求， 计算准则：满足轴的强度、刚度要求，对高速轴还应验算 其振动稳定性。 其振动稳定性。 方法：初步完成结构设计后，再进行校核计算。 方法：初步完成结构设计后，再进行校核计算。
一、轴的强度校核计算
对传动轴，按扭转强度计算； ①对传动轴，按扭转强度计算； 对心轴，按弯曲强度计算； ②对心轴，按弯曲强度计算； 对转轴，按弯扭合成强度条件计算。 ③对转轴，按弯扭合成强度条件计算。必要时还应按疲 进行精确计算； 劳强度条件 进行精确计算； 对瞬时过载很大的轴，还应校核其静强度。 ④对瞬时过载很大的轴，还应校核其静强度。以免塑性 变形过大。 变形过大。
机械设计
第十五章 轴
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
该方法适用于只承受扭矩的传动轴，亦可对转轴进行近似计算。 该方法适用于只承受扭矩的传动轴，亦可对转轴进行近似计算。 6 P 9.55×10 ( N.mm) 转矩 T n 对于转轴 跨距？力作用点？ 弯矩 M 由轴的结构而定 ( 跨距？力作用点？) 解决办法： 解决办法：
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第十五章 轴
轴颈 安装轴承的轴段
轴头安装轮毂的轴段
3.轴 3.轴 的构 成：
轴身 联接轴颈和轴头的轴段 轴头+轴身+ 轴=轴头+轴身+轴颈
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第十五章 轴
一般设计成中间大、两端小的阶梯形状，目的是： 一般设计成中间大、两端小的阶梯形状，目的是： 阶梯形状
• 满足轴上零件的定位和固定 • 区别不同精度、粗糙度、配合等 区别不同精度、粗糙度、 • 便于轴上零件的装拆 • 从承载观点 中间受弯矩大
寸，验算强度。 验算强度。
强度不足发生断裂、 强度不足发生断裂、刚度不够失稳
三、轴的材料
1、碳素钢：30、35、45、50(正火或调质)，45应用最广。 碳素钢：30、35、45、50(正火或调质) 45应用最广。 正火或调质 应用最广 价廉， 应力集中不敏感，良好的加工性。 价廉，对应力集中不敏感，良好的加工性。
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第十五章 轴
3.轴的失效形式和设计准则： 3.轴的失效形式和设计准则： 轴的失效形式和设计准则 失效形式 设计准则 • 对一般机械：保证足够的强度，合理的结构，良好的工艺性。 对一般机械：保证足够的强度，合理的结构，良好的工艺性。 • 对于刚度为主的轴：设计准则是刚度，即由刚度来确定主要尺 对于刚度为主的轴：设计准则是刚度，
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第十五章 轴
心轴：只承受弯曲（ ），不传递转矩（T=0） 心轴：只承受弯曲（M），不传递转矩（T=0） 不传递转矩 转动心轴： 转动心轴：轴转动 固定心轴： 固定心轴：轴固定
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第十五章 轴
传动轴：只受转矩，不受弯矩M=0 传动轴：只受转矩，不受弯矩M=0，T≠0 M=0， 如：汽车下的传动轴。
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第十五章 轴
第二节 轴的结构设计
概述： 一.概述：
1.目的 1.目的 —— 使轴各部分具有合理的形状和尺寸 2.轴的结构设计应考虑的因素： 2.轴的结构设计应考虑的因素： 轴的结构设计应考虑的因素 便于装拆（装配工艺性）、调整。 ）、调整 ① 便于装拆（装配工艺性）、调整。 定位准确、固定可靠（工作时轴上零件有位置要求）。 ② 定位准确、固定可靠（工作时轴上零件有位置要求）。 便于制造（制造工艺性），结构力求简单。 ），结构力求简单 ③ 便于制造（制造工艺性），结构力求简单。 受力合理，有利于提高强度、刚度（材尽其用）。 ④ 受力合理，有利于提高强度、刚度（材尽其用）。 并通过结构设计提高这些方面的性能） （并通过结构设计提高这些方面的性能） 影响轴的结构设计的因素较多， 影响轴的结构设计的因素较多，其结构设计具有较 大的灵活性、多样性，没有一个统一的标准。 大的灵活性、多样性，没有一个统一的标准。