第次课概述轴的结构设计方案

1、课时授课计划第六十六次课教案课题 】：13-1概述13-1 轴的结构设计教案目的 】： 掌握轴的分类及轴的结构设计教案重点及处理方法 】： 轴的分类及轴的结构设计处理方法： 结合实际例子详细讲解教案难点及处理方法 】： 结构设计处理方法： 分析讲解教案方法 】 : 讲授法教具】：挂图时间分配 】： 引入新课 5min新课 80 min小结、作业 5min第六十六次课【提示启发引出新课】轴是组成机器的重要零件之一，它的主要功用是支持机器中的作回转 运动的零件及传递运动和动力的。【新课内容】 13-1概述一、轴的分类1、按轴的承载情况不同，可以将其分为:1）转轴 同时承受弯矩和扭矩的轴转轴一一扭矩

2、和弯矩2）心轴只承受弯矩的轴PP2 /113)传动轴只承受扭矩而不承受弯矩的轴2、按照轴的轴线形状分类1) 直轴；2) 曲轴；曲轴和挠性钢丝轴属于专用零件。直轴按外形不同又可分为光轴和阶梯轴。3) 挠性轴。3、其他分类方法可以分为实心轴和空心轴，光轴和阶梯轴。光轴形状简单，应力集中少，易加工，但轴上零件不易装配和定位，常用于心轴和传动 轴。阶梯轴各轴段截面的直径不同，这种设计使各轴段的强度相近， 而且便于轴上零件的装拆和固定，因此阶梯轴在机器中的应用最为广 泛。直轴一般都制成实心轴，但为了减少重量或为了满足有些机器结 构上的需要，也可以采用空心轴。二、轴的材料1. 对材料的要求：强度、刚度、韧

3、性、耐磨性、工艺性和 经济性等。2、轴的材料：轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用 轧制圆钢和锻件，形状复杂的也可采用铸钢或球墨铸铁。锻件的内部组织均匀，强度较好，重要的轴、大尺寸或阶梯尺寸 变化较大的轴，应采用锻制毛坯。对直径较小的轴，可直接用圆钢加工。 由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以 用热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故轴采用碳钢制造最广 泛，其中最常用的是 45 号钢。常用于受力较小或不重要的场合。不重要或低速轻载的轴以及一般传动的轴也可以使用 Q235、Q275 等普通碳钢制造。合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。因此，在 传递大动力

4、，并要求减小尺寸与质量，提高轴的耐磨性，以及处于高 温、重载、耐磨、耐高温等特殊场合工作的轴，常采用合金钢。高强度铸铁和球墨铸铁由于容易作成复杂的形状，而且价廉，吸 振性和耐磨性好，对应力集中的敏感性较低，故常用于制造外形复杂 的轴。 轴的常用材料及其主要力学性能见表 14-1 。注意：采用合金钢并不能提高轴的刚度。轴的热处理和表面强化可提高轴的疲劳强度。13-2 轴的结构设计 轴的结构设计就是确定轴的外形和全部结构尺寸。 轴的结构主要取决于以下因素： (1轴的毛坯种类： (2轴上作用 力的大小及其分布情况； (3轴上零件的位置、配合性质及其联接固定 的方法； (4轴承的类型、尺寸和位置； (

5、5轴的加工方法、装配方法 以及其他特殊要求。可见影响轴的结构与尺寸的因素很多，设计轴时 要全面综合的考虑各种因素，必须针对不同情况进行具体的分析。轴的结构设计原则：1）定位要求，轴和轴上的零件要有准确的工作位置;2）固定要求，各零件要可靠地相互联接；3）工艺要求，轴应便于加工，轴上零件要易于装拆;4）疲劳强度要求，尽可能减小应力集中；5）尺寸要求，轴的各部分直径和长度的尺寸要合理。一、轴上零件的定位和固定作用：零件要有准确的位置；轴上零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。（例减速器轴的设计1. 轴的组成滚动轴承齿轮套筒轴承盖联轴器轴颈 轴头 轴颈轴身 轴头一般在进行结构设计时的已知

6、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。2. 轴上零件的轴向定位及固定轴向固定（轴肩、轴环、螺母、套筒及轴端挡圈定位等匸应小于零件上的夕卜画用半径R或倒芹Ch=K (C) +(0. 52) nun圆螺母轴肩定位弹性挡圈止动垫圈紧定螺钉轴端挡板3. 轴上零件的周向定位及固定作用：满足机器传递运动和转矩的要求，轴上零件除了需要轴向 定位外，还必须有可靠的周向定位。常用的周向定位及固定方法有键、花键、销、过盈配合及紧定螺钉图13-10）等。在图14-5中，齿轮与轴之间的周向固定采用了平 键联接。二、轴的结构工艺性轴的结构应便于加工与装配。形状力求简单，阶梯轴的级数尽

7、可 能少，而且各段直径不易相差太大。1）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。2）轴上各圆角、倒角、砂轮越程槽及退刀槽等尺寸尽可能统 同一轴上的各个键槽应开在同一母线位置上3）为便于装配，轴、轴肩端应倒45角倒角。轴肩高度不能妨碍零件的拆卸。过盈配合装入端制 30。导向锥面。4 ）轴上各圆角、倒角、砂轮越程槽及退刀槽等尺寸尽可能统一，同一轴上的各个键槽应开在同一母线位置上5 ）对于阶梯轴一般设计成两端小中间大的形状，以便于零件从两 端装拆。思考题 试指出图中结构不合理的地方，并予以改正。三、提高轴的疲劳强度1、结构设计方面相邻轴段直径不宜相差太大；过渡圆角半径不能太小；尽量避免在轴上开横孔、凹槽和加工螺纹; 重要结构中可采用凹切圆角、过渡肩环； 可开减载槽，以减小轴应力集中； 过盈配合轴段可采用一些特殊结构。凹切圆a增大配合处轴径 b轴上开减载槽 c毂端开减载槽2、制造工艺方面1) 提高表面质