第15章 轴(用)

1、第第1515章章 轴轴Shafts and axles轴的概述1一、轴的功用及分类一、轴的功用及分类轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。 General considerations(1)(1)按照承受载荷的不同，轴可分为：按照承受载荷的不同，轴可分为： 转轴转轴同时承受弯矩和扭矩的轴同时承受弯矩和扭矩的轴 心轴心轴只承受弯矩的轴只承受弯矩的轴 传动轴传动轴只承受扭矩的轴只承受扭矩的轴( (或弯矩很小）或弯矩很小）二、轴的材料二、轴的材料n轴的功用，主要承受弯矩和扭矩。轴的功用，主要承受弯矩和扭矩。n轴的失效形式是轴的失效形式是疲劳断裂疲劳断

2、裂，应具有足够的强度、，应具有足够的强度、韧性和耐磨性。韧性和耐磨性。n轴的常用材料是：轴的常用材料是：碳素钢碳素钢和和合金钢等合金钢等。n在一般工作温度下，各种碳钢和合金钢的弹性模在一般工作温度下，各种碳钢和合金钢的弹性模量相差不大，故在选择钢的种类和热处理方法时，量相差不大，故在选择钢的种类和热处理方法时，所所依据的主要是强度和耐磨性依据的主要是强度和耐磨性，而不是轴的弯曲，而不是轴的弯曲刚度和扭转刚度等。刚度和扭转刚度等。轴轴的的结结构构设设计计（确确定定直直径径d和和长长度度l）轴颈轴颈轴头轴头轴轴的的结结构构轴主要由轴颈、轴头和轴身轴主要由轴颈、轴头和轴身3部分组成。轴和轴承配合部分

3、称为轴颈；轴上安装部分组成。轴和轴承配合部分称为轴颈；轴上安装轮毂的部分称为轴头；联接轴头和轴颈的部分称为轴身。轮毂的部分称为轴头；联接轴头和轴颈的部分称为轴身。 轴颈直径与轴承内径、轴颈直径与轴承内径、轴头直径与相配合零件的轮毂内径应一致，而且为标准值。为便于装配，轴颈和轴头直径与相配合零件的轮毂内径应一致，而且为标准值。为便于装配，轴颈和轴头的端部均应有倒角。用作零件轴向固定的台阶部分称为轴肩，环形部分称为轴头的端部均应有倒角。用作零件轴向固定的台阶部分称为轴肩，环形部分称为轴环。轴上螺纹或花键部分的直径应符合螺纹或花键的标准。轴环。轴上螺纹或花键部分的直径应符合螺纹或花键的标准。 一般结

4、构设计的已知条件有：一般结构设计的已知条件有：n机器的装配简图；机器的装配简图；n轴的转速；轴的转速；n传递的功率；传递的功率；n轴上零件的主要参数和尺寸等。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：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必须先进行结构设计，然后才能进行工作能力的核算。的核算。 轴的结构设计1 轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、轴端挡轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、轴端挡圈和圆螺母等来保证的。圈和圆螺母等来保证的。 轴上零件的周向定位是通过键、花键、销、紧轴上零件的周向定位是通过键、花键、销、紧定螺

5、钉以及过盈配合来实现的。定螺钉以及过盈配合来实现的。 详细介绍Structural design1.1.轴上零件的轴向定位和固定轴上零件的轴向定位和固定 轴向定位和固定是指将轴上的零件沿轴线方轴向定位和固定是指将轴上的零件沿轴线方向进行定位和固定。向进行定位和固定。常用方式：常用方式： 轴肩、轴环轴肩、轴环 套筒、圆螺母套筒、圆螺母 弹性挡圈、紧定螺钉；弹性挡圈、紧定螺钉； 轴端挡圈、圆锥面。轴端挡圈、圆锥面。零件的轴向定位零件的轴向定位 1 1）轴肩和轴环）轴肩和轴环: :要求要求r r轴轴RR孔孔或或r r轴轴CC孔孔 错误错误正确正确为了使轴上零为了使轴上零件的端面能与轴件的端面能与轴肩

6、紧贴，轴肩的肩紧贴，轴肩的圆角半径圆角半径R R 必须必须小于零件孔端的小于零件孔端的圆角半径圆角半径 R1R1或或倒角倒角C1 C1 ；否则，；否则，无法紧贴。轴肩无法紧贴。轴肩或轴环的高度或轴环的高度h h必须大于必须大于R1 R1 或或 C1C1。 轴环与轴肩尺寸：轴环与轴肩尺寸：h=h=（0.07d0.07d3 3）（0.1d0.1d5 5）mm mm 轴环宽度：轴环宽度： bl.4h bl.4h 要求轴肩高度要求轴肩高度 滚动轴承内圈高度滚动轴承内圈高度错错误误 正正确确2 2）套筒）套筒3 3）轴用圆螺母）轴用圆螺母 特点：特点：定位可靠，定位可靠，装拆方便，可承装拆方便，可承受较

7、大的轴向力受较大的轴向力 由于切制螺纹使由于切制螺纹使轴的疲劳强度下轴的疲劳强度下降。降。应用：应用：常用于轴常用于轴的中部和端部的中部和端部b. .套筒套筒c. .圆螺母与弹性挡圈圆螺母与弹性挡圈双圆螺母双圆螺母4 4）轴端挡圈）轴端挡圈I II当用轴肩、轴环、套筒、圆当用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈进行零件的螺母、轴端挡圈进行零件的轴向定位时，为保证轴向定轴向定位时，为保证轴向定位可靠，要求位可靠，要求L L轴轴LL毂毂正确正确正确正确错误错误 5 5）轴承端盖）轴承端盖轴承端盖与机座间加垫片，轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置以调整轴的位置 6 6）弹性挡圈）弹性挡圈III8

8、8）其它固定形式其它固定形式7 7）锁紧挡圈、紧定螺钉或销）锁紧挡圈、紧定螺钉或销 这两种固定的方法，常用于轴向力较小的场合。这两种固定的方法，常用于轴向力较小的场合。 锥形面或过盈配合联锥形面或过盈配合联接接2.零件的周向定位零件的周向定位1）键）键2）花键花键3）紧定螺钉、销）紧定螺钉、销4）过盈配合）过盈配合轴的结构设计2 合理布置轴上零件以减小轴的载荷合理布置轴上零件以减小轴的载荷 改进轴上零件的结构以减小轴的载荷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的影响改进轴的结构以减小应力集中的影响 改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度 St

9、ructural design1.1.加工工艺性：键槽布置；退刀槽、砂轮越程槽。加工工艺性：键槽布置；退刀槽、砂轮越程槽。 砂轮越程槽砂轮越程槽 螺纹退刀槽螺纹退刀槽多键槽在轴上的布置多键槽在轴上的布置Structural design2.2.装配工艺性：倒角；阶梯轴形；导锥；轴肩高度。装配工艺性：倒角；阶梯轴形；导锥；轴肩高度。轴端倒角轴端倒角设计成阶梯形设计成阶梯形轴肩高度小于轴承内圈厚度轴肩高度小于轴承内圈厚度为使轴上零件容易装拆，轴端和各轴段端部都应有为使轴上零件容易装拆，轴端和各轴段端部都应有45的倒角。的倒角。n轴上磨削的轴段应设有轴上磨削的轴段应设有砂轮越程槽砂轮越程槽，以，以便磨削时砂轮可以磨削到轴肩的端部。便磨削时砂轮可以磨削到轴肩的端部。砂轮越程槽砂轮越程槽n轴上车螺纹的轴段应设有轴上车