轴的概述与结构设计

轴的概述与结构设计第1页，课件共46页，创作于2023年2月概述第2页，课件共46页，创作于2023年2月铁路机车的轮轴概述第3页，课件共46页，创作于2023年2月自行车轴概述第4页，课件共46页，创作于2023年2月概述第5页，课件共46页，创作于2023年2月按轴线形状分直轴：阶梯轴光轴概述第6页，课件共46页，创作于2023年2月曲轴：概述第7页，课件共46页，创作于2023年2月空心轴和钢丝软轴(变速器的转速传到仪表板)概述第8页，课件共46页，创作于2023年2月二、轴的材料轴的材料

轴的材料种类很多，选择时应主要考虑如下因素：

1.轴的强度、刚度及耐磨性要求；

2.轴的热处理方法及机加工工艺性的要求；

3.轴的材料来源和经济性等。第9页，课件共46页，创作于2023年2月轴的常用材料是碳钢和合金钢。

碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为0.25～0.5%的中碳钢，尤其是45号钢。

轴的材料第10页，课件共46页，创作于2023年2月

球墨铸铁和高强度铸铁因其具有良好的工艺性，不需要锻压设备，吸振性好，对应力集中的敏感性低，近年来被广泛应用于制造结构形状复杂的曲轴等。只是铸件质量难于控制。

轴的毛坯多用轧制的圆钢或锻钢。锻钢内部组织均匀，强度较好，因此，重要的大尺寸的轴，常用锻造毛坯。

轴的材料第11页，课件共46页，创作于2023年2月三.设计轴的要求：

足够的强度，刚度合理的结构；

有的还要求有良好的振动稳定性；轴设计的主要内容：1、结构设计2、工作能力计算

轴的材料第12页，课件共46页，创作于2023年2月轴的结构和形状取决于下面几个因素：（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）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。轴的结构设计第13页，课件共46页，创作于2023年2月要求：①轴和轴上零件要有准确的工作位置②轴上零件应有可靠的相对固定③轴应具有良好的制造工艺性和安装工艺性等④形状和尺寸应有利于避免应力集中轴的结构设计第14页，课件共46页，创作于2023年2月轴身轴拆装一、便于轴上零件的装配

第15页，课件共46页，创作于2023年2月轴的结构设计第16页，课件共46页，创作于2023年2月第17页，课件共46页，创作于2023年2月1、零件的轴向定位和固定1）轴肩和轴环二、保证轴上零件的准确定位和可靠固定轴的结构设计第18页，课件共46页，创作于2023年2月轴向定位和固定——轴肩和轴环①轴肩与轴环——由定位面和过度圆角组成。为保证零件端面能靠紧定位面，轴肩(环)圆角半径r必须小于零件毂孔的圆角半径R或倒角高度C1;轴肩(环)高度h应大于C1和R，为了有足够的强度来承受轴向力，通常取h=(0.07~0.1)d。轴环宽度b≥1.4h。rhDdbrRhDd轴环C1轴肩轴的结构设计第19页，课件共46页，创作于2023年2月错误正确要求轴肩高度<滚动轴承内圈高度轴的结构设计第20页，课件共46页，创作于2023年2月轴的结构设计第21页，课件共46页，创作于2023年2月2）套筒3）轴用圆螺母轴的结构设计第22页，课件共46页，创作于2023年2月当用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈进行零件的轴向定位时，为保证轴向定位可靠，要求L轴<L毂

4）轴端挡圈轴的结构设计第23页，课件共46页，创作于2023年2月第24页，课件共46页，创作于2023年2月5）轴承端盖6）弹性挡圈7）锁紧挡圈、紧定螺钉或销轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置。轴的结构设计第25页，课件共46页，创作于2023年2月8）圆锥面（+挡圈、螺母）2、零件的周向定位1）键2）花键轴的结构设计第26页，课件共46页，创作于2023年2月3）紧定螺钉、销4）过盈配合轴上零件的轴向定位和周向定位

轴的结构设计第27页，课件共46页，创作于2023年2月三、良好的制造工艺性和装配工艺性

1）轴肩圆角r和倒角高度C2）轴端倒角3）砂轮越程槽4）螺纹退刀槽5）多个键槽轴的结构设计第28页，课件共46页，创作于2023年2月三、良好的制造工艺性和装配工艺性

轴的结构设计第29页，课件共46页，创作于2023年2月四.减小应力集中，改善轴的受力情况

1.减小应力集中

2.提高轴的表面质量五.轴上零件的装拆和调整

1.中间粗两端细

2.轴肩高度1-3mm（定位轴键大）

3.轴承定位轴肩高度<轴承内圈高度轴的结构设计第30页，课件共46页，创作于2023年2月轴系结构改错四处错误正确答案轴的结构设计第31页，课件共46页，创作于2023年2月轴系结构改错三处错误正确答案轴的结构设计第32页，课件共46页，创作于2023年2月轴的结构设计第33页，课件共46页，创作于2023年2月1.左侧键太长，套筒无法装入2.多个键应位于同一母线上轴的结构设计第34页，课件共46页，创作于2023年2月请完成如图所示的轴系设计。请选择齿轮的装配方向轴的结构设计第35页，课件共46页，创作于2023年2月1234567891011121314轴的结构设计第36页，课件共46页，创作于2023年2月轴向定位和固定——轴肩和轴环①轴肩与轴环——由定位面和过度圆角组成。为保证零件端面能靠紧定位面，轴肩(环)圆角半径r必须小于零件毂孔的圆角半径R或倒角高度C1;轴肩(环)高度h应大于C1和R，为了有足够的强度来承受轴向力，通常取h=(0.07~0.1)d。轴环宽度b≥1.4h。rhDdbrRhDd轴环C1轴肩第37页，课件共46页，创作于2023年2月轴向定位和固定——轴套（套筒）轴套适用于轴上两个相距较近零件之间的定位，其两个端面为定位面，应有较高的平行度和垂直度。为使轴上零件定位可靠，应使轴段长度比零件毂长短2~3mm。②1234第38页，课件共46页，创作于2023年2月轴向定位和固定——圆螺母③可用圆螺母与轴肩、轴环等的组合实现零件在轴上的双向定位和固定。圆螺母定位装拆方便，通常用细牙螺纹来增强防松能力和减小对轴的强度消弱及应力集中。12第39页，课件共46页，创作于2023年2月轴向定位和固定——圆锥面④将轴与零件的配合面加工成圆锥面，可以实现轴向定位。圆锥面的锥度小时，所需轴向力小，但不易拆卸，通常取锥度1:30～1:8。紧定套第40页，课件共46页，创作于2023年2月轴向定位和固定——轴端挡板⑤当零件位于轴端时，可用轴端挡板与轴肩、轴套、圆锥面等的组合，使零件双向固定。挡板用螺钉紧固在轴端并压紧被定位零件的端面。该方法简单可靠、装拆方便，但需在轴端加工螺纹孔。第41页，课件共46页，创作于2023年2月轴向定位和固定——弹性挡圈⑥在轴上切出环形槽(手册)，将弹性挡圈嵌入槽中，利用它的侧面压紧被定位零件的端面，图为轴肩与弹性挡圈联合使用的情况。这种定位方法工艺性好、装拆方便，但对轴的强度消弱较大，常用于所受轴向力小的轴。第42页，课件共46页，创作于2023年2月轴向定位和固定——锁紧挡圈、紧定螺钉⑦锁紧挡圈用紧定螺钉固定在轴上，装拆方便，但不能承受大的轴向力。第43页，课件共46页，创作于2023年2月轴结构的工艺性——是指轴的结构应尽量简单，有良好的加工和装配工艺性，以利减少劳动量，提高劳动生产率及减少应力集中，提高轴的疲劳强度。注意点——为减少加工时换刀时间及装夹工件时间，同一根轴上所有圆角半径、倒角尺寸、退刀槽宽度应尽可能统一；当轴上有两个以上键槽时，应置于轴的同一条母线上，以便一次装夹后就能加工。第44页，课件共46页，创作于2023年2月轴上的某轴段需磨削时，应留有砂轮的越程槽；需切制螺纹时，应留有退刀槽。为了去掉毛刺，便于装配，轴端应制出45º倒角。当采用过盈配合连接时，配合轴段的零件装入端，常加工成导向锥面。若还附加键连接，则键槽的长度应延长到锥面处，便于轮毂上键槽与键对中。

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。

第45页，课件共46页，创作于2023年2月提高轴的强度的措施改进轴的结构以减少应力集中——轴上相邻轴段的直径不应相差过大