机械设计基础（第二版）课件 15轴1h

返回§15-1概述§15-2轴的结构和材料§15-3轴的计算第15章轴轴的概述1主要功能：是支承回转零件及传递运动和动力。①按照承受载荷的不同，轴可分为：④是否刚性，可分为刚性轴和钢丝软轴。◆转轴─同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。◆心轴─只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。◆传动轴─只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴。②按照轴线形状的不同，轴可分为曲轴和直轴两大类。③是否实心，可分为实心轴和实心轴（如航空发动机的主轴）。

§15-1概述§15-1概述轴的结构由许多因素决定：①作用在轴上载荷大小及分布情况；②轴上零件的布局及固定方法；③

轴承的类型、尺寸和布置情况；④

轴的加工及装配方法等。轴没有标准的结构形式，每一根轴必须经过计算和结构设计才能确定。§15-2轴的结构和材料一、轴的结构轴的结构设计要求：①轴上的零件要有准确的工作位置，故必须进行轴向和周向的准确定位；②轴上的零件应该便于拆装和调整；③

具有良好的制造工艺性；§15-2轴的结构和材料一、轴的结构轴和旋转零件的配合部分称为轴头，轴和轴承配合的部分称为轴颈，轴的直径变化所形成的阶梯处称为轴肩。§15-2轴的结构和材料一、轴的结构1、轴上零件的轴向定位方法①轴肩、轴环定位轴肩分为定位轴肩和非定位轴肩。轴肩定位增大轴的直径，而且轴肩处将因截面突变而引起应力集中；轴肩过多不利于加工。非定位轴肩是为了加工和装配而设置的，其高度一般取1-2mm。特点：结构简单、可靠、能承受较大的轴向力，应用广泛。§15-2轴的结构和材料一、轴的结构1、轴上零件的轴向定位方法

②套筒定位结构简单，定位可靠，轴上不需开槽，钻孔和切制螺纹，不影响轴的疲劳强度，一般用于轴上两个零件间距离不大的定位，不宜用于高速轴。§15-2轴的结构和材料一、轴的结构1、轴上零件的轴向定位方法

③圆螺母定位定位可靠、能承受较大的轴向力。但对轴的疲劳强度削弱较大，因此多用于轴端。§15-2轴的结构和材料一、轴的结构1、轴上零件的轴向定位方法

④弹性挡圈定位结构简单、紧凑，只承受较小的轴向力，常用于固定滚动轴承§15-2轴的结构和材料一、轴的结构1、轴上零件的轴向定位方法⑤轴端挡圈定位定位可靠、装拆方便，能承受冲击载荷，用于固定轴端零件。§15-2轴的结构和材料一、轴的结构1、轴上零件的轴向定位方法⑥锁紧挡圈：结构简单，不能承受大的轴向力，常用于光轴上零件的固定。§15-2轴的结构和材料一、轴的结构1、轴上零件的轴向定位方法⑦紧定螺钉：结构简单，轴上零件位置可调，轴向承载能力较小。§15-2轴的结构和材料一、轴的结构2、轴上零件的周向定位方法平键：普通平键用于静连接，对中性好、应用广泛；导向平键用于一般要求的导向连接中。半圆键：用于静连接，适用于轻载荷及锥形轴端。§15-2轴的结构和材料一、轴的结构2、轴上零件的周向定位方法楔键：用于静连接，适用于定心精度要求不高和低速场合。切向键：用于静连接，承载能力大，对中性较差，常用于重型机械中。§15-2轴的结构和材料一、轴的结构2、轴上零件的周向定位方法花键：承载能力高，定心性及导向性好，适用于载荷较大、定心精度要求较高的静连接和动连接。§15-2轴的结构和材料一、轴的结构2、轴上零件的周向定位方法销：用于固定不太重要、受转矩不大且同时需要轴向定位的零件。过盈连接：结构简单，对中性好，承载能力高，可同时起周向和轴向定位作用，用于承受较大振动和冲击载荷的场合。§15-2轴的结构和材料一、轴的结构2、轴上零件的周向定位方法型面连接：用于静连接。等距曲线成形连接，无应力集中源，对中性好；方形等成形连接，应力集中严重，对中性差。涨紧连接：用于静连接，对中性好，承载能力大，连接处径向尺寸大。§15-2轴的结构和材料一、轴的结构1、碳素钢：35、45、50；Q235、Q275。2、合金钢：20Cr、40Cr、35SiMn。§15-2轴的结构和材料二、轴的材料轴的工作能力取决于轴的强度和刚度，设计轴时应按强度或刚度计算。高速轴还要校核振动稳定性。§15-3轴的计算进行强度计算时，首先绘制轴的计算简图，然后运用材料力学中的公式计算。传动轴——按照扭转强度条件进行计算。心轴——按照弯曲强度条件进行计算。转轴——弯扭合成条件进行计算。§15-3轴的计算一、轴的强度计算§15-3轴的计算一、轴的强度计算1、按扭转强度计算当轴只传递转矩，不承受弯矩，或承受弯矩很小，或当量弯矩未知时，按转矩进行初步计算，其强度条件为：若该截面有键槽，将计算的轴颈适当增大，并圆整。§15-3轴的计算一、轴的强度计算2、按弯扭合成强度条件计算（转轴）对同时承受弯矩和扭矩的转轴，按照第三强度理论进行计算：Mca为当量弯矩：α是考虑τ与α的循环特性不同而取的折合系数。τ为扭转切应力，不是对称循环；σ为弯曲应力，是对称循环的变应力。所以，α是将τ转换成与σ变化特性相同的τ的折合系数，取值如下：当τ为静应力，α取0.3;当τ为脉动循环变应力，α取0.6;当τ为对成循环变应力，α取1;若转矩的变化规律不清楚，按脉动循环