模块四-任务一 轴的认识

模块四轴系零部件的认知与应用任务一轴的认知任务一轴的认知一、平面运动副及其分类转轴、传动轴和心轴在运动过程中是如何相互作用的呢？轴的设计需要满足强度、刚度及工艺性要求，那么在设计和计算过程中，有没有简便的方法来评估这些要求？如何确保轴在运动过程中能够保持所需的强度和刚度？疲劳断裂和塑性变形是轴系设计中常见的失效形式，那么在设计和计算过程中，有没有简便的方法来预测和防止这些失效？【任务描述】一、轴的分类按照承受载荷的不同，轴可分为转轴、心轴和传动轴三类。一、轴的分类转轴：工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴（图4-1-1）。这类轴在各种机器中最为常见。心轴：只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴。心轴又分为转动心轴（图4-1-2a）和固定心轴（图4-1-2b）两种。传动轴：只承受扭矩而不承受弯矩（或弯矩很小）的轴称为传动轴（图4-1-3）。一、轴的分类轴还可按照轴线形状的不同，分为曲轴和直轴两大类。一、轴的分类1.曲轴各轴段轴线不在同一直线上，往复直线运动和旋转运动相互转换，它兼有转轴和曲柄的双重功能。例：内燃机、曲柄压力机。一、轴的分类2.直轴用于一般机械中。按外形不同又分为光轴、阶梯轴和空心轴。

形状简单，应力集中少，易加工，但轴上零件不易装配和定位。光轴特点与光轴相反，常用于转轴。空心轴

减轻重量或在轴中心穿过其它零件或润滑油时选用。阶梯轴一、轴的分类3.软轴（钢丝软轴）也叫挠性轴，由几层紧贴在一起的钢丝构成，具有良好的挠性，它可以把回转运动灵活地传到任何空间位置，适用于连续振动的场合，具有缓和冲击的作用。常用于医疗器械和电动手持小型机具中。例：牙科医生用于修磨牙齿的钢丝软轴；振动器。一、轴的分类直轴根据外形的不同可分为光轴（图4-1-5）和阶梯轴（图4-1-6）两种。光轴形状简单，加工容易，应力集中源少，但轴上的零件不易装配及定位；阶梯轴则正好与光轴相反。因此，光轴主要用于心轴和传动轴，阶梯轴则常用于转轴。练一练：请分析下图4-1-9自行车中的前轴、中轴、后轴分别承受的什么形式的载荷，并判断各轴属于哪种类型。二、轴的设计要求和步骤为了保证轴能正常工作，要求轴必须具有足够的强度和刚度。为了保证轴上零件（如齿轮、轴承等）能可靠地固定，装拆方便，且便于轴的加工制造，必须对轴进行合理的结构设计。轴的设计一般按照以下步骤进行：①合理地选择轴的材料；②初估轴的直径，进行轴的结构设计；③对轴进行强度、刚度及振动方面的校核计算；④绘制轴的零件图。三、轴的材料

轴的材料应具有足够的强度，对应力集中敏感性低；还要满足刚度、耐磨性、耐腐蚀性及必要的韧性和良好的工艺性能。轴的常用材料主要是碳素钢和合金钢，其次是球墨铸铁。

合金钢比碳素钢强度高，但应力集中较敏感，价格较高。故多采用碳素钢。四、轴的失效形式和计算准则轴工作时主要承受弯矩和扭矩，且多为交变应力作用，其主要失效形式为疲劳破坏。轴的设计一般要解决两方面问题：（1）具有足够的工作能力轴应具有足够的强度、刚度和振动稳定性，以保证轴能正常工作。对于转速不高的轴，只要保证强度和刚度要求就能满足工作需