1、在線教務輔導網： :/教材其余課件及動畫素材請查閱在線教務輔導網QQ:349134187 或者直接輸入下面地址：教學目標重點難點教學內容小結作業(yè)第十四章 軸 教學目標教學目標：1. 明確軸的功用、分類及常用材料；2.掌握軸的結構分析方法和結構設計特點；3.具有對軸的工作能力進行計算的能力；4.掌握軸的使用與維護相關知識。首頁14.1 軸的類型及應用 14.2 軸的材料 14.3 軸的結構設計 14.4 軸的工作能力計算 14.5 軸的使用與維護 教學內容首頁重點：軸的工作能力計算。難點：軸的結構設計。首頁重點難點14.1 軸的類型及應用 返回14.1.1 軸的類型及應用 軸的主要作用是支承軸上

2、零件如齒輪、蝸輪、飛輪等來實現其回轉或擺動，使其有確定的工作位置，并傳遞運動和動力。1.按軸承承受載荷不同分類(1) 心軸: 只承受彎矩M0；不傳遞轉矩T=0。又可分為轉動心軸工作時軸轉動，如圖14-1a所示火車機車車軸和固定心軸工作時軸不轉動，如圖14-1b所示自行車前輪軸。 軸的類型及應用 a火車車軸 b自行車前輪軸圖14-1 心軸軸的類型及應用 返回(2) 傳動軸 : 只傳遞轉矩T0；不承受彎矩或彎矩很小M=0，結構較細長。如圖14-2所示的汽車傳動軸。 圖14-2 汽車傳動軸軸的類型及應用 (3) 轉軸: 同時承受轉矩和彎矩M0 ；T0，機械中大多數軸都是轉軸。如安裝齒輪、帶輪、鏈輪的

3、軸，如圖14-3所示的減速器中的齒輪軸。 圖14-3 齒輪軸軸的類型及應用 2. 按軸線的形狀分類(1) 直軸:各旋轉面具有同一旋轉中心，按外形不同又可分為光軸如圖14-4a所示和階梯軸如圖14-4b所示,有時為了減少重量或為了滿足某些機器上的結構需要，也可采用空心軸如圖14-4c所示。軸的類型及應用 (2) 曲軸:各旋轉面有幾個不重合的軸線，可以實現直線運動和旋轉運動的轉換，如圖14-5所示。(3) 撓性鋼絲軟軸:不受空間的限制可以將扭轉或旋轉運動靈活地傳到任何所需的位置，但不能承受彎矩，多用于傳遞扭矩不大的傳動裝置，也可用于受連續(xù)振動的場合以緩和沖擊，如圖14-6所示。 14.2 軸的材料

4、 返回14.2.1 軸的常用材料2材料及材料牌號類型 幾種常用材料及其主要力學性能見表14-1 1碳素鋼 2合金鋼 3合金鑄鐵或球墨鑄鐵1對材料的要求： 軸要承受扭轉應力和彎曲應力等作用，其可能的失效形式有疲勞斷裂、過載斷裂、彈性變形過大等，因此，軸的材料應有良好的綜合機械性能，具有足夠的強度和韌性、高的硬度和耐磨性，同時要有較好的工藝性和經濟性 軸的材料 材料牌號熱處理法毛坯直徑d(mm)硬度（HBS）抗拉強度極限（MPa）屈服強度極限（MPa）彎曲疲勞極限 （MPa）剪切疲勞極限（MPa）許用彎曲應力（MPa）備注Q235A熱軋、鍛后空冷10040042022517010540用于不重要及

5、受載不大的軸10025037539021545正火回火10017021759029525514055應用最廣泛100300162217570285245135調質2002172556403552751556040Cr調質10024128678551035520570用于載荷較大，無很大沖擊的重要軸10030068549033518540CrNi調質10027030090073543026075用于很重要的軸10030024027078557037021038SiMnMo調質10022928673559036521070用于很重要的軸性能近于40CrNi100300217269685540345

6、19538CrMoAlA調質6029332193078544028075用于要求高耐磨性，高強度且熱處理（滲氮）變形很小的軸6010027730283568541027010016024127778559037522020Cr滲碳淬火回火60滲碳5662HRC64039030516060用于要求強度和韌性均較高的軸，如某些蝸桿和齒輪軸等3Cr13調質10024183563539523075用于腐蝕條件下的軸1Cr18Ni9Ti淬火10019253019519011545用于高、低溫及腐蝕條件下的軸100200490180110QT600-3190270600370215185用于制造復雜外形的

7、軸，汽輪機的曲軸和凸輪等QT800-2245335800480290250軸的材料 返回14.3 軸的結構設計 返回軸的結構組成軸的結構設計 軸的結構設計包括定出軸的合理外形和全部結構尺寸。軸的結構主要取決于以下因素。1軸在機器中的安裝位置及形式；2軸上安裝零件的類型、尺寸、數量以及和軸連接的方法；3載荷的性質、大小、方向及分布情況；4軸的加工工藝等。 由于影響軸的結構的因素較多，且其結構形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標準的結構形式。14.3.2 軸的結構設計軸的材料 軸的結構設計 設計時，必須針對不同情況進行具體的分析，但是，不管何種具體條件，軸的結構都應滿足以下條件。 1定位要

8、求：軸與軸上零件應具有準確的工作位置； 2安裝調整要求：軸上零件應易于裝拆和調整； 3緊固要求：軸上零件的固定應牢固可靠； 4工藝要求：軸應具有良好的制造工藝性； 5提高疲勞強度的要求：應盡量減少應力集中。 對于軸的結構設計，主要是確定軸的結構形狀和尺寸。一般在進行結構設計時的條件有機器的裝配簡圖、軸的轉速、傳遞的功率、軸上零件的主要參數和尺寸等。14.3.2 軸的結構設計軸的材料 軸的結構設計 軸的結構設計中需要解決的幾個主要問題 1.擬定軸上零件的裝配方案2.軸上零件的定位3.各軸段的尺寸確定4. 軸的結構工藝性5. 提高軸的強度的措施軸的材料 軸的結構設計 1 擬定軸上零件的裝配方案 軸

9、的結構外形主要取決于軸在箱體上的安裝位置及形式、軸上零件的布置和固定方式、受力情況和加工工藝等。因為套筒太長，增加軸的重量,所以，齒輪從軸的右端裝入方案不合理。軸的結構設計 齒輪從軸的左端裝入合理。 擬定軸上零件的裝配方案是進行軸的結構設計的前提，它決定著軸的根本形式。所謂裝配方案就是預定出軸上主要零件的裝配方向、順序和相互關系。擬定裝配方案時，一般應考慮幾個方案，進行分析比較與選擇。 軸的結構設計 2 軸上零件的定位1) 零件的軸向定位 為防止軸上零件沿軸向移動，應對它們進行軸向固定和定位。常用的有：軸肩和軸環(huán)定位、套筒定位、圓螺母與止動墊圈定位、彈性擋圈和緊定螺釘定位、軸端擋圈定位、軸承端

10、蓋定位、圓錐面定位等。 軸的結構設計 軸向固定軸肩和軸環(huán)定位軸端擋圈固定軸的結構設計 圓螺母與止動墊圈定位雙圓螺母定位彈性擋圈定位 圓錐面定位 緊定螺釘定位2) 軸上零件的周向定位 軸上零件的周向固定是為了傳遞轉矩和防止零件與軸發(fā)生相對轉動。必須有可靠的周向固定。轉動零件與軸的周向固定所形成的聯結, 稱為軸轂聯結。常用的固定方式有鍵聯接平鍵和花鍵、銷聯接、過盈配合聯接、圓錐銷聯接、成形聯接、彈性環(huán)聯接等。如下圖。 a-平鍵聯接 b-花鍵聯接 c-成形聯接 d-彈性環(huán)聯接 e-銷聯接 f-過盈配合聯接軸的結構設計 3. 各軸段的尺寸確定1) 軸段直徑確實定(1) 定位軸肩高度取h=R(C)+(0

11、.52)mm(2) 非定位軸肩取h=12mm。(3) 有配合處直徑應取標準直徑系列及相應的配合公差值。(4) 有螺紋處應符合螺紋標準值，并留有退刀槽。(5) 軸承處軸頸直徑必須符合軸承內徑及軸承配合公差要求。(6) 無配合處直徑要圓整。軸的結構設計 2) 軸段長度確實定(1) 在安裝齒輪時為了使齒輪固定可靠，應使齒輪輪轂寬度大于與之相配合的軸段長度，一般兩者的差取23mm。(2) 裝滾動軸承處的軸長，查手冊按軸承寬度來確定。(3) 軸上回轉零件與其他零件之間的軸向距離推薦：兩回轉件間的距離取1020mm；回轉件與內壁之距離取1020mm；軸承端面至箱體內壁之距離為當減速器齒輪圓周速度v2m/s

12、時，軸承采用油液飛濺潤滑，取510mm；當減速器齒輪圓周速度v2m/s時，軸承采用油脂潤滑，還需加擋油環(huán)，防止油脂被稀釋，取1015mm；外伸件距箱體軸承蓋的距離，考慮應留有螺釘裝拆及扳手空間位置，取2035mm。軸的結構設計 4 軸的結構工藝性 軸的結構工藝性是指所軸的結構形式應便于加工和裝配軸上的零件，并且生產率高，本錢低。為了使軸的工藝性好，軸的結構設計應注意以下幾個問題。(1) 為便于零件的裝拆，軸端應有45的倒角,零件裝拆時所經過的各段軸徑都要小于零件的孔徑；(2) 軸肩或軸環(huán)定位時，其高度必須小于軸承內圈端部的厚度；(3) 用套筒、圓螺母、軸端擋圈作軸向定位時，一般裝配零件的軸頭長

13、度應比零件的輪轂長度短23mm，以確保套筒、螺母或軸端擋圈能靠緊零件端面; 軸的結構設計 螺紋退刀槽和砂輪越程槽將鍵槽安排在軸的同一母線上。為便于加工定位，軸的兩端面上應加工出中心孔。(4) 軸上的圓角、倒角和退刀槽應盡可能取相同尺寸，以減少刀具數量和換刀時間。為了減少軸的裝夾次數，軸上有兩個以上鍵槽時，應盡可能布置在同一條母線上;(5) 軸上磨削的軸段和車制螺紋的軸段，應分別留有螺紋退刀槽和砂輪越程槽;且后軸段的直徑小于軸頸處的直徑，來減少應力集中，提高疲勞強度;(6) 裝配段不宜太長。軸的結構設計 1合理布置軸上傳動零件的位置2改進軸上零件的結構3改進軸的結構以減小應力集中4改進軸的外表質

14、量以提高軸疲勞強度軸上零件的布置 卷筒的輪轂結構 軸的結構設計 返回5. 提高軸的強度的措施14.4 軸的工作能力計算 返回 軸的強度計算應根據軸的承載情況采用相應的計算方法，對于只承受扭矩或主要承受扭矩的傳動軸，可按扭轉強度條件計算；對于只承受彎矩的軸，應按彎曲強度條件計算；對于既承受扭矩又承受彎矩的軸，應按彎扭轉合成強度條件計算，需要時還應按疲勞強度條件進行校核。 14.4.1 按扭轉強度條件計算只傳遞轉矩、不受彎矩的軸的強度條件為：由上式可得軸的直徑：軸的工作能力計算14.4.2 按彎扭合成強度條件計算具體的計算步驟如下:(1) 畫出軸的空間力系圖。(2分別作出水平面上的彎矩MH圖和垂直

15、面上的彎矩(MV)圖；( 3計算出合成彎矩繪出合成彎矩圖(M圖)；( 4作出扭矩T圖；( 5校核軸的強度。 軸的工作能力計算返回14.5 軸的使用與維護 返回 傳動軸的主要損傷包括彎曲、凹陷及磨損等，為了確保傳動軸正常工作，延長其使用壽命，軸的正確使用和維護有著很重要的意義。軸在使用和維護過程中要注意三方面內容： (1) 軸上零件應按先后順序進行裝配和拆卸。(2) 安裝根本完成后，嚴格檢查軸在機器上的位置及軸上零件的位置，將其調整到最正確工作位置，同時軸承游隙也要按工作要求進行調整。(3) 工作中必須嚴格按照操作規(guī)程進行，應盡量使軸防止承受過量的沖擊載荷，以免破壞其外表質量，并保證潤滑和軸的疲勞強度。軸的使用與維護14.5.1 軸的使用工程應用軸的使用與維護軸的使用與維護工程應用軸的使用與維護工程應用工程應用軸的使用與維護軸的使用與維護工程應用軸的使用與維護工程應用軸的使用與維護工程應用軸的使用與維護工程應用 在軸的工作過程中，要定期的維修和調整，對于軸的維護要注意以下三方面內容：(1) 認真檢查軸及軸上零件的完好程度，及時維修與更換。(2) 對軸和軸上主要傳動零件的工作位置的準確性要