第四篇軸系零部件本篇將要講授如下幾章：第九章軸第十章滾動(dòng)軸承第十一章滑動(dòng)軸承第十二章聯(lián)軸器與離合器第四篇軸系零部件本篇將要講授如下幾章：第九章1第九章軸§9-1軸的功用及分類一、功用——支承旋轉(zhuǎn)零件、傳遞運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力。二、分類：轉(zhuǎn)軸——最常見，受彎+扭心軸——只承受彎曲而不承受扭矩。傳動(dòng)軸——只受扭而不受彎（或彎矩很?。┓譃槿愞D(zhuǎn)動(dòng)心軸——如火車輪軸固定心軸——如自行車前輪軸又分為按承載性質(zhì)第九章軸§9-1軸的功用及分類一、功2直軸曲軸撓性鋼絲軸分為三類按軸線形狀光軸階梯軸空心軸直軸曲軸撓性鋼絲軸分為三類按軸線形狀光軸階梯軸空心軸3§9-2軸的設(shè)計(jì)要點(diǎn)一、主要內(nèi)容：二、軸常用材料：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)——指安裝、定位及制造工藝等工作能力設(shè)計(jì)——指強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等碳鋼——30、40、45等。載荷小時(shí)可用Q235A、Q275等。熱處理方法——常調(diào)質(zhì)、正火。

此外：還可高頻淬火、滲碳、氮化、氰化、強(qiáng)化處理（噴丸、滾壓等）。合金鋼——常用20Cr、40Cr等。其它材料——高強(qiáng)度鑄鐵、合金鑄鐵、球墨鑄鐵等，易鑄造成型。主要用毛坯（鋼制）常選軋制圓鋼或鍛件、或圓型材，少用鑄造）§9-2軸的設(shè)計(jì)要點(diǎn)一、主要內(nèi)容：二、軸常用材料：結(jié)4§9-3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、要素含外形和尺寸軸頭——安裝輪轂的軸段軸環(huán)軸端軸頸——與軸承配合處軸肩軸段——不安裝任何零件直徑最好為偶數(shù)或5的倍數(shù)。軸身——軸頸與軸頭之間的軸段軸肩§9-3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、要素含外形和尺寸軸頭——安裝5二、結(jié)構(gòu)能使軸上零件位置確定便于裝拆和調(diào)整易于制造毛坯類型常為階梯軸結(jié)構(gòu)。要求應(yīng)考慮軸上力的分布和大小安裝位置及順序、配合性質(zhì)、固定方法軸承類型、尺寸軸的加工方法、裝配方法二、結(jié)構(gòu)能使軸上零件位置確定便于裝拆和調(diào)整易于制造毛坯類型常6

軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)解說(shuō)

（1）各段配合直徑d應(yīng)盡量符合標(biāo)準(zhǔn)尺寸規(guī)定。與滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器、油封等標(biāo)準(zhǔn)件相配合處的軸徑，應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)定的內(nèi)徑系列。

軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)解說(shuō)（1）各段配合直徑d應(yīng)盡量符合標(biāo)7

軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)解說(shuō)

（2）與軸上零件（如齒輪）相配合的一段軸的長(zhǎng)度，要比軸上相配零件的寬度短2-3mm,（即軸不露頭），這樣才可將軸上零件固定。2~3mm2~3mm2~3mm2~3mm2~3mm軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)解說(shuō)（2）與軸上零件（如齒輪）相配合8

軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)解說(shuō)

（3）臺(tái)階有兩類：定位用臺(tái)階——如圖中處非定位用臺(tái)階——如圖中AB處若臺(tái)階過(guò)低，則定位欠可靠；若臺(tái)階過(guò)高，則徑向尺寸和應(yīng)力集中增大。一般取h=

2~3C或R（）C——倒角尺寸R——圓角直徑AB這類臺(tái)階是為了裝配時(shí)容易讓零件通過(guò)而設(shè)，一般臺(tái)階高度很小，在直徑方向上差1～3mm即可。軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)解說(shuō)（3）臺(tái)階有兩類：定位用臺(tái)階——9

軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)解說(shuō)

（4）軸的過(guò)渡圓角半徑r應(yīng)比與之相配合的零件的倒角C或圓角半徑R小，這樣才可使零件的端面緊貼軸的臺(tái)肩，起到定位作用。軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)解說(shuō)（4）軸的過(guò)渡圓角半徑r應(yīng)比與之10（5）為制造方便，同一根軸上的圓角半徑、倒角尺寸、中心孔尺寸等應(yīng)盡量一致，鍵槽的布置宜處于同一直線上。

軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)解說(shuō)

返回（5）為制造方便，同一根軸上的圓角半徑、倒角尺寸、中心孔尺寸11三、零件在軸上的定位方法1、軸向定位方法軸肩定位——軸肩高度h=（0.07~0.1）d，分為套筒定位軸端擋圈定位圓螺母定位彈性擋圈定位緊定螺釘定位鎖緊擋圈定位（套上開螺孔、用緊定螺釘限位）定位軸肩非定位軸肩雙圓螺母單圓螺母+止動(dòng)墊圈見前圖見后頁(yè)圖見后頁(yè)圖見后頁(yè)圖三、零件在軸上的定位方法1、軸向定位方法軸肩定位——軸肩高度12緊定螺釘定位鎖緊擋圈定位單螺釘加止動(dòng)銷定位雙螺釘加止動(dòng)墊片定位單螺釘加止動(dòng)片定位軸端擋圈定位緊定螺釘定位鎖緊擋圈定位單螺釘雙螺釘單螺釘軸端擋圈定位132、周向定位方法鍵、花鍵定位銷定位過(guò)盈配合定位緊定螺釘定位α=10~30°不宜用于重載和多次裝配的場(chǎng)合2、周向定位方法鍵、花鍵定位銷定位過(guò)盈配合定位緊定螺釘定位α14四、加工和裝配工藝性1）、形狀盡量簡(jiǎn)單，階梯級(jí)數(shù)盡量少注意2）、各段的鍵槽、圓角半徑、倒角、中心孔等尺寸盡量統(tǒng)一3）、注意車削退刀槽、砂輪越程槽4）、多處有鍵槽時(shí)，宜同向（同母線）5）、軸端有倒角——便于裝配6）、宜中間大、兩邊小；或一邊大、一邊小7）、勿使零件裝配時(shí)接觸其它配合面四、加工和裝配工藝性1）、形狀盡量簡(jiǎn)單，階梯級(jí)數(shù)盡量少注意215§9-4軸的強(qiáng)度、剛度設(shè)計(jì)計(jì)算一、注意事項(xiàng)：1、接近等強(qiáng)度條件。按等強(qiáng)度理論設(shè)計(jì)出等彎截面梁參考魚腹梁疊板彈簧§9-4軸的強(qiáng)度、剛度設(shè)計(jì)計(jì)算一、注意事項(xiàng)：1、接近等強(qiáng)162、盡量避免截面突變以產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象?！？紤]過(guò)渡處倒圓角半徑r越大，效果越好，但因仍要可靠地軸向定位，所以可加裝中間環(huán)（又稱肩環(huán)、隔離環(huán)等）內(nèi)凹圓角也是措施之一2、盡量避免截面突變以產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。半徑r越大，效果越好173、過(guò)盈配合的軸和孔在剛進(jìn)入配合處應(yīng)力集中較嚴(yán)重，此時(shí)可考慮用減(卸)載槽、或加大配合部分直徑的方法改善。配合交界處產(chǎn)生應(yīng)力集中在軸上開減載槽Kσ約減小40%在輪轂上開減載槽Kσ約減小20%增大配合處的軸徑Kσ約減小35%d1=(1.06~1.08)dr>(0.1~0.2)d3、過(guò)盈配合的軸和孔在剛進(jìn)入配合處應(yīng)力集中較嚴(yán)重，此時(shí)可考慮184、盡量避免在軸上開橫孔、切口或凹槽、切螺紋等。5、注意減小Ra，避免產(chǎn)生疲勞裂紋。對(duì)應(yīng)力集中敏感的高強(qiáng)度材料，尤應(yīng)注意。用端銑刀加工用盤銑刀加工此法加工的鍵槽對(duì)軸的削弱小些。應(yīng)力集中程度也小些。橫孔若無(wú)法避免，則應(yīng)將孔口倒角，或用滾珠輾壓棱邊，且孔的表面粗糙度等級(jí)盡量高些；6、可用碾壓、噴丸、滲碳、氮化等強(qiáng)化表面的方法以提高軸的疲勞強(qiáng)度。4、盡量避免在軸上開橫孔、切口或凹槽、切螺紋等。5、注意減小197、注意軸上零件的布置。輸入輸入輸出輸出輸出輸出齒輪和卷筒軸聯(lián)在一起，扭矩直接傳給卷筒，軸則只受彎矩，不受扭矩；若如右圖，則軸既彎又扭，軸徑必然加大。7、注意軸上零件的布置。輸入輸入輸出輸出輸出輸出20二、強(qiáng)度計(jì)算：1、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算?；?qū)憺樵O(shè)計(jì)公式形式：P=MnWn?9.55×106×0.2d3n≤[]9.55×106×0.2d3Pn=——只適應(yīng)于僅受扭轉(zhuǎn)的傳動(dòng)軸d≥9.55×106×P0.2×[]×nPnC×3=3MPamm3N·mm二、強(qiáng)度計(jì)算：1、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算?；?qū)憺樵O(shè)計(jì)公式形式：P=M21

注意：若開鍵槽，應(yīng)d值：開一個(gè)鍵槽——d

值增大

3~5%。開兩個(gè)鍵槽——d

值增大

7~10%。d值應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值因?yàn)殒I槽削弱了軸的強(qiáng)度注意：若開鍵槽，應(yīng)d值：開一個(gè)鍵槽——d值增大222、按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算?！獌H用于只受彎矩的心軸按材料力學(xué)中介紹的方法計(jì)算2、按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算?！獌H用于只受彎矩的心軸按材料力學(xué)中233、按彎扭組合變形計(jì)算。——僅用于既彎又扭的轉(zhuǎn)軸按材料力學(xué)中介紹的組合變形方法計(jì)算。σxd=MxdW=0.1d3≤[σ]M2+αMn（

）2要求：扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)：取α=0.3；扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)交變應(yīng)力時(shí)：取α=0.6；扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)交變應(yīng)力時(shí)：取α=1；通常：彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是對(duì)稱循環(huán)交變應(yīng)力，而扭矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力通常不是對(duì)稱循環(huán)交變應(yīng)力，為此，引入折合系數(shù)α3、按彎扭組合變形計(jì)算。——僅用于既彎又扭的轉(zhuǎn)軸按材料力學(xué)中24三、剛度計(jì)算：1）

彎曲剛度：2）

扭轉(zhuǎn)剛度：計(jì)算——撓度y轉(zhuǎn)角θ計(jì)算——扭轉(zhuǎn)角φ要求y≤[y]θ≤[θ]φ≤[φ]要求三、剛度計(jì)算：1）彎曲剛度：2）扭轉(zhuǎn)剛度：計(jì)算——撓度25機(jī)械行業(yè)管理及軸系零件管理分析26機(jī)械行業(yè)管理及軸系零件管理分析27機(jī)械行業(yè)管理及軸系零件管理分析28機(jī)械行業(yè)管理及軸系零件管理分析29機(jī)械行業(yè)管理及軸系零件管理分析30機(jī)械行業(yè)管理及軸系零件管理分析31第四篇軸系零部件本篇將要講授如下幾章：第九章軸第十章滾動(dòng)軸承第十一章滑動(dòng)軸承第十二章聯(lián)軸器與離合器第四篇軸系零部件本篇將要講授如下幾章：第九章32第九章軸§9-1軸的功用及分類一、功用——支承旋轉(zhuǎn)零件、傳遞運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力。二、分類：轉(zhuǎn)軸——最常見，受彎+扭心軸——只承受彎曲而不承受扭矩。傳動(dòng)軸——只受扭而不受彎（或彎矩很小）分為三類轉(zhuǎn)動(dòng)心軸——如火車輪軸固定心軸——如自行車前輪軸又分為按承載性質(zhì)第九章軸§9-1軸的功用及分類一、功33直軸曲軸撓性鋼絲軸分為三類按軸線形狀光軸階梯軸空心軸直軸曲軸撓性鋼絲軸分為三類按軸線形狀光軸階梯軸空心軸34§9-2軸的設(shè)計(jì)要點(diǎn)一、主要內(nèi)容：二、軸常用材料：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)——指安裝、定位及制造工藝等工作能力設(shè)計(jì)——指強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等碳鋼——30、40、45等。載荷小時(shí)可用Q235A、Q275等。熱處理方法——常調(diào)質(zhì)、正火。

此外：還可高頻淬火、滲碳、氮化、氰化、強(qiáng)化處理（噴丸、滾壓等）。合金鋼——常用20Cr、40Cr等。其它材料——高強(qiáng)度鑄鐵、合金鑄鐵、球墨鑄鐵等，易鑄造成型。主要用毛坯（鋼制）常選軋制圓鋼或鍛件、或圓型材，少用鑄造）§9-2軸的設(shè)計(jì)要點(diǎn)一、主要內(nèi)容：二、軸常用材料：結(jié)35§9-3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、要素含外形和尺寸軸頭——安裝輪轂的軸段軸環(huán)軸端軸頸——與軸承配合處軸肩軸段——不安裝任何零件直徑最好為偶數(shù)或5的倍數(shù)。軸身——軸頸與軸頭之間的軸段軸肩§9-3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、要素含外形和尺寸軸頭——安裝36二、結(jié)構(gòu)能使軸上零件位置確定便于裝拆和調(diào)整易于制造毛坯類型常為階梯軸結(jié)構(gòu)。要求應(yīng)考慮軸上力的分布和大小安裝位置及順序、配合性質(zhì)、固定方法軸承類型、尺寸軸的加工方法、裝配方法二、結(jié)構(gòu)能使軸上零件位置確定便于裝拆和調(diào)整易于制造毛坯類型常37

軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)解說(shuō)

（1）各段配合直徑d應(yīng)盡量符合標(biāo)準(zhǔn)尺寸規(guī)定。與滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器、油封等標(biāo)準(zhǔn)件相配合處的軸徑，應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)定的內(nèi)徑系列。

軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)解說(shuō)（1）各段配合直徑d應(yīng)盡量符合標(biāo)38

軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)解說(shuō)

（2）與軸上零件（如齒輪）相配合的一段軸的長(zhǎng)度，要比軸上相配零件的寬度短2-3mm,（即軸不露頭），這樣才可將軸上零件固定。2~3mm2~3mm2~3mm2~3mm2~3mm軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)解說(shuō)（2）與軸上零件（如齒輪）相配合39

軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)解說(shuō)

（3）臺(tái)階有兩類：定位用臺(tái)階——如圖中處非定位用臺(tái)階——如圖中AB處若臺(tái)階過(guò)低，則定位欠可靠；若臺(tái)階過(guò)高，則徑向尺寸和應(yīng)力集中增大。一般取h=

2~3C或R（）C——倒角尺寸R——圓角直徑AB這類臺(tái)階是為了裝配時(shí)容易讓零件通過(guò)而設(shè)，一般臺(tái)階高度很小，在直徑方向上差1～3mm即可。軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)解說(shuō)（3）臺(tái)階有兩類：定位用臺(tái)階——40

軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)解說(shuō)

（4）軸的過(guò)渡圓角半徑r應(yīng)比與之相配合的零件的倒角C或圓角半徑R小，這樣才可使零件的端面緊貼軸的臺(tái)肩，起到定位作用。軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)解說(shuō)（4）軸的過(guò)渡圓角半徑r應(yīng)比與之41（5）為制造方便，同一根軸上的圓角半徑、倒角尺寸、中心孔尺寸等應(yīng)盡量一致，鍵槽的布置宜處于同一直線上。

軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)解說(shuō)

返回（5）為制造方便，同一根軸上的圓角半徑、倒角尺寸、中心孔尺寸42三、零件在軸上的定位方法1、軸向定位方法軸肩定位——軸肩高度h=（0.07~0.1）d，分為套筒定位軸端擋圈定位圓螺母定位彈性擋圈定位緊定螺釘定位鎖緊擋圈定位（套上開螺孔、用緊定螺釘限位）定位軸肩非定位軸肩雙圓螺母單圓螺母+止動(dòng)墊圈見前圖見后頁(yè)圖見后頁(yè)圖見后頁(yè)圖三、零件在軸上的定位方法1、軸向定位方法軸肩定位——軸肩高度43緊定螺釘定位鎖緊擋圈定位單螺釘加止動(dòng)銷定位雙螺釘加止動(dòng)墊片定位單螺釘加止動(dòng)片定位軸端擋圈定位緊定螺釘定位鎖緊擋圈定位單螺釘雙螺釘單螺釘軸端擋圈定位442、周向定位方法鍵、花鍵定位銷定位過(guò)盈配合定位緊定螺釘定位α=10~30°不宜用于重載和多次裝配的場(chǎng)合2、周向定位方法鍵、花鍵定位銷定位過(guò)盈配合定位緊定螺釘定位α45四、加工和裝配工藝性1）、形狀盡量簡(jiǎn)單，階梯級(jí)數(shù)盡量少注意2）、各段的鍵槽、圓角半徑、倒角、中心孔等尺寸盡量統(tǒng)一3）、注意車削退刀槽、砂輪越程槽4）、多處有鍵槽時(shí)，宜同向（同母線）5）、軸端有倒角——便于裝配6）、宜中間大、兩邊小；或一邊大、一邊小7）、勿使零件裝配時(shí)接觸其它配合面四、加工和裝配工藝性1）、形狀盡量簡(jiǎn)單，階梯級(jí)數(shù)盡量少注意246§9-4軸的強(qiáng)度、剛度設(shè)計(jì)計(jì)算一、注意事項(xiàng)：1、接近等強(qiáng)度條件。按等強(qiáng)度理論設(shè)計(jì)出等彎截面梁參考魚腹梁疊板彈簧§9-4軸的強(qiáng)度、剛度設(shè)計(jì)計(jì)算一、注意事項(xiàng)：1、接近等強(qiáng)472、盡量避免截面突變以產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。——?？紤]過(guò)渡處倒圓角半徑r越大，效果越好，但因仍要可靠地軸向定位，所以可加裝中間環(huán)（又稱肩環(huán)、隔離環(huán)等）內(nèi)凹圓角也是措施之一2、盡量避免截面突變以產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。半徑r越大，效果越好483、過(guò)盈配合的軸和孔在剛進(jìn)入配合處應(yīng)力集中較嚴(yán)重，此時(shí)可考慮用減(卸)載槽、或加大配合部分直徑的方法改善。配合交界處產(chǎn)生應(yīng)力集中在軸上開減載槽Kσ約減小40%在輪轂上開減載槽Kσ約減小20%增大配合處的軸徑Kσ約減小35%d1=(1.06~1.08)dr>(0.1~0.2)d3、過(guò)盈配合的軸和孔在剛進(jìn)入配合處應(yīng)力集中較嚴(yán)重，此時(shí)可考慮494、盡量避免在軸上開橫孔、切口或凹槽、切螺紋等。5、注意減小Ra，避免產(chǎn)生疲勞裂紋。對(duì)應(yīng)力集中敏感的高強(qiáng)度材料，尤應(yīng)注意。用端銑刀加工用盤銑刀加工此法加工的鍵槽對(duì)軸的削弱小些。應(yīng)力集中程度也小些。橫孔若無(wú)法避免，則應(yīng)將孔口倒角，或用滾珠輾壓棱邊，且孔的表面粗糙度等級(jí)盡量高些；6、可用碾壓、噴丸、滲碳、氮化等強(qiáng)化表面的方法以提高軸的疲勞強(qiáng)度。4、盡量避免在軸上開橫孔、切口或凹槽、切螺紋等。5、注意減小507、注意軸上零件的布置。輸入輸入輸出輸出輸出輸出齒輪和卷筒軸聯(lián)在一起，扭矩直接傳給卷筒，軸則只受彎矩，不受扭矩；若如右圖，則軸既彎又扭，軸徑必然加大。7、注意軸上零件的布置。輸入輸入輸出輸出輸出輸出51二、強(qiáng)度計(jì)算：1、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算。或?qū)憺樵O(shè)計(jì)公式形式：P=MnWn?9.55×106×0.2d3n≤[]9.55×106×0.2d3Pn=——只適應(yīng)于僅受扭轉(zhuǎn)的傳動(dòng)軸d≥9.55×106×