軸的概述與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第1頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二概述第2頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二鐵路機(jī)車的輪軸概述第3頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二自行車軸概述第4頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二概述第5頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二按軸線形狀分直軸：階梯軸光軸概述第6頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二曲軸：概述第7頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二空心軸和鋼絲軟軸(變速器的轉(zhuǎn)速傳到儀表板)概述第8頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二二、軸的材料軸的材料

軸的材料種類很多，選擇時(shí)應(yīng)主要考慮如下因素：

1.軸的強(qiáng)度、剛度及耐磨性要求；

2.軸的熱處理方法及機(jī)加工工藝性的要求；

3.軸的材料來(lái)源和經(jīng)濟(jì)性等。第9頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二軸的常用材料是碳鋼和合金鋼。

碳鋼比合金鋼價(jià)格低廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低，可通過(guò)熱處理改善其綜合性能，加工工藝性好，故應(yīng)用最廣，一般用途的軸，多用含碳量為0.25～0.5%的中碳鋼，尤其是45號(hào)鋼。

軸的材料第10頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

球墨鑄鐵和高強(qiáng)度鑄鐵因其具有良好的工藝性，不需要鍛壓設(shè)備，吸振性好，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于制造結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的曲軸等。只是鑄件質(zhì)量難于控制。

軸的毛坯多用軋制的圓鋼或鍛鋼。鍛鋼內(nèi)部組織均勻，強(qiáng)度較好，因此，重要的大尺寸的軸，常用鍛造毛坯。

軸的材料第11頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三.設(shè)計(jì)軸的要求：

足夠的強(qiáng)度，剛度合理的結(jié)構(gòu)；

有的還要求有良好的振動(dòng)穩(wěn)定性；軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2、工作能力計(jì)算

軸的材料第12頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二軸的結(jié)構(gòu)和形狀取決于下面幾個(gè)因素：（1）軸的毛坯種類：（2）軸上作用力的大小及其分布情況；（3）軸上零件的位置、配合性質(zhì)及其聯(lián)接固定的方法；（4）軸承的類型、尺寸和位置；（5）軸的加工方法、裝配方法以及其他特殊要求?？梢?jiàn)影響軸的結(jié)構(gòu)與尺寸的因素很多，設(shè)計(jì)軸時(shí)要全面綜合的考慮各種因素。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第13頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二要求：①軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置②軸上零件應(yīng)有可靠的相對(duì)固定③軸應(yīng)具有良好的制造工藝性和安裝工藝性等④形狀和尺寸應(yīng)有利于避免應(yīng)力集中軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第14頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二軸身軸拆裝一、便于軸上零件的裝配

第15頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第16頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第17頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1、零件的軸向定位和固定1）軸肩和軸環(huán)二、保證軸上零件的準(zhǔn)確定位和可靠固定軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第18頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二軸向定位和固定——軸肩和軸環(huán)①軸肩與軸環(huán)——由定位面和過(guò)度圓角組成。為保證零件端面能靠緊定位面，軸肩(環(huán))圓角半徑r必須小于零件轂孔的圓角半徑R或倒角高度C1;軸肩(環(huán))高度h應(yīng)大于C1和R，為了有足夠的強(qiáng)度來(lái)承受軸向力，通常取h=(0.07~0.1)d。軸環(huán)寬度b≥1.4h。rhDdbrRhDd軸環(huán)C1軸肩軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第19頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二錯(cuò)誤正確要求軸肩高度<滾動(dòng)軸承內(nèi)圈高度軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第20頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第21頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2）套筒3）軸用圓螺母軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第22頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二當(dāng)用軸肩、軸環(huán)、套筒、圓螺母、軸端擋圈進(jìn)行零件的軸向定位時(shí)，為保證軸向定位可靠，要求L軸<L轂

4）軸端擋圈軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第23頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第24頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二5）軸承端蓋6）彈性擋圈7）鎖緊擋圈、緊定螺釘或銷軸承端蓋與機(jī)座間加墊片，以調(diào)整軸的位置。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第25頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二8）圓錐面（+擋圈、螺母）2、零件的周向定位1）鍵2）花鍵軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第26頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3）緊定螺釘、銷4）過(guò)盈配合軸上零件的軸向定位和周向定位

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第27頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、良好的制造工藝性和裝配工藝性

1）軸肩圓角r和倒角高度C2）軸端倒角3）砂輪越程槽4）螺紋退刀槽5）多個(gè)鍵槽軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第28頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、良好的制造工藝性和裝配工藝性

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第29頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二四.減小應(yīng)力集中，改善軸的受力情況

1.減小應(yīng)力集中

2.提高軸的表面質(zhì)量五.軸上零件的裝拆和調(diào)整

1.中間粗兩端細(xì)

2.軸肩高度1-3mm（定位軸鍵大）

3.軸承定位軸肩高度<軸承內(nèi)圈高度軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第30頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二軸系結(jié)構(gòu)改錯(cuò)四處錯(cuò)誤正確答案軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第31頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二軸系結(jié)構(gòu)改錯(cuò)三處錯(cuò)誤正確答案軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第32頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第33頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1.左側(cè)鍵太長(zhǎng)，套筒無(wú)法裝入2.多個(gè)鍵應(yīng)位于同一母線上軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第34頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二請(qǐng)完成如圖所示的軸系設(shè)計(jì)。請(qǐng)選擇齒輪的裝配方向軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第35頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1234567891011121314軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第36頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二軸向定位和固定——軸肩和軸環(huán)①軸肩與軸環(huán)——由定位面和過(guò)度圓角組成。為保證零件端面能靠緊定位面，軸肩(環(huán))圓角半徑r必須小于零件轂孔的圓角半徑R或倒角高度C1;軸肩(環(huán))高度h應(yīng)大于C1和R，為了有足夠的強(qiáng)度來(lái)承受軸向力，通常取h=(0.07~0.1)d。軸環(huán)寬度b≥1.4h。rhDdbrRhDd軸環(huán)C1軸肩第37頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二軸向定位和固定——軸套（套筒）軸套適用于軸上兩個(gè)相距較近零件之間的定位，其兩個(gè)端面為定位面，應(yīng)有較高的平行度和垂直度。為使軸上零件定位可靠，應(yīng)使軸段長(zhǎng)度比零件轂長(zhǎng)短2~3mm。②1234第38頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二軸向定位和固定——圓螺母③可用圓螺母與軸肩、軸環(huán)等的組合實(shí)現(xiàn)零件在軸上的雙向定位和固定。圓螺母定位裝拆方便，通常用細(xì)牙螺紋來(lái)增強(qiáng)防松能力和減小對(duì)軸的強(qiáng)度消弱及應(yīng)力集中。12第39頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二軸向定位和固定——圓錐面④將軸與零件的配合面加工成圓錐面，可以實(shí)現(xiàn)軸向定位。圓錐面的錐度小時(shí)，所需軸向力小，但不易拆卸，通常取錐度1:30～1:8。緊定套第40頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二軸向定位和固定——軸端擋板⑤當(dāng)零件位于軸端時(shí)，可用軸端擋板與軸肩、軸套、圓錐面等的組合，使零件雙向固定。擋板用螺釘緊固在軸端并壓緊被定位零件的端面。該方法簡(jiǎn)單可靠、裝拆方便，但需在軸端加工螺紋孔。第41頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二軸向定位和固定——彈性擋圈⑥在軸上切出環(huán)形槽(手冊(cè))，將彈性擋圈嵌入槽中，利用它的側(cè)面壓緊被定位零件的端面，圖為軸肩與彈性擋圈聯(lián)合使用的情況。這種定位方法工藝性好、裝拆方便，但對(duì)軸的強(qiáng)度消弱較大，常用于所受軸向力小的軸。第42頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二軸向定位和固定——鎖緊擋圈、緊定螺釘⑦鎖緊擋圈用緊定螺釘固定在軸上，裝拆方便，但不能承受大的軸向力。第43頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二軸結(jié)構(gòu)的工藝性——是指軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，有良好的加工和裝配工藝性，以利減少勞動(dòng)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率及減少應(yīng)力集中，提高軸的疲勞強(qiáng)度。注意點(diǎn)——為減少加工時(shí)換刀時(shí)間及裝夾工件時(shí)間，同一根軸上所有圓角半徑、倒角尺寸、退刀槽寬度應(yīng)盡可能統(tǒng)一；當(dāng)軸上有兩個(gè)以上鍵槽時(shí)，應(yīng)置于軸的同一條母線上，以便一次裝夾后就能加工。第44頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二軸上的某軸段需磨削時(shí)，應(yīng)留有砂輪的越程槽；需切制螺紋時(shí)，應(yīng)留有退刀槽。為了去掉毛刺，便于裝配，軸端應(yīng)制出45o倒角。當(dāng)采用過(guò)盈配合連接時(shí)，配合軸段的零件裝入端，常加工成導(dǎo)向錐面。若還附加鍵連接，則鍵槽的長(zhǎng)度應(yīng)延長(zhǎng)到錐面處，便于輪轂上鍵槽與鍵對(duì)中。

如果需從軸的一端裝入兩個(gè)過(guò)盈配合的零件，則軸上兩配合軸段的直徑不應(yīng)相等，否則第一個(gè)零件壓入后，會(huì)把第二個(gè)零件配合的表面拉毛，影響配合。

第45頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期二提高軸的強(qiáng)度的措施改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)以減少應(yīng)力集中——軸上相鄰軸段的直徑不應(yīng)