機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第二版）課件 4.2 軸

模塊四輪系與軸系零件

項(xiàng)目二軸任務(wù)一概述任務(wù)二軸的設(shè)計(jì)一、軸的用途與分類

1、功用：1)支承回轉(zhuǎn)零件；2)傳遞運(yùn)動和動力

任務(wù)一概述2、分類：

按受載情況分：轉(zhuǎn)軸（既受彎矩又受轉(zhuǎn)矩）、心軸（只受彎矩）傳動軸（主要受轉(zhuǎn)矩）自行車的前軸滑輪軸按軸線形狀分直軸：階梯軸

光軸曲軸:軟軸（撓性軸）：二、軸的材料軸的功用是承受彎矩和轉(zhuǎn)矩，工作時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力多為變應(yīng)力，所以軸的失效一般為疲勞斷裂。軸的材料是決定軸的承載能力的重要因素。選擇材料時(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.軸的材料來源和經(jīng)濟(jì)性等。

軸的常用材料是碳鋼和合金鋼。最常用的碳鋼為45鋼，一般應(yīng)進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理，以改善其力學(xué)性能。對于承受較大載荷，要求強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)緊湊或耐磨性較好的軸，可采用合金鋼。常用的合金鋼有20Cr、40Cr、35SiMn等。采用合金鋼時(shí)必須進(jìn)行相應(yīng)的熱處理，以便更好地發(fā)揮材料的性能。一、軸的設(shè)計(jì)要求：

任務(wù)二軸的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)軸時(shí)主要應(yīng)滿足軸的強(qiáng)度要求，保證其在正常工作時(shí)不發(fā)生斷裂；對于剛度要求高的軸（如機(jī)床主軸、電機(jī)轉(zhuǎn)子軸），要限制變形量；對于一些高速機(jī)械的軸（如汽輪機(jī)主軸），要考慮滿足振動穩(wěn)定性的要求。除此之外，還要對軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，也就是確定軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。其主要考慮軸和軸上零件的軸向和周向定位與固定、軸上零件的裝拆和調(diào)整、軸的受力情況、軸的加工工藝與裝配工藝等。二、軸各部分的名稱單級減速器的主動軸

軸分為軸頭、軸徑、軸身三部分。支承齒輪、帶輪、聯(lián)軸器等傳動件，并與這些零件保持一定配合的軸段稱為軸頭；與軸承配合的軸段稱為軸頸；連接軸頭與軸頸的軸段稱為軸身。軸肩或軸環(huán)是階梯軸上截面尺寸變化的部位。三、最小軸徑的估算

式中：C為由軸的材料和承載情況確定的系數(shù)，由課本176頁表4-2-1可查得。P為軸傳遞的功率kW；n為軸的轉(zhuǎn)速，r/min.

當(dāng)截面上開有鍵槽時(shí)，要增大軸徑d，有一個鍵槽，d增大5%，有兩個鍵槽時(shí)，增大10%。四、軸上零件的周向固定：

鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接、過盈配合、緊定螺釘聯(lián)接保證軸可靠地傳遞動力和運(yùn)動五、軸上零件的軸向固定：

定位軸肩高度：h≈（0.07～0.1）d非定位軸肩高度：h≈1.5～2mm軸環(huán)的寬度：b≈1.4h軸肩、套筒、圓螺母、彈性擋圈、軸端擋圈用套筒、螺母、軸端擋圈定位時(shí)，零件輪轂的長度要比相配合軸段長度長2～3mm六、軸的結(jié)構(gòu)工藝性

1）階梯軸的直徑中間大，兩端小，以便于軸上零件的裝拆。2）滿足需要的情況下，階梯軸的級數(shù)應(yīng)盡可能少，方便加工。

3）直徑的過渡部位應(yīng)有倒角或圓角，便于零件裝配，避免劃傷配合表面，并減小應(yīng)力集中。同一軸上的所有圓角半徑和倒角尺寸應(yīng)統(tǒng)一，以便加工。4）退刀槽和越程槽越程槽：保證砂輪能磨到軸肩及軸肩的垂直度；退刀槽：加工螺紋時(shí)，退刀槽可保證刀具退出。軸的結(jié)構(gòu)工藝性

5）多個鍵槽，應(yīng)布置在同一母線上。以便減少裝夾次數(shù)。6）保證軸上零件壓緊可靠，軸上零件寬度應(yīng)大于相配軸段長度。軸套LBL=B-(2～3）mm7）軸肩的高度不能妨礙零件的拆卸。

例：已知軸傳遞功率30KW,轉(zhuǎn)速n=970r/min,材料為45鋼，齒輪和聯(lián)軸器的寬度均為60mm,采用深溝球軸承。試設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)和尺寸。⑴軸的結(jié)構(gòu)草圖解：⑵軸的最小直徑查表，A=107～118，取A=110

考慮鍵的影響，將軸徑增大3%～5%，另外還需符合聯(lián)軸器的標(biāo)準(zhǔn)孔徑，查聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)確定：

d1=38mm⑶確定各軸段