1、第十四章 軸（一）教學要求掌握軸結構設計特點，及軸的強度計算方法，了解軸的疲勞強度計算和振動（二）教學的重點與難點軸的彎扭合成法強度計算方法（三）教學內容§14-1 軸的功用及分類一、功用支承旋轉零件、傳遞運動與動力。二、分類：1）、按承載情況分為三類： 轉軸最常見，受彎+扭例如齒輪軸心軸只承受彎曲而不承受扭矩。又分為：轉動心軸如火車輪軸固定心軸如自行車前輪軸傳動軸主要受扭矩而不受彎矩或彎矩很小的軸2）、按軸線形狀又分為三種：直軸光軸作傳動軸（應力集中小） 階梯軸優點：1）便于軸上零件定位；2）便于實現等強度 空心軸曲軸撓性鋼絲軸它可將運動靈活地傳到狹窄的空間位置，如牙鋁的傳動軸。另

2、外還有空心軸（機床主軸）等。§14-2 軸的設計要點一、主要內容：結構設計指安裝、定位及制造工藝等工作能力設計指強度、剛度、穩定性等二、軸常用材料：主要用： 碳鋼30、40、45等。 載荷小時可用Q235A、Q275等。合金鋼常用20Cr、40Cr等。 熱處理方法常調質、正火。此外：還可高頻淬火、滲碳、氮化、氰化、強化處理（噴丸、滾壓等）。其它材料高強度鑄鐵、合金鑄鐵、球墨鑄鐵等，易鑄造成型。毛坯（鋼制）常選軋制圓鋼或鍛件、或圓型材，少用鑄造）注意：、由于碳素鋼與合金鋼的彈性模量基本相同，所以采用合金鋼并不能提高軸的剛度。、軸的各種熱處理（如高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等）以及表面強化

3、處理（噴丸、滾壓）對提高軸的疲勞強度有顯著效果。§14-3 軸的結構設計含外形和尺寸軸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。軸的結構設計要求：、軸和軸上零件要有準確、牢固的工作位置；、軸上零件裝拆、調整方便；、軸應具有良好的制造工藝性等；軸肩、盡量避免應力集中。一、要素軸頭安裝輪轂的軸段軸頸與軸承配合處軸肩軸環軸端軸段不安裝任何零件軸身軸頸與軸頭之間的軸段直徑最好為偶數或5的倍數。二、結構常為階梯軸結構。要求：能使軸上零件位置確定便于裝拆和調整易于制造應考慮：毛坯類型軸上力的分布和大小安裝位置及順序、配合性質、固定方法軸承類型

4、、尺寸軸的加工方法、裝配方法軸結構設計要點解說： （1）、各段配合直徑d應盡量符合標準尺寸規定。與滾動軸承、聯軸器、油封等標準件相配合處的軸徑，應符合標準件規定的內徑系列。（2）、與軸上零件（如齒輪）相配合的一段軸的長度，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。（3）、臺階有兩類：定位用臺階若臺階過低，則定位欠可靠；若臺階過高，則徑向尺寸和應力集中增大。一般取h=（23）C或RC倒角尺寸 R圓角直徑非定位用臺階這類臺階是為了裝配時容易讓零件通過而設，一般臺階高度很小，在直徑方向上差13mm即可。（4）、軸的過渡圓角半徑r應比與之相配合的零件的倒角C或圓角半徑

5、R小，這樣才可使零件的端面緊貼軸的臺肩，起到定位作用。（5）、為制造方便，同一根軸上的圓角半徑、倒角尺寸、中心孔尺寸等應盡量一致，鍵槽的布置宜處于同一直線上。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=（0.070.1）d，分為定位軸肩和非定位軸肩套筒定位圓螺母定位雙圓螺母單圓螺母+止動墊圈彈性擋圈定位緊定螺釘定位軸端擋圈定位鎖緊擋圈定位（套上開螺孔、用緊定螺釘限位） 2、周向定位方法鍵、花鍵定位 銷定位緊定螺釘定位過盈配合定位不宜用于重載和多次裝配的場合四、加工和裝配工藝性 注意： 1）、形狀盡量簡單，階梯級數盡量少2）、各段的鍵槽、圓角半徑、倒角、中心孔等尺寸盡量統一3）、

6、注意車削退刀槽、砂輪越程槽 4）、多處有鍵槽時，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）、勿使零件裝配時接觸其它配合面§14-4 軸的強度、剛度設計計算一、注意事項：1、接近等強度條件。按等強度理論設計出等彎截面梁例如魚腹梁、疊板彈簧2、盡量避免截面突變以產生應力集中現象。 常考慮過渡處倒圓角 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（又稱肩環、隔離環等內凹圓角也是措施之一3、過盈配合的軸和孔在剛進入配合處應力集中較嚴重，此時可考慮用減(卸)載槽、或加大配合部分直徑的方法改善。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Ra，避免產生疲勞裂紋。對應力集中敏感的高強度材料，尤應注意。6、可用碾壓、噴丸、滲碳、氮化等強化表面的方法以提高軸的疲勞強度。7、注意軸上零件的布置。二、強度計算：1、扭轉強度計算。只適應于僅受扭轉的傳動軸 （Mpa）或寫為設計公式形式： （mm）注意：若開鍵槽，應d值因為鍵槽削弱了軸的強度 開一個鍵槽d 值增大 35%。 開兩個鍵槽d 值增大 710%。d值應圓整為標準值2、按彎曲強度條件計算。僅用于只受彎矩的心軸按材料力學中介紹的方法計算3、按彎扭組合變形計算。僅用于既彎又扭的轉軸按材料力學中介紹的組合變形方法計算。要求 ：采用第三強度理論（最大