德修身技立業軸的認識盾構教研室主講：張小力軸的分類軸的材料CONTENTS目錄0102軸的失效形式03案例導入

軸是組成機器的重要零件之一，其主要功能是用來支承回轉零件（如齒輪、帶輪、電動機轉子等），并傳遞運動和轉矩。圖14-1所示的汽車傳動系結構圖，變速器和驅動橋中采用軸支承齒輪、傳動軸傳遞動力、半軸支承軸承和齒輪。本單元將通過相關內容的學習，使學生學會軸的材料選擇、結構和尺寸確定，以保證軸具有良好工藝性、承載能力及裝拆性能。圖14-1普通汽車的傳動系示意圖學習目標1能根據軸的受載情況正確識別軸的類型2

了解制造軸的主要材料及熱處理方法3

掌握軸的結構設計及其強度、剛度要求教學重點和難點1

軸的結構設計及軸的結構改錯2軸的強度、剛度要求1.1軸的分類

1、按軸的功用和承載不同，軸可分為三種類型（1）轉軸：既承受彎矩又承受扭矩的軸。機器中最常見（2）心軸：只承受彎矩而不傳遞扭矩的軸。（3）傳動軸：只承受扭矩而不承受彎矩的軸減速器的軸—轉軸汽車后橋的傳動軸火車車輪軸1.1軸的分類2、按軸線的形狀不同分

（1）直軸：用于一般機械。（光軸、空心軸、階梯軸）

光軸空心軸階梯軸1.1軸的分類（2）曲軸：常用于往復式機械中，如汽車發動機（3）撓性軸：常用于可移式機械化工具中。

曲軸撓性軸思考與分析1.利用所學的知識，試分析圖14-9a所示的自行車前軸、中軸、后軸承受的載荷，并以此判斷各軸屬于哪種類型的軸？2.圖14-9b所示為古代的腳踏式水車，是古代最先進的排灌器具。請查閱資料了解其工作原理，分析水車中安置腳踏板的那根軸，承受了何種載荷，屬于何種類型的軸？a）自行車外形結構圖b）古代的腳踏水車示意圖1.2軸的材料選擇軸的材料應滿足強度、剛度、耐磨性、耐腐蝕性等方面的要求，并且對應力集中的敏感性低。另外，選擇軸的材料時還應該考慮易于加工和經濟性的因素。軸的材料主要是碳素結構鋼和合金結構鋼。一般而言，碳素鋼對應力集中的敏感性較低且價格相對低廉，經熱處理后可改善其綜合力學性能，因此應用廣泛。常用的優質碳素鋼有35、40、45和50鋼等，尤以45鋼應用最多。碳素鋼一般應經過調質或正火處理，以改善其力學性能。受載較小或不重要的軸，可用Q235、Q275等普通碳素鋼。合金結構鋼具有較高的力學性能和良好的熱處理性能，但對應力集中比較敏感，價格較貴，因此在承受重載荷或較重載荷時尺寸和重量受到一定的限制，要求提高軸頸耐磨性以及高溫、低溫條件下工作的軸，宜采用合金鋼制造。由于在常溫下，碳素鋼和合金鋼的彈性模量均相差不多，故不能選用合金鋼來提高軸的強度和剛度。球墨鑄鐵吸振性好，對應力集中不敏感且價格低廉，故適用于制造形狀復雜的軸，如凸輪軸、曲軸等。

1.2軸的材料選擇1.3軸的失效形式和計算準則軸工作時主要承受彎矩和扭矩，且多為交變應力作用，其主要失效形式為疲勞破壞。軸的設計一般要解決兩方面問題：（1）具有足夠的工作能力軸應具有足夠的強度、剛度和振動穩定性，以保證軸能正常地工作。對于轉速不高的軸，只要保證強度和剛度要求就能滿足工作需要。（2）具有合理的結構形狀根據裝配和加工等具體情況的要