第3節軸和聯軸器軸系概述減速器軸系概述軸滾動軸承、滑動軸承聯軸器、離合器齒輪、鏈輪、帶輪、蝸輪其它（套筒、螺紋、墊片、擋圈等）軸系

軸是軸系的核心零件，一切做回轉運動的零件，只有裝在軸上后才能實現其運動。傳動零件——軸（橋梁）——支承零件一、軸軸的功用：1.支承傳動零件（齒輪、帶輪、鏈輪、蝸輪、聯軸器等），并保證其具有正確位置。2.傳遞運動和動力。汽車變速箱中的軸發動機中的軸動車中的軸（一）軸的分類1.按載荷和應力的不同，分為三種：

心軸——只受彎矩而不受扭矩的軸。轉動心軸受變應力，不轉動心軸受靜應力。

轉軸——既承受彎矩又承受扭矩。

傳動軸——主要承受轉矩。一、軸2.按軸的中心線的不同，分為三種：

直軸——軸的各截面中心在同一直線上。光軸、階梯軸實心軸、空心軸

曲軸——軸的各截面中心不在同一直線上。曲軸通常是專用零件。

軟軸——軸線可變，把回轉運動靈活地傳到任何位置。（二）聯軸器和離合器

用來聯結兩根軸，使之一同回轉并傳遞轉矩的一種部件。

聯軸器只有當運動停止后，靠拆卸，才能將軸分開；

離合器可在運動中隨時使兩軸分離或結合。

心軸心軸：只承受彎矩轉動心軸：心軸隨軸上回轉零件一起轉動，如火車輪軸。固定心軸：如自行車前輪軸。轉軸減速器中的轉軸汽車的主傳動軸直軸（結構形狀）：1）光軸－各徑向截面直徑相同，形狀簡單，易于加工，但軸上零件定位不便。2）階梯軸－各徑向截面直徑不同，以使各軸段的強度接近，并便于軸上零件的安裝和固定。直軸多制成為實心的，但當需要在軸中裝配其它零件或需要減少軸質量時，也可采用空心軸。曲軸：引擎的主要旋轉機件，裝上連桿后，可承接連桿的上下(往復)運動變成循環(旋轉)運動。是內燃機、空氣壓縮機及曲軸壓力機等機器的專用零件。曲軸的旋轉是發動機的動力源。軟軸：通常由中間一根芯線鋼絲，外面幾層鋼絲交替繞制而成。每層有4~12根鋼絲，相鄰2層鋼絲繞制方向相反。可以隨意彎曲，把回轉靈活地傳遞到任意空間位置。鋼絲軟軸能用于受連續振動的場合，具有緩和沖擊的作用。常用于醫療設備、操縱機構、儀表等機械。設計軸時的考慮因素：回轉精度、強度、剛度、熱變形、振動穩定性和結構工藝性。設計內容：選材、確定軸的結構、計算軸的強度和剛度，計算軸的振動穩定性（高速運轉的軸），繪制出軸的零件工作圖。

軸的設計要與軸承、軸系零件統一考慮。

1.選材原則：根據軸的工作能力（強度、剛度、振動穩定性、耐磨性等）、熱處理方式、制造工藝性——經濟合理。2.常用材料

碳素鋼——對應力集中敏感性小，價格低廉，常用。

45、35、50（調質or正火），Q235、Q275

合金鋼——較高的力學性能和熱處理性能，但價格較貴。用于重載、高溫、低溫、要求質量和尺寸較小或耐磨性高或有腐蝕介質的場合。

20Cr、40Cr、含Mo合金鋼。球墨鑄鐵——可制造形狀復雜的曲軸和凸輪軸，價廉、應力集中不敏感、吸振性好，但鑄件質量不易控制。（三）軸的材料及其選擇（三）軸的材料及其選擇1.儀器中受力小但耐磨性要求高的軸－為保證其硬度也可選用T8A、T10A等碳素工具鋼制造。2.某些儀表中為防磁目的－用黃銅和青銅材料來制作軸。要求防腐蝕－用2Crl3及4Crl3等不銹鋼材料。3.在一般工作溫度（低于200）下，碳素鋼和合金鋼的彈性模量相差不多，熱處理對它們的影響也很小。因此，若選用合金鋼，只能提高軸的強度和耐磨性，而對軸的剛度影響不大。4.形狀復雜的軸，也可采用鑄鋼、合金鑄鐵或球墨鑄鐵。經過鑄造成型可得到更合理的形狀。鑄鐵價格低，吸振性和耐磨性都比較好，對應力集中又不太敏感。但鑄鐵的品質不易控制，故其可靠性不如鋼軸。1.軸的結構

軸頭——軸上安裝零件的部分（安裝輪轂的部位）；軸頸——軸上被軸承支承的部位；軸身——聯結軸頸與軸頭的部分。2.軸的結構設計內容1）確定并繪出軸的全部結構和尺寸；2）制定出滿足使用要求的技術條件。3.一般應使軸的結構滿足如下條件1）軸和裝在軸上的零件有準確的軸向、周向工作位置，并便于裝拆和調整；2）有良好的加工工藝性；3）有足夠的強度、剛度、振動穩定性和回轉精度。(四)軸的結構設計零件在軸上的軸向固定軸肩、軸環－簡單可靠，不需附加零件，承受較大軸向力；但使直徑增大，階梯處產生應力集中。定位面內圓角r<Ror(C)a=(0.07~0.1)d,b=1.4a套筒－簡單可靠，簡化軸的結構且不消弱軸的強度；常用于軸上兩個近距離零件間的相對固定；不宜用于高速轉軸；套筒內徑與軸的配合較松。螺母－固定可靠，承受較大軸向力，能實現軸上零件的間隙調整；常用于兩零件的間距較大時，亦可用于軸端；為減小對軸的強度的消弱，常用細牙螺紋；為防松，須加止動墊圈或使用雙螺母。軸端擋圈－工作可靠，承受較大軸向力；只用于軸端，且采用止動墊片等防松措施。錐面－裝拆方便，且可兼作周向定位；宜用于高速、沖擊及對中性要求高的場合。彈性擋圈－結構緊湊、簡單，裝拆方便，但受力較小，且軸上切槽引起應力集中；常用于軸承的固定。緊定螺釘、鎖緊擋圈－結構簡單，但受力較小，不適于高速場合。零件在軸上的周向固定

鍵聯接、銷聯接、緊定螺釘、過盈聯接等1.軸的直徑變化盡可能少，并盡量限制軸的最大直徑與各軸段的直徑差（節省材料，減少切削量）。2.軸上有多個鍵槽時，應開在同—直線上，以免加工鍵槽時多次裝夾。3.盡可能使軸上各過渡圓角、倒角、鍵槽、越程槽、退刀槽及中心孔等尺寸分別相同，并符合標準和規定，以利于加工和檢驗。4.軸上配合軸段直徑應取標準值；與滾動軸承配合的軸徑應按滾動軸承內徑尺寸選取：軸上的螺紋部分直徑應符合螺紋標準等。良好的加工工藝性1.為便于軸上零件的裝配，使其能順利通過相鄰軸段而到達軸上的確定位置，常采用直徑從兩端向中間逐漸增大的階梯軸。軸上的各階梯，除用作軸上零件軸向固定的可按規定確定軸肩高度外，其余僅為便于安裝而設置的軸肩，其軸肩高度?？扇?.5～3mm。2.軸端應倒角，以去掉毛刺并便于裝配。3.固定滾動軸承的軸肩高度應小于軸承內圈厚度，以便拆卸。裝配工藝性軸二、聯軸器

聯軸器和離合器是機械裝置中常用的部件，主要用作實現同一軸線上兩根軸的聯接，以傳遞運動和轉矩，也可作為安全裝置。聯軸器和離合器的不同點：聯軸器必須在機器停車后，經過拆卸才能使兩軸結合或分離。離合器在機器工作中可隨時使兩軸結合或分離。

聯軸器和離合器種類繁多，在選用標準件或自行設計時應考慮：傳遞轉矩大小，轉速高低、扭矩剛度變化、體積大小、緩沖吸振能力等因素。聯軸器所聯兩軸的相對位移軸向位移徑向位移角位移綜合位移

如果聯軸器沒有適應這種相對位移的能力，就會在聯軸器、軸和軸承中產生附加載荷，甚至引起強烈震動。所以設計聯軸器時，要采取各種結構措施，使之具有適應上述相對位移的能力。

電機輸出軸和減速器輸入軸聯接時可以傳遞運動和動力，同時可以使偏差屏蔽掉。聯軸器的分類剛性聯軸器：沒有補償軸線偏移的能力撓性聯軸器分為：無彈性元件撓性聯軸器：聯軸器具有撓性，可補償兩軸的相對位置，但因無彈性元件，故不能緩沖減振。有彈性元件撓性聯軸器：因聯軸器中裝有彈性元件，不僅可以補償兩軸間的相對位移，而且具有緩沖減振的能力。（一）剛性聯軸器特點：沒有補償軸線偏移的能力。結構簡單緊湊（特別是徑向尺寸），成本低廉，便于裝卸與維護?？梢砸欢ǔ潭壬掀鸢踩Ｗo作用。要求在兩軸嚴格對中情況下使用。（已有標準化設計資料）套筒聯軸器:適用于兩軸直徑較小、同心度較高和工作平穩的場合。套筒聯軸器（一）剛性聯軸器

凸緣聯軸器：由兩個帶有凸緣的半聯軸器分別用鍵與兩軸相連接，然后將螺栓連接，從而使兩軸連接在一起。

結構簡單、維護方便、對中性和剛性好、傳遞轉矩大。適用于載荷平穩、轉速不高、無沖擊、軸的剛性大和對中良好的場合。兩種對中方法：一種是用一個半聯軸器上的凸肩與另一個半聯軸器的凹槽相配合而對中。另一種則是共同與剖分環相配合而對中。前者精度高，但裝拆時軸必須做軸向移動；后者無此缺點，但對中不準確。半聯軸器螺栓撓性聯軸器分為無彈性元件和有彈性元件兩種。無彈性元件撓性聯軸器：聯軸器具有撓性，可補償兩軸的相對位置，但因無彈性元件，故不能緩沖減振。（二）撓性聯軸器1.滑塊聯軸器材料：45號鋼制造，經表面熱處理，提高其硬度和耐磨性。滑塊聯軸器允許的徑向位移允許的角位移十字滑塊聯軸器徑向尺寸小,結構簡單,用于低速一般不超過300r/min。由兩個帶有一字凹槽的半聯軸器1、3和帶有十字凸榫的中間滑塊2組成，利用凸榫與凹槽的相互嵌合做相互移動補償軸線偏移。十字滑塊聯軸器當主動軸以等角速度回轉時,從動軸的角速度將在一定范圍內作周期性的變化,從而引起動載荷。2.萬向聯軸器

由兩個叉形零件用一個中間連接件和軸銷相連構成。當一軸固定時,另一軸可以在任意方向偏斜

α角,角位移α可達40o~45°。萬向聯軸器為消除從動軸的速度波動,通常將萬向聯軸器成對使用,并使中間軸的兩個叉子位于同一平面上,還應使主、從動軸的軸線與中間軸的軸線間的偏斜角相等，轉速不宜太高。萬向聯軸器

結構簡單,制造容易,裝拆方便,成本較低。適用于轉矩小、轉速高、頻繁正反轉、需要緩和沖擊的地方。1.彈性套柱銷聯軸器有彈性元件撓性聯軸器：因聯軸器中裝有彈性元件，不僅可以補償兩軸間的相對位移，而且具有緩沖減振的能力。

結構簡單,制造方便,成本低。適用于啟動及換向頻繁的高、中速的中、小轉矩軸的連接。彈性柱銷聯軸器有彈性元件的聯軸器有彈性元件的聯軸器金屬彈性元件撓性聯軸器序號名稱圖特點及應用1蛇形彈簧聯軸器工作轉矩通過菱形的齒和彈簧來傳遞。適用于轉矩變化不大的兩軸聯接，多用于有嚴重沖擊載荷的重型機械中。2彈性桿聯軸器在兩半聯軸器凸緣上的孔中插有圓形截面的金屬鋼絲。結構簡單，彈性均勻，尺寸小，價格便宜，彈性元件容易制造。一般用于風機、泵等機械設備中。金屬彈性元件撓性聯軸器序號名稱圖特點及應用3簧片聯軸器高彈性，可靠，結構緊湊，有良好的阻尼性能。主要用于載荷變化大，可能發生扭振的軸系中。4波紋管聯軸器由波紋管和兩個套筒組成。結構簡單，運轉穩定，慣性小，彈性回差小。主要用于儀表和控制器。3.金屬彈性元件撓性聯軸器：（精密膜片彈性聯軸器）

精密彈性聯軸器是以膜片、波紋管、連桿、金屬卷簧等金屬彈性元件組件作為彈性元件的一種撓性聯軸器，它是由主動端通過螺栓把轉矩和運動傳到膜片等金屬彈性元件組件上，然后又通過另外的螺栓把轉矩和運動傳到從動端的工作原理。金屬彈性元件它具有：

（1）傳遞精度高。（2）膜片和波紋管等的彈性變形可以補償兩傳動軸的徑向、軸向和角度誤差，同時具有吸振和緩沖作用。（3）不銹鋼膜片具有很高的防酸、防腐、防銹作用，特別適宜于高