第14章 轴 ◆主要内容： §14-1 轴的功用和类型 §14-2 轴的材料 §14-3 轴的结构设计 §14-4 轴的强度计算 §14-5 轴的刚度计算 §14-6 轴的临界转速的概念 机械设计基础
第14章 轴 u主要内容： §14-1 轴的功用和类型 §14-2 轴的材料 §14-3 轴的结构设计 §14-4 轴的强度计算 §14-5 轴的刚度计算 §14-6 轴的临界转速的概念
§14-1 轴的功用和类型 一、轴的功用 1、支承零件 (齿轮、带轮等)；2、传递运动和动力。 二、轴的类型 >按所受载荷的不同，分为： 转动心轴如火车车轮轴 1、心轴一只承受弯矩的轴 固定心轴如自行车前轴 机械设计基础 心轴 动画
§14-1 轴的功用和类型 一、轴的功用 1、支承零件（齿轮、带轮等）； 2、传递运动和动力。 二、轴的类型 Ø 按所受载荷的不同，分为： 1、心 轴─只承受弯矩的轴 转动心轴 固定心轴 如火车车轮轴 如自行车前轴 动画
§14-1 轴的功用和类型 2、传动轴一只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。 传动轴 转轴 动画 动画 机械设计基础 3、转轴一同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴
§14-1 轴的功用和类型 3、转 轴─同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。 2、传动轴─只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。 动画 动画
§14-1 轴的功用和类型 >按轴线形状的不同，轴可分： 光轴 实心轴 直轴 阶梯轴空心轴：有特殊要求时，减轻重量等。 曲轴用以将旋转运动与往复直线运动相互转变。 钢丝软轴：可以随意弯曲，把回转运动灵活 地传到任意空间位置。 机械设计基础
Ø 按轴线形状的不同，轴可分： 可以随意弯曲，把回转运动灵活 地传到任意空间位置。 曲轴 直轴 钢丝软轴： 光轴 阶梯轴 实心轴 空心轴: 有特殊要求时，减轻重量等。 用以将旋转运动与往复直线运动相互转变。 §14-1 轴的功用和类型
§14-1 轴的功用和类型 轴的类型 传动轴 转动心轴 固定心轴 转轴 空心轴 设备 被驱动装置 接头 钢丝软轴 设备 (外层为护套) 接头 动力源 H 机械设计基础 钢丝软轴 曲轴 动画
§14-1 轴的功用和类型 动画
§14-1 轴的功用和类型 光轴具有形状简单、加工方便、制造成本低、轴上应 力集中源少等优点，其缺点是轴上零件不易装配定位。 阶梯轴的特点则正好与光轴相反。因此，光轴常用作 心轴和传动轴，阶梯轴常用作转轴。 轴一般做成阶梯轴，原因是： ◆(1)为了便于轴上零件轴向定位和固定； ·(2为了便于轴上零件的拆装； ◆（③）使各轴段达到或接近等强度； 机械设计基 (④)为了实现尺寸分段，以满足不同配合特性、精度 和光洁度的要求
F光轴具有形状简单、加工方便、制造成本低、轴上应 力集中源少等优点，其缺点是轴上零件不易装配定位。 阶梯轴的特点则正好与光轴相反。因此，光轴常用作 心轴和传动轴，阶梯轴常用作转轴。 F轴一般做成阶梯轴，原因是： u ⑴为了便于轴上零件轴向定位和固定； u ⑵为了便于轴上零件的拆装； u ⑶使各轴段达到或接近等强度； u ⑷为了实现尺寸分段，以满足不同配合特性、精度 和光洁度的要求。 §14-1 轴的功用和类型
§14-1 轴的功用和类型 三、轴的失效形式 1.因疲劳强度不足而产生疲劳断裂； 2.因静强度不足而生产塑性变形或脆性断裂； 3.因刚度不足而产生过大弯曲及扭转变形； 4.高速时发生共振破坏等。 机械设计基础
三、轴的失效形式 1. 因疲劳强度不足而产生疲劳断裂； 2. 因静强度不足而生产塑性变形或脆性断裂 ； 3. 因刚度不足而产生过大弯曲及扭转变形； 4. 高速时发生共振破坏等。 §14-1 轴的功用和类型
§14-1 轴的功用和类型 四、轴的设计准则 ◆具有合理的结构和良好的工艺性并保证其疲劳 强度足够； ◆对有过载情况的轴，还应保证其静强度足够； 而对刚度要求较高的轴及受力较大的细长轴， 还应进行刚度计算； ◆对高速旋转的轴，则应进行振动稳定性计算。 机械设计基础
四、轴的设计准则 u具有合理的结构和良好的工艺性并保证其疲劳 强度足够； u对有过载情况的轴，还应保证其静强度足够； u而对刚度要求较高的轴及受力较大的细长轴， 还应进行刚度计算； u对高速旋转的轴，则应进行振动稳定性计算。 §14-1 轴的功用和类型
§14-2 轴的材料 代 轴的常用材料 抗拉强 屈服强 弯曲疲 剪切疲 许用弯 材料 毛坯直径 热处理 硬度 度极限 度极限 劳极限 劳极限 曲应力 牌号 /HBS [o 备 注 /mm OB Os 0.1 MPa Q235-A 热轧或锻 ≤100 400一420 225 170 105 40 用于不太重要及受载荷 后空冷 >100-250 375-390 215 不大的轴 ≤100 170-217 590 295 255 140 45 正火 162217 285 245 55 >100-300 570 135 应用最广泛 调质 ≤200 217~255 640 355 275 155 60 ≤100 735 540 355 200 40Cr 调质 241-286 70 用于载荷较大，而无很 >100-300 685 490 335 185 大冲击的重要轴 ≤100 270~300 900 735 430 260 40CrNi 调质 75 >100一300 240~270 785 570 370 210 用于很重要的轴 ≤100 229-286 735 590 365 210 38SiMnMo 调质 70 用于重要的轴，性能近 >100300 217~269 685 540 345 195 于4 DCrNi ≤60 293~321 930 785 440 280 用于要求高耐磨性，高 38CrMoAlA 调质 >60-100 277302 835 685 410 270 75 强度且热处理（氨化） >100一160 241-277 785 590 375 220 变形很小的轴 渗碳 渗碳 20Cr 淬火 用于要求强度及韧性均 60 56-62 640 390 305 160 60 回火 HRC 较高的轴 机械设计基础 3Crl3 调质 ≤100 ≥241 835 635 395 230 75 用于将蚀条件下的轴 ≤100 530 190 115 ICr18Ni9Ti 淬火 ≤192 195 45 用于高、低温及腐蚀条 >100-200 490 180 110 件下的轴 QT600-3 190一270 600 370 215 185 用于制造复杂外形的轴 QT800-2 245-335 800 480 290 250 表注 动画
动画 §14-2 轴的材料
§14-3 轴的结构设计(（重点) 一、轴结构的影响因素与设计要求 轴承盖 滚动轴承 齿轮套筒 轴承盖 联轴器 机械设计基础 餐 轴
轴的结构设计 1 一、轴结构的影响因素与设计要求 §14-3 轴的结构设计（重点） 轴端 挡圈 轴承盖