軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)械零件

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械零件軸的常用材料及其主要力學(xué)性能注：1．表中所列疲勞極限數(shù)值，均按下式計(jì)算σ-1≈0.27(σb+σs)，τ-1≈0.156(σb+σs)。

2．其他性能，一般可取τs≈(0.55～0.62)σs，σo≈1.4σ-1，τo≈1.5τ-1。

3．球墨鑄鐵σ-1≈0.36σb，τ-1≈0.31σb。

4．許用靜應(yīng)力[σ+1]=σb/[n]b，許用疲勞應(yīng)力[σ-1]=σ-1/[n]-1。

5．選用[σ-1]值時(shí)，重要零件取較小值，一般零件取較大值。材料牌號(hào)熱處理毛坯直徑/mmQ235,Q235F--20正火2520正火≤10020正火,回火＞100～30020正火,回火＞300～50020正火,回火＞500～70035正火2535正火,回火≤10035正火,回火＞100～30035正火,回火＞300～50035正火,回火＞500～75035正火,回火＞750～100035調(diào)質(zhì)≤10035調(diào)質(zhì)＞100～30045正火2545正火,回火≤10045正火,回火＞100～30045正火,回火＞300～50045正火,回火＞500～75045調(diào)質(zhì)≤20040Cr調(diào)質(zhì)2540Cr調(diào)質(zhì)≤10040Cr調(diào)質(zhì)＞100～30040Cr調(diào)質(zhì)＞300～50040Cr調(diào)質(zhì)＞500～80035SiMn(42SiMn)調(diào)質(zhì)2535SiMn(42SiMn)調(diào)質(zhì)≤10035SiMn(42SiMn)調(diào)質(zhì)＞100～30035SiMn(42SiMn)調(diào)質(zhì)＞300～40035SiMn(42SiMn)調(diào)質(zhì)＞400～50040MnB調(diào)質(zhì)2540MnB調(diào)質(zhì)≤20040CrNi調(diào)質(zhì)2535CrMo調(diào)質(zhì)2535CrMo調(diào)質(zhì)≤10035CrMo調(diào)質(zhì)＞100～30035CrMo調(diào)質(zhì)＞300～50035CrMo調(diào)質(zhì)＞500～80038SiMnMo調(diào)質(zhì)≤10038SiMnMo調(diào)質(zhì)＞100～30038SiMnMo調(diào)質(zhì)＞300～50038SiMnMo調(diào)質(zhì)＞500～80037SiMn-2MoV調(diào)質(zhì)2537SiMn-2MoV調(diào)質(zhì)≤20037SiMn-2MoV調(diào)質(zhì)＞200～40037SiMn-2MoV調(diào)質(zhì)＞400～60038Cr-MoAIA調(diào)質(zhì)3020Cr滲碳,淬火,回火1520Cr滲碳,淬火,回火3020Cr滲碳,淬火,回火≤6020CrMnTi滲碳,淬火,回火151Crl3調(diào)質(zhì)≤602Crl3調(diào)質(zhì)≤1001Crl8-NigTi淬火≤601Crl8-NigTi淬火＞60～1801Crl8-NigTi淬火＞100～200QT400-15--QT450-10--QT500-7--QT600-3--軸上零件軸向固定方法及特點(diǎn)固定方法簡(jiǎn)圖特點(diǎn)軸肩、軸環(huán)、軸伸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位可靠，可承受較大軸向力。常用于齒輪、鏈輪、帶輪、聯(lián)軸器和軸承等定位

為保證零件緊靠定位面，應(yīng)使r＜c1或r＜R。

軸肩高度a應(yīng)大于R或c1，通常取a＝（0.07～0.1）d

軸環(huán)寬度b≈1.4a

與滾動(dòng)軸承相配合處的a與r值應(yīng)根據(jù)滾動(dòng)軸承的類型與尺寸確定（見(jiàn)滾動(dòng)軸承篇）

圓柱軸伸見(jiàn)GB/T1569－1990套筒結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位可靠，軸上不需開(kāi)槽、鉆孔和切制螺紋，因而不影響軸的疲勞強(qiáng)度。一般用于零件間距較小場(chǎng)合，以免增加結(jié)構(gòu)重量。軸的轉(zhuǎn)速很高時(shí)不宜采用鎖緊擋圈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不能承受大的軸向力，不宜用于高速。常用于光軸上零件的固定

螺釘鎖緊擋圈的結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)GB/T884－1986圓錐面能消除軸與輪轂間的徑向間隙，裝拆較方便，可兼作周向固定，能承受沖擊載荷。多用于軸端零件固定，常與軸端壓板或螺母聯(lián)合使用，使零件獲得雙向軸向固定

圓錐形軸伸見(jiàn)GB/T1570－1990圓螺母固定可靠，裝拆方便，可承受較大軸向力。由于軸上切制螺紋，使軸的疲勞強(qiáng)度降低。常用雙圓螺母或圓螺母與止動(dòng)墊圈固定軸端零件，當(dāng)零件間距較大時(shí)，亦可用圓螺母代替套筒以減小結(jié)構(gòu)重量

圓螺母和止動(dòng)墊圈的結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)GB/T810－1988，GB/T812－1988及GB/T858－1988軸端擋圈適用于固定軸端零件，可承受劇烈振動(dòng)和沖擊載荷

螺栓緊固軸端擋圈的結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)GB/T892－1986（單孔）及JB/ZQ4349－1986（雙孔）軸端擋板適用于心軸和軸端固定，見(jiàn)JB/ZQ4748－1986彈性擋圈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，只能承受很小的軸向力，常用于固定滾動(dòng)軸承

軸用彈性擋圈的結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)GB/T894.1－1986緊定螺釘適用于軸向力很小，轉(zhuǎn)速很低或僅為防止零件偶然沿軸向滑動(dòng)的場(chǎng)合。為防止螺釘松動(dòng)，可加鎖圈

緊定螺釘同時(shí)亦起周向固定作用

緊定螺釘用孔的結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)GB/T71－1985軸上零件周向固定方法及特點(diǎn)固定方法簡(jiǎn)圖特點(diǎn)平鍵制造簡(jiǎn)單，裝拆方便，對(duì)中性好。用于較高精度、高轉(zhuǎn)速及受沖擊或變載荷作用下的固定聯(lián)接中，還可用于一般要求的導(dǎo)向聯(lián)接中

齒輪、蝸輪、帶輪與軸的聯(lián)接常用此形式

平鍵剖面及鍵槽見(jiàn)GB/T1096－1979

導(dǎo)向平鍵見(jiàn)GB/T1097－1979楔鍵能傳遞轉(zhuǎn)矩，同時(shí)能承受單向軸向力。由于裝配后造成軸上零件的偏心或偏斜，故不適于要求嚴(yán)格對(duì)中、有沖擊載荷及高速傳動(dòng)聯(lián)接

楔鍵及鍵槽見(jiàn)GB/T1563～1565－1979切向鍵可傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，對(duì)中性差，對(duì)軸的削弱較大，常用于重型機(jī)械中

一個(gè)切向鍵只能傳遞一個(gè)方向的轉(zhuǎn)矩，傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時(shí)，需用兩個(gè)互成120°，見(jiàn)GB/T1974－1980花鍵有矩形、漸開(kāi)線及三角形花鍵之分

承載能力高、定心性及導(dǎo)向性好，制造困難，成本較高。適于載荷較大，對(duì)定心精度要求較高的滑動(dòng)聯(lián)接或固定聯(lián)接

三角形齒細(xì)小，適于軸徑小、輕載或薄壁套筒的聯(lián)接，見(jiàn)GB/T1144－2001滑鍵鍵固定在輪轂上，鍵隨輪轂一同沿軸上鍵槽作軸向移動(dòng)

常用于軸向移動(dòng)距離較大的場(chǎng)合半圓鍵鍵在軸上鍵槽中能繞其幾何中心擺動(dòng)，故便于輪轂往軸上裝配，但軸上鍵槽很深，削弱了軸的強(qiáng)度

用于載荷較小的聯(lián)接或作為輔助性聯(lián)接，也用于錐形軸及輪轂聯(lián)接，見(jiàn)GB/T1098～1099－1979圓柱銷適用于輪轂寬度較小(如l/d＜0.6)，用鍵聯(lián)接難以保證輪轂和軸可靠固定的場(chǎng)合。這種聯(lián)接一般采用過(guò)盈配合，并可同時(shí)采用幾只圓柱銷。為避免鉆孔時(shí)鉆頭偏斜，要求軸和輪轂的硬度差不能太大圓錐銷用于固定不太重要，受力不大但同時(shí)需要軸向固定的零件，或作安全裝置用。由于在軸上鉆孔，對(duì)強(qiáng)度削弱較大，故對(duì)重載的軸不宜采用。有沖擊或振動(dòng)時(shí)可采用開(kāi)尾圓錐銷過(guò)盈配合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單對(duì)中性好，承載能力高，可同時(shí)起周向和軸向固定作用，但不宜用于常拆卸的場(chǎng)合。對(duì)于過(guò)盈量在中等以下的配合，常與平鍵聯(lián)接同時(shí)采用，以承受較大的交變、振動(dòng)和沖擊載荷降低軸上應(yīng)力集中的主要措施舉例結(jié)構(gòu)名稱簡(jiǎn)圖措施結(jié)構(gòu)名稱簡(jiǎn)圖措施圓角加大圓角半徑r/d＞0.1

減小直徑差D/d＜1.15～1.2圓角加大圓角半徑，設(shè)中間環(huán)加內(nèi)凹圓角加退刀圓角鍵槽底部加圓角花鍵增大花鍵直徑用圓盤(pán)銑刀花鍵加退刀槽橫孔盲孔改成通孔橫孔孔上倒角或滾珠輾壓橫孔壓人彈性小的襯套過(guò)盈配合輪轂上開(kāi)卸載槽過(guò)盈配合軸上開(kāi)卸載槽并輥壓減小輪轂端部厚度增大配合處直徑說(shuō)明Kσ──彎曲時(shí)的有效應(yīng)力集中系數(shù)圓柱形軸伸結(jié)構(gòu)尺寸(摘自GB/T1569-1990)注：1．直徑大于630～1250mm的軸伸直徑和長(zhǎng)度系列可參見(jiàn)原標(biāo)準(zhǔn)附錄A，本表未摘錄。

2．本表適用于一般機(jī)器之間的聯(lián)接并傳遞轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合。

3.本表的單位是mm。圓柱形軸伸結(jié)構(gòu)尺寸(摘自GB/T1569-1990)dL基本尺寸極限偏差長(zhǎng)系列短系列6j616—7j616—8j620—9j620—10j6232011j6232012j6302514j6302516j6402818j6402819j6402820j6503622j6503624j6503625j6604228j6604230j6805832k6805835k6805838k6805840k61108242k61108245k61108248k61108250k61108255m61108256m61108260m614010563m614010565m614010570m614010571m614010575m614010580m617013085m617013090m617013095m6170130100m6210165110m6210165120m6210165125m6210165130m6250200140m6250200150m6250200160m6300240170m6300240180m6300240190m6350280200m6350280220m6350280240m6410330250m6410330260m6410330280m6470380300m6470380320m6470380340m6550450360m6550450380m6550450400m6650540420m6650540440m6650540450m6650540460m6650540480m6650540500m6650540530m6800680560m6800680600m6800680630m6800680滑動(dòng)軸承的向心軸頸結(jié)構(gòu)尺寸代號(hào)名稱說(shuō)明d

a

b

r、r1

l軸頸直徑

軸肩（環(huán)）高度

軸環(huán)寬度

圓角半徑

軸頸長(zhǎng)度由計(jì)算確定，并按GB/T321－1980圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑

a≈（0.07～0.1）d，d+2a最好圓整為整數(shù)值

b≈1.4a

按零件倒角倒圓半徑標(biāo)準(zhǔn)取

l=l0+k+e+c

l0由軸承工作能力的需要定，e和k分別由熱膨脹量和安裝誤差確定，e按標(biāo)準(zhǔn)取，對(duì)于固定軸軸頸l=l0滑動(dòng)軸承的止推軸頸結(jié)構(gòu)尺寸代號(hào)名稱說(shuō)明代號(hào)名稱說(shuō)明D0軸直徑計(jì)算確定b軸環(huán)寬度