機械基礎(chǔ)（第2版） 課件 11－5軸

第十一章軸系零件第五節(jié)軸【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．了解軸的作用與種類。2．掌握軸上各段的名稱和軸徑的選用。3．掌握軸的結(jié)構(gòu)基本要求。4．熟悉軸上零件的軸向固定。5．熟悉軸上零件的周向固定。6．熟悉軸的結(jié)構(gòu)工藝性。一、軸的作用和種類軸是機械產(chǎn)品中的重要零件之一，其功用主要是用來支承旋轉(zhuǎn)零件(如齒輪、帶輪、鏈輪等)、傳遞運動和轉(zhuǎn)矩、承受載荷，以及保證裝在軸上的零件具有確定的工作位置和具有一定的回轉(zhuǎn)精度

1．軸的種類（1）按軸線幾何形狀分

按軸線幾何形狀不同，軸可分為直軸、曲軸和撓性軸直軸按外形分有光軸和階臺軸兩種。光軸形狀簡單，加工方便，但軸上零件不易定位和裝配；階臺軸各截面直徑不等，便于零件的安裝和固定，因此應(yīng)用廣泛。軸一般制成實心的，但為減輕重量或滿足工作要求（如需在軸中心裝設(shè)其他零件或通過潤滑油）時，可將軸制成空心的，如車床的主軸等（2）按所受載荷性質(zhì)分

按軸所受載荷性質(zhì)不同，可分為心軸、轉(zhuǎn)軸和傳動軸三種1)心軸

用來支承回轉(zhuǎn)零件，只承受彎曲作用而不傳遞動力的軸稱為心軸，按其軸線是否轉(zhuǎn)動，心軸又可分為轉(zhuǎn)動心軸和固定心軸兩種2）轉(zhuǎn)軸既支承回轉(zhuǎn)零件又傳遞動力，同時承受彎曲作用和扭轉(zhuǎn)作用的的軸稱為轉(zhuǎn)軸，

3）傳動軸

用來傳遞動力，只承受扭轉(zhuǎn)作用，不承受彎曲作用或彎曲作用很小的軸

傳動軸2．軸的材料及選擇軸常用材料有碳素鋼、合金鋼、球墨鑄鐵

碳素鋼價格低廉，對應(yīng)力集中敏感性低，機械性能也較好，應(yīng)用最為廣泛。常用牌號有35、45、50鋼，其中最常用的是45鋼。為提高軸的綜合機械性能，可采用調(diào)質(zhì)處理合金鋼具有更高的機械性能和更好的淬火性能，但對應(yīng)力集中較敏感，且價格較高，多用于要求減輕重量、提高軸頸耐磨性及在高溫或低溫條件下工作的軸球墨鑄鐵成本低、易鑄造成形、吸振性好、耐磨性好，對應(yīng)力集中敏感性低，適用于制造形狀復(fù)雜的軸,軸的毛坯一般用軋制的圓鋼或鍛件，重要的軸采用鍛造毛坯，批量大的采用模鍛軸的毛坯一般用軋制的圓鋼或鍛件，重要的軸采用鍛造毛坯，批量大的采用模鍛。二、軸上各段的名稱和軸的尺寸1．軸的結(jié)構(gòu)和名稱軸主要由軸頸和軸身組成軸頸又分為支承軸頸和配合軸頸兩種，軸上和軸承配合的部分稱為支承軸頸；軸上安裝傳動零件的部分稱為配合軸頸（又稱工作軸頸或軸頭）；連接軸頸的部分稱為軸身。用作零件軸向固定的臺階部分稱為軸肩，環(huán)形部分稱為軸環(huán)

2．軸徑的選用軸的各部分直徑應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)直徑系列，支承軸頸直徑還應(yīng)符合軸承內(nèi)徑系列。軸上螺紋或花鍵部分的直徑應(yīng)符合螺紋或花鍵的標(biāo)準(zhǔn)

最小軸徑的確定有兩種方法:

（1）根據(jù)強度計算軸徑的強度計算公式式中計算出的d值，還需按標(biāo)準(zhǔn)直徑系列圓整，作為軸最小直徑

（2）用經(jīng)驗式進行估算

一般減速器中，高速輸入軸的軸徑，可依據(jù)與其相連接的電動機軸的直徑d0來估算，經(jīng)驗公式

d=(0.8～1.2)d0

低速軸的軸徑可按同級齒輪副的中心距a來估算，經(jīng)驗公式

d=(0.3～0.4)a估算后的軸徑，也應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)直徑系列進行圓整。三、軸的結(jié)構(gòu)基本要求滿足以下三個方面的要求：1．安裝軸上的零件，要能牢固而可靠的相對固定；2．軸的結(jié)構(gòu)要便于加工和盡量避免或減小應(yīng)力集中；3．軸上零件要便于安裝和拆卸。四、軸上零件的軸向固定軸上零件軸向固定的目的是保證零件在軸上有確定的軸向位置，防止零件作軸向移動，并能承受軸向力。常用的軸向固定方法有:軸肩、軸環(huán)、圓錐面，以及采用軸端擋圈、軸套、圓螺母、彈性擋圈等五、軸上零件的周向固定軸上零件周向固定的目的:傳遞轉(zhuǎn)矩及防止零件與軸產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動。常采用鍵聯(lián)接和過盈配合等。

1．用鍵作周向固定

特點:結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，裝拆方便，對中性好，應(yīng)用:用于較高精度、較高轉(zhuǎn)速及受沖擊或變載荷作用的固定連接。半圓鍵作周向固定，對中性好，自位性好，承載能力小，用于錐形軸連接。楔鍵聯(lián)接作周向固定，對中性差，傳遞轉(zhuǎn)矩的同時，還能承受一定的單方向軸向力?；ㄦI聯(lián)接作周向固定，對中性與導(dǎo)向性均好，承載能力高，但成本高。2．用過盈配合作周向固定

特點:結(jié)構(gòu)簡單，對軸的削弱小，對中性好，能承受較大的載荷和有較好的抗沖擊性能，同時具有軸向固定和周向固定功能.主要缺點是不宜拆卸應(yīng)用:不拆卸的軸與輪轂的連接

承載能力取決于過盈量的大小，過盈量小的配合采用壓入法裝配，過盈量大的采用溫差法裝配。對于對中性要求高、承受較大振動和沖擊載荷的周向固定，可采用鍵聯(lián)接與過盈配合組合的固定方法，以傳遞大的轉(zhuǎn)矩及使軸上零件的周向固定更加牢固

3．其他方法作周向固定

傳遞的載荷很小時，可以用圓錐銷或緊定螺釘作周向固定。這兩種方法均兼有軸向固定的作用圓錐銷固定緊定螺釘固定六、軸的結(jié)構(gòu)工藝性為方便軸的制造、軸上零件的裝配和使用維修，確定軸的結(jié)構(gòu)時，會從工藝角度提出一些相應(yīng)要求，即軸的結(jié)構(gòu)工藝性要求

1．階臺軸的直徑應(yīng)該是中間大，兩端小，由中間向兩端依次遞減，以便于軸上零件的裝拆

2．軸肩或軸環(huán)定位時，其高度必須小于軸承內(nèi)圈端部的厚度以便于軸承拆卸。3．裝配段不宜太長，以減少精加工面及便于軸承的裝拆

4．軸端、軸頸與軸肩(或軸環(huán))的過渡部位應(yīng)有倒角或過渡圓角，以便于軸上零件的裝配，并減小應(yīng)力集中軸肩(或軸環(huán))的過渡圓角半徑應(yīng)小于軸上安裝零件內(nèi)孔的倒角高度或圓角半徑，以保證軸上零件端面可靠貼合軸肩端面。軸上有多處圓角和倒角時，應(yīng)盡可能使圓角半徑相同和倒角大小一致，以減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù)。

5．用套筒、圓螺母、軸端擋圈作軸向固定時，一般裝配零件的軸頭長度應(yīng)比零件的輪轂長度短2～3mm，以確保軸上零件固定可靠軸頭長度小于軸上輪轂寬度6．使用平鍵聯(lián)接時，對于同一軸上軸徑相差不大的鍵槽，應(yīng)盡可能采用同一規(guī)格的鍵槽尺寸，并盡可能布置在同一條母線上，以利于加工

7．軸上有螺紋時，應(yīng)有退刀槽，便于螺紋車刀退出；需要磨削的階臺軸，應(yīng)留有越程槽

螺紋退刀槽砂輪越程槽8．當(dāng)軸上裝有質(zhì)量較大的零件或與軸頸過盈配合的零件時，其裝入端應(yīng)加工出半錐角為10°的導(dǎo)向錐面，以便于裝配9．為了便于軸的加工及保證軸的精度，必要時應(yīng)設(shè)置中心孔。

思考與練習(xí)1．在機械產(chǎn)品中，軸有哪些功用?2．心軸、轉(zhuǎn)軸和傳動軸的應(yīng)用特點是什么?試各舉一應(yīng)用實例。3．軸上零件軸