1、 轴课题四课题四 轴轴任务任务 认识轴的结构认识轴的结构1.掌握轴的功用、分类；2.掌握轴的结构组成；3.了解轴的结构设计方法；4.熟悉轴的常用材料及热处理。任务任务 认识轴的结构认识轴的结构 指出图4-4-1所示数控车床主轴各段的结构名称，并说明带轮是如何实现轴向和周向固定的。任务引入任务引入轴是组成机器的重要零件之一。轴的功用主要是支撑回转零件及传递运动和动力。其结构应满足轴上零件的定位和工作要求，确保运动和动力的准确传递，即轴的结构取决于轴上零件的定位和固定，还要考虑其加工工艺和轴上零件的装配工艺。本任务主要学习轴的结构组成和轴上零件的固定方法。任务分析任务分析任务任务 认识轴的结构认识
2、轴的结构轴是组成机器的重要零件之一。轴的功用主要是支撑回转零件及传递运动和动力。一、轴的分类一、轴的分类1.按轴的轴线形状分类根据轴线几何形状不同，轴可分为直轴、曲轴和挠性轴。直轴按其外形不同，又可分为光轴和阶梯轴；按心部结构不同，还可分为实心轴和空心轴。曲轴可用来传递往复运动，在内燃机、空压机中应用比较广泛；挠性轴(见图4-4-4)可将旋转运动灵活地传到所需要的任何位置；直轴是最基本的一种轴，我们主要讨论直轴。相关知识相关知识任务任务 认识轴的结构认识轴的结构一、轴的分类一、轴的分类1.按轴的轴线形状分类任务任务 认识轴的结构认识轴的结构一、轴的分类一、轴的分类1.按轴的轴线形状分类任务任务
3、 认识轴的结构认识轴的结构一、轴的分类一、轴的分类1.按轴的轴线形状分任务任务 认识轴的结构认识轴的结构一、轴的分类一、轴的分类2.按轴所承受的载荷情况分按轴所承受的载荷性质不同可分为心轴、传动轴和转轴。工作中只承受弯矩，不传递转矩的轴称为心轴(见图4-4-5)，按其是否与轴上零件一起转动，又可分为转动心轴和固定心轴；传动轴(见图4-4-6)主要承受转矩，不承受弯矩或能承受较小的弯矩；工作中既承受弯矩又承受转矩的轴称为转轴(见图4-4-7)。转轴是机器中最常见的轴，通常简称为轴。任务任务 认识轴的结构认识轴的结构一、轴的分类一、轴的分类2.按轴所承受的载荷情况分任务任务 认识轴的结构认识轴的结
4、构一、轴的分类一、轴的分类2.按轴所承受的载荷情况分任务任务 认识轴的结构认识轴的结构一、轴的分类一、轴的分类2.按轴所承受的载荷情况分任务任务 认识轴的结构认识轴的结构二、轴的结构组成二、轴的结构组成轴主要由轴颈、轴头和轴身三部分组成(见图4-4-8)。任务任务 认识轴的结构认识轴的结构三、轴的结构设计三、轴的结构设计对轴的结构进行设计，主要是确定轴的结构形状和尺寸。影响轴的结构与尺寸的因素很多，设计轴时要全面综合地考虑各种因素。但无论有何种具体因素，轴的结构都应满足以下条件：轴和装在轴上的零件要有确定的工作位置；轴上的零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。任务任务 认识轴的结构
5、认识轴的结构三、轴的结构设计三、轴的结构设计1.轴上零件的固定和定位 （1）轴上零件的轴向固定和定位。为防止轴上零件沿轴向移动，应对它们进行轴向固定和定位。常用的固定方法有：轴肩和轴环、套筒、圆螺母和止动垫圈、弹性挡圈、圆锥面和轴端挡圈、紧定螺钉、销连接等。此外，轴承端盖常用来做整个轴的轴向定位。任务任务 认识轴的结构认识轴的结构三、轴的结构设计三、轴的结构设计1.轴上零件的固定和定位 (2)轴上零件的周向固定 周向固定的目的主要是为了传递转矩和防止零件与轴产生相对转动。一般采用键、销连接、紧定螺钉及过盈配合等连接方式。任务任务 认识轴的结构认识轴的结构三、轴的结构设计三、轴的结构设计2.各轴
6、段直径和长度的确定轴上零件的装配方案和定位方法确定之后，轴的基本形状就确定下来了。轴的直径大小应该根据轴所承受的载荷来确定。在实际设计中，通常是先根据传递转矩和转速的大小，按扭矩强度条件初步估算轴的直径(计算公式可查阅相关设计手册)，并将这一估算值作为轴受扭段的最小直径。然后可按轴上零件的装配方案和定位要求，逐步确定各轴段的直径，并根据轴上零件的轴向尺寸、各零件的相互位置关系以及零件装配所需的安装和调整空间，确定轴的各段长度。任务任务 认识轴的结构认识轴的结构三、轴的结构设计三、轴的结构设计2.各轴段直径和长度的确定 具体工作时需注意以下几个问题：(1)有配合要求的轴段直径 应取标准值(见表4
7、-4-3)，非配合轴段的直径允许为非标准值，但最好取为整数。(2)安装标准零、部件(如轴承、联轴器等)处的轴段直径，必须符合相应的标准尺寸系列。(3)轴上的螺纹直径应符合标准。任务任务 认识轴的结构认识轴的结构任务任务 认识轴的结构认识轴的结构(4)用做定位和固定的轴肩或轴环，其高度应满足表4-4-1中的要求；非定位轴肩的高度一般取a 12mm。(5)轴上与传动零件相配合部分 的轴段长度，应比轮毂长度略短23mm，以保证零件轴向定位可靠。(6)若在轴上装有滑移的零件，应该考虑零件的滑移距离。(7)轴上各零件之间应该留有适当的间隙，以防止运转时相碰。三、轴的结构设计三、轴的结构设计2.各轴段直径
8、和长度的确定三、轴的结构设计三、轴的结构设计3.轴的结构工艺性(1)装配工艺性。阶梯轴的直径应该是中间大，两端小，以便于轴上零件的装拆。(2)加工工艺性。1)轴端应加工倒角，轴颈(或轴头)与轴肩(或轴环)的过渡部位应有过渡圆角，并尽可能使倒角大小一致和圆角半径尺寸相同，以便于加工。2)若轴上需要切制螺纹或进行磨削时，应有螺纹退刀槽或砂轮越程。3)为了减少装夹工件的次数，同一轴上不同轴段的键槽应布置在轴的同一母线上。4)装配段不宜太长。任务任务 认识轴的结构认识轴的结构任务实施任务实施1.认识主轴各段的结构名称 由图4-4-1可知，MJ-50数控车床主轴为空心直轴，轴上安装轴承的两段称为轴颈，安
9、装带轮段称为轴头，其余各段为轴颈与轴头的连接部分，称为轴身。2.分析带轮的轴向与周向固定方法 (1)轴向固定。带轮右端与轴承之间采用轴承挡圈定位(兼有密封作用)，左端采用锁紧螺母固定(旋入螺钉后起到防松作用)。(2)周向固定。采用平键连接达到周向固定。任务任务 认识轴的结构认识轴的结构一、轴的常用材料及热处理一、轴的常用材料及热处理 轴的材料品种很多，主要根据轴的强度、刚度、耐磨性以及加工、热处理等要求来选择。通常多用碳素钢、合金钢或球墨铸铁。钢轴的毛坯一般用轧制的圆钢，重要的轴采用锻制毛坯。知识链接知识链接任务任务 认识轴的结构认识轴的结构一、轴的常用材料及热处理一、轴的常用材料及热处理 碳
10、素钢价格低廉，对应力集中敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，提高其耐磨性和抗疲劳强度，加工工艺性好，故应用最广。一般用途的轴，多用含碳量为0.25%0.5%的优质碳素钢，尤其是45钢。对于不重要或受力较小的轴也可用Q235、Q275等普通碳素结构钢。知识链接知识链接 减速器输出轴的材料应具有较好的强度、韧性及耐磨性，通常选用45钢并经适当热处理即能满足使用要求。任务任务 认识轴的结构认识轴的结构一、轴的常用材料及热处理一、轴的常用材料及热处理 合金钢具有比碳素钢更好的力学性能和热处理性能，但对应力集中敏感性高，且价格较高，多用于对强度和耐磨性有特殊要求的轴。因此，对于传递功率大而又受到空间限
11、制，要求截面尺寸较小或耐磨性较高的轴，可采用合金钢并进行相应的热处理。如 20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢，经渗碳淬火处理后可提高耐磨性；20CrMoV、38CrMoAl等合金钢，有良好的高温力学性能，常用于在高温、高速和重载条件下工作的轴。由于在一般工作温度下，各种碳素钢和合金钢的弹性模量相差不大，故不能试图通过选用合金钢来提高轴的刚度。知识链接知识链接任务任务 认识轴的结构认识轴的结构一、轴的常用材料及热处理一、轴的常用材料及热处理 球墨铸铁成本低，易铸造成形，吸振性、耐磨性好，对应力集中的敏感性也较低。但可靠性低，品质难控制，常用于形状复杂的凸轮轴、曲轴等。知识链接知识链接任务任务 认识轴的结构认识轴的结构
