1、本章知识导读本章知识导读9.1 概概 述述9.1.1 轴的作用轴的作用一、按照承受载荷的不同，轴可分为：一、按照承受载荷的不同，轴可分为：同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。传动轴传动轴1端接变速器，端接变速器，2端接后桥齿轮系端接后桥齿轮系传动轴传动轴发动机后桥传动轴分析火车轮轴属于什么类型？分析火车轮轴属于什么类型？分析自行车轴属于什么类型？分析自行车轴属于什么类型？心轴心轴火车轮轴车厢重力 支撑反力转动心轴转动轴转动轴轴有实心轴、空心轴（车床的主轴）、曲轴、挠性钢丝轴和直轴。轴有实心轴、空心轴（车床的主轴）、曲轴、挠性钢丝轴
2、和直轴。直轴又可分为截面相等的光轴和截面分段变化的阶梯轴直轴又可分为截面相等的光轴和截面分段变化的阶梯轴曲轴曲轴阶梯轴阶梯轴光轴光轴挠性钢丝轴挠性钢丝轴曲轴曲轴转轴设计程序框图转轴设计程序框图 40Cr 35SiMn 制造工艺和装配工艺要求的并列链轮啮合来实现两半链轴器的联接。制造工艺和装配工艺要求特点：上述两种联轴器的动力通过弹性元件传递，缓和冲击、吸收振动。应用：常用于固定滚动轴承等的轴向定位轴上需磨削的轴段应设计出砂轮越程槽，需车制螺纹的轴段应有退刀槽应用：适用于轴向力很小，转速低的场合做回转运动的传动零件，如图所示减速器示意图中的齿轮、联轴器等，都是安装在轴上，并通过轴实现传动。对被联
3、接两轴间的各种相对位移有补偿能力，进一步分为：40Cr 35SiMn传动轴1端接变速器，2端接后桥齿轮系轴上零件的轴向定位、固定和周向固定（1）轴肩高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸；的并列链轮啮合来实现两半链轴器的联接。由于制造、安装或工作时零件的变形等原因，被联接的两轴不一定度能精确对中，因此会出现两轴之间的轴向位移、径向位移和角位移，或其组合。9.3 轴的结构设计轴的结构设计卷筒的轮毂结构MmaxMmaxh hh hh hh h常用的轴向固定措施还有常用的轴向固定措施还有:轴的一端可采轴的一端可采用轴端压板，如图（用轴端压板，如图（a）、套筒过长可采）、套筒过长可采用圆螺母，如图（用圆螺
4、母，如图（b）、受载较小时可采）、受载较小时可采用弹性挡圈，如图（用弹性挡圈，如图（c）、紧定螺钉如图）、紧定螺钉如图（d）所示和销钉等固定。）所示和销钉等固定。特点：定位可靠，结构简单，加工方便，可承受较特点：定位可靠，结构简单，加工方便，可承受较大的轴向力。大的轴向力。应用：应用：齿轮、带轮、联轴器、轴承等的轴向定位。齿轮、带轮、联轴器、轴承等的轴向定位。轴上间距不大的两零件的轴向定位。与滚动轴承组轴上间距不大的两零件的轴向定位。与滚动轴承组合时，套筒的厚度不应超过轴承内圈的厚度，以便合时，套筒的厚度不应超过轴承内圈的厚度，以便轴承拆卸。轴承拆卸。特点：定位可靠，装拆方便，可承受较大的轴向
5、力 由于切制螺纹使轴的疲劳强度下降 应用：常用于轴的中部和端部正确正确错误错误错误错误特点：结构简单紧凑，只能承受很小的轴向力。应用：常用于固定滚动轴承等的轴向定位应用：用于轴端零件的固定，特点：可承受剧烈振动和冲击。应用：适用于轴向力很小，转速低的场合特点：可承受很小的轴向力。心轴只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。轴的结构设计主要取决于轴在机器中的安装位置及形式，轴上零件的定位、固定以及联接方法，轴所承受的载荷，轴的加工工艺以及装配工艺要求等制造工艺和装配工艺要求两轴线的相对位移:轴向、径向、角度、综合。为了便于轴上零件的装拆，将轴制成阶梯轴。形状上应尽量减小应力集中；（2）认真检查轴以及轴上主
6、要传动零件工作位置的准确性、轴承的游隙变化并及时调整传递的转矩大、运转可靠、寿命长；（1）结构设计要求 轴应具有合理的结构形状和尺寸。轴的形状要力求简单，阶梯轴的级数应尽可能少，轴上各段的圆角半径、倒角等尺寸应尽可能统一，以利于加工和检验（2）键过长，无法装配；做回转运动的传动零件，如图所示减速器示意图中的齿轮、联轴器等，都是安装在轴上，并通过轴实现传动。搅拌机、增压机、有飞轮的压缩机 1.一、按照承受载荷的不同，轴可分为：已知：输出功率 P=15KW，转速n=280r/min,齿轮直径d=320mm,所受的作用力Ft=3197N,Fr=1200N,Fa=812N.a)普通平键、导向平键、滑键
7、b)半圆键返回c)楔键e)花键L=B-(1L=B-(13 3）mmmm轴套轴套L LB轴系结构改错轴系结构改错四处错误四处错误正确答案正确答案在轴的结构设计完成后，要验算其强度，对于一般钢制的转轴，按第三强度理论校核抗弯扭合成强度.计算转矩=工作情况系数名义转矩对中性？转速?转矩？载荷平稳性？做回转运动的传动零件，如图所示减速器示意图中的齿轮、联轴器等，都是安装在轴上，并通过轴实现传动。（2）键过长，无法装配；传递的转矩大、运转可靠、寿命长；发电机、小型通风机、小型离心机 1.应用：齿轮、带轮、联轴器、轴承等的轴向定位。轴的结构及各部分名称转轴同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。织布机、水泥
8、搅拌机、拖拉机 1.被联接的两轴不能精确对中轴上零件的轴向定位、固定和周向固定两轴线的相对位移:轴向、径向、角度、综合。压延机、重型初轧机、无飞轮活塞泵 3.1、按扭转强度初步估算最小轴径。2、轴的结构设计（确定轴各段的直径和长度）3、按弯扭合成强度校核轴的强度 1.0)(1322beedTMWM33 2.01055.9 2.063nPCnPTdT设计如图所示斜齿轮减速设计如图所示斜齿轮减速器输出轴。器输出轴。已知：输出功率 P=15KW，转速n=280r/min,齿轮直径d=320mm,所受的作用力Ft=3197N,Fr=1200N,Fa=812N.齿轮的轮毂宽度为80mm。对于圆截面传动轴
9、，其抗扭强度条件为33 2.01055.9 2.063nPCnPTdT 为了减少键槽对轴的削弱，可按以下方式修正轴径为了减少键槽对轴的削弱，可按以下方式修正轴径有一个键槽有两个键槽轴径d100mm轴径增大3%轴径增大7%轴径d100mm轴径增大5%7%轴径增大10%15%1）d，轴环宽度b1.保证轴上零件压紧可靠，轴上零件宽度应大于相配轴段长度。结构：利用一条公用的双排链条同时与两个齿数相同被联接两轴间的各种相对位移无补偿能力，故对两轴对中性的要求高。已知：输出功率 P=15KW，转速n=280r/min,齿轮直径d=320mm,所受的作用力Ft=3197N,Fr=1200N,Fa=812N.
10、织布机、水泥搅拌机、拖拉机 1.特点：定位可靠，结构简单，加工方便，可承受较大的轴向力。传动轴只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。传递的转矩大、运转可靠、寿命长；（3）键过长，无法装配；（4）套筒高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸；对于阶梯轴常设计成两端小中间大的形状，以便于零件从两端装拆压延机、重型初轧机、无飞轮活塞泵 3.轴上零件的轴向定位、固定和周向固定的并列链轮啮合来实现两半链轴器的联接。22VhMMM22aTMMe1.0)(1322beedTMWM532 2 联轴器和离合器联轴器和离合器 联轴器和离合器主要是用于轴与轴间的联接，联轴器和离合器主要是用于轴与轴间的联接，使两根轴一起旋转并传
11、递扭矩。使两根轴一起旋转并传递扭矩。两者的区别：两者的区别：联轴器和离合器均已标准化了，应用联轴器和离合器均已标准化了，应用时根据需要选用。时根据需要选用。类型？型号？类型？型号？安全联轴器与离合器安全联轴器与离合器-机器工作时，若转矩超过规定值，即机器工作时，若转矩超过规定值，即可自行断开或打滑，可自行断开或打滑，以保证机器中的主要零件不因过载而损坏；以保证机器中的主要零件不因过载而损坏；特殊功用的联轴器与离合器特殊功用的联轴器与离合器用于某些特殊要求处，如：在用于某些特殊要求处，如：在一定的回转方向或达到一定转速时，联轴器或离合器即可自动一定的回转方向或达到一定转速时，联轴器或离合器即可自
12、动接合或分离等；接合或分离等；54由于制造、安装或工作时零件的变形由于制造、安装或工作时零件的变形等原因，被联接的两轴不一定度能精等原因，被联接的两轴不一定度能精确对中，因此会出现两轴之间的轴向确对中，因此会出现两轴之间的轴向位移、径向位移和角位移，或其组合。位移、径向位移和角位移，或其组合。55被联接两轴间的各种相对位移无补偿能力，故对两被联接两轴间的各种相对位移无补偿能力，故对两轴对中性的要求高。当两轴有相对位移时，会在结构内引起附加轴对中性的要求高。当两轴有相对位移时，会在结构内引起附加载荷。这类联轴器的结构比较简单。载荷。这类联轴器的结构比较简单。56 传递的转矩大、运转可靠、寿命长；
13、对冲击载荷较敏感、传递的转矩大、运转可靠、寿命长；对冲击载荷较敏感、要求两轴对中。适用于两轴严格对中的场合。要求两轴对中。适用于两轴严格对中的场合。联轴器联轴器刚性刚性挠性挠性凸缘联轴器凸缘联轴器 套筒联轴器套筒联轴器 夹壳联轴器夹壳联轴器盘销联轴器盘销联轴器 滑块联轴器滑块联轴器 万向联轴器万向联轴器弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器弹性圆盘联轴器弹性圆盘联轴器 金属弹性元件挠性联轴器金属弹性元件挠性联轴器 具有缓冲、吸振性；强度低、寿命短。适用于频繁启动、具有缓冲、吸振性；强度低、寿命短。适用于频繁启动、高速及双向运转的场合。高速及双向运转的场合。无弹性元件无弹性元件有弹性元件有弹性元件57
14、套筒联轴器套筒联轴器 凸缘联轴器凸缘联轴器60夹壳联轴器夹壳联轴器滑块联轴器滑块联轴器 万向联轴器万向联轴器64潘存云教授研制结构：结构：利用一条公用的双排链条同时与两个齿数相同利用一条公用的双排链条同时与两个齿数相同 的并列链轮啮合来实现两半链轴器的联接。的并列链轮啮合来实现两半链轴器的联接。特点：结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、成本低廉。特点：结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、成本低廉。结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、成结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、成本低廉，有一定的补偿性能和缓冲性能。本低廉，有一定的补偿性能和缓冲性能。因链
15、条的套筒与链轮之间存在间隙，不适于逆向传动和启因链条的套筒与链轮之间存在间隙，不适于逆向传动和启动频繁或立式轴传动。同时受离心力的影响不适于高速传动。动频繁或立式轴传动。同时受离心力的影响不适于高速传动。65尼龙销尼龙销挡板挡板cc销与挡板之间留有间隙销与挡板之间留有间隙潘存云教授研制c圆柱孔圆柱孔圆锥孔圆锥孔68二、二、联轴器的选择联轴器的选择1.1.根据工作条件确定类型根据工作条件确定类型 对中性？转速对中性？转速?转矩？转矩？载荷平稳性？载荷平稳性？2.2.由轴径由轴径d d、转矩、转矩T T、转速、转速n n 确定型号确定型号TKTAj计算转矩计算转矩=工作情况系数工作情况系数 名义转
16、矩名义转矩原则原则TTCnn表表18-1 工作情况系数工作情况系数K原动机原动机 (K)发电机、小型通风机、小型离心机发电机、小型通风机、小型离心机 1.3 1.5 1.8 2.2 透平压缩机、木工机械、输送机透平压缩机、木工机械、输送机 1.5 1.7 2.0 2.4搅拌机、增压机、有飞轮的压缩机搅拌机、增压机、有飞轮的压缩机 1.7 1.9 2.2 2.6织布机、水泥搅拌机、拖拉机织布机、水泥搅拌机、拖拉机 1.9 2.1 2.4 2.8挖掘机、起重机、碎石机、造纸机械挖掘机、起重机、碎石机、造纸机械 2.3 2.5 2.8 3.2电动机电动机 多缸多缸 双缸双缸 单缸单缸汽轮机汽轮机 内
17、燃机内燃机 内燃机内燃机 内燃机内燃机工工 作作 机机压延机、重型初轧机、无飞轮活塞泵压延机、重型初轧机、无飞轮活塞泵 3.1 3.3 3.6 4.0K 为工作情况系数。为工作情况系数。T 为轴的名义扭矩。为轴的名义扭矩。具有缓冲、吸振性；（2）工作能力要求 轴应具有足够的疲劳强度，对于某些特殊用途的轴，还应有刚度、振动稳定性等方面的要求（4）套筒高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸；结构特点：外观与凸缘联轴器相似，用带橡胶弹性套的柱销联接两个半联轴器。传递的转矩大、运转可靠、寿命长；（3）轴头长度太长（轮毂长度过短），轮毂定位不准确；5 2.（3）在工作中，尽量使轴避免承受过量载荷和冲击载荷，
18、并保证润滑，从而保证轴的疲劳强度（3）球墨铸铁 耐磨、价格低，但可靠性较差，一般用于形状复杂的轴 安全联轴器与离合器-机器工作时，若转矩超过规定值，即可自行断开或打滑，以保证机器中的主要零件不因过载而损坏；联轴器和离合器主要是用于轴与轴间的联接，使两根轴一起旋转并传递扭矩。轴肩高度不能妨碍零件的拆卸因为它是一个非标准零件，所以轴的设计工作非常重要。对尺寸较大的轴颈和轴端，还可采用热喷涂（或喷焊）进行修复。有弹性元件挠性联轴器：因联轴器中装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。72牙嵌离合器牙嵌离合器 摩擦离合器摩擦离合器自动离合器自动离合器安全离合器安全离合器磁粉离
19、合器磁粉离合器定向离合器定向离合器单盘式离合器单盘式离合器 片式离合器片式离合器离合器离合器牙嵌离合器牙嵌离合器 74单盘式离合器单盘式离合器 75片式离合器片式离合器76摩擦式安全离合器摩擦式安全离合器77剪销安全联轴器剪销安全联轴器拉杆安全联轴器拉杆安全联轴器剪破式联轴器剪破式联轴器一、按照承受载荷的不同，轴可分为：一、按照承受载荷的不同，轴可分为：同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。40Cr 35SiMn 应用：适用于轴向力很小，转速低的场合特点：可承受很小的轴向力。发电机、小型通风机、小型离心机 1.3 3.分力，并求出水
20、平面和垂直面的支点反力。做回转运动的传动零件，如图所示减速器示意图中的齿轮、联轴器等，都是安装在轴上，并通过轴实现传动。两轴线的相对位移:轴向、径向、角度、综合。表18-1 工作情况系数K做回转运动的传动零件，如图所示减速器示意图中的齿轮、联轴器等，都是安装在轴上，并通过轴实现传动。应用：常用于固定滚动轴承等的轴向定位因此，轴的主要功用就是支承零件并传递运动和动力。保证轴上零件压紧可靠，轴上零件宽度应大于相配轴段长度。应用：齿轮、带轮、联轴器、轴承等的轴向定位。织布机、水泥搅拌机、拖拉机 1.轴上零件的轴向定位、固定和周向固定因此，轴的材料要求具有较好的强度、韧性，与轴上零件有相对滑动的部位还
21、应具有较好的耐磨性L=B-(13）mm83潘存云教授研制结构：结构：利用一条公用的双排链条同时与两个齿数相同利用一条公用的双排链条同时与两个齿数相同 的并列链轮啮合来实现两半链轴器的联接。的并列链轮啮合来实现两半链轴器的联接。特点：结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、成本低廉。特点：结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、成本低廉。结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、成结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、成本低廉，有一定的补偿性能和缓冲性能。本低廉，有一定的补偿性能和缓冲性能。因链条的套筒与链轮之间存在间隙，不适于逆向传动和启因链条的套筒与链轮之间存在间隙，不适于逆向传动和启动频繁或立式轴传动。同时受离心力的影响不适于高速传动。动频繁或立式轴传动。同时受离心力的影响不适于高速传动。84牙嵌离合器牙嵌离合器 摩擦离合器摩擦离合器自动离合器自动离合器安全离合器安全离合器磁粉离合器磁粉离合器定向离合器定向离合器单盘式离合器单盘式离合器 片式离合器片式离合器离合器离合器牙嵌离合器牙嵌离合器 85单盘式离合器单盘式离合器
