1、1 第十四章 轴与联轴器 工业设计机械基础 1 1 轴的分类和材料轴的分类和材料 2 2 轴的结构设计轴的结构设计 3 3 联轴器联轴器 第十第十四四章章 轴与联轴器轴与联轴器 2 第十四章 轴与联轴器 1 1、概述、概述 一、主要功用一、主要功用 二、分类二、分类 1、按承载分 1、支承轴上回转零件（如齿轮）2、传递运动和动力 转轴：工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴。心轴：工作中只承受弯矩而不承受扭矩的轴。传动轴：工作中只承受扭矩而不承受弯矩的轴。3 第十四章 轴与联轴器 转轴：工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴。如：减速器中的轴。该圆柱齿轮减速器中，两轴将承受来自轴承及齿轮处的横向力所产生的弯矩
2、，同时在齿轮与联轴器之间的轴段还将承受扭矩，故为转轴。4 第十四章 轴与联轴器 心轴：只承受弯矩而不承受扭矩的轴，根据工作时轴是否转动可分为：转动心轴：工作时仅承受弯矩且转动的轴。固定心轴：工作时仅承受弯矩且不转的轴。思考 1.自行车前轮轴属于哪种？2.火车车轮轴属于哪种？5 第十四章 轴与联轴器 自行车工作时前轮轮毂和滚珠一起相对于前叉和车轴转动，而车轴本身固定不动，且仅承受横向力产生的弯矩，故自行车前轮轴为固定心轴。6 第十四章 轴与联轴器 传动轴：工作中只承受扭矩而不承受弯矩的轴。汽车的传动轴用于将发动机的运动传递给汽车后桥，仅传递转矩，而不承受弯矩，故为传动轴。如：汽车中的传动轴。7
3、第十四章 轴与联轴器 2、按轴线形状分 直轴：各轴段轴线为同一直线。直轴按外形不同又可分为：阶梯轴：特点与光轴相反，常用于转轴。直轴一般为实心，若需在轴中装设其它零件或减小轴的质量，则可将轴制成空心的。光轴：形状简单，应力集中少，易加工，但轴上零件不易装配 和定位。常用于心轴和传动轴。一般d0/d=0.50.6，d0=0.625d时，强度18%，质量30%。制造费用，重要场合。8 第十四章 轴与联轴器 曲轴：各轴段轴线不在同一直线上，专用零件，主要用于内燃机中。9 第十四章 轴与联轴器 钢丝软轴：轴线可任意弯曲，传动灵活。钢丝软轴的绕制 三、轴的材料三、轴的材料 1、碳素钢：30、35、45、
4、50(正火或调质)，45应用最广。价廉，对应力集中不敏感，良好的加工性。2、中、低碳合金钢：强度高、寿命长，对应力集中敏感，用于重载、小尺寸的轴。10 第十四章 轴与联轴器 注意：钢材 种类 热处理 对其弹性模量E影响很小，问：当轴的刚度不足时，如何提高轴的刚度？用 热处理 合金钢 不能提高轴的刚度。结构 二、要求二、要求 1、轴与轴上零件要有确定的工作位置；2、受力合理轴结构有利于提高轴的强度和刚度；3、轴有良好的加工、装配工艺性、减少应力集中；2 2、轴的结构设计、轴的结构设计 一、目的一、目的 确定轴的尺寸、形状：d、l灵活性很大。11 第十四章 轴与联轴器 三、阶梯轴的结构设计三、阶梯
5、轴的结构设计 F 等强度 阶梯轴 1、拟定轴上零件装配方案 动画（平面flash,三维avi）组成 轴颈：装轴承处 尺寸=轴承内径；轴头：装轮毂处 直径与轮毂内径相当；轴身：联接轴颈和轴头部分；12 第十四章 轴与联轴器 13 第十四章 轴与联轴器 14 第十四章 轴与联轴器 装配方案的比较：15 第十四章 轴与联轴器 2、零件在轴上的固定（1）轴向固定 a）借助轴本身形状定位：轴肩、圆锥形轴头；b）借助挡圈、圆螺母、套筒等定位；注意：防止过定位 L轴段长度=B轮毂宽-(23)mm 保证轴上零件可靠定位：轴圆角半径r轴上零件倒角尺寸c轴肩高度h 或 轴圆角半径r 轴上零件圆角半径R轴肩高度h
6、16 第十四章 轴与联轴器（2）周向固定 键、花键、成形联接、弹性环联接、过盈、销等 轴毂联接 轴肩 定位轴肩：h=(0.070.1)d d：轴颈尺寸；非定位轴肩：h=(13)mm；固定方式 圆螺母与止动垫圈 弹性挡圈 17 第十四章 轴与联轴器 四、轴的结构工艺性设计四、轴的结构工艺性设计 1、需磨削的轴段：砂轮越程槽。3、轴端应有倒角：c45便于装配。4、装配段不宜过长。5、固定不同零件的各键槽应布置在同一母线上，以减少装夹次数。2、需切制螺纹的轴段：螺纹退刀槽。18 第十四章 轴与联轴器 3 3、联轴器、联轴器 联轴器联轴器：实现两轴的联接，并传递运动及转矩T。特点：两轴分离时，必须停机
7、。一、一、联轴器类型联轴器类型 种类繁多，按结构特性分：1、刚性联轴器刚性联轴器：各零件都是刚性的，且它们之间不能作相对运动，不具有补偿两轴相对偏移的能力。套筒联轴器套筒联轴器 凸缘联轴器凸缘联轴器 19 第十四章 轴与联轴器 xyxy轴向位移x径向位移y角位移综合位移x、y、2、挠挠性联轴器性联轴器：具有补偿两轴相对位移的能力，可分为无弹性元件挠性联轴器和有弹性元件挠性联轴器。20 第十四章 轴与联轴器 1）无弹性元件挠性联轴器：无弹性元件，不能缓冲减振，通过刚性元件相对运动补偿被连接两轴之间的相对移动。十字滑块联轴器十字滑块联轴器 万向联轴器万向联轴器 21 第十四章 轴与联轴器 角位移
8、径向位移 齿式联轴器齿式联轴器 22 第十四章 轴与联轴器 弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器 弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器 2）有弹性元件挠性联轴器：通过弹性元件的变形，不仅可补偿两轴间位移，还有缓冲、减振性能。梅花形联轴器梅花形联轴器 23 第十四章 轴与联轴器 二、二、选用原则选用原则 轴颈d大小：dmindmax范围 工作转速：nn 转矩T：Tc=KATTn（许用名义转矩）选型号（查手册）对中情况：严格：固定式；否则：可移式、弹性 载荷情况：平稳：刚性；否则：弹性；转速情况：n小：刚性；n大：弹性 环境情况：低温、高温时不能用非金属弹性元件 类型 24 第十四章 轴与联轴器 思考题思考题
9、 一、判断题 1、工作中只承受扭矩的轴为心轴。（）2、工作中只承受弯矩的轴为转轴。（）3、工作中既承受转矩又承受弯矩的轴为传动轴。（）4、当一根轴刚度不足时，可以通过热处理来提高刚度。（）5、当一根碳钢轴刚度不足时，改用合金钢仍不能提高其刚度。（）6、轴上固定不同零件的各键槽应按180度布置。（）7、在载荷平稳，工作时两轴有相对位移的场合宜采用刚性联轴器。（）8、在载荷变化较大，且两轴安装时不能严格对中的场合宜选用有弹性元件的挠性联轴器。（）25 第十四章 轴与联轴器 二、填空题 1、根据承载类型，自行车前轮轴为（）轴，减速器中的轴为（）轴，定滑轮轴为（）轴，货车底部从变速箱到后桥的轴为（）轴。2、当一根钢轴刚度不足时，应从（）方面采取措施。3、弹性柱销联轴、套筒联轴器、齿式联轴器、弹性套柱销联轴器、万向联轴器、凸缘联轴器、十字滑块联轴器、梅花联轴器中，（）为刚性联轴器，（）为无弹性元件挠性联轴器，（）为有弹性元件挠性联轴器。
