1、11-1 概 述11-2 轴的结构设计11-3 轴的强度计算第十一章 轴11-4 轴的刚度计算11-5 轴的振动与临界转速11-1 概述 1一、轴的用途及 分类11-1 概 述轴的 功用 ： 1）支承回转件； 2）传递运动和动力。 按所受载荷的不同，分为： 按轴线形状的不同，轴可分：图例转 轴 同时 承受弯矩和扭矩 的轴，如减速器的轴。心 轴 只 承受弯矩 的轴，如火车车轮轴。传动轴 只 承受扭矩 的轴，如汽车的传动轴。可以随意弯曲，把回转运动灵活地传到任意空间位置。曲轴直轴钢丝软轴 ：光轴阶梯 轴实心轴空心轴:有特殊要求时，如航空发动机的主轴。转动心轴固定心轴示例示例概述 3二、轴设计的主要
2、内容 轴的设计过程：根据轴上零件的安装、固定及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构和尺寸。校核轴的强度、刚度和振动稳定性等。结构设计：承载能力计算：轴的设计包括：选材料验算合格 ?结 束yesno轴的承载能力计算估算轴的直径轴的结构设计轴的概述合金钢比碳钢有更高的强度 和 更好的淬火性能 。一般情况下用碳钢，重要的轴用合金钢。概述 2轴的概述三、轴的材料毛坯多用圆钢或锻件。轴的常用材料及其主要力学特性表 合金钢代替碳钢并不能提高轴的刚度。碳钢合金钢钢球墨铸铁： 用于外形复杂的轴。价廉、吸振性和耐磨性好，对应力集中的敏感性较低，但是质较脆。正火调质淬火 等钢轴常用热处理（见表 11 1）
3、11-2 轴的结构设计 1轴的结构设计：即确定轴的合理形状和全部结构尺寸。11-2 轴的结构设计轴的结构设计应该保证 ： 便于轴上零件的装拆和调整； 轴应具有良好的制造工艺性等。一、轴的各部名称及其功能轴上 安装轮毂 的轴段。轴上 安装轴承 的轴段。1） 轴头 ：2） 轴颈 ：3） 轴肩 ：轴上零件的装配过程示例定位轴肩：非定位轴肩 ：用于确定轴上零件位置的轴肩。为便于安装零件而设计的轴肩。二、 拟定轴上 零件的装配方案 轴上零件的装配方案不同，则轴的结构形状也不相同。 轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；轴的结构示例三、轴的结构工艺性 在满足使用要求的前提下，轴的结构越简单越好。轴上应设计
4、加工和装配所需要的 倒角 、螺纹 退刀槽 和 砂轮越程槽 等。 不同轴段的键槽应设计在同一母线上 。详细说明四、轴上零件的定位和固定 定位 是指安装时保证轴上零件有准确的轴向位置。定位方法 ： 轴肩 和 套筒 示例定位轴肩 的高度 h、轴肩圆角半径 r 和轮毂孔圆角半径 R 之间应满足： r R （或倒角 C） h 见 图 11 10轴的结构设计 21） 估算的轴径 作为 轴上最细处的直径 。轴的结构设计 3轴上零件的固定 轴向固 定 方法：详细介绍轴肩套筒轴端挡圈圆螺母弹性挡圈等周向固定 方法： 键 、 花键 、 销 、 紧定螺钉 以及 过盈配合 等。五、各轴段直径和长度的确定 1. 直径的
5、确定原则轴的结构设计（见图 11 11）轴的结构设计六、提高轴强度的常用措施 详细说明轴的结构设计 41） 轴头的长度应比轮毂的宽度小 2 3mm ， 以保证固定可靠。2） 轴颈的长度一般等于轴承的宽度。2. 长度的确定原则5） 为便于零件的装拆而设计的 非定位轴肩 高度（ 半径差 ） h 1 2mm。 2） 与标准件配合的轴径应 根据标准件的尺寸设计 。4） 滚动轴承的定位轴肩，应 小于轴承内圈的厚度 。3） 定位轴肩 的高度（ 半径差 ） h（ 0.07 0.1） d 1 2mm 。（见 图 11 13）（见 图 11 14）（见 图 11 15）1） 改进轴的结构以 减小应力集中2） 改
6、善轴的表面质量 以提高轴的疲劳强度3） 改进轴上零件的结构以 减小轴的载荷4） 合理布置轴上零件 以减小轴的载荷11-3 轴的强度计算 1 11-3 轴的强度计算结构设计结束之后，对轴进行适当简化，并进行受力分析，计算出轴所受的载荷，即可对轴进行校核计算。一、轴的力学计算简图简化时需做下列工作：1）将轴简化为一简支梁。2）确定轴上支反力的位置。4）确定作用在轴上的转矩位置。（见 图 11 16）3）确定轴上零件所受力的大小、方向和作用点。 （见 图 11 17）轴的强度计算 211-3 轴的强度计算1转矩法这种方法用于 只受转矩或主要受转矩作用 轴的强度计算。通常按这种方法 估算转轴的直径 。实心轴的直径为： 扭转强度条件 为：考虑到键槽的影响，应适当加大轴径：式中： C计算常数 ，见 表 11 3。许用扭应力 ，见 表 11 3。有 1个键槽，轴径加大 4；有 2个键槽，轴径加大 7；二、轴的强度计算
