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第十章 轴及轴毂联接 10-1概述 10-2轴的结构设计 10-3轴的设计计算 10-4轴毂联接 10-1概述 轴是组成机器的重要零件之一。轴的主用功用是支承旋转零件并传递运动和动力，同时，它又通过轴承和机架联接。 10-1-1轴的分类 按轴的受载情况可分为传动轴、心轴和转轴。 (1)传动轴。只承受转矩、不承受弯矩或受很小弯矩的轴。如图10-1所示为汽车的传动轴。 (2)心轴。通常指只承受弯矩而不承受转矩的轴。心轴按其是否转动可分为转动心轴和固定自轴。如图10-2 (a)所示为车辆的转动心轴;如图10 -2 (b)所示为自行车前轮的固定自轴。在静载荷作用下，固定心轴产生静应力，转动心轴产生对称循环变应力. 10-1概述 (3)转轴。既承受弯矩又承受转矩的轴。转轴在各种机器中最为常见。如齿轮轴。图10 -3所示齿轮减速器中的轴都是转轴。 轴的分类方法很多，按照轴线形状轴可分为直轴、曲轴和挠性轴;按照外形，轴又可分为光轴和阶梯轴;此外按照心部结构，轴可分为实心轴和空心轴。 10-1-2轴的材料 由于轴工作时产生的应力多为变应力，所以轴的失效多为疲劳损坏，因此轴的材料应具有足够的抗疲劳强度、较小的应力集中敏感性和良好的加工性。轴与滑动轴承发生相对运动的表面应具有足够的耐磨性。轴的常用材料是合金钢、 10-1概述 碳素钢、球墨铸铁和高强度铸铁。 选择轴的材料时，应考虑轴所受载荷的大小和性质、转速高低、周围环境、轴的形状和尺寸、生产批量、重要程度、材料机械性能及经济性等因素，选用时注意如下几点: (1)合金钢必须注意的是:①合金钢对应力集中的敏感性高，且价格高，所以合金钢轴的结构形状必须合理，否则就失去用合金钢的意义。②在-般工作温度下，合金钢和碳素钢的弹性模量十分接近，故用合金钢代替碳素钢不能达到提高刚度的日的，此时应通过增大轴径、改变结构或减小跨距等方式来解决。③各种热处理、化学处理及表面强化处理(如喷丸、滚压等)，可以显著提高碳素钢或合金钢制造的轴的疲劳强度 10-1概述 及耐磨性，但对其刚度影响很小。合金钢只有进行热处理后才能允分显示其优越的力学性能。 （2）碳素钢。有足够高的强度，对应力集中敏感性较低，便于进行各种热处理及机械加工，价格低、供应允足，故应用最广。 (3)球墨铸铁和高强度铸铁。球墨铸铁和高强度铸铁的机械强度比碳素钢低，但因铸造工艺性好，适合于制造外形复杂的轴(如曲轴、凸轮轴等)，其价格低廉、强度较高、具有良好的吸振性、耐磨性和易切削性好，对应力集中敏感性低，故应用日趋增多。但铸件质量不易控制，可靠性差。表10-1列出了轴的常用材料及其力学性能，供设计时参考选用。 10-1概述 10-1-3设计轴的要求 设计轴的基本要求是保证轴具有足够的强度和合理的结构。有的轴，如机床主轴应有足够的刚度;汽轮机转子轴还要进行振动稳定性演算等。 10-2轴的结构设计 轴的结构设计就是根据轴的受载情况和工作条件确定轴的形状和全部结构尺寸。轴结构设计的总原则是:在满足工作能力的前提下，力求轴的尺寸小，重量轻，工艺性好。 10-2-1轴的组成 如图10 -4所示，轴上被轴承支承部分称为轴颈(①和⑤处);与传动零件(带轮、齿轮、联轴器)轮毅配合部分称为轴头(④和⑦处);联接轴颈和轴头的非配合部分叫轴身(⑥处)。阶梯轴上直径变化处叫做轴肩，起轴向定位作用。图中⑥与⑦间的轴肩使联轴器在轴上定位;①与②间的轴肩使左端滚动轴承定位。③处为轴环。 10-2轴的结构设计 10-2-2轴上零件的轴向固定和周向固定 1.车由向固定 轴上零件的轴向固定是为了防止在}_作中零件沿轴向窜动。零件的轴向固定可采用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈、弹性挡圈、紧定螺钉等方式。 (1)轴肩、轴环。固定简单可靠，不需要附加零件，能承受较大轴向力(图10-5）广泛应用于各种轴上零件的固定。但这种方法会使轴径增大，阶梯处形成应力集中。 (2)套筒。简单可靠，简化了轴的结构且不削弱轴的强度(图10-6) (3)圆螺母。固定可靠，可承受较大的轴向力，能实现轴上 10-2轴的结构设计 零件的间隙调整(图10-7). (4)圆锥面和轴端挡圈。用圆锥面配合装拆方便，且可兼作周向固定，能消除轴和轮毅间的径向间隙，能承受冲击载荷，只用于轴端零件固定，常与轴端挡圈联合使用，实现零件的双向固定(图10-8)。轴端挡圈(又称压板)，用于轴端零件的固定，工作可靠，能承受较大轴向力，应配合止动垫片等防松措施使用。 (5)弹性挡圈力集中。可靠性差， (6)轴端挡板结构简单紧凑，装拆方便，但轴向