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第16章 轴 16-1 轴的功用和类型 16-2 轴的材料 16-3 轴的结构设计 16-4 轴的强度计算 16-5 轴的刚度计算 14-6 轴的临界转速 16-1 轴的功用和类型 1 轴的作用是支撑回转零件（如齿轮、带轮），并传递转矩和运动。 2 分类 （1）按承受载荷 （2）按轴线形状 分类 （1）按承受载荷 分类 （2）按轴线形状：直轴、曲轴、软轴 设计轴要解决的问题 16-2 轴的材料 16-2 轴的材料 16-3 轴的结构设计 一、轴的组成 二、轴的结构设计的要求 1、 轴的强度和刚度 1、轴的强度和刚度 (2)、降低应力集中 （1）采用大的过度圆角（例如：凹切圆角和肩环） （2）盘铣刀比端铣刀铣出的键槽应力集中小。 （3）过盈配合的轴段，过盈量要尽可能的小，必要时加卸载槽。 （4）轴上要尽可能的避免有打穿的销孔、横槽 1、 轴的强度和刚度 合理布置轴上零件 2 、轴上零件定位和固定 2、轴上零件固定-1轴肩和轴环 2、轴上零件固定-2套筒圆螺母 2、轴上零件固定-3圆螺母、轴端挡圈 2、轴上零件固定-4弹性挡圈 紧定螺钉 轴上零件的周向固定 用于传递运动和转矩，常用的周向固定是键 轴的结构工艺性 内容：便于加工和装配，保证精度，效率高，成本低。 3、制造安装要求 改错 16-4 轴的强度计算 一、 按扭转强度计算—初估轴径 2 、按弯扭合成强度计算 一般步骤（按弯扭合成强度计算轴径）： 例14-1 16-5 轴的刚度计算 例14-2 作业 16.1 16.3 补充： 1、已知一传动轴传递的功率为37kW，转速n=900r/min，如果轴上的扭切应力不许超过40MPa，试求该轴的直径。 2、已知一传动轴直径d=32mm，转速n=1725r/min，如果轴上的扭切应力不许超过50MPa，问该轴能传递多少功率。 例14-1 2 、轴上零件定位和固定 2、轴上零件固定-4 4 改善受力状况，减小应力集中-2 14-6 轴的临界转速 作业 复习 应尽量避免各轴段截面突然改变，以降低局部应力集中，提高轴的疲劳强度。 改变轴上零件的布置，也可减小轴上载荷。 改进轴上零件的结构也可以减小轴上的载荷。轮毂很长，轴的弯曲力矩大，改进后减小了轴的弯矩，提高了轴的强度和刚度。 使轴的形状接近于等强度条件，以充分利用材料的承载能力。 对于只受转矩的传动轴，各截面的切应力大小相等，故常制成光轴； 受交变弯曲载荷的轴制成阶梯轴。 为了保证零件在轴上的工作位置固定，应在轴向和周向对零件进行固定。 轴向要定位准确、固定可靠，才能保证确定的安装位置，能承受轴向力而不产生轴向位移。 轴上零件的轴向固定方法：轴肩、轴环、套筒、螺母、弹性挡圈、圆锥形轴头、轴端挡圈和紧定螺钉 零件的轴向定位和固定方法主要取决于轴向力的大小。 当零件所受轴向力大时，常用轴肩、轴环、过盈配合等方式； 受中等轴向力时，可用套筒、圆螺母、轴端挡圈、等方式； 受小的轴向力时，可用弹性挡圈、挡环、紧定螺钉等方式。 套筒和轴的配合较松，不宜用于高速轴。 结构简单、定位可靠，可承受较大的轴向力。常用于齿轮、带轮、链轮、联轴器、轴承等的轴向定位。 为保证零件紧靠定位面，应使 r＜R 或 r＜C； 轴肩高度 h 应大于 R 或 C 0.5~2mm。 R 和 C 可查机械设计手册。 装零件的轴段长度 l 通常比零件轮毂宽度 B 短2-3mm。套筒与轴配合较松，不宜用于高速轴。 圆螺母固定可靠，装拆方便，可承受较大的轴向力。由于轴上切制螺纹，使轴的疲劳强度有所降低，为减轻对轴强度的削弱程度，一般用细牙螺纹。 常用双圆螺母或圆螺母加止动垫圈固定轴端零件。 当零件间距离较大时，也可用圆螺母代替套筒固定轴中段零件，以减少结构重量。 轴端挡圈适用于固定轴端零件。可以承受剧烈的振动和冲击载荷。 固定可靠，装拆方便，可承受较大的轴向力。由于轴上切制螺纹，使轴的疲劳强度有所降低，为减轻对轴强度的削弱程度，一般用细牙螺纹。 常用双圆螺母或圆螺母加止动垫圈固定轴端零件。 当零件间距离较大时，也可用圆螺母代替套筒固定轴中段零件，以减少结构重量。 采用套筒、螺母、轴端挡圈做轴向固定时，应把装零件的轴端长度做得比零件轮毂宽度短2~3mm，以确保套筒、螺母或轴端挡圈能紧靠零件端面。 轴向力较小，轴上零件间距离较大时，可采用弹性挡圈固定。结构简单紧凑，只能承受很小的轴向力，所以不适用于斜齿轮。 轴向力很小、转速很低时，或仅为防止零件偶然沿轴向滑动的场合，可采用紧定螺钉。 式中 W ——轴计算截面的抗弯截面系数，mm3；W=πd3/32≈0.1 d3 M、T、Me——轴计算截面上的弯矩、转矩、当量弯矩，N·mm； σe——轴计算截面上