13.轴（课件）-高二《汽车机械基础》同步教学（人民交通版）

2023/6/30 轴 一、轴的类型与材料选用 1 轴的 组成及分类 轴是组成机器的重要零件之一，轴的主要功用是支承旋转零件，并传递运动和动力。 1.轴的分类 1）按承受载荷不同，可分为： （1）心轴： 用来支承转动零件，只承受弯矩而不传递转矩。例：自行车的前轮轴（固定心轴）、铁路机车轮轴（旋转心轴），如图3-17所示。 （2）传动轴： 主要用于传递转矩而不承受弯矩，或所承受的弯矩很小的轴。 例：汽车中连接变速箱与后桥之间的轴，如图3-18所示。 图3-17 心轴 图3-18 传动轴 轴 2）根据轴线的形状的不同，轴又可分为直轴（图3-20）、曲轴（图3-21）和挠性钢丝轴（图3-22）。 图3-20 直轴 图3-21 曲轴 轴 一、轴的类型与材料选用 图3-22 挠性钢丝轴 （3）转轴： 机器中最常见的轴，通常简称为轴，工作时既承受弯矩又承受转矩。例：减速器中的轴，如图3-19所示。 图3-19 转轴 轴 一、轴的类型与材料选用 2 轴的常用材料及分类 轴工作时承受扭矩、弯矩或弯扭组合作用，且多为交变应力，所以轴的主要失效形式是疲劳破坏。因此，轴的材料应满足强度、刚度、耐磨性和耐腐蚀性等多方面的要求，此外还应考虑易于加工、价格合理等因素。 轴的材料种类很多，常用材料为碳素钢、合金钢，还有球墨铸铁。 轴 一、轴的类型与材料选用 1 影响轴结构的因素 二、轴的结构设计 1.影响轴结构的因素 1）影响轴的结构主要因素 （1）载荷的性质、大小、方向及分布情况； （2）轴上零件的数目和布置情况； （3）零件在轴上的定位及固定方法； （4）轴承的类型及尺寸； （5）轴的加工工艺及装配方法等。 2）轴的结构因素考虑 （1）轴的受力合理，以利于提高轴的强度和刚度； （2）安装在轴上的零件，要能牢固而可靠的相对固定(轴向、周向固定)； （3）轴上结构应便于加工、便于装拆和调整，并尽量减少应力集中。 轴 2 轴的结构设计 轴 轴的结构设计就是要定出轴的合理外形和各部分的结构尺寸。 1）轴颈、轴头和轴身 轴的典型结构，如图3-23所示。轴和轴承配合的部分称为轴颈，其直径应符合轴承内径标准；轴上安装轮毂的部分称为轴头，其直径应与相配零件的轮毂内径一致，并采用标准直径。 二、轴的结构设计 图3-23 轴的结构 2）轴上零件的轴向固定方法及应用 表3-2 2 轴的结构设计 3）周向定位和固定 周向固定的作用和目的，是为了保证零件传递扭矩和防止零件与轴产生相对的转动。常用的方法有键连接、花键连接和过盈配合等。 4）轴的结构工艺性 轴的结构应具有良好的加工和装配工艺性能。设计时可从以下几方面考虑： （1）形状应简单，以便于加工，轴的台阶尽量少，台阶越多，加工工艺越复杂，成本也越高。 （2）磨削轴径和定位轴肩时，应留有砂轮越程槽，如图3-24所示。轴上切制螺纹时，应留有退刀槽，如图3-25所示。轴上沿长度方向开有几个键槽时，应将它们安排在同一母线上，且槽宽尽可能统一。 （3）轴的结构设计应满足轴上零件装拆方便的要求，一般设计成两头细，中间粗。同一轴上所有圆角半径和倒角的大小尽可能一致，以减少加工时刀具的数目。 轴 二、轴的结构设计 （4）滚动轴承轴向固定的轴肩高度应低于轴承内圈高度，以便于滚动轴承的拆卸。 轴 二、轴的结构设计 图3-24砂轮越称槽 图3-25 螺纹退刀槽 5）提高轴的强度的措施 （1）改善轴的受载情况 为了减小轴所承受的弯矩，传动件应尽量靠近轴承，并尽可能不采用悬臂的支撑形式，力求缩短支撑跨距及悬臂长度，如图3-26所示。 轴 二、轴的结构设计 图3-26 轴上零件的合理设计 （2）减少应力集中的措施 为了减少直径突变处的应力集中，提高轴的疲劳强度，应适当增大轴肩处的圆角半径。减小轴肩应力集中的措施，如图3-28 所示，减小过盈配合处应力集中的措施，如图3-29所示。 轴 二、轴的结构设计 图3-28 减小轴肩应力集中的措施 图3-29 减小过盈配合处应力集中的措施 3 轴的直径和长度的确定 一般在进行轴的结构设计前先按纯扭转受力情况对轴的直径进行估算，计算出的轴径一般作为轴最细处的直径。然后按轴上零件及工艺要求进行轴的结构设计，最后进行轴的强度校核计算。 轴 二、轴的结构设计 谢谢观看！ 轴向固定方法及结构简图 特点和应用 设计注意要点 轴 肩 与 轴 环   简单可靠，不需附加零件能承受较大的轴向力；广泛应用于各种轴上零件固定；该方法会使轴径增大，阶梯处形成应力集中，且阶梯过多将不利于加工 为保证零件与定位面靠紧，轴上过渡圆角半径ｒ应小于