第4讲 轴-【单招零距离】机电专业综合（上）

单招零距离·机电专业综合 典例精析 【例1】制动器一般设置在转速较低的轴上，以减小制动器的尺寸。 () 【析与解】本题解题的关键是：制动器一般设置在机构中转速较高的轴上（转矩小），以 减小制动器的尺寸。 【答案】X 【例2】需要较大轴向力，在任何转速条件下，两轴均可以分离或结合，且结合平稳、冲击 和振动小的离合器是()。 A.牙嵌离合器 B.齿形离合器 C.超越离合器 D.片式离合器 【析与解】本题解题的关键是：摩擦离合器在任何不同转速条件下，两轴都可以随时地 分离或接合，摩擦面之间的接合平稳，冲击和振动很小；过载时摩擦面之间打滑，可防止其它零 件的损坏。片式摩擦离合器传载能力较小，应用较少。 【答案】D 【例3】能补偿两轴的相对位移，且可缓和冲击、吸收振动的联轴器是()。 A.凸缘联轴器 B.齿式联轴器 C.万向联轴器 D.弹性套柱销联轴器 【析与解】本题解题的关键是：弹性套柱销联轴器属于挠性联轴器能补偿两轴间的相对 位移，每个柱销上装有几个橡胶圈或皮革圈，利用圈的弹性补偿两轴的相对位移并缓和冲击、 吸收振动。 【答案】D 【例4】自行车具有蹬行、滑行、回链等功能，是因为后飞轮采用了()。 A.牙嵌离合器 B.齿形离合器 C.片式离合器 D.超越离合器 【析与解】本题解题的关键是：一根轴实现两种转速，这是超越离合器的功用。 【答案】D 第4讲 轴 考情分析 知识模块 轴 1.了解常用轴的种类和应用特点。 2.了解最小轴径的估算方法。 考纲要求 3.理解常用轴的结构对轴的加工、减少应力集中和轴上零件的固定、轴上零件的 装拆等要求，并能结合实际分析应用。 高考卷 2019年 2020年 2021年 分值 9 10 题型、题号 问答作图题52 问答作图题52 问答作图题52 ·80· 总复习方案·第一部分 机械基础 续表 知识模块 轴 题52(1)轴的材料与热处 题52(2)轴上零件的固定 题52(1)轴的分类1分： 理1分； 2分： 题52(2)轴的材料与热处 题52(3)轴上零件的固定 题52(3)(6)轴的结构3分； 理1分； 考点 2分： 题52(5)(8)轴的工艺要 题52(6)(8)(9)轴上零件 题52(6)轴的结构2分； 求3分： 的固定4分； 题52(7)(8)轴的工艺要 题52(9)输入、输出轴判 题52(7)(9)(10)轴的工 求2分。 断1分。 艺要求4分。 试题难度要求 容易 容易 容易 纵观近三年高考试卷，轴的知识点通常在问答作图题里出现，分值在7一10分之间。考题 以基础知识为主，试题难度不大。常规考点包括轴的类型、轴的材料及热处理、轴径的选用和 轴的结构、轴上零件的固定、轴的结构工艺。 知识梳理 一、轴的作用与分类 1.作用：支承传动零件，传递运动和动力，确定轴上零件的相互位置，保证回转精度。 2.轴的分类： 分类 名称 应用特点 应用示例 方法 各轴段轴线平行但不共线，可实现转动与往复直线运动的 按 曲轴 内燃机中的曲轴 相互传动，是往复式机械中的专用零件 轴 各轴段轴线共线，形状简单，加工方便，但轴上零件不易定 线 光轴 车床的光杠 位和装配 直轴 形 各轴段轴线共线，但各截面的直径不等，便于零件的安装 阶台轴 车床主轴等 状 和固定，应用广泛 分 挠性轴 轴线不固定，可将旋转运动灵活地传到所需要的任何位置 捣振器、医疗装置 自行车前、后轮轴，空 按 固定心轴 (1)只支承回转零件，不传递动力；只有弯曲作用，没有扭 套轴 心轴 转作用 载 转动心轴 (2)轴线固定不动的为固定心轴，轴线转动的为转动心轴 火车车轮轴、滑板轮轴 情 自行车中轴、减速器 转轴 既支承回转零件，又传递动力：同时承受弯曲和扭转作用 况 和变速箱中各轴 分 汽车变速箱与后桥间 传动轴 只传递动力，不支承回转零件；只有扭转作用，没有弯曲作用 的连接轴 ·81… 单招零距离·机电专业综合 3.轴的材料及热处理 主要材料 常用牌号 应用 常用热处理 碳素 优质 45 用于受力较大、重要用途的轴，应用最广 正火、调质 结构 钢 普通 Q235、Q275 用于受力较小，不太重要的轴 一般不需要热处理 合金结构钢 40Cr 用于形状复杂、直径较大、淬火变形要求小的轴 调质 球墨铸铁 用于形状复杂的轴，如曲轴、凸轮轴等 注：轴的毛坯一般采用轧制的圆钢或锻件，重要的轴采用锻造毛坯，批量大的轴采用模锻。 二、轴上各段的名称 名称 作用 备注 配合（工作） 支承齿轮、带轮、联轴器等传动零件，又叫轴 符合轴的标准直径系列 轴颈 头 既要符合轴的直径系列，又要符合轴承内 支承轴颈 安装轴承的部分 孔的直径标准系列 轴身 配合轴颈与支承轴颈的连接过渡部分 符合标准直径系列 轴环（轴肩） 用做零件轴向固定的截面变化部位 高度在(0.07d+2)到(0.1d十5)范围内选取 1.不受装配限制的自由表面，可取得大一些； 便于轴上零件装配，避免擦伤被安装零件，同 倒角 2.有装配要求的表面的圆角半径较轴上零 时起到一定的导向作用 件孔端的圆角半径和倒角高度稍小： 3.对轴上有多处圆角半径或倒角，应尽可 圆角 防止应力集中 能取同样尺寸，以便于加工 通常退刀槽宽度b≥2P(螺距)，槽底直径 退刀槽 加工螺纹时，便于螺纹刀退刀 较螺纹小径略小一些 砂轮磨削精加工面时，为便于砂轮加工根部 越程槽 宽度b=2-4mm,深度a=0.5-1mm 而设（清根） 轴上多个键槽，在轴径相差不大时尽可能 键槽 安装键，以对轴上零件实施周向固定 用同一规格尺寸，并安排在同一直线上 中心孔 便于加工及保证轴的精度 三、轴径的估算 方法 公式 备注 d≥A3√P/m 1.既要考虑到扭矩作用，又要考虑到弯矩影 P一轴传递的功率(kW) 响； 强度计算法 n一轴的转速(r/min) 2.开键槽处的轴径要给予补偿； A一工作情况系数 3.计算值要圆整到标准值 经验公式法 高速轴：d=(0.8~1.2)d电机 计算值要圆整到标准值 低速轴：d=(0.3~0,4)a同级齿轮翻 四、轴的结构基本要求和轴上零件的固定 1.轴的结构基本要求 ·82· 总复习方案·第一部分机械基础 合理的结构形状需满足以下基本要求： (1)轴上零件要能牢固而可靠地相对固定； (2)轴的结构要便于加工，尽量避免或减小应力集中； (3)轴上零件要便于安装和拆卸。 2.轴上零件的常见固定方法 (1)轴向固定的目的及常见方法 目的：保证轴上零件有确定的轴向位置，防止零件作轴向窜动，承受轴向力。 固定方法 特点 应用场合 ①结构简单，定位可靠，可承受较大的轴向力： ②会使轴径增大，阶梯处会形成应力集中； 轴肩 ③配合处的圆角半径r小于轴上零件孔端的圆角半径R和倒角高度 应用广泛 C,而R与C应小于轴肩高度h,即r<R(C)<h; ④轴肩高度h=2~10mm(轴径较小时取小值) 轴环 各特点同轴肩；宽度b=1.4h 应用广泛 可承受不大的轴向力，但可以承受冲击和振动：为防松，应采用止动 只适用于圆柱面或圆 轴端挡圈 垫圈等锁紧装置。 锥面的轴端零件周定 主要靠位置已定的零件来固定；可简化轴的结构，保证轴的强度；不宜用 两零件间距较小的场 轴套（套筒） 于高速轴；轴套两侧端面尺寸一般与轴承内圈高度和轮毂的孔径相关。 合 可承受较大的轴向力；会引起应力集中，降低轴的疲劳强度；螺纹大 用于套筒过长或无法 圆螺母 径应比套装零件的孔径小：一般采用细牙螺纹：要有防松措施（采用 采用套筒，而轴上又 双螺母或一个螺母加止推垫圈) 允许车削螺纹的场合 用于所承受的轴向力 不大而轴上零件间的 弹性挡圈 结构简单、紧凑，承受轴向力较小 距离较大的场合，如 滚动轴承的固定 安全装置中的被切断 圆锥销 周向、轴向都可固定：承受载荷小，对轴的强度有削弱 件 紧定螺钉 简单、承载较小；能作周向、轴向固定 辅助性连接 (2)周向固定的目的及常见方法 目的：保证零件传递转矩，防止零件与轴产生相对的转动。 周定方法 特点 结构简单，制造容易，装拆方便，对中性好，可用于较高精度、较高转速及受冲击或变 平键 载荷作用的固定连接 键 联 半圆键 对中性好，自位性好，承载能力小，用于锥形轴与轮毂的连接 接 楔键 对中性差，在传递转矩的同时，还能承受一定的单向轴向力 花键 对中性、导向性均好，承载能力高，但成本高 结构简单，对轴削弱小，对中性好，能承受较大的载荷，有较好的抗冲击性能，具有轴 过盈配合 向固定的功能，但不易拆卸，对配合面精度要求高；承载能力取决于过盈量大小；过盈 量小的配合采用压人法装配，过盈量大的采用温差法装配 键联接和过盈配合 用于对中性要求高，承受较大振动和冲击载荷时的轴向固定 ·83· 单招零距离·机电专业综合 五、轴的结构工艺性 结构工艺性 图例 阶台轴直径要中间大，两端小，以便于轴上 零件的装拆 螺纹尾部留退刀槽，以便于退刀：磨削的轴 段留越程槽，以便于砂轮越过加工表面。轴 2 上有多处退刀槽或越程槽时，应尽可能取相 同的尺寸，以方便加工。 轴肩的高度应低于轴承的内圈高度，以便于 3 轴承拆卸 109 10￥ 安装质量大的零件时，设置导向锥面，以便 4 于安装 (1)轴的两端应设置倒角，以便于轴上零件 的安装，避免划伤配合表面，并减少应力集 中 5 (2)轴肩（或轴环）过渡圆角的半径r应小于 轴上零件孔端的圆角半径R和倒角高度C 应小于零件上的外圆角半径R或倒角C (3)轴上有多处圆角和倒角时，应尽可能使 圆角半径相同或倒角半径一致 豳 装配段不宜过长，精加工面尽可能短，以便 6 于轴的加工和轴上零件装配 错误 正确 使用平键联接时，对于同一轴上轴径相差不 大的键槽，应尽可能采用同一规格的键槽尺 寸，并尽可能将其布置在同一素线上，以利 于加工 用套筒、圆螺母、轴端挡圈进行轴向固定时， 8 一般装配零件的轴头长度应比零件的轮毂 长度短2~3mm,以确保轴上零件固定可靠 ·84· 总复习方案·第一部分机械基础 典例精析 【例1】图1-3-3为起重机大车行走机构，试按承载情况，判定图中序号轴的类型？ N 车轮 图1-3-3 【析与解】本题解题的关键是：判定轴的承受载荷情况；本题由传动过程示意图可看出： I轴不支撑零件，只起传动作用；Ⅱ、Ⅳ、V轴既起支撑作用，又起传动作用；Ⅲ轴上空套一齿 轮，故只起支撑作用。由承载情况及轴的定义，可判定各轴的类型为：I轴为传动轴；Ⅱ轴为 转轴；Ⅲ轴为心轴；V轴为转轴；V轴为转轴。 【答案】I轴为传动轴；Ⅱ轴为转轴；Ⅲ轴为心轴；V轴为转轴；V轴为转轴。 【例2】如图所示为某减速器输入轴结构简图（图中存在错误和不合理之处）。件8的内 孔直径为50mm,孔口倒角C1.5;轴段F的直径为45mm:件6和件10的尺寸规格相同。试 回答下列问题： D 图1-3-4 (1)为了保证件1轴向固定，轴段A的外形应设计成 (2)件3的主要作用是 。 轴段B称为 轴颈。 (3)件6通过 和 实现轴向固定。 (4)从轴的组成来看，轴段C的名称是 该轴段的螺纹应选择 (填“M48 1.5”、“Tr48×4”或“M52×1.5”)。 (5)为便于螺纹的加工，轴段C应有 。 设计双螺母固定是为了防止螺母的 (6)从轴的结构要求来看，轴段E的直径为 mm(填“p52”、“p55”或“p65mm”) 比较合理。 ·85· 单招零距离·机电专业综合 【析与解】(1)阶台轴的直径应该是中间大，两端小，由中间向两端依次递减，以便于轴 上零件的装拆和定位。 (2)端盖与轴间要有间隙，并要有密封装置，作用是密封。轴上结构中，安装轴承的部分 是支承轴颈。 (3)要保证轴上零件有确定的轴向位置，防止零件作轴向窜动，通过看图，件6通过箱体本 身和件5轴向固定。 (4)配合轴颈与支承轴颈的连接过渡部分是轴身，圆螺母所在轴段螺纹大径应比套装零 件的孔径小，一般采用细牙螺纹。 (5)加工螺纹时，为了便于螺纹刀退刀，一般设置退刀槽。为了防止件8松脱，要有防松措 施，通常采用双螺母或一个螺母加止推垫圈。 (6)轴段D的轴径是50mm,轴肩高度h=2~10mm,因此只有55合适。 【答案】(1)阶梯 (2)密封支承 (3)弹性挡圈箱体 (4)轴身M48×1.5 (5)退刀槽 松脱 (6)655 ·86·