第11讲 轴-【单招零距离】机械专业综合（上）

总复习方案·第一部分机械基础 第11讲 轴 考纲要求 要求 内容 掌握 轴系零件常用的轴向、周向固定方法和这些方法的主要特点 1.常用轴的结构，对轴上零件的固定、轴的加工、轴上零件的装拆以及 理解 减少应力集中的要求 2.能结合工程实际对简单轴系进行结构分析（只含两个传动件）。 了解 按载荷分的直轴的类型和应用特点 知识体系 轴线/直轴 {曲轴 类型分类 光轴 外形 阶台轴—广泛一便于装拆 〔心轴一只弯不扭 载荷转轴—又弯又扭 传动轴一 只扭不弯 高速轴 轴径估算 圆整至标准系列 低速轴 轴 配合轴颈一传动零件（齿轮、蜗轮、带轮、联轴器） 整体{支承轴颈 滚动轴承 轴身 圆角 倒角 轴的结构 退刀槽 局部小结构越程槽功用 键槽 锥度 中心孔 ·135· 单招零距离·机械专业综合（上） 定位轴肩（环） {轴套 轴向固定 轴端挡圈 可靠 固定 弹性挡圈 固定特点 h>C>r 圆螺母 h:轴肩（环）高度 C:倒角宽度 r:圆角半径 轴 轴上零件 固定 [平键 键连接 半圆键 楔键 花键 周向固定 对中性要求高 组合使用大振动 冲击载荷 过盈配合特点 装配 温差法 考点分布 1.3年的考点分布 年份 知识点 题型 分值 2018 轴段的名称、轴上零件的装拆、轴向固定方法的正确性判断 问答作图题 3分 轴段名称、轴上零件安装与周向固定、轴上零件孔口倒角取 2019 问答作图题 6分 值、轮毂槽长度取值 2020 轴向定位、轴向固定方法 问答作图题 2分 2.常考点 (1)轴的分类和组成 (2)轴向、周向固定方式 (3)键的配合代号及剖面尺寸选取 (4)轴承的选用及更换要求 (5)指出错误处并说明理由 (6)加入V带轮与联轴器后涉及到V带传动与联轴器应用特点方面的知识 知识梳理 1.关于轴的基本知识 传递运动和转矩 (1)功用{支承 轴上零件的定位及工作回转精度 ·136· 总复习方案·第一部分机械基础 轴线 直轴 曲轴 外形 阶台轴 光轴 (2)分类 转动心轴 心轴（只弯不扭） 载荷 固定心轴 转轴（又弯又扭） 车床主轴 传动轴（只扭不弯） —汽车后桥传动轴、吊车传动轴 (3)材料： 优质碳素结构钢(45) 般场合 合金结构钢(40Cr) 重要轴 (4)轴径的估算 轴径(dmin) (高速轴 电机轴直径dmm=(0.8~1.2)d电机 1低速轴 齿轮副中心距dmin=(0.3~0.4)a同缀齿轮剧 2.轴的结构分析 配合轴颈一支承传动零件 (1)组成支承轴颈 支承轴承 轴身—配合轴颈与支承轴颈之间连接的部分 可靠固定（定位） (2)结构要求便于加工，避免应力集中 便于安装和拆卸，阶台形 (3)轴上零件的固定方法。（见下表） 目的 保证轴上零件具有确定的轴向位置，防止零件作轴向窜动，承受轴向力 轴向固定方法 特点 应用场合 ①结构简单，定位可靠，承受较大的轴向力 ②为轴的截面变化处 轴肩 ③配合处的过渡圆角小于轴上零件孔端的圆角半径或倒角 应用广泛 ④轴肩高度h=(0.07d+2)~(0.1d+5) 轴 轴环 ①各特点同轴肩 ②宽度b=1.4h,h取值同轴肩，但b、h不能任意取 应用广泛 向 定 ①承受不大的轴向力 轴端挡圈 ②为防松，应带有锁紧装置 只适用于轴端零件 固定 ③可承受冲击和振动 轴套 ①主要靠位置已定的零件来固定 两零件间距 ②可简化轴的结构，保证轴的强度 较小的场合 ①固定可靠，装拆方便 圆螺母 ②要在轴上切螺纹、切槽，轴强度有削弱 无法采用轴套或 ③要有防松措施（采用双螺母或一个螺母加止推垫圈） 轴套太长 ·137· 单招零距离·机械专业综合（上）】 续表 弹性挡圈 结构简单，承受轴向力较小 常用于滚动轴承的固定 轴 圆锥销 ①周向、轴向都可固定 ②承受载荷较小，对轴的强度有削弱 安全装置中的被切断件 定 ①简单、承载较小 紧定螺钉 ②能作周向、轴向固定 辅助性连接 目 的 保证零件传递转矩炬，防止零件与轴产生相对的转动 固定方法 应用特点 平键 加工容易，对中性好，装拆方便，应用广泛 键 半圆键 对中性好，自位性好，承载小，用于锥形轴连接 周 连 向 接 楔键 对中性差，传扭时还能承受单向轴向力 固 花键 对中性、导向性很好，承载能力高，成本高 定 ①同时具有周向和轴向固定作用，对中精度高，承载、抗冲击能力较高 ②拆卸不便，不宜用于多次装拆的场合 过盈配合 ③靠零件和轴间的挤压摩擦力传扭，承载能力取决于过盈量大小和配合处的表 面质量 健连接与 用于对中性要求高，承受较大振动和冲击载荷时的周向固定 过盈配合 总体要求 可靠固定；便于加工和减少应力集中；便于装拆 (4)轴的工艺性要求： ①阶台轴直径应是两头小，中间大（阶台），便于装拆。 ②轴上的过渡圆角作用是避免应力集中，为了轴上零件可靠地定位，其圆角半径应小于零 件内孔的倒角高度(C)和圆角半径(R),R>r,C>r。 ③退刀槽—便于螺纹车刀退出，不产生螺尾。 越程槽一—一便于砂轮越过工作表面，清根。 ④导向锥面—便于装配，质量较大。 装入端一过盈配合 压入法—过盈量小 ⑤轴承的装配 加热包容件（孔） 温差法—过盈量大 冷却被包容件（轴） ⑥ 键连接 过盈配合 组合使用— 大转矩、大振动、冲击载荷。 (5)轴承结构常见错误一览表。（见下表） 部位 错误 (输入端)传动零件 联轴器V带轮无轴向固定，联轴器V带轮无周向固定，轴颈精加工面过长，无轴端挡圈 左轴承盖 无调整垫片，无密封装置，动静件相碰 左轴承 无轴向定位，轴承内圈高度低于轴（环）高度，无轴向固定，配合制度错误 ·138· 总复习方案·第一部分机械基础 续表 部位 错误 无轴向定位、无轴向固定，轴头长度大于或等于轮毂长度（轴套不起作用）、无退刀 传动零件 槽，无双螺母或止推垫圈，圆螺母轴向固定时，螺纹大径大于或等于孔径，螺纹不是 细牙螺纹，配合制度错误（应是过盈配合） 右轴承 无轴向固定（定位），轴套高度超过了轴承内圈高度，配合制度错误（应是基孔制）， 无轴向固定（未与右轴承盖脚接触），弹性挡圈多余，动静件相碰（轴颈过长） 其他 键槽规格不一，键槽不在同一周向位置，轴不是两头小，中间大，轴承选型错误、轴 承安装方向错误，轴端无倒角 典例精析 【例1】某减速器传动轴结构简图如题图1一11一1所示。图中存在错误和不合理的地 方。试回答下列问题： 1011 12 图1-11-1 (1)件10的最小基准直径应由带的 确定。 (2)按轴线形状，该轴属于 轴。 (3)件4的标记为键20×12×110GB/T1096,件4的有效工作长度为 ;图中件 4与轮槽的配合代号为JS9/h8,则件4与轴槽的配合代号应为 (4)件5的轴向定位是 (填“合理”或“不合理”)的；件5与轴通过件4和 实现周向固定。 (5)齿轮、带轮与轴间的两个键槽应安排在 ,以便于 (6)斜齿轮件5的端面模数m3、法面模数m3、螺旋角B三者之间关系式为m3= 【解析】本题解题的关键是能够理解性记忆轴系零件相关知识。本题考点密集，信息量 丰富，要求学生对轴系零件的结构特点十分了解，不能死记硬背，要适应知识的不同搭配方式， 平时尝试练习不同类型的题目，以加深理解。 ·139· 单招零距离·机械专业综合（上）】 【答案】(1)型号(2)直(3)90N9/h8(4)不合理过渡配合(5)同一周向位置 上 加工(6)m3cos3 【例2】题图为某机械传动装置图，图1一11一2(a)为减速器传动示意图，该传动由V带 传动和直齿圆柱齿轮传动构成，动力从I轴输入；图1一11一2(b)为该传动装置中Ⅱ轴的结构 简图，图中存在错误和不合理之处。试回答下列问题： 0 (a) (b) 图1-11一2 (1)按轴线几何形状来分，Ⅱ轴为 轴。根据所受载荷性质不同，该轴为 轴，工作时同时受 和 作用，该轴加工成阶台形的主要目的是便于轴上零件的 和 (2)若件3平键标记为：键14×9×80，则该键的有效工作长度为 mm。 (3)图中两键槽的位置设置是 的，图中轴承的选用是 的。（填“合 理”或“不合理”) (4)V带的型号是根据 和 来选择的。 (5)安装时，件6通过件 实现轴向定位，通过件 实现轴向固定。（填 序号) (6)图中用圆螺母进行轴向固定，需要在轴上切制 螺纹，且螺纹大径要比套装 零件的孔径 (填“小”或“大”)，为防止圆螺母松脱，图中采用一个螺母加 来放松。 (7)轴套的厚度取决于其左边 的直径和右边 的高度。 【解析】本题格式是标准的高考题格式，题干问题也是常规的问题。本题分析步骤为(1) 从整体上看懂图中轴系结构的组成，了解零件（齿轮、带轮、端盖、箱体等）的分布情况；(2)按图 从左到右（或从右到左），依据轴结构的三个要求详细分析轴的各部分结构。 【答案】(1)直转弯曲扭转装拆固定 (2)66 (3)不合理不合理 (4)主动轮转速计算功率（顺序可颠倒） (5)57 (6)细牙小 一个螺母 (7)齿轮内孔 轴承内圈 ·140· 总复习方案·第一部分机械基础 0同步精练一 一、填空题 1.轴按受力情况分为心轴、 和 三种。 2.既支承转动件又传递动力，并同时承受弯曲和扭转的轴谓之 轴只承受扭转作用，典例为 4.轴结构设计要满足三个方面的要求 和 5.零件在轴上应有可靠的 固定和 固定。 6.为了便于 方便和 固定可靠，常采用 轴。 7.零件在轴上常见的轴向固定方式有 和 8.零件在轴上常见的周向固定方式有 和 二、选择题 9.直轴按外形分有( )轴形式，常用( )轴。 A.光 B.心 C.外 D.传动 E.阶梯 10.( )只承受弯矩，不承受扭矩。 A.转轴 B.心轴 C.传动轴 D.阶梯轴 11.轴上装有传动零件的部分称之为( )。 A.配合轴颈 B.轴身 C.轴段 D.支承轴颈 12.轴常选40Cr或45钢作材料，其热处理方式为( )。 A.淬火 B.正火 C.退火 D.调质 13.自行车的前、后轴属于()。 A.心轴 B.转轴 C.传动轴 D.曲轴 三、分析题 14.如题图1一11一3所示为一轴的结构图，试回答下列各题： 4 5 7 ④ 3 ② 图1-11-3 (1)写出①~⑤的名称： ① ;② :③ ④ ；⑤ (2)从外形上看，该轴属于 轴；从承受载荷性质来看，该轴属于 轴。 ·141· 单招零距离·机械专业综合（上）】 (3)③段轴径既要符合 ,又要符合 标准。 (4)图中①段直径一般按 估算，同时要考虑 的影响。 (5)轴上右边零件的安装顺序是： (填名称) 四、计算题 15.电动机直连普通直齿圆柱齿轮减速器，已知电机轴径d。=25mm,之1=20，之2=80，m =3mm,试估算高速轴径d1和低速轴径d2。 同步精练二 一、填空题 1.高速轴轴径的估算按 来估算，公式为 ;低速轴 轴径的估算按 来估算，公式为 2.为减小 ,轴肩（环）处常车削出大的过渡圆角或倒角。 3.轴端倒角的作用为 4.使用轴套进行轴向固定的主要优点是 6 和 ,同时起到轴向、周向固定的功用。 6.温差法装配轴承就是将 件加热、 件冷却后装配以获得高强度。 7.质量较大的零件装配时，为利于装配，一般在其装入端设有 二、选择题 8.能承受较大轴向力的轴向定位方式是( )固定。 A.轴肩（环） B.轴套 C.圆螺母 D.弹性挡圈 9.周向固定为主，兼有轴向固定之功用的固定方式为( A.平键 B.花键 C.轴端挡圈 D.销 10.能承受较大振动和冲击载荷的周向固定方式为( )。 A.键连接 B.过盈配合 C.销 D.键与过盈配合组合 11.能减少轴径变化，简化轴结构，保证轴强度，承受较大轴向力的轴向定位方法是( )。 A.轴肩（环） B.轴套 C.圆螺母 D.圆锥销 12.对于对中性要求高、承受较大振动和冲击载荷时，我们可以用( )来实施轴上零件 的周向固定。 A.键连接 B.过盈配合 C.键连接或过盈配合中的一种 D.键连接和过盈配合同时组合 ·142· 总复习方案·第一部分机械基础 三、分析题 13.题图1一11一4为某齿轮减速器传动轴的结构简图。图中存在错误和不合理的地方， 分析该图，试回答下列问题： 图1-11-4 (1)根据所受载荷的不同，该轴属于 (填“心轴”、“转轴”或“传动轴”)。 (2)两处采用键连接实现轴上零件的周向固定，其周向结构设计不合理的原因是 (3)元件3与轴段②之间应有 (4)图中元件7的工作面为 ,其截面尺寸可根据 的直径按标准选取。 (5)图中元件8的作用是 ,设计该元件的形状和尺寸时，应考虑 和 两方面的因素。 (6)为了使件6与左侧轴环端面紧密贴合、定位牢靠，应保证轴环高度h、轴环过渡圆角半 径r和件6轮毂孔倒角尺寸C之间的关系满足不等式 14.某减速器传动轴结构简图如图1一11一5所示。图中存在错误和不合理的地方。试 回答下列问题： 10 图1-11-5 ·143· 单招零距离·机械专业综合（上） (1)件10的最小基准直径应由带的 确定。 (2)件10通过 实现轴向定位，通过件 (填序号)实现轴向固定。 (3)件11工作面的尺寸公差带代号为 ,其配合制度是 (4)支承轴颈有 处；件5与轴通过件4和 实现周向固定。 (5)件3的外圆直径取决于件2的 高度与件5的 直径。 (6)件4和件11在周向位置的设计是 (填“合理”或“不合理”)的。 (7)与件11配合的轴段左侧的槽称为 槽，右侧的槽称为 槽。 15.如图1一11一6为某减速器传动轴的结构简图。题图中存在错误和不合理的地方，分 析该图，试回答下列问题： ① ② ③ 图1-11-6 (1)该轴的材料选用45钢时，为获得较好的综合力学性能，应进行 热处理。 (2)轴段②左侧零件的拆卸顺序是 。 (按先后顺序依次填写元件的序号) (3)元件8采用了 和 实现轴向固定。 (4)两处采用键连接实现轴上零件的周向固定，其周向结构设计不合理的原因是 (5)轴段④处，槽的名称是 ,其作用是 (6)元件2的轴向固定采用双螺母，可起到 (填“机械”或“摩擦力”)防松的效 果。此处螺纹一般采用 (填“粗牙”或“细牙”)螺纹。 (7)元件6的尺寸设计不合理之处是 (8)轴段①的长度过长，最不利于元件 (填元件序号)的装拆。 (9)轴段①处，键的长度应略小于元件2的轮毂 (10)通过轴和轴上零件的分析，通常可判断该轴为减速器的 (填“输入”或“输 出”)轴。 16.题图1一11一7所示为某诚速器的输入轴结构草图，图中存在错误或不合理之处。试 回答下列问题： (1)件2的右端面与轴肩、件3同时接触，该设计 (填“合理”或“不合理”)：轴段 ③的直径比轴段②、轴段④的直径小，该设计 (填“合理”或“不合理”)。 (2)件10为A型普通平键，其截面尺寸是根据 从标准中选取。与同规格的B 型普通平键相比，件10工作面的面积 (填“大”或“小”)。 (3)轴段⑤上的螺纹通常为 牙普通螺纹，该螺纹的底径比轴段⑥的直径大，目 的是便于件 (填序号)的装拆。 ·144·(３)４０ 　４．(１)向下 、４、１２３４．２８r/min　(２)３mm、左旋 (３)向左、２　(４)圆锥滑移齿轮变向机构 (５)垂直纸面向外、向左　(６)左旋　向左 【同步精练三】 　１．(１)６０　(２)３,４８０r/min　(３)１５６°,增大中心距 (４)４０,向上　(５)向右,１２５．６mm/min 　２．(１)４mm (２)２０　６０ (３)３２４mm (４)左旋　右旋　下 　３．(１)３１．２(或１５６/５)　１/１８(或０．０５６) (２)３　１６ (３)０．８(或４/５) (４)左旋 　４．(１)向右　向左　(２)６　１２　(３)３１．４　１０８ 【拓展提升】 　１．(１)４　１９２　(２)１００　(３)向上　渐开线　２７ (４)０．９６　(５)不变　(６)向左 (７)４００　(８)１９．２　(９)３１．４ 　２．(１)４００　离合器 (２)１００　９８ (３)６０　１１５．２　９　２/９(或０．２２) (４)３　１４４ (５)逆时针 (６)１６．７５ 第１０讲　键、销及其连接 【同步精练】 一、填空题 　１．松键连接、紧键连接　２．定位,被剪断 　３．较松键　４．１．５~２　５．小径,齿侧 　６．对称度　７．月牙,锥形轴端　８．５２　９．楔 二、选择题 　１０．B　１１．B　１２．E　１３．C　１４．D,B,D,C　１５．B 　１６．B　１７．C　１８．A　１９．D　２０．B　２１．D 【拓展提升】 　１．(１)B　(２)两侧面　轴径４０　尺寸７５　７０ (３)h９　h１１　h１４　(４)１．６　６．３ 第１１讲　轴 【同步精练一】 一、填空题 　１．转轴、传动轴　２．转轴 　３．传动,汽车后桥传动轴 　４．轴上零件可靠固定,便于加工和减少应力集中, 便于安装和拆卸 　５．轴向,周向　６．装拆,轴向,阶台 　７．轴肩(环),轴套,轴端挡圈,圆螺母 　８．键连接,过盈配合 二、选择题 　９．A、E　E　１０．B　１１．A　１２．D　１３．A 三、分析题 　１４．(１)①配合轴颈　②轴身　③支承轴颈　④配 合轴颈　⑤轴环 (２)阶台　转轴 (３)轴的直径系列　轴承内孔的直径 (４)强度　弯曲及键槽等对轴强度的削弱 (５)齿轮—套筒—轴承—轴承端盖—联轴器 四、计算题 　１５．d１＝２０~３０mm;d２＝４５~６０mm 【同步精练二】 一、填空题 　１．电机轴直径,d＝(０．８~１．２)d电 ,同级齿轮副中 心距,d＝(０．３~０．４)a 　２．应力集中 　３．便于安装 　４．装拆方便,强度削弱小 　５．销,紧定螺钉 　６．包容,被包容 　７．导向锥面 二、选择题 　８．A　９．D　１０．D　１１．B　１２．D 三、分析题 　１３．(１)转轴 (２)两键槽应布置在同一直线上 (３)间隙 (４)两侧面　该段轴颈 (５)轴向固定　件６轮毂内孔直径　件９内圈高度 (６)h＞C＞r 　１４．(１)型号　(２)轴肩　１２　(３)h８　基轴制 (４)２　过渡配合　(５)内圈　内孔 (６)合理　(７)越程　退刀 　１５．(１)调质(或“淬火＋高温回火”) (２)１　２　３　４　５　６ (３)轴肩　端盖 (４)两键槽应位于同一周向位置,以利于加工 (５)越程槽　便于砂轮越过加工表面 􀅰１７４􀅰 总复习方案􀅰参考答案 (６)摩擦力　细牙 (７)外径超过轴承的内圈高度,不利于轴承的拆卸 (８)５ (９)宽度(或长度) (１０)输入 　１６．(１)不合理　合理 (２)轴径　小 (３)细　７ (４)应力集中　精加工面 (５)轴向 (６)７ (７)轴身　不能 　１７．(１)逆时针　右旋　(２)８３ (３)不合理　键槽不方便加工 (４)拆卸 (５)轴环　４ (６)键连接　位置　JS９/h８ (７)６０ 【拓展提升】 　１．(１)配合轴颈　(２)N９/h８　正常 (３)相同　不相同　(４)角接触球轴承　１２０ (５)不能　(６)h＞R＞r (７)严格对中(对中性好) 　２．(１)转　(２)右旋　(３)２　(４)合理 (５)两侧面　基轴　不合理 (６)h＞C＞R　(７)轴环　８ (８)周向(９)３　GCr１５ (１０)５５　(１１)游隙(间隙) 第１２讲　轴 承 【同步精练】 一、填空题 　１．滑动、滚动　２．径向,轴向,径向和轴向 　３．间歇,低速、轻载　４．内圈、滚动体、外圈 　５．内径,类型　６．接触式,非接触式　７．滑动轴承 　８．减小摩擦阻力、减少磨损、冷却、提高效率 　９．承受载荷情况、轴承转速、特殊要求、经济性要求 　１０．开通　１１．将轴瓦外表面做成球面形状 二、选择题 　１２．C　１３．C　１４．B　１５．F　１６．D　１７．E,D 　１８．C　１９．A　２０．C　２１．B　２２．D　２３．A　２４．D 　２５．C　２６．C　２７．C　２８．D　２９．A　３０．A 三、综合题 　３１．(１)球,滚子 (２)径向、轴向载荷的相对值,６号与５号组合, ７号或３号 (３)球,滚子　(４)１号,２号　(５)普通级,球 　３２．(１)３　(２)３　低速 (３)基孔制　过长(或太长)　(４)４ 　３３．(１)内圈高度,孔直径 (２)基孔,过渡,基轴,间隙 (３)１ (４)便于轴承的装拆,减少精加工面 (５)调整垫片 　３４．(１)支承轴颈 (２)７５mm　/P０ (３)基轴制　间隙 (４)减少精加工面 (５)内圈高度 【拓展提升】 　１．(１)弯曲　扭转(可交换) (２)工作轴颈(配合轴颈)　支承轴颈 (３)能 (４)３２３１０ (５)N９/h８　正常 (６)１ (７)键２２×１００ 　２．(１)挡油环,端盖(轴承盖),支承轴颈 (２)滚动轴承钢,淬火＋低温回火 (３)h８,键１６×１００,较紧 (４)角接触球,７２１２,P０ (５)弹性挡圈 (６)退刀槽、小于,止推垫片 第１３讲　联轴器和制动器 【同步精练】 一、填空题 　１．联轴器　２．摩擦阻力短 　３．操纵、自控、安全离合器 　４．梯形、矩形、锯齿形、梯形　５．弹性,弹性变形 　６．转矩最小,减小所需制动力矩和制动器结构尺寸 　７．两个半联轴器,一个整体,对中性高 　８．低速或停转　９．大 　１０．凹凸槽,剖分环,剖分环 　１１．转速、停转　１２．嵌合,摩擦 　１３．降低,停止,摩擦阻力短,动能 　１４．可移刚性,可移挠性,可移刚性 􀅰２７４􀅰 单招零距离􀅰机械专业综合