考点11 轴《机械基础》山东省（春季高考）机械类 知识讲解

山东省（春季高考）机械类 机械基础 复习讲义 模块四 支撑零部件 4.1轴 【考纲要求】 （1） 了解轴的结构及影响轴结构的因素。 （2） 了解轴的功用、分类和常用材料。 【知识和技能要点】 知识点一 轴的结构及影响轴结构的因素 1.常用轴的结构 转轴的典型结构如图2-4- 1所示。 (1)轴颈：与轴承配合的轴段。轴颈的直径应符合轴承的内径系列。 (2)轴头：轴上安装回转零件，如齿轮、带轮等的部分称为轴头，支撑传动零件的轴段。轴头的直径必须与相配合零件的轮毂内径一致，并符合轴的标准直径系列。 (3)轴身：连接轴颈和轴头的轴段。 (4)轴肩和轴环：阶梯轴上截面变化之处，用作零件轴向固定的台阶部分称为轴肩；环形部分称为轴环。 图2 - 4 - 1 转轴的典型结构 2.影响轴结构的因素 (1)轴的毛坯种类。 (2)轴上作用力的大小及其分布情况。 (3)轴上零件的位置、配合性质及其连接固定的方法。 (4)轴的加工方法、装配方法以及其他特殊要求。 知识点二 轴的功用、分类和常用材料 1.轴的功用 轴是各种机械设备中重要零件之一，它的作用是支承作旋转运动的零件，如齿轮、带轮及链轮等，以传递运动和转矩、承受载荷并保证装在轴上的零件具有确定的工作位置和一定的回转精度。对轴的一般要求是要有足够的强度，合理的结构和良好的工艺性。 2.轴的分类 (1)按照轴的轴线形状不同，轴可分为曲轴、直轴和挠性钢丝轴三大类。 ①曲轴 曲轴用于将回转运动转变为直线往复运动或将直线往复运动转变为回转运动，是往复式机械中的专用零件，常用于内燃机、空气压缩机等。 ②直轴 直轴在生产中应用最为广泛，直轴按照其外形不同，可分为光轴和阶梯轴两种， 光轴形状简单，加工方便，但轴上零件不易定位和装配。在纺织、农业机械中为实现轴和轴上零件的标准化、系列化而经常被采用。阶梯轴各截面直径不等，便于零件的装拆和固定，因此应用广泛。 轴一般制成实心的，只有当机器结构要求在轴内装设其他零件，或者为了减轻轴的重量时才将轴制成空心的，如车床的主轴。 ③挠性钢丝轴 挠性钢丝轴，由几层紧贴在一起的钢丝层构成的轴，它可以把扭矩和旋转运动灵活地传到任何位置，有一些特殊的用途，如凸轮轴。 (2)直轴按其承载情况不同，又可分为心轴、传动轴和转轴三类。 ①心轴及其应用特点 心轴的应用特点是用来支承转动的零件，只受弯曲作用而不传递动力，如火车轮轴、滑轮轴。 ②传动轴及其应用特点 传动轴的应用特点是只传送动力，只受扭转作用而不受弯曲作用，或者弯曲作用很小。桥式起重机传动轴，可以认为只受扭转作用的传动轴，还有汽车上连接变速箱与后桥的轴等。 ③转轴及其应用特点 转轴的应用特点是既支承转动零件又传递动力，转轴本身是转动的，同时承受弯曲和扭转两种作用，如齿轮减速器中的转轴等。机器中大多数轴都属于这一类。 3.轴的材料 轴的材料选用原则，要根据使用条件来选择，应具有足够的强度、疲劳强度、刚度和耐磨性，对应力集中的敏感性小。 碳素结构钢：Q235、Q275,用于制造不太重要或低速、轻载的轴。 优质碳素结构钢：20、25、45、55,用于制造比较重要或中、低速、重载的轴。 合金结构钢：40Cr、20CrMnTi,用于制造在高速、重载和受冲击等条件下工作的轴。 高强度铸铁和球墨铸铁：QT400-15,用于制造外形复杂或对强度、硬度、韧性和耐磨性要求较高的轴，如凸轮轴、曲轴。 知识点三 轴上零件的固定 1.轴上零件的轴向固定 这种固定的作用和目的是为了保证零件在轴上有确定的轴向位置。防止零件作轴向移动，并能承受轴向力。一般采用的方法是，利用轴肩、轴环、轴套、圆螺母和轴端挡圈等零件，作为轴上零件的轴向固定用(如表2-4-1所示)。 表2-4- 1 轴上零件轴向固定方法及特点 类型 结构简图 特点及应用 轴肩及轴环 Ⅱ 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 件的固定 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 (a) (b) 图中(a)为轴肩，(b)为轴环 轴套 简单可靠，简化了轴的结构且不削 弱轴的强度 常用于轴上两个近距离零件间的相 对固定，不宜用于高转速轴 轴端挡圈 轴端挡圈(GB891-86.GB892-86) 工作可靠，能承受较大轴向力，应 用广泛 锥面 装拆方便，可兼作周向固定 宜用于高速、冲击及对中性要求高 的场合 圆螺母 圆螺母(GB812-88)止动垫圈(GB858-88) (a) (b) 固定可靠，可承受较大轴向力，能 实现轴上零件的间歇调整 常用于轴上的两零件间距较大处，如图(a)所示；亦可用于轴端，如图(b) 所示 弹性挡圈 弹性挡圈(GB894.1-85.GB894.2-86) 结构紧凑、简单、装拆方便，但受力较小且轴上切槽引起应力集中，常用 于轴承的固定 紧定螺钉与锁紧挡圈 紧定螺钉(GB71-85) 结构简单，但受力较小且不适于高 速场合 2.轴上零件的周向固定 这种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。在使用时，大多数是采用键或过盈配合等固定形式(如表2-4-2所示)。 表 2 - 4 - 2 轴上零件的周向固定 固定方法 特点 键连接 以平键应用最广，具有加工容易，装拆方便的优点。但轴向不能固定，不能承受轴向力 花键连接 具有接触面积大、承载能力强、对中性和导向性好、轴毂的强度削弱小等优点，适用于载荷大、定心要求较高的静连接和动连接 销钉连接 可实现轴向、周向固定，常用作安全装置，过载时销钉可被剪断，防止损坏其他零件，但不能承受较大载荷，对轴的强度有削弱 过盈配合 同时具有轴向和周向固定作用，对中精度高，不宜用于重载和多次装拆 紧定螺钉 紧定螺钉端部拧入轴上凹坑实现固定，不能承受较大载荷，只适用于辅助连接 知识点四 轴常见的工艺结构 1.轴的结构设计应满足的基本要求 (1)轴的受力合理，有利于提高轴的强度与刚度，有利于节约材料减轻重量。 (2)保证轴上零件定位准确，固定可靠。 (3)轴上零件便于装拆和调整。 (4)具有良好的制造工艺性。 2.轴的结构工艺性 轴的结构工艺性是指所设计的轴是否便于加工和装配，轴的结构在设计中应注意以下几个问题。 (1)轴的形状力求简单，以便于加工和检验，轴上的台阶数不宜过多， (2)轴肩处的过渡圆角半径r应小于零件孔的圆角半径或倒角C 。 为便于轴上零件的装配，轴端应加工出45°(或35°、60°)倒角；与零件成过盈配合时，轴的装人端常需加工出导向圆锥面。 (3)为便于切削加工，同一根轴上的圆角应尽可能取相同的半径。 (4)为减少装夹工件的时间，同一根轴的各轴段上的键槽应布置在轴的同一母线上，键槽宽度应尽量一致。 (5)需经磨削加工的表面，在轴肩处应设置砂轮越程槽。 (6)轴上若要车螺纹，在螺纹尾部留有退刀槽，即螺纹退刀槽。 【练习题】 一、单项选择题 1.电动机安装小带轮的转子轴按承受载荷的形式属于( ) A.心轴 B.转轴 C.传动轴 D.曲轴 2.阶梯轴上设计越程槽的目的是( ) A.对轴上零件轴向定位 B.属于加工工艺 C.为了减小应力集中 D.便于轴上零件装配 3.内燃机中能实现往复直线运动和回转运动相互转换的轴是( ) A.心轴 B.转轴 C.传动轴 D.曲轴 4.阶梯轴一般设计成两端小中间大的形状，其目的是( ) A.降低局部应力集中 B.有利于轴上零件的轴向固定 C.形状简单 D.满足等强度条件，便于零件从两端装拆 5.汽车变速箱与后桥差速器间的连接轴是( ) A.心轴 B.转轴 C.传动轴 D.曲轴 6.轴的结构中用来安装轮毂的部分是( ) A.轴颈 B.轴头 C.轴肩 D.轴身 7.依据承受载荷的情况，与减速器中的轴属于不同类型的是( ) A.自行车的中轴 B.车床主轴 C.铁路机车轮轴 D.电动机中安装小带轮的转子轴 8.在阶梯轴上设计越程槽的目的是( ) A.对轴上零件轴向定位 B.为减少应力集中 C.为满足加工工艺要求 D.对轴上零件周向定位 9.原采用40Cr制造的轴，现因材料短缺，能代替的钢号是( ) A.Y30 B.T10 C.40MnB D.22Cr17Mn9Ni4N 10.只承受扭矩(或弯矩很小)的轴称为( ) A.传动轴 B.转动心轴 C.转轴 D.阶梯轴 11.根据承受载荷情况，下列各轴与火车轮轴属于相同类型的是( ) A.滑轮轴 B.齿轮减速器输出轴 C.汽车变速箱与后桥连接轴 D.内燃机曲轴 12.不能实现轴上零件周向固定的方法是( ) A.圆螺母固定 B.花键连接 C.紧定螺钉连接 D.销连接 13.为了保证润滑油的引入并均匀分配到轴颈上，油槽应开设在( ) A.承载区 B.非承载区 C.端部 D.轴颈与轴瓦的最小间隙处 14.下列各轴中，属于转轴的是( ) A.自行车前轮轴 B.减速器中的齿轮轴 C.汽车的传动轴 D.铁路车辆的轴 15.自行车轮轴和铁路机车的轮轴属于( ) A.转轴 B.传动轴 C.心轴 D.挠性钢丝轴 16.轴肩过渡处加工过渡圆角( ) A.改进结构，减少应力集中 B.便于加工 C.使零件轴向定位可靠 D.使外形美观 17.轴上的键槽通常采用的加工方法是( ) A.铣削 B.磨削 C.拉削 D.插削 18.轴端的倒角是为了( ) A.美观 B.减少应力集中 C.便于加工 D.装配方便 二、简答题 1、如图所示为轴与轴上零件的装配结构图，分析结构，回答下列问题。 (1)按承受载荷分类，该轴属于哪一种类型? (2)为保证齿轮与轴之间的周向固定，采用的是哪一种连接? (3)轴上被轴承支撑的部分称为什么?若轴承型号为6208,则该轴段的直径应为多少? (4)根据实际情况，端盖与壳体之间加密封垫后一般采用哪种类型的螺纹连接? 2、如图所示，从轴的结构方面分析，①、②、③所指轴的结构名称是什么?齿轮与轴之间要能保证周向固定并传递转矩，应该采用哪一种连接方式? 3、分析如图所示结构简图，回答下列问题。 (1)齿轮是如何实现在轴上位置的固定的? (2)齿轮右端装配有两个圆螺母，为什么? 【答案】 一、单项选择题 1.B 2.B 3.D 4.D 5.C 6.B 7.C 8.C 9.C 10.A 11.A 12.A 13.B 14.B 15.C 16.A 17.A 18.D 二、简答题 1、 (1)转轴。(2)键连接(A 型普通平键连接)。(3)轴颈。40 mm 。(4) 螺钉连接。 2、 ①轴身、②轴颈、③轴头 键连接 3、 （1） 左端轴肩，右端圆螺母 （2） 摩擦放松 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $