第14章 轴 基本内容：轴的类型、轴的材料、轴的结构设计、轴的强度计算、轴的刚度计算。 基本要求：了解轴的类型和特点；理解和掌握轴的结构设计与强度计算方法。 重 点：轴的结构设计。 学 时：课堂教学：2学时。 第一讲 §14-1轴的功用和类型 轴是机器中的重要零件之一。 一、轴的功用——支撑回转运动零件；传递转矩与运动。 二、轴的类型 1、根据轴的承载情况可分为 心轴——只承受弯矩M≠0；不承受扭矩T=0；固定心轴；转动心轴 传动轴——只承受扭矩T≠0；不承受弯矩M=0 转轴——既承受弯矩M≠0；又承受扭矩T≠0。 2、根据轴线的形状可分为 光轴 直轴—— 阶梯轴 曲轴 挠性轴 三、轴的设计要解决的问题 材料 轴的结构设计——具有合理的外形和尺寸及其良好的工艺性 强度 刚度 稳定性 §14-2轴的轴的材料 轴的材料主要采用碳素钢和合金钢。有时也可采用合金铸铁或球墨铸铁 ▲碳素钢 有30～50钢，最常用的是45钢。 不重要的或受力较小的轴可使用Q235～Q275。 ▲合金钢 有 20Cr、20Cr MnT、40Cr、38CrMOAlA等。 ▲合金铸铁或球墨铸铁。 ▲轴的毛坯一般用圆钢或锻件。 几种常用材料及其主要力学性能见表14—1 §14-3轴 的 结 构 设 计 ▲轴的结构设计——使轴具有合理的外型尺寸，以满足工艺要求、轴与轴上零件的工作要求。 ▲轴的结构设计内容： 几何结构的设计——如果是阶梯轴，需确定各轴段的直径、长度 固定结构的设计——轴上零件的轴向固定与周向固定 工艺结构的设计——轴的加工工艺和轴上零件的安装工艺（圆角、倒角、退刀槽、砂轮越程槽、导向锥面等） ▲结构设计应满足的基本要求 定位要求 安装调整要求 紧固要求 工艺要求 尽量减少应力集中 ▲轴的各部分结构名称 轴颈——由轴承支撑的轴段； 轴头——支撑传动零件的轴段； 轴身——轴颈与轴头之间的轴段； 轴肩——截面发生变化的位置 ★在轴的结构设计中，在充分考虑轴与轴上零件的工作要求条件下，解决好以下几个方面的问题 一、制造安装要求 二、轴上零件的（轴向）定位 轴肩定位，套筒定位等。 三、轴上零件的固定 轴上零件的固定可分为轴向固定和周向固定两类。 1、轴上零件的轴向固定 轴肩——轴肩高度 a=2 ~ 3 c c——倒角高度 套筒——与轴之间为间隙配合，套筒不宜过长 圆螺母——般用于轴端零件的固定； 弹性挡圈——不能承受大的轴向力 轴端挡圈——常用于轴端零件的固定； 2、轴上零件的周向固定 键联接——平键、 花键 销联接—— 成形联接—— 弹性环联接—— 过盈联接等—— 四、改善轴的受力状况，减少应力集中 合理布置轴上零件可以改善轴的受力状态。 应力集中是影响轴的强度的重要因素，尤其是对于合金钢对应力集中比较敏感，轴的结构设计时，应加以注意： ——对于阶梯轴来说，在截面尺寸变化处（如轴肩），应采用圆角过渡，并尽量避免在轴上（特别时应力大的部位）开槽或孔，也可采用卸载槽、过渡肩环、或凹切圆角等方式减少应力集中。 第二讲 §14-4轴的强度计算 对于一般工作条件下的轴，常见的强度计算方法有两种： 一、按扭转强度的计算 适合于传动轴的精确计算，也可用于转轴的近似计算。 对于圆截面轴，其强度条件为 上式中 WT——轴的抗扭截面系数，mm3 P——轴传递的功率，kw； N——轴的转速，r／min； [τT]——许用切应力，MPa；表14—2 C——与轴材料有关的系数，表14—2 △当轴上有键槽时，应适当增大轴径：单键增大3％，双键增大7％。 二、按弯扭合成强度计算 主要用于计算一般重要的、弯扭复合作用的轴。 对于一般钢制的轴，其强度条件为： 式中M′——等效弯矩 W——轴的抗弯截面系数。 ▲一般计算顺序如下——参看图14—18 §14-5轴的刚度计算（略） §14-6 轴的临界转速的概念（略）