课 时 授 课 计 划 第六十六次课 【教学课题】：§13-1 概述 §13-1 轴的结构设计 【教学目的】：掌握轴的分类及轴的结构设计 【教学重点及处理方法】： 轴的分类及轴的结构设计 处理方法： 结合实际例子详细讲解 【教学难点及处理方法】： 结构设计 处理方法： 分析讲解 【教学方法】: 讲授法 【教具】：挂图 【时间分配】： 引入新课 5min 新课 80 min 小结、作业 5min 第六十六次课 【提示启发 引出新课】 轴是组成机器的重要零件之一，它的主要功用是支持机器中的作回转运动的零件及传递运动和动力的。 【新课内容】 §13-1 概述 一、轴的分类 按轴的承载情况不同，可以将其分为： 转轴 同时承受弯矩和扭矩的轴。 转轴——扭矩和弯矩 心轴 只承受弯矩的轴。 传动轴 只承受扭矩而不承受弯矩的轴。 传动轴——主要受扭矩 按照轴的轴线形状分类 直轴； 曲轴；曲轴和挠性钢丝轴属于专用零件。 直轴按外形不同又可分为光轴和阶梯轴。 挠性轴。 其他分类方法 可以分为实心轴和空心轴，光轴和阶梯轴。光轴形状简单，应 力集中少，易加工，但轴上零件不易装配和定位，常用于心轴和传动轴。阶梯轴各轴段截面的直径不同，这种设计使各轴段的强度相近，而且便于轴上零件的装拆和固定，因此阶梯轴在机器中的应用最为广泛。直轴一般都制成实心轴，但为了减少重量或为了满足有些机器结构上的需要，也可以采用空心轴。 二、轴的材料 对材料的要求：强度、刚度、韧性、耐磨性、工艺性和经济性等。 2、轴的材料：轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，形状复杂的也可采用铸钢或球墨铸铁。 锻件的内部组织均匀，强度较好，重要的轴、大尺寸或阶梯尺寸变化较大的轴，应采用锻制毛坯。 对直径较小的轴，可直接用圆钢加工。? 由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故轴采用碳钢制造最广泛，其中最常用的是45号钢。常用于受力较小或不重要的场合。 不重要或低速轻载的轴以及一般传动的轴也可以使用Q235、Q275等普通碳钢制造。? 合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。因此，在传递大动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴的耐磨性，以及处于高温、重载、耐磨、耐高温等特殊场合工作的轴，常采用合金钢。? 高强度铸铁和球墨铸铁由于容易作成复杂的形状，而且价廉，吸振性和耐磨性好，对应力集中的敏感性较低，故常用于制造外形复杂的轴。 轴的常用材料及其主要力学性能见表14-1。 注意：①采用合金钢并不能提高轴的刚度。 ②轴的热处理和表面强化可提高轴的疲劳强度。 §13-2 轴的结构设计 轴的结构设计就是确定轴的外形和全部结构尺寸。 轴的结构主要取决于以下因素：(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、配合性质及其联接固定的方法；(4)轴承的类型、尺寸和位置；(5)轴的加工方法、装配方法以及其他特殊要求。可见影响轴的结构与尺寸的因素很多，设计轴时要全面综合的考虑各种因素，必须针对不同情况进行具体的分析。 轴的结构设计原则： 定位要求，轴和轴上的零件要有准确的工作位置； 固定要求，各零件要可靠地相互联接； 工艺要求，轴应便于加工，轴上零件要易于装拆； 疲劳强度要求，尽可能减小应力集中； 尺寸要求，轴的各部分直径和长度的尺寸要合理。 一、轴上零件的定位和固定 作用：零件要有准确的位置；轴上零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。(例减速器轴的设计) 1.轴的组成  ?????一般在进行结构设计时的已知条件有：机器的装配简图，轴的转速，传递的功率，轴上零件的主要参数和尺寸等。 2.轴上零件的轴向定位及固定 轴向固定(轴肩、轴环、螺母、套筒及轴端挡圈定位等)  轴肩定位  圆螺母  弹性挡圈  止动垫圈  紧定螺钉  轴端挡板 3.轴上零件的周向定位及固定? 作用：满足机器传递运动和转矩的要求，轴上零件除了需要轴向定位外，还必须有可靠的周向定位。 常用的周向定位及固定方法有键、花键、销、过盈配合及紧定螺钉（图13-10）等。在图14-5中，齿轮与轴之间的周向固定采用了平键联接。? 二、轴的结构工艺性 轴的结构应便于加工与装配。形状力求简单，阶梯轴的级数尽可能少，而且各段直径不易相差太大。 1）轴上需磨削的轴段应设计出砂轮越程槽，需车制螺纹的轴段应有退刀槽。  2）轴上各圆角、倒角、砂轮越程槽及退刀槽等尺寸尽可能统一，同一轴上的各个键槽应开在同一母线位置上  3）为便于装配，轴、轴肩端应倒45°角倒角。轴肩高度不能妨碍零件的拆卸。过盈配合装入端制30 °导向锥面。 4）轴上各圆角、倒角、砂轮越程槽及退刀槽等尺寸尽可能统一，同一轴上的各个键槽应开在同一母线位置上 5）对于阶梯轴一般设计成两端小中间大的形状，以便于零件从两端装拆。 思考题 试指出图中结构不合理的地方，并予以改正。  三、提高轴的疲劳强度 1、结构设计方面 相邻轴段直径不宜相差太大； 过渡圆角半径不能太小； 尽量避免在轴上开横孔、凹槽和加工螺纹； 重要结构中可采用凹切圆角、过渡肩环； 可开减载槽，以减小轴应力集中； 过盈配合轴段可采用一些特殊结构。 a)增大配合处轴径 b)轴上开减载槽 c)毂端开减载槽 制造工艺方面 提高表面质量，降低表面粗糙度； 对轴表面进行强化处理。 3、轴上零件合理布局 改变轴受力情况； 改变轴结构，合理布置轴上零件位置；   【小结】：掌握轴的结构设计方法和原则。 【作业】：1 【后记】：