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圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 第15章 轴
15.1 复习笔记
一、概述
1．轴的用途及分类 （1）用途
支承回转零件及传递运动和动力。 （2）分类
①按照承受载荷的不同，轴分为转轴、心轴和传动轴。 a．工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴，其最为常见；
b．只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴。心轴又分为转动心轴和固定心轴； c．只承受扭矩而不承受弯矩（或弯矩很小）的轴称为传动轴。 ②按照轴线形状的不同，分为曲轴和直轴。 a．曲轴
曲轴连杆可以将旋转运动改变为往复直线运动，或作相反的运动变换。 b．直轴
第一，直轴的分类
直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴两种。 第二，光轴的特点
形状简单，加工容易，应力集中源少，但轴上的零件不易装配及定位。 第三，阶梯轴的特点
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www.100xuexi.com 第四，直轴的应用场合
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 阶梯轴则正好与光轴相反。
光轴主要用于心轴和传动轴，阶梯轴则常用于转轴。
③钢丝软轴，又称钢丝挠性轴，是由多组钢丝分层卷绕而成的，具有良好的挠性，可以把回转运动灵活地传到不开敞的空间位置。
2．轴设计的主要内容
轴的设计包括结构设计和工作能力计算两方面的内容。 （1）轴的结构设计
轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。
（2）轴的工作能力计算
①轴的工作能力计算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算；
②多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度，只需对轴进行强度计算，以防止断裂或塑性变形；
③对刚度要求高的轴和受力大的细长轴，应进行刚度计算，以防止工作时产生过大的弹性变形；
④对高速运转的轴，还应进行振动稳定性计算，以防止发生共振而破坏。
3．轴的材料
（1）轴的材料主要是碳钢和合金钢。 ①碳钢的特点
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www.100xuexi.com 圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性较低。同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度。故采用碳钢制造轴尤为广泛，其中最常用的是45钢。
②合金钢的使用场合
合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。在传递大动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温条件下工作的轴，常采用合金钢。
（2）钢种类的选择
①选择钢的种类时，根据的是强度与耐磨性。在既定条件下，有时可选择强度较低的钢材，而用适当增大轴的截面面积的办法来提高轴的刚度。
②高强度铸铁和球墨铸铁容易做成复杂的形状，且具有价廉、良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，可用于制造外形复杂的轴。
（3）钢热处理办法的决定
各种热处理以及表面强化处理，对提高轴的抗疲劳强度都有着显著的效果。
二、轴的结构设计
轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。
1．轴的结构设计因素及要求 （1）轴的结构主要取决于以下因素： ①轴在机器中的安装位置及形式；
②轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及和轴连接的方法； ③载荷的性质、大小、方向及分布情况； ④轴的加工工艺等。
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www.100xuexi.com 圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 （2）轴的结构都应满足：
①轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置； ②轴上的零件应便于装拆和调整； ③轴应具有良好的制造工艺性等。
2．轴的结构设计中应解决的问题 （1）拟定轴上零件的装配方案
①拟定轴上零件的装配方案是进行轴的结构设计的前提，它决定着轴的基本形式。 ②装配方案就是预定出轴上主要零件的装配方向、顺序和相互关系。 （2）轴上零件的定位
为了保证轴上零件准确的工作位置，轴上零件必须进行轴向和周向定位。 ①零件的轴向定位
轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、轴端挡圈、轴承端盖和圆螺母等来保证的。 a．轴肩
第一，轴肩的分类
轴肩分为定位轴肩和非定位轴肩两类。 第二，轴肩定位的优缺点
利用轴肩定位是最方便可靠的方法，但采用轴肩会加大轴的直径，轴肩处有应力集中。轴肩过多时不利于加工。轴肩定位多用于轴向力较大的场合。
注：轴肩处的过渡圆角半径r必须小于与之相配的零件毂孔端部的圆角半径R或倒角尺寸C。定位轴肩的高度h一般取（2～3）C或（2～3）R。滚动轴承的定位轴肩高度必须低于轴承内圈端面的高度，以便拆卸轴承，轴肩的高度可查手册中轴承的安装尺寸。
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www.100xuexi.com b．轴环
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 第三，非定位轴肩高度一般取1～2mm。
轴环的功用与轴肩相同，轴环宽度b≥1.4h。 c．套筒 第一，套筒特点
套筒定位结构简单，定位可靠，轴上不需开槽、钻孔和切制螺纹，不影响轴的疲劳强度，一般用于轴上两个零件之间的定位。
第二，套筒定位的适用场合
两零件的间距较大或轴的转速很高时，不宜采用套筒定位。 d．轴端挡圈
第一，轴端挡圈适用于固定轴端零件，可以承受较大的轴向力；
第二，轴端挡圈可采用单螺钉固定，为了防止轴端挡圈转动造成螺钉松脱，可加圆柱销锁定轴端挡圈，也可采用双螺钉加止动垫片防松等固定方法。
e．圆螺母定位 第一，圆螺母的优点
圆螺母定位可承受大的轴向力； 第二，圆螺母的缺点
轴上螺纹处有较大的应力集中，会降低轴的疲劳强度； 第三，圆螺母的适用场合
圆螺母一般用于固定轴端的零件，有双圆螺母和圆螺母与止动垫圈两种形式。 f．其他
第一，轴承端盖用螺钉或榫槽与箱体连接而使滚动轴承的外圈得到轴向定位，一般情况
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濮良贵《机械设计》(第9版)笔记和课后习题(含考研真题)详解-第15~18章【圣才出品】
