《机械设计基础》课程PPT教学课件（讲稿）第十六章 轴的设计计算

第16章轴 §16-1概述 带传动和链传动都是通过中间挠性件传递运 和动力的,适用于 轮传动相比,它们具有结构简单,成本 §16-3轴的结构设计 s16-4轴的强度设计 §16-5轴的刚度设计

第16章 轴 §16-1 概述 §16-3 轴的结构设计 §16-4 轴的强度设计 §16-5 轴的刚度设计 带传动和链传动都是通过中间挠性件传递运 动和动力的，适用于两轴中心距较大的场合。 与齿轮传动相比，它们具有结构简单，成本 低廉等优点

§16-1概述 功用:用来支撑旋转的机械零件,如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 分类: 转轴-一-传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分有 类 型 按轴的形状分有: 带式运 输机 电动机 减速器 转轴

§16-1 概述 功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 类 型 转轴---传递扭矩又承受弯矩。 按承受载荷分有： 分类： 按轴的形状分有： 带式运 输机 减速器 电动机 转轴

功用:用来支撑旋转的机械零件,如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 分类: 转轴-一-传递扭矩又承受弯矩。 按承受载荷分有:传动轴只传递扭矩 类 型 按轴的形状分有: 发动机 传动轴 后桥

功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 类 型 转轴---传递扭矩又承受弯矩。 按承受载荷分有： 分类： 按轴的形状分有： 传动轴---只传递扭矩 发动机 后桥 传动轴

功用:用来支撑旋转的机械零件,如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 分类: 转轴-一-传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分有:传动轴一只传递扭矩 类 心轴一只承受弯矩 型 按轴的形状分有: 自行车 车厢重力 前轮轴阂前叉 转动心轴 团前轮轮毂 支撑反力火车轮轴 固定心轴

功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 类 型 转轴---传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分有： 分类： 按轴的形状分有： 传动轴---只传递扭矩 心轴---只承受弯矩 前轮轮毂 火车轮轴 固定心轴 车厢重力 前叉 自行车 前轮轴 支撑反力 转动心轴

功用:用来支撑旋转的机械零件,如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 分类: 转轴-一-传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分有:传动轴—只传递扭矩 类型 心轴一只承受弯矩 「直轴 按轴的形状分有:

功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 类 型 转轴---传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分有： 分类： 按轴的形状分有： 传动轴---只传递扭矩 心轴---只承受弯矩 直轴

功用:用来支撑旋转的机械零件,如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 分类: 转轴-一-传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分有:传动轴—只传递扭矩 类型 心轴一只承受弯矩 「直轴 按轴的形状分有:曲轴

功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 类 型 转轴---传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分有： 分类： 按轴的形状分有： 传动轴---只传递扭矩 心轴---只承受弯矩 直轴 曲轴

功用:用来支撑旋转的机械零件,如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 分类: 转轴---传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分有:传动轴-—只传递扭矩 类型 心轴一只承受弯矩 直轴 本章只研究直轴 T 按轴的形状分有:曲轴 N 挠性钢丝轴 设计任务:选材、结构设计、强度和刚度设计、确 定尺寸等

本章只研究直轴 功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 类 型 转轴---传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分有： 分类： 按轴的形状分有： 传动轴---只传递扭矩 心轴---只承受弯矩 直轴 曲轴 挠性钢丝轴 设计任务：选材、结构设计、强度和刚度设计、确 定尺寸等

轴的材料 种「碳素钢:35、45、50、Q235正火或调质处理 类1合金钢:20r、20 aNti、40CrNi、38cMoA1A等 用途:碳素结构钢因具有较好的综合力学性能,应用较 多,尤其是45钢应用最广。合金钢具有较高的力学性能, 但价格较贵,多用于有特殊要求的轴。 轴的毛坯:圆钢或锻件,有时也用铸钢或球墨铸铁。 如用球墨铸铁制造曲轴和凸轮轴,具有成本低廉、吸振性较好、对应力集中的敏感较低、强度较好等优点 表16-1轴的常用材料及其主要力学性能 材料及热处理毛坯直径硬度强度极限屈服极限。弯曲疲劳极限1应用说明 HBS MPa Q235 440 240 200 用于不重要或 载荷不大的轴 有较好的塑性 149 35正火≤100 和适当的强度 187 520 270 250 可用于一般曲 轴、转轴

种 类 碳素钢：35、45、50、Q235 轴的毛坯:一般用圆钢或锻件，有时也用铸钢或球墨铸铁。 轴的材料 合金钢: 20Cr、20CrMnTi、40CrNi、38CrMoAlA等 用途：碳素结构钢因具有较好的综合力学性能，应用较 多，尤其是45钢应用最广。合金钢具有较高的力学性能， 但价格较贵，多用于有特殊要求的轴。 如用球墨铸铁制造曲轴和凸轮轴，具有成本低廉、吸振性较好、对应力集中的敏感较低、强度较好等优点。 为了改善力学性能 正火或调质处理。 表16-1 轴的常用材料及其主要力学性能 材料及热处理 毛坯直径 mm 硬度 HBS 强度极限σb 屈服极限σs MPa 弯曲疲劳极限σ-1 应用说明 Q235 440 240 200 用于不重要或 载荷不大的轴 35 正火 520 270 250 有较好的塑性 和适当的强度， 可用于一般曲 轴、转轴。 ≤100 149 ~187

§16-2轴的结构设计 设计任务:使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。 设计要求:1轴应便于制造,轴上零件要易于装拆; 2轴和轴上零件要有准确的工作位置; 3各零件要牢固而可靠地相对固定; 4改善应力状况,减小应力集中。 轴端挡圈带轮轴承盖套筒齿轮滚动轴承 典型 轴系 结构

设计任务：使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。 §16-2 轴的结构设计 设计要求：1.轴应便于制造，轴上零件要易于装拆；(制造安装) 2.轴和轴上零件要有准确的工作位置；(定位) 3.各零件要牢固而可靠地相对固定；(固定) 4.改善应力状况，减小应力集中。 轴端挡圈 带轮 轴承盖 套筒 齿轮 滚动轴承 典型 轴系 结构

、制造安装要求 为便于轴上零件的装拆,一般轴都做成从轴端逐渐向 中间增大的阶梯状。件的安装次序 装零件的轴端应有倒角,需要磨削的轴端有砂轮越程槽, 车螺纹的轴端应有退刀槽 倒角 ④⑤⑦

装零件的轴端应有倒角，需要磨削的轴端有砂轮越程槽， 车螺纹的轴端应有退刀槽。 ④ 为便于轴上零件的装拆，一般轴都做成从轴端逐渐向 中间增大的阶梯状。零件的安装次序 一、制造安装要求 ② ③ ⑥ ⑦ ① ⑤ 倒角