轴
课 题：轴
教学目标：
本讲的教学目标是使学生明确常用轴的种类和轴的结构与工艺。
重点与难点
本节的重、难点是轴的结构、轴上零件的固定、轴的结构工艺性。
教学设计：
1. 常用轴的种类：首先解释常用轴的种类，再进一步解释各种轴的结构特点。
2. 轴的结构与工艺：简单介绍轴的结构，重点讲解轴上零件的固定和轴的结构工艺性。
教学方法和教学手段：
采用启发式教学、案例教学等教学方法。教学手段采用多媒体课件、虚拟现实、视频等媒体技术。教学组织采用课堂整体讲授和分组演示。
多媒体教学资源：
教学内容 | 教学资料 | 企业案例 | 教学多媒体 |
1.了解常用轴的种类 2.分析轴的结构与工艺 | 1.《机械基础》课程教材（word文档） 2.《机械基础》教学课件（.ppt文件） | 1.案例分析.wrl
| 1.轴的结构.gif 2.轴向和周向固定的方法.gif 3.轴的常用材料.gif |
课前准备：
收集常用轴、轴的结构和轴上零件固定的图片。将课程教材和收集的资料用PowerPoint制作成演示文档。
教学过程和组织：
Ø 1. 常用轴的种类
（1）按轴的受力情况分类
①心轴：用来支承转动零件。心轴分为转动心轴和固定心轴两种。心轴工作时只承受变矩，不传递动力。
②传动轴：用来传递动力。传动轴工作时只传递转矩，不承受弯矩。
③转轴：既支承回转零件又传递动力。转轴工作时既承受弯矩又传递转矩。
（2）按轴线形状分类
①直轴：直轴的轴线为一直线，用于一般机械。
l 光轴：外径相同的轴。结构简单，加工容易，但轴上零件不易固定。
l 阶梯轴：轴有两个以上的不同截面尺寸。加工复杂，其优点是便于零件的固定扩拆装，应用广泛。
②曲轴：机器中用于往复直线运动和旋转运动相互转换的专用零件。
③软轴：具有良好的挠性，它可以将回转运动灵活地传到任何空间位置。
Ø 2. 轴的结构与工艺【重、难点】
（1）轴的结构
光轴结构简单，加工方便，但轴上零件不易定位。阶梯轴便于零件的固定和安装。轴的结构一般应满足的要求：轴上的零件固定可靠；便于加工和尽量避免或减小应力集中；零件便于安装与拆卸。
图4-30 轴的结构
（2）轴上零件的固定
为了保证机械零件的正常工作，轴上零件必须定位准确和固定牢靠。因此，轴上零件就应在轴向和周向两个方向进行固定。
表4-7常用的轴向固定和周向固定方法
固定方法 | 图示 | 结构、特点及应用 |
轴肩（轴环）固定 |
| 轴肩和轴环的高度h=2-10mm，轴环的宽度b≈1.4h。轴肩和轴环的圆角半径r应小于与轴配合零件的倒角尺寸C或圆角半径R。固定滚动轴承时，应小于滚动轴承内圈高度，以便于滚动轴承的拆卸。结构简单、定位可靠，能承受较大的轴向力，是一种最方便、最可靠的轴向固定方法，广泛用于齿轮、带轮、联轴器、轴承等零件的轴向固定。 |
套筒定位 |
| 结构简单，拆装方便，可避免在轴上开槽、切螺纹、钻孔而削弱轴的强度，适用于相邻两零件间距离较小的轴向固定。若零件间距较大，会使套筒过长，增加材料用量和轴部件质量。 |
圆螺母定位 |
| 当无法采用套筒固定或套筒太长时，可采用圆螺母做轴向固定。这种方法通常用在轴的中部或端部，具有拆装方便、固定可靠、能承受较大轴向力等优点。其缺点是须在轴上切制螺纹。为防止圆螺母的松脱，常采用双螺母或一个螺母加止动垫圈来防松。 |
弹性挡圈定位 |
| 结构简单紧凑、拆装方便，但需要在轴上切槽，产生一定的应力集中，承受的轴向力较小，常用于滚动轴承的轴向固定。 |
轴端挡圈定位 |
| 当零件位于轴端时，可利用轴端挡圈与轴肩、圆锥面进行轴向固定。该固定拆装方便，通常用于承受剧烈振动和冲击的场合。 |
键固定 |
| 结构简单，拆装方便，不能承受轴向力，广泛用于普通零件的周向固定。 |
花键固定 |
| 接触面积大，承载能力强，对中性和导向性好。主要用于载荷较大、定心要求高的周向联接。 |
销固定 |
| 轴向、周向同时固定，不能承受较大的载荷，对轴强度有削弱。常用做传递动力和安全装置的销联接。 |
紧定螺钉固定 |
| 轴向和周向同时固定，结构简单，不能承受较大的载荷。主要用于受力不大的两个零件相对位置的固定联接。 |
（3）轴的结构工艺性
结构工艺性：轴的结构形式应便于加工，便于轴上零件的装配，便于使用维修，并且能提高生产率，降低成本。
有关轴的工艺结构应注意以下问题：
①阶梯轴应设计成中间大、两端小，由中间向两端依次减小，以便于轴上零件的拆装；
②轴端、轴颈与轴肩（或轴环）的过渡部位应有倒角或过渡圆角，以便于轴上零件的装配，避免划伤配合表面，并减小应力集中；
③轴肩（轴环）的过渡圆角半径应小于轴上安装零件内孔的倒角高度和圆角半径；
④轴上有多处倒角或圆角时，应尽可能使倒角和圆角大小一致，以减少刀具规格和换刀次数；
⑤轴上有螺纹时，应有螺纹退刀槽，以便于螺纹车刀退出；
⑥须磨削的轴段应留有越程槽，以便于磨削用砂轮越过工作表面；
⑦当轴上有两个以上键槽时，应布置在同一直线上，且槽宽应尽可能统一，以便于加工。
（4）轴的材料及选用
轴的常用材料及其主要力学性能如表4-8所示。
材料牌号 | 热处理方法 | 毛坯直径/mm | 屈服点/MPa | 抗拉强度/MPa | 应用说明 |
35 | 正火 | ≤100 | 315 | 530 | 用于一般的轴 |
45 | 正火 | ≤100 | 355 | 600 | 用于较重要的轴，应用最广泛 |
调质 | ≤200 | 360 | 650 | ||
Q235 | -------- | -------- | 235 | 420 | 用于不重要或载荷不大的轴 |
35SiMn | 调质 | ≤100 | 559 | 750 | 用于重要的轴 |
40Cr | 调质 | ≤100 | 785 | 980 | 用于载荷较大、重要的轴 |
20Cr | 渗碳淬火回火 | ≤60 | 540 | 835 | 用于要求强度、韧性及耐磨性较高的轴 |
QT600-3 | 等温淬火 | -------- | 370 | 600 | 用于外形复杂的轴 |
布置作业：思考与练习四：1
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