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第九章 轴
重点难点内容

轴的结构设计就是要合理地确定轴各部分的几何形状和尺寸。包括各轴段的直径、长度、各个 轴肩、圆角和倒角的大小、键槽的位置等等。
轴的结构没有标准形式，应根据具体的情况而定。一般要考虑以下几个方面的问题： 1）轴上零
5）轴的加工工艺性等。
轴的结构设计应满足以下要求: 轴上的零件要定位准确、固定可靠;
件的布置；2）轴上零件的定位和固定； 3）轴上零件的装拆工艺性； 4）轴的疲劳强度和刚度要求；
）轴上零件的布置除了达到工作要求外，要使轴受力最小； 2）
3）轴上的零件能方便地装配和拆卸； 4）轴的加工工艺性要好； 5）要应力集中小、疲劳强度要高。
弯扭合成强度条件:
ca
Mca
M2 ( T)2
W
b] 1
MPa
是根据扭剪应力的变化性质而定的应力校正系数。用来考虑扭矩 产生的弯曲应力 b的性质不同。
对轴受转矩的变化规律未知时，一般将 按脉动循环变应力处理。
疲劳强度安全系数的强度条件：
T产生的扭剪应力 与弯距M
Sca
S S
.S2 S2
如同一截面有几个应力集中源,
则取其中最大的一个应力集中系数用于计算该截面的疲劳强度。
重要基本概念
1•直轴按承受载荷的性质分为三类
传动轴：在工作中主要承受转矩，不承受弯矩或承受弯矩很小。
心轴：在工作中只承受弯矩，不承受转矩。心轴又分为固定心轴和转动心轴。
转轴：在工作中既承受弯矩，又承受转矩。
2•轴的失效形式和设计准则
因轴在弯矩和转矩作用下承受变应力， 轴肩处有应力集中，因此轴的主要失效形式是疲劳断裂。
设计准则：一般进行疲劳强度校核计算。对瞬时过载很大的轴，还应进行静强度校核。对于有
刚度要求的轴，要进行刚度计算。对转速高或载荷周期性变化的轴，要进行振动稳定性计算。
3•轴设计的主要内容和轴的设计步骤
轴的设计包括两个主要内容：轴的结构设计和轴的强度计算。
轴的设计步骤：1）选择轴的材料；2）估算轴的最小直径；3 ）轴的结构设计；4）轴的强度校
核；5）必要时进行轴的刚度计算和振动稳定性计算。
4 •提高轴的疲劳强度的措施
减小应力集中；降低表面粗糙度；强化轴的表面，如碾压、喷丸、表面淬火、渗碳、渗氮、碳 氮共渗等。

轴的刚度条件为：
挠度：y w [ y]
偏转角：e < [e] 扭转角： < []
提高轴刚度的措施：增大轴的直径。注意，用合金钢代替碳素钢不能提高轴的刚度。
精选例题与解析
例9-3 例9-3图1为轴上零件的两种布置方案， 功率由齿轮A输入，齿轮1输出扭矩Ti,齿轮
a
2输出扭矩T2,且Ti> T2。试比较两种布置方案各段轴所受的扭矩是否相同
b
例9-3 图1
答：各轴段所受转矩不同，如例 9-3图2所示。方案a : Tmax = T1,方案b : Tmax = Ti+ T2。
例9-3 图2
自测题与答案
一、选择题
9-1 .下列各轴中，属于转轴的是 。

D. 滑轮轴
9-，
一般称为 。

B. 固定心轴
C. 转动心轴
D. 转轴
9-