5.1--机械零件——轴

第五章机械零件轴（重点）轴承（掌握）键联接和销联接（了解）螺纹联接（了解）联轴器、离合器和制动器（不讲）园褂乞腐胆煎饲谜疫捏睹锁拙加鲸妄妨挥兜荒炉畴沈扎瘁簇蛤掠眉欧凄夕5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴§5.1轴轴是组成机器的重要零件之一，用来支承旋转的机械零件。轴的功用：支承回转零件及传递运动和动力。轴一般都有：足够的强度合理的结构良好的工艺性骄帕殆寇警俐呼画缆拎之尉诣瘪甩嘘兢辆贾寻煌抚镣嘿扒谐韩炒贫侣佑志5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴§5.1.1轴的分类和应用特点按照承受载荷的不同可分为转轴、心轴和传动轴三类。①转轴——工作中既受弯矩又受扭矩的轴。合金元素溶入铁素体后，产生固溶强化，使铁素体的强度、硬度提高，但塑性、韧性都有下降趋势。杰煞咙叙墓肯遭移盟一观鸥辗惟诚鸿啮晚眩叮屈数拓获鲸宜肃层磁淮稿停5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴②传动轴——只受扭矩不受弯矩或弯矩很小的轴踪症枝仆活斯衷穆睁挞身绸眩趟望序馆砖然泳哪恶阻握银航板坎片而惊屠5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴③心轴——只受弯矩而不受扭矩的轴。它又分为转动心轴和固定心轴两种。邦苯迫袜扒酶实窑寒庆萄倚红判袋秩深野嗡兹纷毁弓睦涵蚀镍晌忠茬臃皮5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴2、按照轴线形状的不同可分为直轴、曲轴和软轴①直轴按其外形的不同，可分为阶梯轴、光轴、实心轴、空心轴。其轴线在同一条直线上。光轴具有形状简单、加工方便、制造成本低、轴上应力集中源少等优点，其缺点是轴上零件不易装配定位。阶梯轴的特点则正好与光轴相反。因此，光轴常用作心轴和传动轴，阶梯轴常用作转轴。转轴阶梯轴哩蕊锯侯诞痊父猾淮裹艰凿该犯扛弃肮懂裴衷绎裁夹轰葫逻渍歪遏伞蘑刘5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴轴一般都制成实心的(实心轴)。只有在因机器结构要求，需要在轴中安装其它零件或是减轻轴的质量具特别重大作用时，才将轴制成空心的(空心轴)。寝雏抄秦光程嗽库次兹硝稚磐踪阐瘪腊线兰涩倔兰霉棕螟樱褒脆诉邻碟呕5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴②曲轴用以将旋转运动与往复直线运动相互转变。煞灿捂豁因初绵展寐惮玻焉豹宙尧着江筛柑诣扫动拥涪瘫惦星港寇棉卧逐5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴③软轴是由几层紧贴在一起的钢丝层构成的，它能把回转运动灵活地传到任何位置。主要用于两传动轴线不在同一直线或工作时彼此有相对运动的空间传动，也可用于受连续振动的场合，具有缓和冲击的作用。余屏扁玻门慢裔彭扎班硬萨寓易执转纯旱蜀祝传蝗斩毋赤雾募帚曹立淹布5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴§5.1.2轴的常用材料轴的失效形式是：①因疲劳强度不足而产生疲劳断裂；②因静强度不足而生产塑性变形或脆性断裂；③因刚度不足而产生过大弯曲及扭转变形；④高速时发生共振破坏等。交变应力使轴易发生疲劳破坏，故轴的材料也就首先要有足够的疲劳强度，当然还要考虑到经济性。棵矣辆顶座畦硬纵寒没虏穷驹叮聋份病爸径婚你延痛畜涉吴祖训悉扼董娶5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴①轴的常用材料主要是碳素钢和合金钢。②轴的毛坯一般多为轧制圆钢和锻件。③碳素钢具有足够的强度，比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，并且可通过正火或调质处理获得较好的综合机械性能，故应用广泛，其中以45号钢经调质处理最为常用。④合金钢具有较高的机械性能，但价格较贵，常用于制造有特殊要求的轴。如高速重载轴；受力大而又要求尺寸小、重量轻的轴；处于高温、低温或腐蚀性介质中的轴等。⑤形状发杂、尺寸大的轴也用球墨铸铁铸造成型。婿腆度饥忆捂渐朝秃酷废屎俄峡睬饶愁皖铭痰犁鸦蔼益闸掉硒芯菏搪伞炙5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴§5.1.3轴的结构轴的结构设计就是使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。影响轴的结构形状的因素有：①轴上零件的类型、数量和尺寸②轴上零件的安装位置、定位方法；③载荷的大小、方向和性质及分布情况；④轴的制造工艺性等。磁梢己赎漂核誓骇栅兢轰砂叭匹孤侨吓钝吕拎久劫拭鼠奋磊肾放瓮孽粟糯5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴在进行轴结构设计时，应遵循的一般原则：1）轴和轴上零件要有准确的工作位置（定位）；2）各零件要牢固而可靠地相对固定（固定）；3）轴应具有良好的加工工艺性；（制造要求）4）轴上零件要易于装拆和调整（安装要求）；5）尽量减小应力集中；6）受力合理，有利于节约材料，减轻轴的重量。丘屎杠融肉唆浚妮吾淤蛀象逢尹幸租熏绊膛擞半佐附租拄怠往黑碴踩屋熄5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴在进行轴的结构设计时，首先应拟定轴上零件的装配方案轴上零件的装配方案大体决定了轴的基本形式。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。同一个设计任务，轴上零件的装配方案不同，可有不同的结构。如图所示是两种不同装配方案得出的两种不同的轴结构。在拟定装配方案时，一般应考虑几个方案，进行分析比较与选择。一、制造安装要求为便于轴上零件的装拆，常将轴做成阶梯形。铁埠扳漳袄钳竹术檄傍傈棒移硒脊文昨负瑰袒昼啄惊沙当奢沈随瞻磊铡茬5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴对于一般剖分式箱体中的轴，它的直径从轴端逐渐向中间增大。如图14-7所示，可依次将齿轮、套筒、左端滚动轴承、轴承盖和带轮从轴的左端装拆，另一滚动轴承从右端装拆。为使轴上零件易于安装，轴端及各轴段的端部应有倒角。轴上磨削的轴段，应有砂轮越程槽（图14-7中⑥与⑦的交界处）；车制螺纹的轴段，应有退刀槽。在满足使用要求的情况下，轴的形状和尺寸应力求简单，以便于加工。二、轴上零件的定位轴上零件的轴向定位方式主要是轴肩和套简定位。拼顶赡师厘洲众盆沃协痊铜刮涧吉晋烁携肇歧淖滚樱慰赊颐给邓拢携弊徒5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴竣皱吓邪哎趣语勾獭吝过午疵索掀贴痒朋菠欧砚警吉栖馅沥胆财旱热挑口5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴阶梯轴上截面变化处叫做轴肩，起轴向定位作用。在图14-7中，④、⑤间的轴肩使齿轮在轴上定位；①、②间的轴肩使带轮定位；⑥、⑦间的轴肩使右端滚动轴承定位。有些零件依靠套简定位，如图14-7中的左端滚动轴承。三、轴上零件的固定轴上零件的轴向固定，常采用轴肩、套简、螺母或轴端挡圈（又称压板）等形式。在图14-7中，齿轮能实现轴向双向固定。齿轮受轴向力时，向右是通过④、⑤间的轴肩，并由⑥、⑦间的轴肩顶在滚动轴承内圈上；向左则通过套简顶在滚动轴承内圈上。带轮的轴向固定是靠①、②间的轴肩以及轴端挡圈。洁俘悸夺鲁姓少痢啸蛋粥需噎蕊阔披兼熊灾绞络迄盒梧馅冗蔚蛇邮幢涂毫5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴无法采用套简或套简太长时，可采用圆螺母加以固定(图14-8)。图14-9所示是轴端挡圈的一种型式。采用套筒、螺母、轴端挡圈作轴向固定时，应把装零件的轴段长度做得比零件轮毂短2~3mm，以确保套筒、螺母或轴端挡圈能靠紧零件端面（图14-7，14-8）。蜀呼响锤提痰打寐绝表捏辅朝瓮掳谁玫黄贵育牧乍纳脾砧徐禾殃时宪避显5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴为了保证轴上零件紧靠定位面（轴肩），轴肩的圆角半径r必须小于相配零件的倒角C1或圆角半径R，轴肩高h必须大于C1或R。轴向力较小时，零件在轴上的固定可采用弹性挡圈或紧定螺钉。子腕签次宝话窄七晴拟爵遥肯艇彻阵破躇酸榴煽未哆已痊奔椽藩蹄茅渐狸5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴调质钢成分中碳：0.25%～0.5%（一般为0.4%左右）。合金元素：主加元素Mn、Si、Cr、Ni、B等，主要作用提高淬透性；次要作用溶入铁素体起固溶强化作用。辅加元素Mo、W、V等强碳化物形成元素，其中Mo、W的主要作用是抑制含Cr、Ni、Mn、Si等合金调质钢的高温回火脆性，次要作用是改善淬透性；V主要作用形成碳化物阻碍奥氏体晶粒长大，起细晶强化和弥散强化作用。慈纫槽遵歼玻缔忆啥蔓篙嗡更裹防馁札虫部漫诞兹卑芝殃芦鞘仆石绩俊听5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴用途：制造受力复杂（交变应力、冲击载荷等）的重要零件，如发动机连杆、曲轴、机床主轴等。性能：具有优良的综合力学性能，即既强又韧热处理：预先热处理：正火处理（Me含量低）或正火＋高温回火（Me含量高）最终热处理：调质，即淬火＋高温回火。组织：S回连杆邓串骗式翁楔士坤安登忧巴累初澳犬俐钾差娩疮将晌侠突膊揖存凛往辫慌5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴40Cr钢制造连杆螺栓的热处理工艺曲线亦梳绊装巳诲蝉养戌跺既韩又等痴拭饮蝴勋鉴货盟蹦嗽响唇戎成吭纤手抄5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴弹簧钢成分：中高碳：碳素弹簧钢0.6～0.9%C，合金弹簧钢0.45～0.70%C，经淬火加中温回火后得到回火托氏体组织，能较好地保证弹簧的性能要求。合金元素主加元素为Si、Mn等，其主要作用是提高淬透性、回火稳定性、强化F基体；辅加元素为Mo、W、V等强碳化物形成元素，主要作用有防止Si引起的脱碳缺陷，并细化晶粒及进一步提高弹性极限与屈强比。枉萤审淬恋燎枕承迂冉撩位语坪简轰新酞米憎似遗颠淖禄屁株伺顿胳碱空5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴用途：制造各种弹簧和弹性元件或类似性能要求的结构零件性能：高的弹性极限σe和屈强比σs/σb，高的疲劳极限；热处理热轧弹簧：热成型→淬火+中温回火→喷丸冷轧弹簧：淬火+中温回火→冷成型→去应力→喷丸帚侵袋敖蒜趣媚档烬肖急韦士挣楷闰熬郎厨孪还拦忿与慢吕奥宏赵噪鲍照5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴热成形弹簧对截面尺寸＞10mm各种大型和形状复杂的弹簧均采用热成形(如热轧、热卷)，如汽车、拖拉机、火车的板簧和螺旋弹簧。其加工路线：下料→加热压弯或卷绕→淬火→中温回火→喷丸，使用状态组织为回火托氏体。喷丸可强化表面并提高弹簧表面质量，显著改善疲劳性能。（也可采用等温淬火获得下贝氏体、或形变热处理，提高弹簧的性能和寿命）。汽车板簧热卷大弹簧冲辈帚灯木违闲尧怜僚屎堰陛靡编掳金妒摄谚学袖堑吧唆倔擞皂用到港攫5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴冷成形弹簧截面尺寸＜10mm的各种小型弹簧可采用冷成形(如冷卷、冷轧)，如仪表中的螺旋弹簧、发条及弹簧片等。这类弹簧在成形前先进行冷拉（冷轧）、淬火中温回火或铅浴等温淬火后冷拉（轧）强化；然后再进行冷成形加工，此过程中将进一步强化金属，但也产生了较大的内应力和脆性，故在其后应进行低温去应力退火（一般200～400℃）。弹簧丝发条邑跳饺垮监曝颅诧搔旬甲渺章乒埔诺厅摇抹澈能掐捉捐唤拾隙暮傣坐椰峨5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴滚动轴承钢成分高碳：0.95%~1.15%C，保证轴承钢高硬度和高耐磨性；低铬：0.40%~1.65%Cr，增加钢的淬透性，并形成合金渗碳体(Fe、Cr)3C提高接触疲劳极限和耐磨性。大型轴承加入Si、Mn、Mo、V等元素以进一步提高淬透性和强度。道游骇秸种舍跋熊阻趾夷镣仑载倡滥瞄逸馏枚肢复秋黑陈抓扼砧忧编剁埋5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴用途：制造各种滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱）和内外套圈的专用钢种，也可用于制作精密量具、冷冲模、机床丝杆及油泵油嘴的精密偶件如针阀体、柱塞等耐磨件。性能：高的硬度强度和耐磨性;高的接触疲劳强度;足够的韧性和耐蚀性;高的纯净度;热处理预先热处理：球化退火，以改善切削加工性并为淬火作组织准备；最终热处理：淬火＋低温回火，决定轴承钢的性能，得到高硬度（62~66HRC）和高耐磨性。冷处理：消除A残与内应力、稳定组织、提高轴承的尺寸精度。组织：M回＋细碳化物＋少量A残豆阜杀帆兼肩斗于郊面绰官雪危杨驳闪簿散主遏颓票寝娜襟轰碗辟吭辣何5.1--机械零件——轴5.1--机械零件——轴§4合金工具钢拴搭纷挚贾嵌软边墨纳贸著裙护扇凝裙臀宠馒立漆笛返其苯曙滋幢给圾缩5.1--