第10章 轴 提示： 本章主要介绍直轴的结构设计和直轴的设计计算基本方法，掌握轴结构设计中轴上零件轴向及周向定位方法及其结构的工艺性，并掌握轴上零件定位可靠、安装方法及受力分析。基本要求： 应了解轴、转轴和传动轴的载荷和应力特点。 在机械零件设计中，轴的设计有一定的代表性，通过它可以学到典型的设计方法，掌握结构设计与强度计算的关系，将两者密切的结合起来。 在设计轴之前应先完成轴上零件的主要参数和结构设计，并进行受力分析。 由于轴上零件的轮毂尺寸和轴承尺寸需根据轴径来定，而计算轴径所需的受力点和支点位置又与轴上零件和轴承尺寸位置有关。因此，轴的设计过程常常是先估算轴径，再进行轴的结构草图设计，然后进行轴的强度计算。在此基础上，再对轴的结构进行修改，并“细化”个部分尺寸。所以轴的强度计算和结构设计要交替进行，边画图边计算，逐步完善。 10.1 概述 轴是组成机器的重要零件之一。用于支承作回转运动或摆动的零件来实现其回转或摆动，使其有确定的工作位置 10.1.1 分类 1.按照轴线形状分类：轴可分为直轴、曲轴和软轴 (1)直轴：直轴按外形不同可分为光轴、阶梯轴及一些特殊用途的轴，如凸轮轴、花键轴齿轮轴及蜗杆轴等。 (2)曲轴：曲轴是内燃机、曲柄压力机等机器上的专用零件，用以将往复运动转变为旋转运动，或作相反转变。见图19-1。 3)软轴：软轴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，以缓和冲击。见图19-2。
2.按照所受载荷性质分类：轴可分为心轴、转轴和传动轴。 Page 1of 17第10章 轴
2011-03-18(1)心轴：通常指只承受弯矩而不承受转矩的轴。如自行车前、后轮轴，汽车轮轴。 (2)转轴：既受弯矩又受转矩的轴。转轴在各种机器中最为常见。 (3)传动轴：只受转矩不受弯矩或受很小弯矩的轴。车床上的光轴、连接汽车发动机输出轴和后桥的轴，均是传动轴。
1 第十章 轴
总课时数： 备课时间：
课 时： 上课时间：
课 题：轴
教学目的：1.了解常用轴的种类和应用特点
2. 理解常用轴的结构对轴的加工、减少应力集中和轴上零件的固定、轴上零件的装拆等要求，并能结合实际分析应用
教学重点：轴上零件的固定
教学难点：结合实际分析应用
教学方法：应用多媒体教学和挂图
教学过程：
一、复习旧课
1．键、销的种类及特点
2．平键的标记和选用
二、引入新课题
车床上我们会见到轴、车上我们也会见到轴，生活中很多机械上都有轴的存在，那大家知道轴是不是都是直的圆柱形状的轴？有没有其他种类的呢？轴的作用呢？下面我们来介绍轴的种类
三、教学内容
（一、）轴的用途和分类
1、作用
2 【学生看上面的实例思考轴的作用】
【教师总结】作用：支承回转零件（如齿轮、带轮等），传递运动和动力。
2、种类
【多媒体展示各类实物轴】
按轴线形状按承载情况直轴曲轴挠性钢丝软轴（简称挠性轴）心轴传动轴转轴
（二、）转轴的结构
轴颈：用于装配轴承的部分
轴头：装配回转零件（如带轮、齿轮）的部分
轴身：连接轴头与轴颈的部分
轴肩或轴环：轴上截面尺寸变化的部分。
3 轴的结构应满足三方面的要求：
轴上的零件要有可靠的周向固定与轴向固定
轴应便于加工和尽量避免或减小应力集中
便于轴上零件的安装与拆卸
1、轴上零件的固定
【多媒体展示轴上零件固定的各种方法】
（1）轴上零件的轴向固定
目的：保证零件在轴上有确定的轴向位置，防止零件作轴向移动，并能承受轴向力。
(2)轴上零件的周向固定
目的：保证轴能可靠地传递运动和转矩，防止轴上零件与轴产生相对转动。
2、轴上常见的工艺结构
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和便于使用维修，并且能提高生产率，降低成本。
本章的习题是按旧书的齿形系数Y
F求解的，新书需将齿形系数改为复
合齿形系数Y
FS。
旧书（新书）
10-3（10-3） 标准渐开线齿轮的（复合）齿形系数Y
F（Y
FS）与什么因
素有关？两个直齿圆柱齿轮的模数和齿数分别为m
1=20
mm，z
1=20；m
2=2 mm，z
2=20，其（复合）齿形系数是否相等？
答：标准渐开线齿轮的（复合）齿形系数Y
F（Y
FS）与齿轮的齿数有
关，而与模数无关。
由于两个直齿圆柱齿轮的齿数相等，故其（复合）齿形系数是相等
的。
10-7（10-6）有一直齿圆柱齿轮传动，允许传递功率P，若通过热处理
方法提高材料的力学性能，使大小齿轮的许用接触应力[σ
H2]、[σ
H1]各
提高30％，试问此传动在不改变工作条件及其他设计参数的情况下，抗
疲劳点蚀允许传递的扭矩和允许传递的功率可提高百分之几？
解：由齿轮接触疲劳强度条件
当大小齿轮的许用接触应力提高30％时，即，在不改变工作条件及其他
设计参数的情况下，有
得：
故允许传递的扭矩和允许传递的功率可提高69％。
10-8（10-7） 单级闭式直齿圆柱齿轮传动，小齿轮的材料为45钢调质，
大齿轮材料为ZG310-570正火，P
= 4 kW， n
1=720 r/min，m
=4 mm，z
1=25，z
2 =73，b
1=84 mm，b
2 =78 mm，单向传动，载荷有中等冲击，
用电动机驱动，试问这对齿轮传动能否满足强度要求而安全工作。
解 ：⑴ 齿轮材料的许用应力
由表 10-1查得小齿轮材料45钢调质，齿面硬度230HBS；大齿轮
ZG310-570正火，齿面硬度180HBS，齿轮的材料为软齿面齿轮。
分别查图10-6及图 10-7得
σ
Hlim1=570 MPa，σ
Hlim2 =370 MPa
σ
Flim1=190 MPa，σ
Flim2=130 MPa
由表10-5，取S
H =1，S
F =1.3，得
⑵ 核验齿面接触疲劳强度
取载荷系数K=1.4，齿数比 ，
作用在小齿轮上的转矩T
机械基础 _学科单元教学计划电子教案10
班 级 单元主题 总学时 备
注 轴 2
教
学
内
容 本单元
教学的
主要内容
1.轴的用途与分类。
2.转轴的结构。
教
学
目
标 知识目标 1.了解轴的用途与分类方法。
2了解转轴的结构特点。
1.会分析轴的工艺结构。
2.会判断轴的类型。
1.具备良好的道德品质、职业素养、竞争和创新意识。
2.具有良好的人际交往、团队协作能力及健康的心理。
3.具有通过多种途径获取信息、学习新知识的能力。
4.具有运用信息技术进行交流和处理信息的能力。
能力目标
情感目标
教
学
重点难点 教学重点 1. 轴的用途与分类。
2. 转轴的结构特点。
教学难点
1.轴的工艺结构。
2.轴的功能。
教学辅助 教具
多媒体
学科资源
1.教学模型。
2.多媒体课件。
_ 机械基础__学科电子教案58
班 级 课 题 学时 备 注（修
改）
§10－1 轴的用途和分类 §10－2 轴的结构 2/2
教
学
内
容 本学时
教学
内容
掌握轴的用途、分类、结构、要求和轴上零件的固定。
教
学
目
标 知识目标 掌握链传动的工作原理
会传动比的计算
1.具备良好的道德品质、职业素养、竞争和创新意识。
2.具有良好的人际交往、团队协作能力及健康的心理。
3.具有通过多种途径获取信息、学习新知识的能力。
能力目标
情感目标
教
学
重
点
难
点 教学重点 轴的分类、结构、要求。
教学难点 轴上零件的固定。
教学
辅助 教具
多媒体
学科资源 课件、模型
教学过程（师生活动、教法、学法） 备 注
第一学时：
安全教育：
讲评作业：
复习上讲内容：
讲授新课： §10－1 轴的用途和分类
一、轴的分类和应用
作用：用于支承作回转运动的传动零件（如齿轮、带轮、链轮等）、传递运动和动力。
一般要求：足够的强度，合理的结构和良好的工艺性能。
