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零件在轴上的定位与固定
轴的结构设计
轴的结构设计
轴的结构设计主要是定出轴的合理外形和轴各段的直径、长度和局部结构。
轴的结构取决于轴的承载性质、大小、方向以及传动布置方案，轴上零件的布置与固定方式，轴承的类型与尺寸，轴毛坯的型式，制造工艺与装配工艺，安装运输条件及制造经济性等。设计轴的合理结构，要考虑的主要因素如下。
①
使轴受力合理，使扭矩合理分流，弯矩合理分配；
②
应尽量减质量，节约材料，尽量采用等强度外形尺寸；
③
轴上零、部件定位应可靠(如轮毂应长出相关轴段2～3mm等)，(见“零件在轴上的定位与固定”节)；
④
尽量减少应力集中，提高疲劳强度，(见“轴颈及轴伸结构”节)；
⑤
要考虑加工工艺所必需的结构要素(如中心孔、螺尾退刀槽、砂轮越程槽等)，尽量减少加工刀具的种类，轴上的倒角、圆角、键槽等应尽可能取相同尺寸，键槽应尽量开在一条线上，以减少装卡次数；
⑥
要便于装拆和维修，要留有装拆或调整所需的空间和零件所需的滑动距离，轴端或轴的台阶处应有方便装拆的倒角，轴上所有零件应无过盈地装配到位，可采用锥套等易装拆的结构；
⑦
对于要求刚度大的轴，要考虑减少变形的措施；
⑧
在满足使用要求的条件下，合理确定轴的加工精度和表面粗糙度，合理确定轴与轴上零件的配合性质；
⑨
要符合标准零、部件及标准尺寸的规定。
轴向定位与固定方法
轴向定位与固定方法
方法
简 图
特 点 与 应 用
轴
肩
、
轴
环
结构简单、定位可靠，可承受较大轴向力。常用于齿轮、带轮、链轮、联轴器、轴承等的轴向定位
为保证零件紧靠定位面，应使r＜c 或 r＜R
轴肩高度 a 应大于 R 或 c，通常可取 a＝(0.07～0.1)d
轴环宽度 b≈1.4a
与滚动轴承相配合处的 a 与 r 值应根据滚动轴承的类型与尺寸确定(见滚动轴承章)，轴肩及轴环将增大轴的坯料直径，增加切削量
套
筒
结构简单、定位可靠，轴上不需开槽、钻孔和切制螺纹，因而不影响轴的疲劳强度，一般用于零件间距离较小的场合，以免增加结构重量。轴的转速很高时不宜采用
套筒两端面的表面粗糙度要与配合面匹配
轴
端
挡
板
适用于心轴的轴端固定，见GB/T 892(单孔)及JB/ZQ 4348(双孔)，既可轴向定位又可周向定位，只能承受小的轴向力
弹
性
挡
圈
结构简单紧凑，只能承受很小的轴向力，常用于固定滚动轴承
轴用弹性挡圈的结构尺寸见GB/T 894.1～GB/T 894.2，轴上需开槽，强度被削弱
紧
定
螺
钉
适用于轴向力很小、转速很低或仅为防止零件偶然沿轴向滑动的场合。为防止螺钉松动，可加锁圈。
紧定螺钉同时亦可起周向固定作用
紧定螺钉用孔的结构尺寸见GB/T 71
锁
紧
挡
圈
结构简单，但不能承受大的轴向力。常用于光轴上零件的固定，有冲击、振动时应有防松措施。螺钉锁紧挡圈的结构尺寸见GB/T 884
圆
锥
面
能消除轴与轮毂间的径向间隙，装拆较方便，可兼作周向固定，能承受冲击载荷。大多用于轴端零件固定，常于轴端压板或螺母联合使用，使零件获得双向轴向固定。轮毂要长出锥轴段2mm左右，以确保压紧。锥轴及孔加工较难，轴向定位不很准确。高速轻载时可不用键
圆锥形轴伸见GB/T 1570
圆
螺
母
固定可靠，装拆方便，可承受较大的轴向力。由于轴上切制螺纹，使轴的疲劳强度有所降低。常用双圆螺母或圆螺母与止动垫圈固定轴端零件，当零件间距离较大时，亦可采用圆螺母代替套筒，以减小结构重量，与轴肩配合达到双向定位。见GB/T 810、GB/T 812及GB/T 858
轴
端
挡
圈
常用于固定轴端零件。可以承受剧烈的振动和冲击载荷
螺栓紧固轴端挡圈的结构尺寸见GB/T 892(单孔)及JB/ZQ 4347(双孔)
胀
紧
连
接
套
既用于轴向定位也用于周向定位
轴不需加工键槽，提高了轴的强度。对中性好，压紧力可调整，多次拆卸能保持良好的配合性质。轴的加工精度要求不高
可方便地在轴向和周向调整安装位置，拆装方便
轴上零件轴向固定方法及特点
固定方法
简 图
特 点
轴肩
、
轴环
、
轴伸
结构简单，定位可靠，可承受较大轴向力。常用于齿轮、链轮、带轮、联轴器和轴承等定位
为保证零件紧靠定位面，应使r＜c1或r＜R。
轴肩高度a应大于R或c1，通常取 a＝（0.07～0.1）d
轴环宽度b≈1.4a
与滚动轴承相配合处的a与r值应根据滚动轴承的类型与尺寸确定（见滚动轴承篇）
圆柱轴伸见GB/T 1569－1990
套筒
结构简单，定位可靠，轴上不需开槽、钻孔和切制螺纹，因而不影响轴的疲劳强度。一般用于零件间距较小场合，以免增加结构重量。轴的转速很高时不宜采用
锁
紧
挡
圈
结构简单，不能承受大的轴向力，不宜用于高速。常用于光轴上零件的固定
螺钉锁紧挡圈的结构尺寸见GB/T 884－1986
圆
锥
面
能消除轴与轮毂间的径向间隙，装拆较方便，可兼作周向固定，能承受冲击载荷。多用于轴端零件固定，常与轴端压板或螺母联合使用，使零件获得双向轴向固定
圆锥形轴伸见GB/T 1570－1990
圆
螺
母
固定可靠，装拆方便，可承受较大轴向力。由于轴上切制螺纹，使轴的疲劳强度降低。常用双圆螺母或圆螺母与止动垫圈固定轴端零件，当零件间距较大时，亦可用圆螺母代替套筒以减小结构重量
圆螺母和止动垫圈的结构尺寸见GB/T 810－1988，GB/T 812－1988及GB/T 858－1988
轴
端
挡
圈
适用于固定轴端零件，可承受剧烈振动和冲击载荷
螺栓紧固轴端挡圈的结构尺寸见GB/T 892－1986（单孔）及 JB/ZQ 4349－1986（双孔）
轴
端
挡
板
适用于心轴和轴端固定，见JB/ZQ 4748－1986
弹
性
挡
圈
结构简单紧凑，只能承受很小的轴向力，常用于固定滚动轴承
轴用弹性挡圈的结构尺寸见GB/T 894.1－1986
紧定螺钉
适用于轴向力很小，转速很低或仅为防止零件偶然沿轴向滑动的场合。为防止螺钉松动，可加锁圈
紧定螺钉同时亦起周向固定作用
紧定螺钉用孔的结构尺寸见GB/T 71－1985
周向定位与固定方法
周向定位与固定方法
方
法
简 图
特 点 与 应 用
平
键
制造简单，装拆方便，对中性好。可用于较高精度、高转速及受冲击或变载荷作用下的固定连接中，还可用于一般要求的导向连接中
齿轮、蜗轮、带轮与轴的连接常用此形式
平键剖面及键槽见GB/T 1096，导向平键见GB/T 1097
楔
键
在传递扭矩的同时，还能承受单向的轴向力。由于装配后造成轴上零件的偏心或偏斜，故不适用于要求严格对中、有冲击载荷及高速传动的连接。键的钩头长出轴外，供拆卸用，应加保护罩
楔键及键槽见GB/T 1563~GB/T 1565
切
向
键
可传递较大的扭矩，但对中性较差，对轴的削弱较大，常用于重型机械中
一个切向键只能传递一个方向的转矩，传递双向转矩时，要用两个，互成120°，见GB/T 1974
半
圆
键
键在轴上键槽中能绕其几何中心摆动，故便于轮毂往轴上装配，但轴上键槽很深，削弱了轴的强度
用于载荷较小的连接或作为辅助性连接，也用于锥形轴及轮毂连接，见GB/T 1098~GB/T 1099
滑
键
键固定在轮毂上，键随轮毂一同沿轴上键槽作轴向移动
常用于轴向移动距离较大的场合
花
键
有矩形、渐开线及三角形花键之分
承载能力高，定心性及导向性好，但制造困难，成本较高。适用于载荷较大和对定心精度要求较高的滑动连接或固定连接
三角形齿细小，适于轴径小、轻载或薄壁套筒的连接见GB/T 1144
圆
柱
销
适用于轮毂宽度较小(例如l/d＜0.6)，用键连接难以保证轮毂和轴可靠固定的场合。这种连接一般采用过盈配合，并可同时采用几个圆柱销。为避免钻孔时钻头偏斜，要求轴和轮毂的硬度差不能太大
圆
锥
销
用于固定不太重要、受力不大但同时需要轴向固定的零件，或作安全装置用。由于在轴上钻孔，对强度削弱较大，故对重载的轴不宜采用。有冲击或振动时，可采用开尾圆锥销以防松脱
过
盈
配
合
结构简单，对中性好，承载能力高，可同时起周向和轴向固定作用，但不宜用于经常拆卸的场合。对于过盈
量在中等以下的配合常与平键连接
同时采用，以承受较大的交变、振动和冲击载荷
过盈配合轴的倒角尺寸见连接与紧固章
轴上零件周向固定方法及特点
固定方法
简 图
特 点
平
键
制造简单，装拆方便，对中性好。用于较高精度、高转速及受冲击或变载荷作用下的固定联接中，还可用于一般要求的导向联接中
齿轮、蜗轮、带轮与轴的联接常用此形式
平键剖面及键槽见GB/T1096－1979
导向平键见GB/T1097－1979
楔
键
能传递转矩，同时能承受单向轴向力。由于装配后造成轴上零件的偏心或偏斜，故不适于要求严格对中、有冲击载荷及高速传动联接
楔键及键槽见GB/T 1563～1565－1979
切
向
键
可传递较大的转矩，对中性差，对轴的削弱较大，常用于重型机械中
一个切向键只能传递一个方向的转矩，传递双向转矩时，需用两个互成120°，见GB/T 1974－1980
花
键
有矩形、渐开线及三角形花键之分
承载能力高、定心性及导向性好，制造困难，成本较高。适于载荷较大，对定心精度要求较高的滑动联接或固定联接
三角形齿细小，适于轴径小、轻载或薄壁套筒的联接，见GB/T 1144－2001
滑
键
键固定在轮毂上，键随轮毂一同沿轴上键槽作轴向移动
常用于轴向移动距离较大的场合
半
圆
键
键在轴上键槽中能绕其几何中心摆动，故便于轮毂往轴上装配，但轴上键槽很深，削弱了轴的强度
用于载荷较小的联接或作为辅助性联接，也用于锥形轴及轮毂联接，见GB/T 1098～1099－1979
圆
柱
销
适用于轮毂宽度较小(如l/d＜0.6)，用键联接难以保证轮毂和轴可靠固定的场合。这种联接一般采用过盈配合，并可同时采用几只圆柱销。为避免钻孔时钻头偏斜，要求轴和轮毂的硬度差不能太大
圆
锥
销
用于固定不太重要，受力不大但同时需要轴向固定的零件，或作安全装置用。由于在轴上钻孔，对强度削弱较大，故对重载的轴不宜采用。有冲击或振动时可采用开尾圆锥销
过
盈
配
合
结构简单对中性好，承载能力高，可同时起周向和轴向固定作用，但不宜用于常拆卸的场合。对于过盈量在中等以下的配合，常与平键联接同时采用，以承受较大的交变、振动和冲击载荷
轴上固定螺钉用孔(JB/ZQ4251-1997)
轴上固定螺钉用孔(JB/ZQ 4251—1997) mm
螺 钉
d
3
4
6
8
10
12
16
20
24
说 明
GB/T 75
d1
4.5
6
7
9
12
15
18
用于承受较大侧向力处
GB/T 85
h1≥
4
5
6
7
8
10
12
GB/T 79
c1
4
5
6
7
8
10
12
GB/T 71
h2
1.5
2
3
3
3.5
4
5
6
用于侧向力较小、轴径较小处
GB/T 78
c2
1.5
2
3
3
3.5
4
5
6
GB/T 86
d2
7
9
12
15
h3≤
6
7
8
10
h4
3.5
4.5
6
7.5
c3
6
7
8
10
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