5-5 续表 材料牌号热处}毛坏直#净航拉强度妹服点亭曲扭转疲许用十许旧 痔极限极限i静应力」为应力 注 360|178-247性能接近于4C 35SiMn ≤00220-286800520355205320197~2361用于中小型轴 (42SWn)蠲 质 >10)~300217-2697 851300213-2 170 >400-500196~255 25 8048518040269-323性能接近于4 oMNi 调质 ≤200 300(186-223用于单要的轴 OChI 调质 51280400269~323于很重要的轴 40200-277性能接近于4CN 35D 300194~23于重载荷的轴 35M调质>100-300 207~269 65045 260163~196 能接近于 3sk{质-10127-269 550335195280|186~223 500310175260|172-206 854001198-275用于高繈度,大尺 37SM2M调质 2453527236-23重载的 >400-60241~269780 2153122065~246 用于尝求舟耐磨 CrMoAlA调质 40198-275 性,高强度热处瑾 变形很小的(氮化) 瀑碳 表面 25340}208-25用于婆求强度和闭 淬火 56~62650 260155-186性均较高购轴(如某 网火 280 60260155:1」些齿轮轴,蜗村等) 表商 20rMnT淬火 440)291-350 网火 RC HR 1c13调质≤的137-x?64275155240152-13用于在廣蚀条件下 2Cr】 ≤100197-248604s029510264163-196:作的轴 ≤6 205120z20136-157用于在高、低温及 cNg淬火{>60 540201951526130-10强腐蚀条什下卫作的 QT400-15 156-197400300 125 用于结构形状复杂 170~207450 14012 的轴 197~2696004025 注:】.凝中所列疲劳极限数值,均按下式计算6.1≈0.27(cs+o),r-1≈0.156(a+o) 2.其他性能,一般可取r,≈(055~0.62)a,,亦=]4a.;,ro≈15x- 3、球黾铸铁a-1=0.36a,r-t≈0.,31o 许用静应力 a/ns,许用劳应力σ =a-/n-;φ。v为以抗拉强度为基准的许用安全系数 +为对称循环应力时的许用安全系数,nv=a-/a有关疲劳计算中的许形安全系数参见《扎械设计手册》(机 工版)第2版第y9篇第5章(劳强度设计) 5.选用-值时,靂要零件取较小值,一般零件取较大值
轴受载荷时,表而应丿最髙,同时轴的表面还直接受到冲击和摩擦等作用。因此重载或表闻受到摩擦的轴 常要求进行表面热处理。其方法很多,主要有表面淬火和化学处理两类。表面淬火只对轴的表面层进行加热、冷 却,使组织转变,有高硬度的表面层和有利的残余应力分布。一般适用于含碳量为04%以上的中碳结构钢。化 学处堙改变了辋表面的化学成分,从面提高疲劳强度、耐磨性或耐腐蚀等性能。轴类零件常用的方法有渗碳淬 被火、渗氮、碳氮共渗和低温氮碳共渗(软氮化)等。有时为了提岛轴的强度和抗疲劳能力,将轴调质处理后,再 在相应的表面上进行表面处理。有的轴各部位的要求不同,或不需将轴的各个表面都处理,就可以采用表面处理 或局部淬火处理的方法。轴的表面淬火处理淬硬层见表5-1-2、轴用化学处理方法见表5-1-3 表512 轴的表面淬火处理淬硬层 淬硬层深度 性能要求 T作条件 注F性能要求工作条件 硬层深度 / mm 载荷不大 0.5~1.5 中小型拙淬硬层深 第我荷较大,或有冲 2.0~6,5 抗疲劳|曲或扭转302度可按轴衿的10% 周期性弯 20%计算(直径40mm 击载荷作用 以上轴取上限) 表5-1-3 轴的化学热处理方法 渗层深度 渗人元然t.艺方法米用钊材 层组织 表面硬度 作用与特点 低碳钢,低碳|淬火后为碳化0.3-1.657-6HRC渗碳淬火能提高板面硬度 碳|合金钢 物+马氏体+残(一般为(一般为性、疲劳强度、能承受重载荷 余奥氏体 0.8-1.2) R~62)理度较高,件变形较大 含铝低和中合合金氮化物+ 撾髙表面硬度、耐磨性、抗胶合能 金钢,中碳含铬含氮固溶体 力、疲劳强度、耐腐蚀性(不锈钢例 0.0.6 渗氮合金钢,奥氏体 (氮化)不锈钢等 -般为70-外,以及抗回火软化能力、坡度和 耐磨性比渗碳者高,赉用也较高,但 2-0.3) 渗氮温度低,工件变形小。但滲氮时 问长,渗层脆性较大 低、牛碳钢,浒火后为碳氮 0.25~0.6 提髙表啣硬度、耐性和劳强 氮碳共海低、中碳合金钢化合物+含氮马 般为 58-63度。共渗温度比渗碳低,.件变形 氏体+残余奥氏 IiRC 0.3-0.4) 小。要滲层厚时较困难 C, N 体 低温磺碳钢,合金碳氮化合物 提高表面硬度、埘磨性、疲劳强 共滲钢,铸铁,不锈含氮固溶体 0.m000250-68度。温度低,件变形小。硬度较 (软氮化)钢 般渗氨低 冷作硬化也可以用来改善轴的表面质量,提高疲劳强度,其方法有喷丸和滚压等。喷丸表面产生薄层塑性变 形和残余压箱应力,能消除微裂纹和其他加工方法造成的残余应力,多用于热处理或锻压后不需要精加工的表 面。滚压使表面产生薄层塑性变形,并大大降詆表面粗糙度,硬化表层,也能消除微裂纹,使表面产生残余压缩 应力 1.2轴的结构设计 轴的结构设计是确定轴的合理外形和全部结构尺寸,为轴设计的重要步骤。它与轴上安装的零件类型,尺寸 及其位置、零件的固定方式,载荷的性质、方向、大小及分布情况,轴承的类型与尺寸,轴的毛坯、制造和装配 工艺、安装及运输,对轴的变形等因素有关。设计者可根据轴的具体要求进行设计,必要时可做几个方案进行比 较,以便选出最佳设计方案,以下是-般轴结构设计原则 )节约材料,减轻重量,尽量采用等强度外形尺寸或大的截面系数的截面形状;
5-7 (2)易于轴上零件的精确定位、稳固、装配、拆卸和调整; (3)采用各种减少应力集屮和提高强度的结构措施; (4)便于加工制造和保证精度。 1.2.1零件在轴上的定位和固定 零件在轴上的定位和固定是保证其正常作的关键,不同的零件有不同的定位和固定方式。见表5-14~表 5-16 表5-14 轴向定位与固定方法 方法 简图 特点与应用 结构简甲、定位可靠,可承受较大轴问力。常用于齿轮、带轮 链轮,联轴器、轴承等的轴向定位 轴肩、轴环 为保证零件紧靠定位面,应使r<;或r<R 轴闬高度a应大于R或c,通常可取 a=(0.07~0.)d 轴环宽度l≈14a 轴 与滚动轴承相配合处的a与r值根据滚动轴承的类型与j尺寸 定(见本卷滚动轴承章),圆柱轴伸见GB/T1569-199 结构简单、定位可靠,轴上本需廾槽、钻孔和切制螺线,囚而不 影响轴的疲劳强度。一般用于零什间距离较小的场合,以免增加结 构重量,轴的转速很高时不宜采用 适用于心轴的轴端圉定,见CB/T8921956(单孔)及出B 4348-997(双孔) 端挡板弹件挡面 结构简单紧凑,只能承受很小的锥间力,常用于固定滚动轴承 轴用弹性挡圈的结构尺小见GB/T84.1-1986 适用于轴向力很小、转速很低或仪为防止害件偶然沿轴向滑动的 场合。为防止蠊钉松动,可加锁圈 紧定爆钉 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(;B"T71-1985 结构简单,但不能承受大的轴向力。常用十光轴上零什的固定螺 锁紧指圈 钉锁紧挡圈的结构尺寸见GB/T884·1986 能消除轴与轮毂向的径问问隙,装拆较力使,可鞭作周向固 能承受冲击载荷、大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/T1570-1990
5-8 续表 方法 简图 特点与应用 固定可幕,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。常用双圆螂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#套筒 减小结构重釁,见 适用于固定轴端零件。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/T892-1986(单孔)及JB Q449-1997(双孔) 衰5-1- 周向定位与国定方法 方法 简图 特点与应用 制造简单,装拆方便,对中心性好。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 平键剖面及键橹见GB/T1096-199,导向平键见CR/T107 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 速传动的联接 楔键及键槽见GB门T1563-GB/T1565-1979 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 切 个切向键只能传递一个方向的扭矩,传递双向扭矩时,要用两 个,互成12°,见CBT1974-198 键在轴上键槽中能绕其几何中心摆动,故便于轮穀往轴上装配 轮毂 低轴上键槽很浸,削弱了轴的强度 用于载荷较小的联接或作为输助性联接,也用于锥形轴及轮毂联 接,见GBT1098~CB/T1099-1979 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 键 感
续表 方法 特点与应用 A 4 有形、渐开线及二角形花键之分 承载能力商,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联接或固定联接 三角形齿细八,适于轴径小、轻载或薄壁奁筒的联接见CB/T 1144-1987 适用于轮轂宽度较小(例如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·般釆闱过盈配合,并同时采用 儿个柱销。为避免钻孔时钻头偏斜,要求轴和轮穀的硬度差能 ≈(--4)d 太大 销 用于固定不太重要、受力不大但问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 圆锥销 结构简单,对中性好、承载能力高,可同时起周问和轴向圊定作 用,但不宜用于经常拆錦的场合。对于过盈景在屮等以下的配合 过盈配仓 例如、等)带与平键联接同时采用,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本卷过盈联接章 表5-1-6 轴上固定螺钉用孔(B/Q4251-1997) m 1012162024说明 GBT75-1985d1 8川于承受较 大侧向力处 CB/T85-1988M1≥ 8i012 GB/T79-1985r 567 1012 用于侧向力 GB/T71-1985h21.523 33.54 较小、轴径较 GBT78--0c21.5233|3.54 810 GB/T8-1988 354.5675