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机械基础

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职业教育中心

2023学年第一学期教案

2023年12月

任务一认识数控机床主轴零部件

课时：第88/89课时

时间：2017年12月12日

【课题名称】

轴的类型、材料和结构

【教学目标与要求】

一、知识目标

1)了解轴的类型和常用材料。

2)熟悉轴上零件的定位和固定方法及轴的结构工艺性。

二、能力目标

1)能正确选择轴的材料。

2)能正确选择轴上零件的定位和固定方法。

三、素质目标

1)了解轴的功用、类型和常用材料。

2)熟悉轴上各段的名称及其用途。

四、教学要求

1)了解轴的分类及常用材料。

2)熟悉轴的各部分名称、轴上零件的周向与轴向定位和固定方法。

3)了解轴的结构工艺性。

【教学重点】

轴的常用材料及轴上零件的轴向定位方法。

【难点分析】

轴上零件的轴向定位方法的选择。

【分析学生】

由于学生的识图水平所限，对轴的装配图要给予熟悉认识的过程。轴上零件的轴向定位方法很多，各有特点，但学生由于缺少实践经验，不能理解如何正确

选择合理的轴向定位，需要耐心讲解。

【教学思路设计】

先读懂装配图，后作仔细的说明，比较各种固定方法的优点。

【教学安排】

2学时(80分钟)

【教学过程】

轴是机械传动中非常重要的零件，起到支承轴上零件并一起传递运动和动力

的作用。

一、轴的类型和材料

1)类型按承受载荷的变形情况分为转轴、心轴和传动轴三种；按外形可

分为直轴和曲轴。

2)轴的材料轴的功能决定了轴必须具有一定的强度和刚度才能正常工作，所以选用碳含量适中的碳素钢和合金钢，以45钢和40Cr最为常用。为了提高轴的力学性能，使用前要作热处理，特别是合金钢，只有经过热处理后，才能发挥

其优势。由于球磨铸铁的吸振性和耐磨性较好，也应用于制造内燃机的曲轴。

二、轴的结构

轴上各段名称为：与轴承相配合处称为轴颈，与轴上零件配合处称为轴头，

连接轴头和轴颈处称为轴身。

除了与轴上零件相配合处的尺寸要相匹配外，其余轴身部分尽可能按照标准

直径系列来选择。

应用最多的轴为阶梯轴，这是从方便安装和轴上零件的定位与固定的角度来

考虑的。

1.轴上零件的定位和固定

1)轴向定位和固定轴上零件必须有准确可靠的轴向定位来保证零件安全运转，轴向定位的方法有很多，常用轴肩或轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈，也可采用弹性挡圈和紧固螺钉。各种方法各有特点，要根据安装方便和使用条件来确定，如轴肩、轴环和套筒定位效果较好，能承受较大的轴向力；弹簧挡圈与紧

固螺钉结构简单，但承载能力较差。轴肩的尺寸选定要尽量符合规定标准。

2)周向固定目的是用于传递转矩且不能与轴产生相对转动。最常用的方法是选用键连接，而轴承与轴的配合选用过盈配合，也可以选用销钉连接，但只

能传递较小的扭矩。

2.轴的结构工艺性

工艺性指方便轴的加工和装拆两个方面。按从左向右安装轴上零件，径向尺寸需要从小到大，使安装快捷又不损伤其他配合表面。从保证加工的角度考虑，在轴肩处设置越程槽，保证外径磨削到位；在轴肩处设置退刀槽，保证尖刀能切

削完整的螺纹齿形，而又不与轴肩相撞；有时还要为磨削预置中心孔。

3.减少应力集中，提高轴的抗疲劳强度

轴的失效大都是由于长期使用疲劳强度不足而引起的扭断，减少应力集中可

保证轴的强度和使用寿命。具体方法有以下几种：

1)降低应力集中特别应当注意的是在轴的截面发生突然变化的轴肩处，其受到的当量弯矩比较大，且加工中如果没有选择合适的过渡圆角，可产生应力

集中导致疲劳断裂。

2)提高轴的表面加工质量表面粗糙值小，表明高低不平部分少。而轴的疲劳裂纹常从表面粗糙的部位开始，所以应当选用表面粗糙度值较小的加工方

法，或在加工后增加喷丸等其他表面强化方法，以提高轴的抗疲劳强度。

三、轴的失效形式

轴的失效形式有很多，在正常使用中，以疲劳断裂最为常见，而弯曲和突然

断裂是在冲击和过载时才发生。

四、设计轴的基本要求

设计轴时应满足足够的强度和刚度，以保证正常工作，同时也要具有合理的

结构，方便加工与安装。

五、小结

1)常将轴分成心轴、转轴和转动轴三类。在常用材料中，45和40Cr钢具

有一定的强度和韧性。

2)轴的结构要方便加工和安装，还要有足够的强度，常用阶梯轴。轴的周

向和轴向定位与固定方法很多，应根据工作条件来选择。

3)轴的正常失效是疲劳断裂，设计时要考虑强度和工艺两方面因素。

六、布置作业

1.看书

2.完成试卷习题

七、教学反思

检验在新课程理念指导下设计的课堂教学方案能否经得起实践的检验，能否赢得学生的认可。下课后，问题仍集中在导入新课上，每个班几乎都是成绩不太好的学生积极性更高，以往上课根本不参与教学活动的学生一个个都瞪大了眼睛，把