1、軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容12概述軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸軸的作用1、用來支撐旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件，如齒輪、帶輪、鏈輪、凸輪等，并傳遞運(yùn)動和動力2、保證所有軸上零件有確定的軸向工作位置概 述概 述 軸的分類軸的分類-載荷性質(zhì)1、心軸-只承受彎矩，不承受轉(zhuǎn)矩2、傳動軸-只承受轉(zhuǎn)矩，不承受彎矩3、轉(zhuǎn)軸-同時承受彎矩和轉(zhuǎn)矩文字內(nèi)容心軸固定心軸轉(zhuǎn)動心軸心軸彎矩M(不承受轉(zhuǎn)矩)車廂重力 轉(zhuǎn)動心軸支撐反力前輪輪轂固定心軸前叉自行車前輪軸概 述 軸的分類心軸固定心軸轉(zhuǎn)動心軸軸被固定軸瓦概 述 軸的分類轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)矩T + 彎矩M傳動軸轉(zhuǎn)矩T(彎矩很小)帶式運(yùn)輸機(jī)減速器電動機(jī)轉(zhuǎn)軸概 述 軸的分類軸的分類-軸的形狀1、直

2、軸2、曲軸3、軟軸概 述 軸的分類直軸光軸階梯軸光軸階梯軸空心階梯軸 在一般情況下直軸做成實(shí)心軸，但在需要減重時也可做成空心概 述 軸的分類軟軸曲軸概 述 軸的分類軸的材料見教材中軸的材料表格材料種類鋼球墨鑄鐵QT500-5、QT600-2碳素鋼合金鋼20Cr、20CrMnTi、40CrNi、38CrMoAlA等35、45、50、Q235概 述 軸的材料碳素結(jié)構(gòu)鋼因具有較好的綜合力學(xué)性能，應(yīng)用較多，尤其是45鋼應(yīng)用最廣。合金鋼具有較高的力學(xué)性能，但價格較貴，多用于有特殊要求的軸。軸的毛坯一般用圓鋼或鍛件，有時也用鑄鋼或球墨鑄鐵。如用球墨鑄鐵制造曲軸和凸輪軸，具有成本低廉、吸振性較好、對應(yīng)力集中

3、的敏感較低、強(qiáng)度較好等優(yōu)點(diǎn)。概 述 軸的材料軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求和步驟 選擇材料 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的強(qiáng)度計(jì)算完成 N1.擬定軸上零件裝配方案2.估算軸的最小直徑min3.確定各段直徑及長度4.確定軸的結(jié)構(gòu)要素 1.許用切應(yīng)力法(扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度)2.許用彎曲應(yīng)力法( 彎扭合成強(qiáng)度 )3.安全系數(shù)計(jì)算法 疲勞強(qiáng)度計(jì)算 靜強(qiáng)度計(jì)算 其他計(jì)算：1.剛度計(jì)算 2.振動穩(wěn)定性計(jì)算 ( 臨界轉(zhuǎn)速)內(nèi)容內(nèi)容零件圖（其他計(jì)算）Y 驗(yàn)算合格?1、軸應(yīng)便于制造，軸上零件要易于裝拆2、軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置 4、改善受力狀況，減小應(yīng)力集中3、軸應(yīng)有良好的加工制造工藝性設(shè)計(jì)任務(wù)：使軸的各部分具有合理的形狀和尺寸 （各段直

4、徑和長度、結(jié)構(gòu)尺寸）設(shè)計(jì)要求軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 要求1.軸應(yīng)便于制造，軸上零件要易于裝拆 .為便于裝拆 階梯軸軸肩 非定位軸肩便于裝配h=(0.5 1)mm 定位軸肩零件定位h（3 5） mm h軸徑最小段在最外端應(yīng)設(shè)計(jì)初定位軸環(huán)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 要求結(jié)構(gòu)不合理！.設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 軸承定位軸肩(套筒)不能過高(以便拆卸) (為保證軸上零件緊貼軸肩)DdrRrC1 rR 軸長應(yīng)略短于輪轂寬度（保證零件固定） 安裝標(biāo)準(zhǔn)件軸段直徑，應(yīng)套其內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn) (a)滾動軸承 (b)聯(lián)軸器 (c)密封件 軸肩圓角 輪轂孔圓角(倒角)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 要求C1Ddr軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置(定位) 軸向定位固定不能有周向擺動

5、定位固定不能有軸向竄動/周向定位固定 定位 固定零件有準(zhǔn)確的工作位置零件在軸上的位置牢固可靠軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 要求(1)零件在軸上的軸向定位及固定軸向固定方式： 軸肩、套筒、螺母或軸端擋圈軸肩軸肩+鎖緊擋圈雙鎖緊擋圈螺釘鎖緊擋圈軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 要求軸向力較小時，可采彈性擋圈或緊定螺釘來實(shí)現(xiàn)軸肩+彈性擋圈軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 要求 軸肩-軸端擋板類似固定方式還有：軸肩-套筒、軸肩-圓螺母、套筒-軸端擋圈、圓錐形軸頭-軸端擋圈軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 要求無法采用套筒或套筒太長時，可采用雙圓螺母加以固定裝在軸端上的零件往往采用軸端擋圈圓錐面定位雙圓螺母軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 要求(2)零件在軸上的周向定位及固定周向固定：鍵、花鍵、過

6、盈配合或型面聯(lián)接軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 要求鍵槽應(yīng)設(shè)計(jì)成同一加工直線上3. 軸應(yīng)有良好的加工制造工藝性軸端應(yīng)有倒角磨削的軸端有砂輪越程槽車螺紋的軸端應(yīng)有退刀槽倒角砂輪越程砂輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 要求4.改善軸的受力狀態(tài)，減少應(yīng)力集中 改進(jìn)軸的局部結(jié)構(gòu)可減小應(yīng)力集中的影響 合金鋼對應(yīng)力集中比較敏感，應(yīng)加以注意 應(yīng)力集中出現(xiàn)在截面突然發(fā)生變化或過盈配合邊緣處R 應(yīng)力集中處 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 要求2)盡量避免在軸上開橫孔、切口或凹槽1) 用圓角過渡注意：3)重要結(jié)構(gòu)可增加卸載槽、過渡肩環(huán)、凹切圓角、增大圓角半徑。也可以減小過盈配合處的局部應(yīng)力。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 要求軸上開卸載槽應(yīng)力集中系數(shù)可減少40%軸上開卸載槽應(yīng)力集中系

7、數(shù)可減少1525%增大軸的直徑應(yīng)力集中系數(shù)可減少3040%30 r凹切圓角過渡肩環(huán)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 要求4)改善軸的表面質(zhì)量可提高軸的疲勞強(qiáng)度 表面愈粗糙疲勞強(qiáng)度愈低,提高表面粗糙度 表面強(qiáng)化處理的方法 表面高頻淬火； 表面滲碳、氰化、氮化等化學(xué)處理； 碾壓、噴丸等強(qiáng)化處理。 通過碾壓、噴丸等強(qiáng)化處理時可使軸的表面產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，從而提高軸的疲勞能力。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 要求軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟1.擬定軸上零件的裝配方案 拆分動畫裝配動畫軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 步驟3.確定軸上零件周向固定及結(jié)構(gòu)要素2.各軸段直徑和長度的確定 軸上零件的裝配方案不同，則軸的結(jié)構(gòu)形狀也不相同。設(shè)計(jì)時可擬定幾種裝配方案，進(jìn)行分析與選擇。 圖

8、示減速器輸出軸的裝配方案：方案1：齒輪從左邊裝入方案2：齒輪從右邊裝入圓錐圓柱齒輪二級減速器1、擬定軸上零件的裝配方案 確定軸上零件的裝配方向、順序、和相互關(guān)系軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 步驟 方案二需要一個用于軸向定位的長套筒。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 步驟2、各軸段直徑和長度的確定 確定軸段直徑大小的基本原則： 1. 按軸所受的扭矩估算軸徑，作為軸的最小軸徑dmin。3. 安裝標(biāo)準(zhǔn)件的軸徑，應(yīng)滿足裝配尺寸要求。2. 有配合要求的軸段，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑。估算軸的最小直徑（只計(jì)轉(zhuǎn)矩按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 步驟空心軸：說明： 軸上有單鍵，直徑增大3 % ;有雙鍵,直徑增大7 % P傳遞的功率(kw); n軸的轉(zhuǎn)速(r

9、/min); d軸的直徑(mm)； d1空心軸的內(nèi)徑 ； A系數(shù)查表由內(nèi)向外定各段長度確定各段直徑及長度時遵循以下兩個規(guī)律由外向內(nèi)定各段直徑 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 步驟裝標(biāo)準(zhǔn)件軸段的直徑和長度， 由標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸確定1)滾動軸承2) 聯(lián)軸器 配合段直徑應(yīng)符合聯(lián)軸器的尺寸系列： 聯(lián)軸器的孔徑與長度系列 孔徑d 30 32 35 38 40 42 45 48 50 55 65 60 63 65長系列 82 112 142 短系列 60 84 107 長度L軸承直徑d及寬度B軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 步驟便于零件的裝配，減少配合表面的擦傷的措施：H7/r62) 配合段前端制成錐度； 3) 配合段前后采用不同的尺寸公差。

10、1) 在配合段軸段前應(yīng)采用較小的直徑；H7/r6軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 步驟3.確定軸上零件周向固定及結(jié)構(gòu)要素軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 步驟981245116310 無定位軸肩 端蓋無密封 鍵槽太長 無非定位軸肩 套筒太高 軸承沒定位 軸向定位不確定 軸承用錯或裝錯 無調(diào)整墊片 端蓋端面無凹坑加工量大 4712X此處無誤X此處無誤1112 請點(diǎn)擊您認(rèn)為有錯的各序號軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 錯誤分析 檢查：裝入拆出 定位固定 潤滑密封 加工方面 無定 位軸肩 無密 封圈12976543 無調(diào)整墊圈 無擋油板 定位軸肩過高無油槽 便于齒 輪加工 無非定 位軸肩1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 錯誤分析21386574軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 錯誤分析693正確

11、設(shè)計(jì)12345678910113-定位軸肩過高5-齒輪軸向定位不確定6-套筒齒輪端定位過低7-軸承無密封8-無鍵槽，無法傳動9-無裝配軸肩10-鍵槽位置不當(dāng)11-擋圈過寬2-無法保證1處貼合X-1處無誤X-4處無誤正確設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 錯誤分析12345678910111213錯誤設(shè)計(jì)正確設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 錯誤分析1.段軸過長，頂住了軸端擋圈，帶輪軸向固定不可靠。2.套筒不應(yīng)頂在固定的軸承蓋上，影響軸系的正常工作。3.軸承蓋與外伸軸段之間應(yīng)有間隙，且軸承蓋通孔與軸之間應(yīng)有密封件。4.軸承蓋螺釘孔與螺釘桿之間應(yīng)留有間隙。5.箱體加工面與非加工面應(yīng)分開。6.軸承蓋與箱體之間應(yīng)加調(diào)整墊片。7.不通螺

12、紋孔畫法錯誤。8.角接球軸承安裝錯誤，面對面安裝時，應(yīng)使兩端軸承外圈窄邊相對。9.小齒輪齒根圓直徑與軸徑相近，不應(yīng)該將齒輪與軸分開制造。10.軸肩過高，不便于軸承拆卸。11.軸承油潤滑，箱體接合面凸緣上應(yīng)設(shè)置導(dǎo)油溝，軸承蓋應(yīng)開槽。12.剖分式箱體，其軸承座旁應(yīng)設(shè)置箱體與箱蓋聯(lián)接螺栓。13.軸承采用兩端固定的軸向固定形式時，軸承內(nèi)圈外側(cè)無須軸向固定。 123 45678910111213141.無鍵槽 2.無軸向定位 3.無間隙 4.無密封 5.無墊片 6.軸承外圈無固定 7.套筒高過了軸承內(nèi)圈 8.鍵槽過長9.輪轂的長度應(yīng)大于軸段長度 10.齒輪裝不上去 11.缺擋油盤 12.軸承內(nèi)圈無定位1

13、3. 軸承類型不對 14.加工面和非加工面沒分開等軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 錯誤分析承輕、中及較小波動載荷的場合球軸承承重及較大波動的載荷的場合滾子軸承根據(jù)軸承所受的載荷選載荷的大小、性質(zhì)載荷的方向深溝軸承（6類）圓柱滾子軸承（N類）及滾針軸承（NA類）純徑向負(fù)荷可選用純軸向負(fù)荷推力軸承（5類）同時受徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷時徑向負(fù)荷為主深溝球軸承（6類）徑向負(fù)荷，軸向負(fù)荷都很大角接觸球軸承（7類）圓錐滾子軸承（3類）推力調(diào)心滾子軸承（2 9類）圓柱滾子N類（或深溝球軸承6類）與推力軸承（5類）聯(lián)合使用軸向負(fù)荷很大徑向負(fù)荷較小軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸承類型選擇轉(zhuǎn)速較高、負(fù)荷較小或要求旋轉(zhuǎn)精度較高時宜選用球軸承轉(zhuǎn)速較

14、低、負(fù)荷較大或有沖擊載荷時宜選用滾子軸承軸承的轉(zhuǎn)速 當(dāng)兩軸承座孔同心度難以保證，或軸受載后撓曲變形較大時，應(yīng)選用調(diào)心球軸承或調(diào)心滾子軸承。調(diào)心性能的要求安裝和拆卸方便 球軸承價格最低，滾子軸承比球軸承價格高。軸承精度愈高，則價格愈高，選擇軸承時，在滿足工作要求的前提下，應(yīng)使成本最低。 當(dāng)軸承座不是剖分式而必須沿軸向安裝和拆卸軸承時，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承經(jīng)濟(jì)性軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸承類型選擇1、兩端固定式一 滾動軸承的安裝方式目的：防正軸向竄動，保證滾動體不至于因軸受熱膨脹而卡住。 常用于普通工作溫度下的短軸（跨距L400mm）。由兩個支承各限制軸沿著一個方向的軸向移動，即限制軸的雙向移動

15、。為使軸的伸長不致引起附加應(yīng)力，在軸承蓋與外圈端面之間留出熱補(bǔ)償間隙C0.20.4mm 。軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸承安裝兩端固定軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸承安裝2、一端固定，一端游動式之一 軸較長或工作溫度較高時，軸的伸縮量大，為了補(bǔ)償較大的熱膨脹，采用一端固定，一端游動式。固定端游動端軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸承安裝軸承外圈與端蓋間留游動間隙一端固定一端游動軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸承安裝2、一端固定，一端游動式 之二固定端一對角接觸球軸承游動端圓柱滾子軸承 軸承外圈與端蓋間不需留有間隙，但軸承外圈應(yīng)作雙向固定，以保證內(nèi)圈和滾子相對于外圈作較大的軸向移動。軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸承安裝注 意 大部分軸承都使用兩端固定和一端固定一端游動的安裝固定方式，但圓錐滾子軸承（3類）與角接觸球軸承（7類）例外，這兩種軸承只能用兩端固定的方式，且必須成對使用。軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸承安裝兩端固定圓錐滾子軸承與角接觸軸承安裝分兩種方式：正裝（面對面安裝）反裝（背對背安裝）軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸承安裝二 角接觸軸承的安裝方式軸承正、反裝特點(diǎn)正裝： 結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便 熱伸長會減小軸向游隙 傳動件介于兩軸承