軸系配圖講解快速了解哦

1、第八章 軸系 81 概述 一、軸的用途與分類 1、功用：1）支承回轉(zhuǎn)零件；2）傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 2、分類： 按承載情況分： 轉(zhuǎn)軸扭矩和彎矩 心軸只受彎矩 傳動(dòng)軸主要受扭矩 按軸線形狀分 直軸：階梯軸 光軸曲軸： 空心軸和鋼絲軟軸 二、軸的材料及其選擇 碳素鋼常用45#，正火調(diào)質(zhì)合金鋼對(duì)應(yīng)力集中較敏感。 注意：采用合金鋼并不能提高軸的剛度。 軸的熱處理和表面強(qiáng)化可提高軸的疲勞強(qiáng)度。 三、軸系設(shè)計(jì)的要求 1. 轉(zhuǎn)動(dòng)精確性a. 定中心誤差b. 定向誤差a. 定中心誤差指轉(zhuǎn)動(dòng)軸線平移的程度。其誤差可用2e表示，e是軸頸軸線對(duì)軸承軸線的最大偏移量 e2b. 定向誤差 r指轉(zhuǎn)動(dòng)軸線擺動(dòng)的程度。表示是軸頸軸線

2、對(duì)軸承軸線的最大交角 2 r定向誤差用 lr 是度和秒之間的換算系數(shù) 206265 2. 轉(zhuǎn)動(dòng)的靈活性 即要求轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)摩擦力要小，不能有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)面帶動(dòng)另一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)面的現(xiàn)象存在 3. 對(duì)溫度變化的適應(yīng)性 cc50404. 承載和抗振能力 5. 耐久性 是指軸系的剛度確保在作用力下不致變形 是指軸系在工作面的耐磨性以及磨損后補(bǔ)償?shù)目赡苄?是指儀器在要求溫度范圍內(nèi)，軸系的轉(zhuǎn)動(dòng)精確性及靈活性不能超過(guò)允許值 四、軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工作能力計(jì)算 82 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 要求： 軸和軸上零件要有準(zhǔn)確、牢固的工作位置 軸上零件裝拆、調(diào)整方便 軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等 盡量避免應(yīng)力集中 一、擬定軸上零件的裝

3、配方案 原則：1）軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單越合理 2）裝配越簡(jiǎn)單、方便越合理二、軸上零件的定位1、零件的軸向定位 1）軸肩和軸環(huán) 要求r軸r孔或r軸c孔 錯(cuò)誤 正確2）套筒 3）軸用圓螺母 錯(cuò)誤 正確要求軸肩高度滾動(dòng)軸承內(nèi)圈高度當(dāng)用軸肩、軸環(huán)、套筒、圓螺母、軸端擋圈進(jìn)行零件的軸向定位時(shí)，為保證軸向定位可靠，要求l軸l轂4）軸端擋圈 錯(cuò)誤 正確正確iiiiiiiiiiii12iiiiiiiiiiii125）軸承端蓋 6）彈性擋圈 7）鎖緊擋圈、緊定螺釘或銷 軸承端蓋與機(jī)座間加墊片，以調(diào)整軸的位置 iiiiiiiiiiii128）圓錐面（+擋圈、螺母） 2、零件的周向定位 1）鍵2）花鍵3）緊定螺釘、銷 4

4、）過(guò)盈配合三、各軸段的直徑和長(zhǎng)度的確定1、各軸段直徑確定 a) 按扭矩估算軸段直徑d minb) 按軸上零件安裝、定位要求確定各段軸徑，經(jīng)驗(yàn)值 同一軸徑軸段上不能安裝三個(gè)以上零件。 注意：與標(biāo)準(zhǔn)零件相配合軸徑應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)植2、各軸段長(zhǎng)度 轉(zhuǎn)動(dòng)零件與靜止零件之間必須有一定的間隙。 各軸段與其上相配合零件寬度相對(duì)應(yīng)四、軸的結(jié)構(gòu)工藝性 1）軸肩圓角r 2）軸端倒角 3）砂輪越程槽 4）螺紋退刀槽 5）同一軸上鍵槽位于圓柱同一母線上，且取相同尺寸iiiiiiiiiiii12軸系結(jié)構(gòu)改錯(cuò)三處錯(cuò)誤正確答案三處錯(cuò)誤正確答案兩處錯(cuò)誤1.左側(cè)鍵太長(zhǎng)，套筒無(wú)法裝入2.多個(gè)鍵應(yīng)位于同一母線上(1)滑動(dòng)摩擦類： a)圓錐

5、軸系； ； b)圓柱軸系； c)平面型軸系； d)流體(液體和氣體)靜壓軸系。(2)滾動(dòng)摩擦類： a)標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承軸系； b)非標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承軸系； c)彈性摩擦軸系； d)磁摩擦軸系。83 圓錐軸系的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì) 一、基本結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)1.上平面式上平面式 主要缺點(diǎn)有： (1)用軸肩承載，摩擦力臂長(zhǎng)且接觸面積大，以致摩擦力矩大，靈活性差。 (2)軸系中的間隙是靠修切軸套端面來(lái)控制配合要求的，以致精度較低。 (3)磨損后間隙調(diào)整不方便，且加工要求高。 2.下頂點(diǎn)式下頂點(diǎn)式 3.懸垂式懸垂式圓錐軸系的優(yōu)點(diǎn)： (1)錐面能自動(dòng)定中，且其間隙可由調(diào)整達(dá)到很小，故有較高的精度；(2)軸系的間隙可調(diào)整，因此磨損

6、后可修復(fù)精度；(3)可以用對(duì)研加工，不要求高的工藝水平。缺點(diǎn)是： (1)摩擦力矩大；(2)對(duì)溫度變化較敏感，特別在低溫情況；(3)圓錐軸系雖然工藝水平要求不高，但制造較復(fù)雜，軸頸和軸套必須分別用研磨工具研光，最后再成對(duì)微量研磨，工作量大，因而成本高，且沒(méi)有互換性。 二、基本計(jì)算摩擦力矩與結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系摩擦力矩與結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系fa軸向力fn1、fn2法向壓力設(shè)fn1= fn2= fnsin2anff(1)圓錐軸承 摩擦力矩mf4sin221ddffmaf(2)當(dāng)用軸肩承載時(shí) 22133131ddddffmaf(3)當(dāng)用球形螺釘球頭承載時(shí) affmaf1632.軸系的精度與結(jié)構(gòu)參數(shù)間的關(guān)系軸系的精

7、度與結(jié)構(gòu)參數(shù)間的關(guān)系cos2bkdd lr三、圓錐軸系的設(shè)計(jì)1.基本參數(shù)的確定基本參數(shù)的確定一般2在415內(nèi)選取，常用的錐度為1:101:5(即角為36)。 2.加工要求的確定加工要求的確定 22rkbkdbd3.材料的選擇材料的選擇(1)應(yīng)采用線膨脹系數(shù)小、摩擦系數(shù)小的材料；(2)應(yīng)采用線膨脹系數(shù)接近的材料，且應(yīng)使bk(3)若采用相同材料時(shí)，應(yīng)用熱處理使軸頸的硬度比軸承的硬度大。84 圓柱軸系的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì) 一、圓柱軸系的結(jié)構(gòu)形式(1)上平面式。 (2)下頂點(diǎn)式 1. 圓柱豎軸系的形式圓柱橫軸系為防止在受到軸向力時(shí)產(chǎn)生軸向竄動(dòng)，也要采用與豎軸相類似的軸肩止推或軸端止推 2. 圓柱橫軸系的形式二

8、、圓柱軸系的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 主要特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，易于大量生產(chǎn)，因此經(jīng)濟(jì)性好。且承載能力大，耐沖擊 缺點(diǎn)是： (1)間隙無(wú)法調(diào)整，回轉(zhuǎn)精度不高，定中心精度完全由加工保證，磨損后無(wú)法修復(fù)。 (2)摩擦力矩大。 (3)對(duì)溫度適應(yīng)性差。因溫度變化會(huì)引起軸系間隙發(fā)生變化，導(dǎo)致主軸旋轉(zhuǎn)精度下降。為保證儀器在不同溫度下工作，軸頸和軸承應(yīng)盡量采用膨脹系數(shù)相近的不同材料，可又降低了軸系的耐磨性和加大了摩擦力矩。這是設(shè)計(jì)中應(yīng)權(quán)衡利弊考慮的問(wèn)題。 85 圓柱軸系的發(fā)展形式(1)上錐面滾動(dòng)圓柱軸系 具有摩擦力小(f小于0.005)、耐磨的特點(diǎn)，利于批量生產(chǎn)。 其缺點(diǎn)是：工藝要求高，軸套支承錐面的頂點(diǎn)應(yīng)與圓柱導(dǎo)向

9、面軸線相重合，錐面投影呈圓環(huán)形，不應(yīng)有過(guò)大的橢圓度，對(duì)鋼球尺寸精度要求高，鋼球直徑的允差為0.51mm。 (2)下錐面滾動(dòng)圓柱軸系 蔡司(zeiss)軸系 優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、工藝性好，克服了下頂點(diǎn)圓柱軸系不能做成空心軸的缺點(diǎn) 缺點(diǎn)：擺動(dòng)大，穩(wěn)定性差 (3)上平面滾動(dòng)圓柱軸系 86 流體摩擦靜壓軸系一、液體靜壓軸系 在圓柱形滑動(dòng)摩擦軸系中，如果通過(guò)外部的供油(氣)系統(tǒng)，使軸頸和軸承的工作表面完全處于流體摩擦狀態(tài)，則稱為流體(液體或氣體)靜壓軸系。 液體靜壓軸系的主要特點(diǎn)液體靜壓軸系的主要特點(diǎn) (1)運(yùn)動(dòng)精度高，油膜厚度可對(duì)軸頸的不圓度誤差起均化作用，減少了軸頸和軸承本身的制造誤差影響。(2)摩擦阻

10、力小、功耗小、效率高。 (3)承載能力大和良好的靜、動(dòng)剛度。(4)工作壽命長(zhǎng)，能長(zhǎng)期保持精度。(5)抗振性能好。這種軸系的主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要一套可靠的供油裝備，使機(jī)構(gòu)的體積和重量增大，因而初置費(fèi)用也大，從而限制了在精密儀器上的應(yīng)用范圍。 二、氣體靜壓軸系要求主軸回轉(zhuǎn)精度：徑向0.03mm，軸向0.01mm。 徑向剛度25nmm，軸向剛度81.3nmm。 氣體靜壓軸系的主要優(yōu)點(diǎn)是：氣體靜壓軸系的主要優(yōu)點(diǎn)是：(1)摩擦阻力小，噪聲低，軸承溫升低。(2)回轉(zhuǎn)精度高，空氣膜有均化誤差作用。(3)空氣介質(zhì)不受高低溫影響，適宜特殊環(huán)境下工作。(4)無(wú)磨損，容易維護(hù)。主要缺點(diǎn)是承載能力和剛度較低，氣體

11、中的腐蝕性物質(zhì)易使工作面銹蝕。87 滾動(dòng)摩擦軸系 (1)摩擦力矩小，特別是啟動(dòng)摩擦力矩小，對(duì)儀器軸承特別重要。 (2)能承受較大的載荷且磨損小。 (3)對(duì)溫度變化不敏感。 (4)剛度好，能用于高速轉(zhuǎn)動(dòng)。一、標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承軸系 滾動(dòng)摩擦軸系有如下優(yōu)點(diǎn)滾動(dòng)摩擦軸系有如下優(yōu)點(diǎn) 標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承軸系的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，通過(guò)預(yù)加負(fù)荷可提高軸系剛度。 二、非標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承軸系 1.單列式滾動(dòng)軸承軸系單列式滾動(dòng)軸承軸系這種軸系的主要特點(diǎn)是： (1)徑向精度由基圓盤l的內(nèi)孔，主軸2的外圓以及二列滾珠6保證；軸向精度則由基圓盤的端面a和主軸的軸肩端面b及其上面的滾珠7保證。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度易保證。 (2)頂尖3與

12、主軸分成兩體，利用四個(gè)螺釘5很方便地調(diào)節(jié)頂尖座4，使頂尖與主軸回轉(zhuǎn)中心重合。 2.密集式滾動(dòng)軸承軸系密集式滾動(dòng)軸承軸系 三、標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承的選擇選用滾動(dòng)軸承類型和尺寸精度時(shí)，通常要考慮的因素有： (1)軸承上載荷的大小和方向； (2)載荷的性質(zhì)和變化情況； (3)內(nèi)圈轉(zhuǎn)還是外圈轉(zhuǎn)； (4)轉(zhuǎn)速的高低，軸系的回轉(zhuǎn)精度要求； (5)軸頸和軸承座的尺寸范圍； (6)精度要求； (7)經(jīng)濟(jì)性。 選擇軸承的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)： (1)轉(zhuǎn)速高時(shí)，宜用點(diǎn)接觸的球軸承，受軸向載荷大的高速軸系(軸頸圓周速度大于5米秒)最好采用向心推力球軸承，而不用推力球軸承。(2)軸承往往是同時(shí)承受徑向載荷r和軸向載荷a，這時(shí)選型應(yīng)考慮r

13、和a的相對(duì)數(shù)值。 當(dāng)時(shí)，用單列向心球軸承； 當(dāng)在70200之間時(shí)，用向心推力球軸承，越大，軸承的角也應(yīng)越大； 當(dāng)時(shí)，采用推力球軸承和向心球軸承的組合比較合適。 (3)如果軸對(duì)軸承座有較大的偏斜或撓曲，應(yīng)該采用能自動(dòng)調(diào)心的雙列向心球面球軸承。在同一軸上，一端裝有自動(dòng)調(diào)心的軸承，另一端安裝非自動(dòng)調(diào)心軸承是不合理的，這樣軸承將失去調(diào)心性能。 四、滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì) 1.軸承徑向位置的固定軸承徑向位置的固定 (1)保證軸承和軸承座聯(lián)接可靠。 (2)控制軸頸徑向間隙。軸承在制造出來(lái)后都有徑向間隙，稱為原始間隙。當(dāng)軸頸壓入軸承內(nèi)圈時(shí)，內(nèi)圈要漲大，外圈壓入軸承座后略有縮小，結(jié)果軸承的實(shí)際間隙比原始間隙要小，

14、甚至完全消除，所以選擇不同的配合可控制徑向間隙。 (3)配合不能過(guò)緊，以免影響轉(zhuǎn)動(dòng)的靈活性而降低軸承壽命。軸承與軸頸的配合按基孔制，軸承與軸承座孔配合按基軸制軸承與軸頸的配合按基孔制，軸承與軸承座孔配合按基軸制。 2.軸承軸向位置的固定軸承軸向位置的固定11dd 11dd 3軸承的潤(rùn)滑和密封軸承的潤(rùn)滑和密封 毛氈密封 溝槽密封 皮碗密封88 軸的強(qiáng)度計(jì)算 一、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算用于：只受扭矩或主要承受扭矩的傳動(dòng)軸的強(qiáng)度計(jì)算 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前按扭矩初估軸的直徑dmin 強(qiáng)度條件 2 . 01055. 936tttdnpwt設(shè)計(jì)公式 30361055. 95npanpdt放大軸徑：一個(gè)鍵槽：35% 二個(gè)

15、鍵槽：710% 取標(biāo)準(zhǔn)植軸上有鍵槽時(shí)：二、按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算條件：已知支點(diǎn)、扭距，彎矩 步驟： 1、作軸的空間受力簡(jiǎn)圖l1atrv1rv1rh1bcftfrfadrh2rv2l2l3ftrh1mhrh2mhfrrv1=farv1farv2mv1mv2m1m2mvmmmcamca1mca2tma=fad2(a)(b)(c)(d)(e)(f)2、求水平面支反力rh1、rh2作水平面彎矩圖 l1atrv1rv1rh1bcftfrfadrh2rv2l2l3ftrh1mhrh2mhfrrv1=farv1farv2mv1mv2m1m2mvmmmcamca1mca2tma=fad2(a)(b)(c)(d

16、)(e)(f)3、求垂直平面內(nèi)支反力rv1、rv2，作垂直平面內(nèi)的彎矩圖 4、作合成彎矩圖 22vhmmml1atrv1rv1rh1bcftfrfadrh2rv2l2l3ftrh1mhrh2mhfrrv1=farv1farv2mv1mv2m1m2mvmmmcamca1mca2tma=fad2(a)(b)(c)(d)(e)(f)l1atrv1rv1rh1bcftfrfadrh2rv2l2l3ftrh1mhrh2mhfrrv1=farv1farv2mv1mv2m1m2mvmmmcamca1mca2tma=fad2(a)(b)(c)(d)(e)(f)5、作扭矩圖 6、作當(dāng)量彎矩圖 22)( tmmc

17、a為將扭矩折算為等效彎矩的折算系數(shù) l1atrv1rv1rh1bcftfrfadrh2rv2l2l3ftrh1mhrh2mhfrrv1=farv1farv2mv1mv2m1m2mvmmmcamca1mca2tma=fad2(a)(b)(c)(d)(e)(f)l1atrv1rv1rh1bcftfrfadrh2rv2l2l3ftrh1mhrh2mhfrrv1=farv1farv2mv1mv2m1m2mvmmmcamca1mca2tma=fad2(a)(b)(c)(d)(e)(f)7、校核 危險(xiǎn)截面軸的強(qiáng)度bcacacacadmdmwm1.0321133311.0bcamd設(shè)計(jì)公式 三、軸的安全系數(shù)校核計(jì)算1、疲勞強(qiáng)度校核 ssssssca22)(1maks)(1maks2、靜強(qiáng)度校核校核軸對(duì)塑性變形的抵抗能力 89 軸的剛度及振動(dòng)穩(wěn)定性 一、軸的剛度計(jì)算 1、彎曲剛度 撓曲線方程： eixmdxyd)(22撓 度： yy 偏轉(zhuǎn)角： cmrey2、扭轉(zhuǎn)剛度 m pgitl二、軸的振動(dòng)穩(wěn)定性及臨界轉(zhuǎn)速 彎曲振動(dòng)（橫向） 扭轉(zhuǎn)振動(dòng) 軸向振動(dòng)（縱向）臨界轉(zhuǎn)速 軸引起共振時(shí)