機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)試講

1、湘潭大學(xué)專用 典型典型軸系軸系結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)任務(wù)：使軸的各部分具有合理的形狀和尺寸。使軸的各部分具有合理的形狀和尺寸。13-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)要求： 1.軸應(yīng)便于制造，軸上零件要易于裝拆；軸應(yīng)便于制造，軸上零件要易于裝拆；(制造安裝) 2.軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置；(定位) 3.各零件要牢固而可靠地相對固定；各零件要牢固而可靠地相對固定；(固定) 4.軸的受力要均勻，有利于提高軸的強(qiáng)度和剛度軸的受力要均勻，有利于提高軸的強(qiáng)度和剛度軸端擋圈軸端擋圈 帶輪帶輪軸承蓋軸承蓋套筒套筒齒輪齒輪滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承圖例湘潭大學(xué)專用 sa B

2、 c L a 軸上零件的裝配方案不同，軸上零件的裝配方案不同，則軸的結(jié)構(gòu)形狀也不相同。則軸的結(jié)構(gòu)形狀也不相同。設(shè)計(jì)時(shí)可擬定幾種裝配方案，設(shè)計(jì)時(shí)可擬定幾種裝配方案，進(jìn)行分析與選擇。進(jìn)行分析與選擇。 圖示減速器輸出軸就圖示減速器輸出軸就有兩種裝配方案。有兩種裝配方案。sa B c L a圓錐圓圓錐圓柱齒輪柱齒輪二級(jí)減二級(jí)減速器速器擬定軸上零件的裝配方案擬定軸上零件的裝配方案 裝配方案：裝配方案：確定軸上零件的裝配方向、順序、和相互關(guān)系。確定軸上零件的裝配方向、順序、和相互關(guān)系。擬定軸上零件的裝配方案 湘潭大學(xué)專用 圖片為便于軸上零件的裝拆，一般軸都做成從軸端逐漸向?yàn)楸阌谳S上零件的裝拆，一般軸都做成

3、從軸端逐漸向中間增大的階梯狀。中間增大的階梯狀。軸作成階梯軸軸作成階梯軸零件的安裝次序一、制造安裝要求一、制造安裝要求倒角倒角裝零件的軸端應(yīng)有倒角；需要磨削的軸端有砂輪越程槽；裝零件的軸端應(yīng)有倒角；需要磨削的軸端有砂輪越程槽；車螺紋的軸端應(yīng)有退刀槽。車螺紋的軸端應(yīng)有退刀槽。湘潭大學(xué)專用 套筒套筒零件的軸向定位由零件的軸向定位由定位軸肩定位軸肩或或套筒套筒來實(shí)現(xiàn)。來實(shí)現(xiàn)。二、軸上零件的定位二、軸上零件的定位 4、5間的軸肩使齒輪在軸上定位，1、2間的軸肩使帶輪定位，6、7間的軸肩使右端滾動(dòng)軸承定位。軸肩軸肩-階梯軸上截面變化之處。階梯軸上截面變化之處。軸肩定位軸肩定位軸肩：非定位軸肩非定位軸肩：

4、用于確定軸上零件位置的軸肩用于確定軸上零件位置的軸肩。起軸向定位作用。 為便于安裝零件而設(shè)計(jì)的軸肩為便于安裝零件而設(shè)計(jì)的軸肩。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)湘潭大學(xué)專用 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2三、軸上零件的固定三、軸上零件的固定 軸向固定軸向固定方法：方法：詳細(xì)介紹軸肩軸肩套筒套筒軸端擋圈軸端擋圈圓螺母圓螺母彈性擋圈彈性擋圈等周向固定周向固定方法：方法：鍵、花鍵、銷、緊定螺釘鍵、花鍵、銷、緊定螺釘以及過盈配合過盈配合等。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)湘潭大學(xué)專用 典型軸系軸上零件的固定典型軸系軸上零件的固定齒輪受軸向力時(shí)，向右是通過4、5間的軸肩，并由6、7間的軸肩頂在滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈上；向左則通過套筒頂在滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈上。帶

5、輪的軸向固定是靠1、2間的軸肩和軸端擋圈。雙向固定雙向固定湘潭大學(xué)專用 C1DdrDdr1.軸肩的尺寸要求軸肩的尺寸要求:r C1 或或 r Rb1.4h(與滾動(dòng)軸承相配合處的與滾動(dòng)軸承相配合處的h和和b值值,見軸承標(biāo)準(zhǔn)見軸承標(biāo)準(zhǔn))DdrDdr3)定位軸肩的高度定位軸肩的高度（半徑差）（半徑差） h(0.07d+3)(0.1d+5)mmhhRb注意事項(xiàng)注意事項(xiàng):1)為減少軸肩處的應(yīng)力集中為減少軸肩處的應(yīng)力集中,盡量盡量增加增加軸肩處軸肩處r的圓角半徑的圓角半徑2)為保證定位可靠為保證定位可靠,應(yīng)使應(yīng)使:湘潭大學(xué)專用 結(jié)構(gòu)不結(jié)構(gòu)不合理！合理！4）為為便于零件的裝拆便于零件的裝拆而設(shè)計(jì)的而設(shè)計(jì)的非

6、定位軸肩非定位軸肩高度高度（半徑差）（半徑差） h 12mm。圖例 5）為了便于軸上零件的拆卸，軸肩高度不能過大。為了便于軸上零件的拆卸，軸肩高度不能過大。 如如:滾動(dòng)軸承的定位軸肩，應(yīng)小于軸承內(nèi)圈的厚度滾動(dòng)軸承的定位軸肩，應(yīng)小于軸承內(nèi)圈的厚度小于軸承內(nèi)圈的厚度小于軸承內(nèi)圈的厚度具體尺寸見手冊湘潭大學(xué)專用 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng):為了加工方便，鍵槽應(yīng)設(shè)計(jì)成同一加工直線上，且緊可能采用同一規(guī)格的鍵槽截面尺寸。3、不同軸段的鍵槽應(yīng)設(shè)計(jì)在不同軸段的鍵槽應(yīng)設(shè)計(jì)在同一母線同一母線上。上。詳細(xì)說明2、為保證固定可靠為保證固定可靠,與齒輪、帶輪、聯(lián)軸器相配部分的與齒輪、帶輪、聯(lián)軸器相配部分的軸段長度應(yīng)比輪轂的寬度

7、軸段長度應(yīng)比輪轂的寬度小小23mm。軸頭的長度應(yīng)比輪轂的寬度小23mm ，湘潭大學(xué)專用 各軸段的直徑和長度的確定各軸段的直徑和長度的確定1、各軸段直徑確定、各軸段直徑確定 按扭矩估算軸段直徑按扭矩估算軸段直徑d min 按軸上零件安裝、定位要求確定各段軸徑，按軸上零件安裝、定位要求確定各段軸徑，或參考經(jīng)驗(yàn)值或參考經(jīng)驗(yàn)值 注意：與標(biāo)準(zhǔn)零件注意：與標(biāo)準(zhǔn)零件（如滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器）相配合軸徑應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值相配合軸徑應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值2、各軸段長度、各軸段長度 各軸段與其上相配合零件寬度相對應(yīng)各軸段與其上相配合零件寬度相對應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)零件與靜止零件之間必須有一定的間隙。轉(zhuǎn)動(dòng)零件與靜止零件之間必須有一定的間隙。 例題 估算

8、的軸徑作為軸上最細(xì)處的直徑。 與標(biāo)準(zhǔn)件配合的軸徑應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸設(shè)計(jì)。湘潭大學(xué)專用 軸上裝有多種零件時(shí)，各零件有其正確的裝配順序，軸上裝有多種零件時(shí)，各零件有其正確的裝配順序，下面通過一具體實(shí)例來說明裝配順序。下面通過一具體實(shí)例來說明裝配順序。軸的設(shè)計(jì)實(shí)例裝配過程演示軸的設(shè)計(jì)實(shí)例一、軸的結(jié)構(gòu)分析一、軸的結(jié)構(gòu)分析軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整，軸應(yīng)具有工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整，軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。良好的制造工藝性等。二、裝配順序演示二、裝配順序演示軸系結(jié)構(gòu)的改錯(cuò)1實(shí)例軸系結(jié)構(gòu)的改錯(cuò)

9、3軸系結(jié)構(gòu)的改錯(cuò)2下面通過一具體軸系結(jié)構(gòu)的改錯(cuò)加以說明。下面通過一具體軸系結(jié)構(gòu)的改錯(cuò)加以說明。湘潭大學(xué)專用 湘潭大學(xué)專用 改錯(cuò)例題習(xí)題湘潭大學(xué)專用 軸系結(jié)構(gòu)改錯(cuò)軸系結(jié)構(gòu)改錯(cuò)四處錯(cuò)誤四處錯(cuò)誤正確答案正確答案三處錯(cuò)誤三處錯(cuò)誤正確答案正確答案湘潭大學(xué)專用 兩處錯(cuò)誤兩處錯(cuò)誤1.左側(cè)鍵太長，套筒左側(cè)鍵太長，套筒無法裝入無法裝入2.多個(gè)鍵應(yīng)位于同一多個(gè)鍵應(yīng)位于同一母線上母線上湘潭大學(xué)專用 典型典型軸系軸系結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)非定位軸肩非定位軸肩非定位軸肩非定位軸肩湘潭大學(xué)專用 方案二需要一個(gè)用于軸向定位的長套筒，多了一方案二需要一個(gè)用于軸向定位的長套筒，多了一個(gè)零件，加工工藝復(fù)雜，且質(zhì)量較大，故不如方案一個(gè)零件，加工

10、工藝復(fù)雜，且質(zhì)量較大，故不如方案一合理合理 。湘潭大學(xué)專用 湘潭大學(xué)專用 湘潭大學(xué)專用 無法采用套筒或套筒太長時(shí)，可采用無法采用套筒或套筒太長時(shí)，可采用雙圓螺母雙圓螺母加以固定。加以固定。軸端擋圈軸端擋圈雙圓螺母雙圓螺母裝在軸端上的零件往往采用裝在軸端上的零件往往采用軸端擋圈軸端擋圈固定。固定。湘潭大學(xué)專用 （二）零件的軸向定位（二）零件的軸向定位 1、軸肩和軸環(huán)、軸肩和軸環(huán) 要求要求r軸軸R孔孔或或r軸軸C孔孔 錯(cuò)誤錯(cuò)誤 正確正確定位軸肩的定位軸肩的高度高度h h一般取為一般取為h=(0.07h=(0.070.1)d 0.1)d 湘潭大學(xué)專用 2、套筒、套筒 3 3、軸用圓螺母、軸用圓螺母 錯(cuò)錯(cuò)誤誤正正確確要求軸肩高度要求軸肩高度滾動(dòng)軸承內(nèi)圈高度滾動(dòng)軸承內(nèi)圈高度湘潭大學(xué)專用 當(dāng)用軸肩、軸環(huán)、套當(dāng)用軸肩、軸環(huán)、套筒、圓螺母、軸端擋圈筒、圓螺母、軸端擋圈進(jìn)行零件的