軸上零件的定位、軸的分類各軸段直徑和長(zhǎng)度的確定軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核

一、軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部構(gòu)造尺寸。軸的構(gòu)造主要取決于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸聯(lián)接的方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布狀況；軸的加工工藝等。由于影響軸的構(gòu)造的因素較形式。設(shè)計(jì)時(shí)，必需針對(duì)不同狀況進(jìn)展具體的分析。但是，不管何種具體條件，軸的構(gòu)造都應(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)具有良好的制造工藝性等。下面爭(zhēng)論軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)中的幾個(gè)主要問題。擬定軸上零件的裝配方案各軸段直徑和長(zhǎng)度確實(shí)定軸上零件的定位提高軸的強(qiáng)度的常用措施軸的構(gòu)造工藝性、軸的分類按承受的載荷不同,軸可分為：轉(zhuǎn)軸減速器中的軸虛擬現(xiàn)實(shí)。心軸為：轉(zhuǎn)動(dòng)心軸——工作時(shí)軸承受彎矩，且軸轉(zhuǎn)動(dòng)。如火車輪軸。固定心軸自行車軸虛擬現(xiàn)實(shí)。傳動(dòng)軸——工作時(shí)僅承受扭矩的軸。如汽車變速箱至后橋的傳動(dòng)軸。固定心軸 轉(zhuǎn)動(dòng)心軸轉(zhuǎn)軸傳動(dòng)軸二、軸的材料軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。造尤為廣泛，其中最常用的是45號(hào)鋼。遞大動(dòng)力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常承受合金鋼。〔低于200℃彈性模量均相差不多，因此在選擇鋼的種類和打算鋼的熱處理方法時(shí)，面面積的方法來提高軸的剛度。各種熱處理〔如高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等〕以及外表強(qiáng)化處理〔如噴丸、滾壓等，對(duì)提高軸的抗疲乏強(qiáng)度都有著顯著的效果。簡(jiǎn)潔的軸。軸的常用材料及其主要力學(xué)性能見表。軸上零件的定位、軸的分類有游動(dòng)或空轉(zhuǎn)的要求者外，都必需進(jìn)展必要的軸向和周向定位，以保證其正確的工作位置。零件的軸向定位軸上零件的軸向定位是以軸肩、套筒、圓螺母、軸端擋圈和軸承端蓋等來保證的。軸肩分為定位軸肩和非定位軸肩兩類，利用軸肩定位是最方截面突變而引起應(yīng)力集中。另外，軸肩過多時(shí)也不利于加工。因此，軸肩定位多用于軸向力較大的場(chǎng)合。定位軸肩的高度h一般取為h=〔0.07～0.1〕d，d為與零件相配處的軸徑尺寸。滾動(dòng)軸承的定位軸肩必需低于軸承內(nèi)圈端面的高度，以便拆卸軸承，軸肩的高度可查手冊(cè)中處的過渡圓角半徑r必需小于與之相配的零件轂孔端部的圓角半徑R或倒角尺寸C。軸和零件上的倒角和圓角尺寸的常用范圍見下表。非定位為1～2mm。零件倒角C與圓角半徑R的推舉值〔mm〕直徑 d

10～18

18～30

30～50

50～80

80～120

120～180C或 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0 2.5 3.0R套筒定位 構(gòu)造簡(jiǎn)潔，定位牢靠，軸上不需開槽﹑鉆孔和切制螺紋，因而不影響軸的疲乏強(qiáng)度，一般用于軸上兩個(gè)零件之間的定位。料用量。因套筒與軸的協(xié)作較松，如軸的轉(zhuǎn)速較高時(shí)，也不宜承受套筒定位。圓螺母定位可承受大的軸向力，但軸上螺紋處有較大的應(yīng)力集中，會(huì)降低軸的疲乏強(qiáng)度，故一般用于固定軸端的零件，有雙圓螺母定位時(shí)，也常承受圓螺母定位。軸端擋圈 適用于固定軸端零件，可以承受較大的軸向力。軸承端蓋 用螺釘或榫槽與箱體聯(lián)接而使?jié)L動(dòng)軸承的外圈得到軸向定位在一般狀況下整個(gè)軸的軸向定位也常利用軸承端蓋來實(shí)現(xiàn)利用彈性擋圈﹑緊定螺釘及鎖緊擋圈等進(jìn)展軸向定位只適用于零件上的軸向力不大之處。緊定螺釘和鎖緊擋圈常用于光軸上零件的定位。此外，對(duì)于承受沖擊載荷和同心度要求較高的軸端零件，也可承受圓錐面定位。軸上零件的定位、軸的分類各軸段直徑和長(zhǎng)度確實(shí)定受的具體載荷及其引起的應(yīng)力來確定軸的直徑。但在進(jìn)展軸的構(gòu)造前，的直徑。將初步求出的直徑作為承受扭矩的軸段的最小直徑d ，然后mindmin處起逐一確定各段軸的直徑。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，軸的直徑亦可憑設(shè)計(jì)者的閱歷取定，或參考同類機(jī)械用類比的方法確定。有協(xié)作要求的軸段，應(yīng)盡量承受標(biāo)準(zhǔn)直徑。安裝標(biāo)準(zhǔn)件〔如滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器、密封圈等〕部位的軸徑，應(yīng)取為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值及所選協(xié)作的公差。上承受不同的尺寸公差。向尺寸和相鄰零件間必要的空隙來確定的。為了保證軸向定位牢靠，與齒輪和聯(lián)軸器等零件相協(xié)作局部的軸段長(zhǎng)度一般應(yīng)比輪轂長(zhǎng)度短2～3mm。提高軸的強(qiáng)度的常用措施合理布置軸上零件以減小軸的載荷為了減小軸所承受的彎矩，傳動(dòng)件應(yīng)盡量靠近軸承，并盡可能不承受a)方案較b)方案優(yōu)。當(dāng)轉(zhuǎn)矩由一個(gè)傳動(dòng)件輸入,再由幾個(gè)傳動(dòng)件輸出時(shí),為了減小軸上扭矩,應(yīng)將輸入件放在中間,而不要置于一端。以以下圖中，輸入扭矩為3 1 2 3 4 2 3 T=T+T+T,按圖a布置時(shí)，軸所受的最大扭矩為T+T+T，假設(shè)改為圖b布置時(shí)，軸所受的最大扭矩減小為T+3 1 2 3 4 2 3 改進(jìn)軸的構(gòu)造以減小應(yīng)力集中的影響軸通常是在變應(yīng)力條件下工作的,軸的截面尺寸發(fā)生突變處要產(chǎn)生角半徑r來降低應(yīng)力集中。但對(duì)定位軸肩，還必需保證零件得到牢靠的定位。當(dāng)靠軸肩定位的零件的圓角半徑很小時(shí)，為了增大軸肩處的圓角半徑，可承受內(nèi)凹圓角或加裝隔離環(huán)。用盤狀銑刀加工的鍵槽比用鍵槽銑刀加工的鍵槽在過渡處對(duì)軸的應(yīng)力集中較大，故應(yīng)盡量避開在軸上受載較大的區(qū)段切制螺紋。當(dāng)軸與輪轂為過盈協(xié)作時(shí),協(xié)作邊緣處會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中理選擇零件與軸的協(xié)作。改進(jìn)軸上零件的構(gòu)造以減小軸的載荷通過改進(jìn)軸上零件的構(gòu)造也可減小軸上的載荷。以以下圖的兩種構(gòu)造中b)方案(雙聯(lián))均優(yōu)于a)方案(分裝)，由于a)方案中軸Ⅰ既受彎矩又受扭b)方案中軸Ⅰ只受扭矩。改進(jìn)軸的外表質(zhì)量以提高軸的疲乏強(qiáng)度軸的外表粗糙度和外表強(qiáng)化處理方法也會(huì)對(duì)軸的疲乏強(qiáng)度產(chǎn)生影響。軸的外表愈粗糙，疲乏強(qiáng)度也愈低。因此，應(yīng)合理減小軸的外表及軸時(shí)，外表質(zhì)量尤應(yīng)予以留意。氮化等化學(xué)熱處理；碾壓、噴丸等強(qiáng)化處理。通過碾壓、噴丸進(jìn)展外表強(qiáng)化處理時(shí)可使軸的表層產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，從而提高軸的抗疲乏力氣。軸的構(gòu)造工藝性且生產(chǎn)率高，本錢低。一般地說,軸的構(gòu)造越簡(jiǎn)潔,工藝性越好。因此,在滿足使用要求的前提下,軸的構(gòu)造形式應(yīng)盡量簡(jiǎn)化。為了便于裝配零件并去掉毛刺，軸端應(yīng)制出45°的倒角；需要磨削它們的尺寸可參看標(biāo)準(zhǔn)或手冊(cè)?！不蛲队啊吃谳S的同一母線上。為了削減加工刀具種類和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，軸上直徑相近的圓角、倒角、鍵槽寬度、砂輪越程槽寬度和退刀槽寬度等應(yīng)盡可能承受一樣的尺寸。圓錐－圓柱齒輪減速器輸出軸的兩種裝配定位的長(zhǎng)套筒，使機(jī)器零件增多，質(zhì)量增大，故不如第一種方案好。圖一軸的計(jì)算圖一軸的