轴的结构设计及计算.ppt

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1、3.2课题二：轴机械设计基础3.2.5轴的设计3.2.5.1轴的结构设计3.2.5.2轴的设计计算3.2.5.3轴的刚度计算小结3.2.5.1轴的结构设计轴的结构分析轴主要由轴颈、轴头、轴身三部分组成(如下图)。轴上被支承的部分为轴颈，如图中③，⑦段；安装轮毂的部分称做轴头，如图中①，④段；联接轴颈和轴头的部分称做轴身，如图中②，⑥段。轴径向尺寸的确定为了便于轴上零件的装拆，常将轴做成阶梯形，它的直径从轴端逐渐向中间增大。齿轮、套筒、左端滚动轴承、轴承端盖和联轴器可按顺序从左端装拆，右端轴承从右

2、端装拆。因而，为了便于装拆齿轮，轴段④的直径应比轴段③略大一些；为了便于左端滚动轴承的装拆，轴段③的直径应比轴段②略大一些。其中轴段①，②，③，⑦的径向尺寸必须符合轴承、联轴器和密封圈内径的标准系列和技术要求（相应标准查《机械设计手册》）。3.2.5.1轴的结构设计轴径向尺寸的确定齿轮用轴环⑤和套筒作轴向固定，用平键作圆周方向的固定。为使套筒能顶住齿轮，应使轴段④的长度l4小于齿轮轮毂宽度b。装在轴段③上的滚动轴承，用套筒和轴承盖固定其轴向位置。装在轴段⑦上的滚动轴承用轴肩和轴承盖固定其轴向位置

3、。轴承内圈在圆周方向上的固定是靠内圈与轴之间的配合实现的。3.2.5.1轴的结构设计轴的结构设计的要求轴应便于加工，具有良好的工艺性；轴上零件位置合理并易于拆装和调整；轴上零件的轴向、周向定位准确，固定可靠；尽量减少应力集中，有利于提高轴的强度和刚度。3.2.5.1轴的结构设计(1)便于轴上零件的装轴的结构外形主要取决于轴在箱体上的安装位置及形式，轴上零件的布置和固定方式，受力情况和加工工艺等。为了便于轴上零件的装拆，将轴制成阶梯轴，中间直径最大，向两端逐渐直径减小。近似为等强度轴。3.2.5

4、.1轴的结构设计(2)保证轴上零件的准确定位和可靠固定①轴向定位的固定(a)轴肩或轴环为保证轴上零件紧靠定位面，轴肩和轴环的的圆角半径R必须小于相配零件的倒角C1或圆角R1。轴肩高度h必须大于R1，一般h=(0.07d+3)~(0.1d+5)mm或h≈(2~3)C1。轴环的宽度b=1.4h。安装滚动轴承处轴肩的圆角半径和高度查阅轴承安装标准来确定。非定位轴肩可取h≈1.5~2mm。3.2.5.1轴的结构设计3.2.5.1轴的结构设计(2)保证轴上零件的准确定位和可靠固定①轴向定位的固定(b)套筒

5、和圆螺母当轴上零件距离较近时采用套筒作相对固定。套筒定位可简化轴的结构，减少轴径的变化，减少轴的应力集中。当套筒太长时，可采用圆螺母作轴向固定。此时须在轴上加工螺纹，将会引起较大的应力集中，轴段横截面面积减小，影响轴的疲劳寿命。3.2.5.1轴的结构设计圆螺母定位(2)保证轴上零件的准确定位和可靠固定①轴向定位的固定(b)套筒和圆螺母止动垫圈固定3.2.5.1轴的结构设计(2)保证轴上零件的准确定位和可靠固定①轴向定位的固定(c)弹性挡圈和紧定螺钉这两种固定方法结构简单，只能承受较小的轴向力，或

6、用于仅仅为了防止零件偶然轴向移动的场合。3.2.5.1轴的结构设计弹性挡圈固定(2)保证轴上零件的准确定位和可靠固定①轴向定位的固定(c)弹性挡圈和紧定螺钉紧定螺钉固定3.2.5.1轴的结构设计(2)保证轴上零件的准确定位和可靠固定①轴向定位的固定(d)轴端挡圈、圆锥面轴端挡圈与轴肩、圆锥面联合使用，常用于轴端起到双向固定，锥面配合能保证较高的同轴度。装拆方便，多用于轴上零件与轴段同轴度要求较高或轴承受剧烈振动和冲击的场合。用套筒、螺母和轴端挡圈作轴向固定时，轴上零件的轴段长度应比零件的轮毂长度

7、短2～3mm，以保证压紧零件，防止串动。3.2.5.1轴的结构设计轴端压板(2)保证轴上零件的准确定位和可靠固定①轴向定位的固定(d)轴端挡圈圆锥面3.2.5.1轴的结构设计轴上零件的轴向定位和固定方法3.2.5.1轴的结构设计3.2.5.1轴的结构设计3.2.5.1轴的结构设计(2)保证轴上零件的准确定位和可靠固定②周向定位与固定图3-2-59零件在轴上周向固定的形式零件在轴上作周向固定是为了传递转矩和防止零件与轴产生相对转动。常用的方式有键联接、花键联接、销联接，成形联接及过盈配合联接。紧定

8、螺钉也可起周向固定作用。3.2.5.1轴的结构设计（3）轴的加工和装配工艺性好轴的形状要力求简单，阶梯数应尽可能少。轴颈、轴头的直径应取标准值。直径的大小由与之相配合的零件的内孔决定。为了便于轴上零件的装配，轴端应加工出45°倒角，与零件过盈配合时，轴的装入端常需加工出导向圆锥面。轴身尺寸应取以mm为单位的整数，最好取为偶数或5的整数倍。轴上各段的键槽、圆角半径、倒角、中心孔等尺寸应尽可能统一，以利于加工和检验。轴上沿长度方向开有几个键槽时，应将键槽安排在轴的同一母线上。轴上需磨削的轴段应设计出