轴系结构实验讲稿PPT课件.ppt

轴系结构设计实验 1 一 实验目的 熟悉并掌握轴系结构设计中有关轴的结构设计 滚动轴承组合设计的基本方法 2 二 实验内容与要求 1 根据下表选择实验题号进行 3 具体分配如下 按学号 1 6号 题号2 12 16号 题号4 17 21号 题号5 22 26号 题号6 27 32号 题号7 33 38号 题号8 39 44号 题号9 45 48号 题号10 49 54号 题号11 7 11号 题号3 4 2 进行轴的结构设计与滚动轴承组合设计 3 组装轴系部件根据轴系结构方案 从实验箱中选取合适零件并组装成轴系部件 检查所设计组装的轴系结构是否正确 4 绘制轴系结构草图 根据实验题号的要求 进行轴系结构设计 解决轴承类型选择 轴上零件定位固定 轴承安装与调节 润滑及密封等问题 5 5 测量零件结构尺寸 支座不用测量 并作好记录 6 将所有零件放入实验箱内的规定位置 交还所借工具 7 绘制轴系结构装配图 8 写出实验报告 6 三 实验步骤 具体举例说明 示意图 直齿轮 联轴器 滚动轴承 滚动轴承 7 构思轴系结构方案 1 根据已知条件选择滚动轴承型号 8 轴承所受载荷的大小 方向和性质是选择轴承类型的主要依据 1 载荷大小 当承受较大载荷时 应选用线接触的滚子轴承 球轴承是点接触 故适用于轻载荷和中载荷 2 载荷方向 当承受纯轴向载荷时 通常选用推力轴承 当承受纯径向载荷时 通常选用向心球轴承 圆柱滚子轴承或滚针轴承 9 3 载荷性质 当有径向冲击载荷时 应选用滚子轴承或螺旋滚子轴承 当同时承受径向及轴向载荷时 应区别不同情况选取轴承类型 a 以径向载荷为主的可选用向心球轴承 b 轴向载荷和径向载荷都较大的可选用角接触球轴承和圆锥滚子轴承 c 轴向载荷比径向载荷大很多或要求轴向变形较小的可选用推力轴承和向心轴承的组合结构 以便分别承受径向和轴向载荷 10 注 图中 表示垂直于纸面向外 表示垂直于纸面向里 1 直齿圆柱齿轮受力分析 机械设计 教材P96图6 6 如上图可知直齿轮受圆周力Ft和径向力Fr两个分力作用 11 2 根据齿轮类型选择滚动轴承型号 机械设计教材P339 P342表13 2 符合已知条件 受圆周力Ft和径向力Fr两个分力作用 转速低的滚动轴承有 12 能承受较大的径向负荷和单向的轴向负荷 极限转速较低 内 外圈可分离 故轴承游隙可在安装时调整 通常成对使用 对称安装适用于转速不太高 轴的刚性较好的场合 302303313320322323329330331332 02031320222329303132 3333333333 圆锥滚子轴承 特性 组合代号 尺寸系列代号 类型代号 结构简图 承受负荷方向 轴承类型 P339表13 2滚动轴承的主要类型 尺寸系列代号及其特性 13 主要承受径向负荷 也可同时承受少量的双向轴向负荷 工作时内外圈轴线允许偏斜8 16 摩擦阻力小 极限转速高 结构简单 价格便宜 应用最广泛 但承受冲击负荷能力较差 适用于高速场合 在高速时可用来代替推力球轴承 17371819 0 0 1 0 0 2 0 3 0 4 666666666 深沟球轴承 特性 组合代号 尺寸系列代号 类型代号 结构简图 承受负荷方向 轴承类型 14 15 特性 组合代号 尺寸系列代号 类型代号 结构简图 承受负荷方向 轴承类型 比较后选用圆锥滚子轴承较为合适 能承受较大的径向负荷和单向的轴向负荷 极限转速较低 内 外圈可分离 故轴承游隙可在安装时调整 通常成对使用 对称安装适用于转速不太高 轴的刚性较好的场合 302303313320322323329330331332 02031320222329303132 3333333333 圆锥滚子轴承 16 2 确定滚动轴承的配置 机械设计 教材P317 P318 为了使轴及轴上零件在机器中有确定的位置 或能承受轴向载荷 防止轴向窜动以及轴受热膨胀后不致将轴承卡死等 必须考虑轴承的合理配置 常用轴承配置方法有三种 即 两支点单向固定 单支点双向固定和两端游动支承 17 a 两支点单向固定 两端固定 利用轴肩顶住轴承内圈 轴承端盖顶住轴承外圈 每个支点各限制轴系单个方向轴向移动 两个支承组合使轴系位置固定 为补偿轴的受热伸长 在一端轴承盖与外圈端面之间应留有间隙a 0 25 0 40mm 这种配置结构简单 安装方便 适用于温度变化不大的短轴 普通工作温度下的短轴 跨距L 400mm 常采用 18 两支点单向固定 19 b 单支点双向固定 一端固定 一端游动 左端轴承为固定支承 其内 外圈均作双向固定 可承受双向轴向载荷 右端轴承为游动支承 以便当轴热胀冷缩时 轴承能在孔中自由游动 当轴较长或工作温度较高时 轴的伸缩量大 宜采用 20 作为补偿轴的热膨胀的游动支承 若使用的是内外圈不可分离型轴承 只需固定内圈 其外圈在座孔内应可以轴向游动 游动支承动画演示 21 若使用的是可分离型的圆柱滚子轴承或滚针轴承 则内外圈都要固定 如图所示 22 c 两端游动 对于人字齿轮轴 由于人字齿轮本身的相互轴向限位作用 轴承内外圈的轴向紧固应设计成只保证其中一根轴相对机座有固定的轴向位置 而另一根轴上的两个轴承都必须是游动的 以防止齿轮卡死或人字齿的两侧受力不均匀 23 根据已知条件及示意图尺寸 可确定该轴系结构采用两支点单向固定的配置 24 3 根据齿轮圆周速度 高 中 低 确定滚动轴承润滑方式 脂润滑 油润滑 机械设计 教材P239 P240 滚动轴承的润滑剂可以是润滑脂 润滑油或固体润滑剂 一般情况下 轴承采用润滑脂润滑 但在轴承附近已经具有润滑油源时 如变速箱内本来就有润滑齿轮的油 也可采用润滑油润滑 25 具体选择可按速度因数dn值来定 d代表轴承内径 mm n代表轴承转速 r min dn值间接地反映了轴颈的圆周速度 当dn 1 5 2 105mm r min时 一般滚动轴承可采用润滑脂润滑 超过这一范围宜采用润滑油润滑 根据已知条件是载荷小且转速低 所以确定选用润滑脂润滑 26 4 选择轴承端盖形式并考虑端盖处的密封方式 机械设计 教材P241 P244 轴承端盖是用来对轴承部件进行轴向固定和承受轴向载荷的 并起密封作用 轴承端盖有嵌入式和螺钉固定式 凸缘式 两种 前者结构简单 尺寸较小 且安装后使安装后使箱体外表比较平整美观 但密封性能较差 不便于调整 故多适用于成批生产 注意 若轴承用油润滑时端盖上要有缺口 以便顺利导入润滑油 密封的目的是防止灰尘 水分等进入轴承 并阻止润滑剂的流失 27 表10 2常用的滚动轴承密封方法 28 29 由于已知条件转速较低 且采用脂润滑 综合以上密封方法的优缺点 确定采用接触式密封毛毡圈密封 30 5 考虑轴上零件的定位与固定 轴承间隙调整等问题 机械设计 教材P316 P321 为了防止零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动 轴上零件除了有游动或空转的要求外 都必须进行轴向和周向定位 以保证其准确的工作位置 31 1 轴上零件的轴向定位 轴肩和轴环 采用轴肩会使轴的直径加大 且因截面突变而引起应力集中 因此轴肩多用于轴向力较大的场合 轴肩和轴环的圆角半径r必须小于轴上零件毂孔端部的圆角半径R或倒角C 即r R或r C 定位轴肩的高度a 0 07 0 1 d d为零件相配处的轴径尺寸 非定位轴肩是为了加工和装配方便而设置的 其高度没有严格的规定 一般取为1 2mm 轴环宽度b一般可取b 1 4a 轴肩的尺寸要求 r C或r R 32 套筒套筒定位一般用于轴上两个零件之间的定位 套筒定位结构简单 定位可靠 轴上不需开槽 钻孔和切制螺纹 因而不影响轴的疲劳强度 用套筒定位时 应使装零件的轴头长度比轮毂宽度短 2 3 mm 以保证轴向定位可靠 如两零件的间距较大时 不宜采用套筒定位 以免增大套筒的质量及材料用量 B l1 2 3mm B L l1 l2 2 3mm 33 圆螺母圆螺母作轴上零件的轴向固定 可承受大的轴向力 但轴上螺纹处有较大的应力集中 会降低轴的疲劳强度 故一般用于固定轴端的零件 为防止松脱 常用双螺母 a 或圆螺母加止退垫圈防松 b a b 止退垫圈 34 轴端挡圈 轴端挡圈适用于轴端零件的固定 可承受较大的轴向力 35 弹性挡圈 采用弹性挡圈定位结构简单紧凑 但只能承受很小的轴向力 常用于滚动轴承或光轴上零件的轴向定位 36 紧定螺钉 用紧定螺钉固定轴上零件结构简单 但只能承受很小的轴向力 37 轴承端盖 轴承端盖用螺钉或榫槽与箱体联接而使滚动轴承的外圈得到轴向定位 在一般情况下 整根轴的轴向定位也常利用轴承端盖来实现 38 2 轴上零件的周向定位 周向定位的目的是限制轴上零件与轴发生相对转动 常用的周向定位零件有键 花键 销 紧定螺钉以及过盈配合等 39 综合以上选择 得出初步的方案如下 轴承类型 圆锥滚子轴承 轴承的配置方案 两支点单向固定 轴承的润滑方式 脂润滑 轴承端盖形式 凸缘式 无缺口 轴承的密封方式 毛毡圈密封 40 二 根据轴系结构方案示意图和以上的初步方案从实验箱中选取合适零件并组装成轴系部件 检查所设计组装的轴系结构是否正确 装配完成后可请指导老师检查是否正确 41 不同的装配方案可以得出轴的不同结构形式 设计时必须拟订几种不同的装配方案 以便进行分析对比与选择 装配方案 确定轴上零件的装配方向 顺序 和相互关系 42