机械设计基础：轴的结构设计试讲

1、湘潭大学专用 典型典型轴系轴系结构结构设计任务：设计任务：使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。13-3 轴的结构设计轴的结构设计设计要求：设计要求： 1.轴应便于制造，轴上零件要易于装拆；轴应便于制造，轴上零件要易于装拆；(制造安装) 2.轴和轴上零件要有准确的工作位置；轴和轴上零件要有准确的工作位置；(定位) 3.各零件要牢固而可靠地相对固定；各零件要牢固而可靠地相对固定；(固定) 4.轴的受力要均匀，有利于提高轴的强度和刚度轴的受力要均匀，有利于提高轴的强度和刚度轴端挡圈轴端挡圈 带轮带轮轴承盖轴承盖套筒套筒齿轮齿轮滚动轴承滚动轴承图例湘潭大学专用 sa B

2、 c L a 轴上零件的装配方案不同，轴上零件的装配方案不同，则轴的结构形状也不相同。则轴的结构形状也不相同。设计时可拟定几种装配方案，设计时可拟定几种装配方案，进行分析与选择。进行分析与选择。 图示减速器输出轴就图示减速器输出轴就有两种装配方案。有两种装配方案。sa B c L a圆锥圆圆锥圆柱齿轮柱齿轮二级减二级减速器速器拟定轴上零件的装配方案拟定轴上零件的装配方案 装配方案：装配方案：确定轴上零件的装配方向、顺序、和相互关系。确定轴上零件的装配方向、顺序、和相互关系。拟定轴上零件的装配方案 湘潭大学专用 图片为便于轴上零件的装拆，一般轴都做成从轴端逐渐向为便于轴上零件的装拆，一般轴都做成

3、从轴端逐渐向中间增大的阶梯状。中间增大的阶梯状。轴作成阶梯轴轴作成阶梯轴零件的安装次序一、制造安装要求一、制造安装要求倒角倒角装零件的轴端应有倒角；需要磨削的轴端有砂轮越程槽；装零件的轴端应有倒角；需要磨削的轴端有砂轮越程槽；车螺纹的轴端应有退刀槽。车螺纹的轴端应有退刀槽。湘潭大学专用 套筒套筒零件的轴向定位由零件的轴向定位由定位轴肩定位轴肩或或套筒套筒来实现。来实现。二、轴上零件的定位二、轴上零件的定位 4、5间的轴肩使齿轮在轴上定位，1、2间的轴肩使带轮定位，6、7间的轴肩使右端滚动轴承定位。轴肩轴肩-阶梯轴上截面变化之处。阶梯轴上截面变化之处。轴肩定位轴肩定位轴肩：非定位轴肩非定位轴肩：

4、用于确定轴上零件位置的轴肩用于确定轴上零件位置的轴肩。起轴向定位作用。 为便于安装零件而设计的轴肩为便于安装零件而设计的轴肩。轴的结构设计湘潭大学专用 轴的结构设计2三、轴上零件的固定三、轴上零件的固定 轴向固定轴向固定方法：方法：详细介绍轴肩轴肩套筒套筒轴端挡圈轴端挡圈圆螺母圆螺母弹性挡圈弹性挡圈等周向固定周向固定方法：方法：键、花键、销、紧定螺钉键、花键、销、紧定螺钉以及过盈配合过盈配合等。轴的结构设计轴的结构设计湘潭大学专用 典型轴系轴上零件的固定典型轴系轴上零件的固定齿轮受轴向力时，向右是通过4、5间的轴肩，并由6、7间的轴肩顶在滚动轴承的内圈上；向左则通过套筒顶在滚动轴承的内圈上。带

5、轮的轴向固定是靠1、2间的轴肩和轴端挡圈。双向固定双向固定湘潭大学专用 C1DdrDdr1.轴肩的尺寸要求轴肩的尺寸要求:r C1 或或 r Rb1.4h(与滚动轴承相配合处的与滚动轴承相配合处的h和和b值值,见轴承标准见轴承标准)DdrDdr3)定位轴肩的高度定位轴肩的高度（半径差）（半径差） h(0.07d+3)(0.1d+5)mmhhRb注意事项注意事项:1)为减少轴肩处的应力集中为减少轴肩处的应力集中,尽量尽量增加增加轴肩处轴肩处r的圆角半径的圆角半径2)为保证定位可靠为保证定位可靠,应使应使:湘潭大学专用 结构不结构不合理！合理！4）为为便于零件的装拆便于零件的装拆而设计的而设计的非

6、定位轴肩非定位轴肩高度高度（半径差）（半径差） h 12mm。图例 5）为了便于轴上零件的拆卸，轴肩高度不能过大。为了便于轴上零件的拆卸，轴肩高度不能过大。 如如:滚动轴承的定位轴肩，应小于轴承内圈的厚度滚动轴承的定位轴肩，应小于轴承内圈的厚度小于轴承内圈的厚度小于轴承内圈的厚度具体尺寸见手册湘潭大学专用 注意事项注意事项:为了加工方便，键槽应设计成同一加工直线上，且紧可能采用同一规格的键槽截面尺寸。3、不同轴段的键槽应设计在不同轴段的键槽应设计在同一母线同一母线上。上。详细说明2、为保证固定可靠为保证固定可靠,与齿轮、带轮、联轴器相配部分的与齿轮、带轮、联轴器相配部分的轴段长度应比轮毂的宽度

7、轴段长度应比轮毂的宽度小小23mm。轴头的长度应比轮毂的宽度小23mm ，湘潭大学专用 各轴段的直径和长度的确定各轴段的直径和长度的确定1、各轴段直径确定、各轴段直径确定 按扭矩估算轴段直径按扭矩估算轴段直径d min 按轴上零件安装、定位要求确定各段轴径，按轴上零件安装、定位要求确定各段轴径，或参考经验值或参考经验值 注意：与标准零件注意：与标准零件（如滚动轴承、联轴器）相配合轴径应取标准值相配合轴径应取标准值2、各轴段长度、各轴段长度 各轴段与其上相配合零件宽度相对应各轴段与其上相配合零件宽度相对应转动零件与静止零件之间必须有一定的间隙。转动零件与静止零件之间必须有一定的间隙。 例题 估算

8、的轴径作为轴上最细处的直径。 与标准件配合的轴径应根据标准件的尺寸设计。湘潭大学专用 轴上装有多种零件时，各零件有其正确的装配顺序，轴上装有多种零件时，各零件有其正确的装配顺序，下面通过一具体实例来说明装配顺序。下面通过一具体实例来说明装配顺序。轴的设计实例装配过程演示轴的设计实例一、轴的结构分析一、轴的结构分析轴的结构应满足：轴和装在轴上的零件要有准确的轴的结构应满足：轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上的零件应便于装拆和调整，轴应具有工作位置；轴上的零件应便于装拆和调整，轴应具有良好的制造工艺性等。良好的制造工艺性等。二、装配顺序演示二、装配顺序演示轴系结构的改错1实例轴系结构的改错

9、3轴系结构的改错2下面通过一具体轴系结构的改错加以说明。下面通过一具体轴系结构的改错加以说明。湘潭大学专用 湘潭大学专用 改错例题习题湘潭大学专用 轴系结构改错轴系结构改错四处错误四处错误正确答案正确答案三处错误三处错误正确答案正确答案湘潭大学专用 两处错误两处错误1.左侧键太长，套筒左侧键太长，套筒无法装入无法装入2.多个键应位于同一多个键应位于同一母线上母线上湘潭大学专用 典型典型轴系轴系结构结构非定位轴肩非定位轴肩非定位轴肩非定位轴肩湘潭大学专用 方案二需要一个用于轴向定位的长套筒，多了一方案二需要一个用于轴向定位的长套筒，多了一个零件，加工工艺复杂，且质量较大，故不如方案一个零件，加工

10、工艺复杂，且质量较大，故不如方案一合理合理 。湘潭大学专用 湘潭大学专用 湘潭大学专用 无法采用套筒或套筒太长时，可采用无法采用套筒或套筒太长时，可采用双圆螺母双圆螺母加以固定。加以固定。轴端挡圈轴端挡圈双圆螺母双圆螺母装在轴端上的零件往往采用装在轴端上的零件往往采用轴端挡圈轴端挡圈固定。固定。湘潭大学专用 （二）零件的轴向定位（二）零件的轴向定位 1、轴肩和轴环、轴肩和轴环 要求要求r轴轴R孔孔或或r轴轴C孔孔 错误错误 正确正确定位轴肩的定位轴肩的高度高度h h一般取为一般取为h=(0.07h=(0.070.1)d 0.1)d 湘潭大学专用 2、套筒、套筒 3 3、轴用圆螺母、轴用圆螺母 错错误误正正确确要求轴肩高度要求轴肩高度滚动轴承内圈高度滚动轴承内圈高度湘潭大学专用 当用轴肩、轴环、套当用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈筒、圆螺母、轴端挡圈进行零件的