《机械设计与应用案例化教程（第二版）》 课件 项目四任务二知识点：4-2-3轴的结构设计

项目四、传动系统典型零部件的设计与选用主讲教师|程畅

任务2输送机齿轮减速器输出轴的设计知识点3

轴的结构设计轴的组成及分类1轴的常用材料2轴的结构设计3轴设计的基本方法与步骤45案例分析23一、轴结构设计的基本要求

1）轴上零件有准确的工作位置，定位可靠；2）轴段直径须符合标准直径系列；3）受力合理，有利于提高轴的强度和刚度；4）有良好的加工工艺性能和装配、调整工艺性能。二、轴结构设计的原则1）轴的结构越简单越合理2）装配越简单、方便越合理三、轴的结构设计中主要解决的几个问题

（一）合理布局

轴上零件布置是否合理，关系到能否改善轴的结构合理性和装配工艺性，有时甚至关系到能否改善轴的受力情况，提高轴的强度问题。

布置方案，就是考虑合理安排动力传递路线和预定出轴上主要零件的装配方向、顺序和相互关系。

（二）轴段直径及长度的确定

轴结构尺寸的确定包括径向尺寸（直径）和轴向尺寸（长度）两部分。各轴段径向尺寸的变化和确定主要取决于轴上零件的安装、定位、受力状况以及轴的加工精度要求等。而各轴段的长度的确定则根据轴上零件的位置、配合长度、轴承组合结构以及箱体的有关尺寸来确定。1、各轴段直径确定

（1）按扭转强度估算轴段最小直径dmin：（2）按轴上零件布局、定位要求确定各段轴径（阶梯轴）注意：①应考虑对轴肩大小的尺寸要求及与轴上零件、密封件的尺寸匹配(a)对于非定位轴肩轴径：仅仅是为了轴上零件装拆方便或区别不同的加工表面时，其直径变化值应较小，一般直径差取1～3mm。(b)对于定位轴肩轴径：轴肩的尺寸大小按标准规定选取。为保证零件与定位面完全贴靠，轴上过渡圆角半径r应小于零件半径R或倒角C，即r＜C＜h，r＜R＜h。一般取定位轴肩(轴环)高度h=（2～3）C或h=（2～3）R。轴环的宽度b≈1.4h，h=（0.07～0.1）d；R、C和r值参见下表。定位轴肩轴环处定位轴肩(c)对于确定装有滚动轴承、密封件等标准件的轴段：除了满足轴肩大小的要求外，其轴径应满足标准件内径标准值要求。②同一轴径轴段上不能安装三个以上零件。

（1）各轴段与其上相配合零件宽度相对应1）轴段长度一般应比轮榖长度短2～3mm；2）平键应比配合长度稍短5～10mm；3）同一轴上的多个传动件的键连接应在轴线同一侧。2、各轴段长度确定

（2）转动零件与静止零件之间必须有一定的间隙。（3）为减小轴的弯矩，提高轴的强度和刚度，支承零件（如轴承）的位置应尽量靠近传动件。（4）外伸轴长度的确定取决于外伸段上安装的外接零件（如联轴器、带轮、齿轮等）以及轴承端盖的结构尺寸（考虑装卸）。

（三）轴向固定1、轴肩和轴环

特点：结构简单，定位可靠，可承受较大的轴向力

应用：齿轮、带轮、联轴器、轴承等的轴向定位（b）（a）（c）2、套筒特点：简单可靠，简化了轴的结构且不削弱轴的强度

应用：常用于轴上两个近距离零件间的相对固定，不宜用于高速轴。3、轴用圆螺母

特点：定位可靠，装拆方便，可承受较大的轴向力由于切制螺纹使轴的疲劳强度下降

应用：常用于轴的中部和端部4、轴端挡圈

用于轴端定位，可承受剧烈振动和冲击5、轴承端盖

轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置6、弹性挡圈

特点：结构简单紧凑，只能承受很小的轴向力，切槽需要一定的精度。应用：常用于固定滚动轴承等的轴向定位。7、锁紧挡圈、紧定螺钉或销

适用于轴向力小，转速低的场合8、圆锥面（+挡圈、螺母）

特点：装拆方便，可兼做周向固定应用：常与轴端挡圈联合使用，宜用于高速、冲