轴的结构设计.1

§12—2轴的结构设计

（一）组织教学（考勤）（二）旧课复习教师：1、按承受载荷不同，轴分为哪几种？学生：心轴、转轴、传动轴教师：2、既承受弯矩又承受转矩的是哪种轴？学生：转轴

新课导入：其实，轴在我们日常生活中非常重要，比如：齿轮传动就是通过齿轮和轴连接起来，传递运动和动力。这节课我们就来学习有关轴的结构设计方面的知识内容。(2min)下面我们首先看一看轴在典型结构（譬如减速器输出轴）中的应用§14-3轴的结构设计轴端挡圈带轮轴承盖套筒齿轮滚动轴承典型轴系结构一、提出问题1、轴的设计任务是什么？

使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。（怎样理解？）2、轴的设计要求有哪些？

1）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；(定位)

（有哪些定位方法？）

3）各零件要牢固而可靠地相对固定；(固定)

4）改善应力状况，减小应力集中（有什么可行措施？）

二、解决问题轴的设计任务：1、轴的结构形式轴的结构形式取决于轴上零件的装配方案；为了便于零件拆装，常常做成阶梯轴，如图：在满足使用要求情况下，应尺寸、形状力求简单，便于加工。2、轴段的直径和长度确定1）各轴段直径确定由于初期设计，轴承及轴上零件位置均不确定，无法求出危险截面直径，采用估算法①按类比法初步估算直径（经验法）优点：不需要进行强度计算，结果比较可靠，缩短设计周期缺点；存在一定的盲目性②按扭曲强度初步估算轴的直径只能初步估算轴的最小直径，应在全面设计完全以后，再对轴进行全面受力分析及强度、刚度计算（在下次课中介绍），初步估算的直径，如果轴段有键槽，应把直径加大，单键增大3%；双键增大7%，然后圆整到标准直径。（为什么？哪个同学能说说理由？）2）各段轴的长度确定①主要根据安装零件与轴配合部分的轴向尺寸（或者考虑安装零件的位移以及留有间隙）来确定。(举例轴安装齿轮部位）②确定各段长度应充分保证轴上零件轴向定位可靠③与齿轮、联轴器等相配合部分的轴长，一般比轮毂的长度短2-3mm.轴的设计有哪些要求：1、轴上零件的轴向定位与固定

1）轴肩或轴环定位（实物举例）要保证轴的过渡圆角半径r小于相配零件的倒角尺寸c1或圆角半径r1;

轴肩高度h必须大于c1或r1，h=(2~3)r1

或c1，非定位轴肩h=1.5~2mm。可承受较大的轴向力。轴肩或轴环定位轴承端盖调整垫片返回r1rC轴环2）套筒定位

3）圆螺母定位

承受较大的轴向力，但螺纹处有应力集中

无法采用套筒或套筒太长时，可用双圆螺母4）轴端挡圈定位，

可承受较大的冲击和振动。

一般对装在轴端上的零件采用5）轴承端盖定位典型轴系结构6）弹性挡圈定位

轴向力较小时，可采弹性挡圈7）紧定螺钉定位

轴向力较小时2、轴上零件的周向定位1）键联接（包括普通键联接和花键联接）（实物展示）

2）过盈配合

3、轴的结构工艺性主要考虑的问题：

1）轴的形状应力求简单、阶梯数尽可能的少（减少加工次数以及应力集中）

2）为了便于轴上零件的装配，轴端应

加工出45（或35、60）倒角，与零件过盈配合时，轴的装入端常加工倒向圆锥面。

3）在不同轴段开设键槽时，键槽应在

同一母线布置；在同一轴段应对称布置。4）轴上某一段需要车削螺纹时，须留出螺纹退刀槽5）轴段进行磨削加工时需要留出砂轮越程槽6）同一轴段直径相近处的圆角、倒角、键槽等尺寸应尽量相同，减少刀具数量、节约换刀时间。4、提高轴的强度和刚度的措施1）改善轴的受力状况例如：当轴上有两处动力输出时，为了减小轴上的载荷，应将输入轮布置在中间。

2）改善轴的结构，减少应力集中

3）改善轴的表面质量，提高轴的疲劳强度①降低表面粗糙度（比如轴承部位）②进行轴的表面强化处理（如渗碳、渗氮、喷丸等）三、举例应用结构设计改错（10min）

四、学生改错练习（20min）

四、学生改错练习（20min）

四、学生改错练习（20min）

四、学生改错练习（20min）

四、学生改错练习（20min）

参考答案1、转动件与静止件接触1）联轴器左端与右端之间不能接触，应改为轴肩固定。2）轴与右端轴承盖之间留有间隙，应改为轴承盖孔径大于该处轴径，并加密封装置。2、轴上零件定位及固定

1）齿轮、联轴器与轴之间要有键连接

2）齿轮右端套筒固定不可靠，齿轮轮宽应大于该处配合段长度。

3）联轴器右端没有固定，应进行轴端挡圈固定3、装拆1）两套筒太厚，轴承内圈不能拆，改正将套筒厚度减少。2）轴的左端面伸出去太长。3）轴承盖与箱体之间应有调整垫片。4、润滑

1）滚动轴承增加挡油环（四）课堂小结(5min)

1）轴向定位（1）轴肩或轴环定位（2）套筒定位（3）圆螺母定位（4）轴端挡圈定位（5）弹性挡圈定位（6）紧定螺钉定位

2）周向定位（1）键联接（2）过盈配合

3）轴的结构工艺性（1）为了便于装配，轴端应加工倒角；（2）在不同轴段开设键槽时，应在同一母线布置；（3）轴上某一段需要车削螺纹时，须留出

螺纹退刀槽；（4）轴段进行磨削加工时需要留出砂轮越程槽；（5）同一轴段直径相近处的圆角、倒角、键槽等尺寸应尽量相同，减少刀具数量、节约换刀时间（五）作业布置(1min)

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