机械设计-机械系统的装配结构设计

第7.1章轴系的结构设计肖丽英一.轴的结构二.轴上的零件组成及其结构、尺寸

轴上零件包括：传动件、支承零件、紧固件、调整件、润滑零件、密封零件等三.轴系设计应实现：轴上零件的固定（周向、轴向）轴上支承零件的选型及其与机架的固定方式轴上零件的润滑与密封轴向零件的定位与调整方式传动系统轴系结构设计的主要内容第7.1章轴系结构设计7.1.1轴的结构设计7.1.2轮的结构设计7.1.3轴系的结构设计7.1.1轴的结构设计1、轴的结构设计要求满足强度、刚度、耐磨性要求轴和轴上零件有确定的定位，并固定可靠良好的加工工艺轴上零件的位置方便安装/拆卸和调整7.1.1轴的结构设计2、轴的设计步骤按传递扭矩，初估最小轴径按空间和布局要求设计结构草图：选轴承，初定轴上零件的安装位置及其与轴结合部分的尺寸，进行强度、刚度等校核细化结构，确定轴系及轴上零件的固定、定位方式、轴承的润滑、密封等7.1.1轴的结构设计3、轴的设计应注意的问题提高轴强度/刚度的措施改善轴的结构工艺提高轴系的刚度的措施改善滚动轴承轴系结构工艺性7.1.1轴的结构设计3、轴的设计应注意的问题提高轴强度的措施合理安排轴上的载荷传递路线改善轴上零件结构减小应力集中提高轴表面的品质提高轴强度的措施1、合理安排轴上的载荷传递路线图7-1合理安排轴上载荷合理

提高轴强度的措施2、改善轴上零件结构图7-3滑轮装置合理

提高轴强度的措施改变零件结构设计方案图7-2改变轴上零件的结构设计方案合理

提高轴强度的措施改变动力输入点的位置图7-4动力输入位置改变合理减小应力集中

提高轴强度的措施图7-8减小轴应力集中的结构7.1.1轴的结构设计3、轴的设计应注意的问题轴上零件的定位和固定较大轴向载荷轴肩与轴环、圆螺母、套筒、端盖、销钉、轴端挡圈、紧定套较小轴向载荷轴用弹性挡圈、孔用弹性挡圈紧定螺钉、螺纹环、止动环P239表7-1轴肩与轴环h=0.07d+(1~2)mmb≈1.4hr<R<h圆螺母轴肩-圆螺母圆螺母和止动垫圈止动垫圈套筒轴肩-套筒定位端盖销钉图7-12销钉定位轴端档圈轴端档圈固定紧定套紧定套固定轴用弹性档圈轴肩-弹性档圈定位孔用弹性档圈紧定螺钉紧定螺钉固定螺纹环、止动环7.1.1轴的结构设计3、轴的设计应注意的问题轴结构的工艺性阶梯轴：方便轴上零件的固定和定位，区分不同的加工面，方便轴上零件的拆卸倒角、圆角、砂轮越程槽、键槽等改善轴的结构工艺轴的结构应保证走上零件的正确固定和定位，同时轴的结构工艺合理1、轴的装卡：顶尖孔2、轴上的键槽应在同一母线上3、轴的圆角尽量统一4、有配合的轴段不要太长5、与轮毂配合的轴段应比轮毂稍短6、轴端有倒角7、精度和粗糙度7.1.1轴的结构设计7.1.2轮体的结构设计1概述2轮（带轮、链轮、齿轮）的结构设计3轮毂的结构设计7.1.2轮体的结构设计轮的功能

在轴与轴之间传递运动和动力轮结构的基本组成

轮缘、轮辐、轮毂轮结构设计应满足的要求1）相对位置关系；2）强度和寿命3）轮具有合理的刚度和精度；4）具有良好的制造、安装、调整及运输等操作的工艺性；5）经济性。轮缘轮辐轮毂轮辐的典型结构轮轴一体圆柱齿轮：圆锥齿轮（小端）：实心结构腹板式结构组装式：大尺寸轮辐，可节省贵金属轮辐式结构7.1.2轮体的结构设计蜗杆：分度圆直径较小时7.1.2轮体的结构设计图7-10带轮结构盘式腹板式孔板式轮辐式7.1.2轮体的结构设计图7-11链轮结构腹板式焊接式装配式7.1.2轮体的结构设计图7-12锻造齿轮结构7.1.2轮体的结构设计图7-12锻造齿轮结构7.1.2轮体的结构设计图7-13铸造齿轮结构7.1.2轮体的结构设计图7-13铸造齿轮结构7.1.2轮体的结构设计图7-14组合齿轮结构7.1.2轮体的结构设计图7-15焊接齿轮结构7.1.2轮体的结构设计a铣制蜗杆b铣制或车制蜗杆图7-16蜗杆结构7.1.2轮体的结构设计图7-17蜗轮结构7.1.2轮体的结构设计轮毂的作用

轮通过轮毂与轴的接触实现轴与轮的轴向、周向、径向定位并传递载荷轮毂宽度的确定

L=(0.8~1.2)d

保证径向定位精度、侧向稳定性和承载能力。轮毂厚度的确定

dw=(1.6~1.8)d保证联接的强度。轮毂孔与轴的配合一般选用较紧的配合，具体公差可查阅手册轮毂的端面设计

为保证轴向定位精度，要求与轴线的垂直度和较小的粗糙度。7.1.2轮体的结构设计轮的结构设计主要考虑轮子的大小选择相应的结构7.1.3轴系的结构设计轴系的结构设计要求：轴上零件保持相对位置关系轴上零件实现正确的运动良好的润滑滚动轴承支撑形式滚动轴承轴系结构装配示意图滚动轴承轴系结构设计1、滚动轴承轴系的轴向固定2、滚动轴承及轴上零件的轴向固定和定位3、轴承间隙及轴系的轴向位置的调整4、滚动轴承的配合1、滚动轴承轴系的轴向固定轴向定位、周向固定固定：针对工作而言，保持工作中轴上零件与轴作为一个构件运转。定位:针对装配而言，无需任何测量便可使轴上的零件准确地安装到位。轴系轴向定位的方法两端单向固定(<300~500mm,温升不大的轴)一端固定、一端游动（长轴，温升大的轴）两端游动两端单向固定（双支点单向固定）要求：轴的伸长量小特点：结构简单、安装方便两端单向固定（双支点单向固定）a)角接触轴承正安装

b)角接触轴承反安装两端单向固定角接触轴承正、反装的对比一端固定、一端游动（单支点双向固定）当轴的伸长量大时：细长轴；跨距大；温升大特点：防止轴承被卡死一端固定、一端游动一端固定、一端游动两端游动人字齿轮的轴滚动轴承轴系固定注意：支承的同心度同心度：两孔一次镗出；采用调心轴承支承的刚度

刚性：跨距尽量小，悬臂短；支承座加筋、加厚；轴承的安装形式滚动轴承的预紧轴承间隙的调整及轴系的轴向位置的调整调整内容：轴承间隙、轴系的轴向位置调整目的：保证轴系正确工作调整的方法：垫片、螺纹等轴承间隙调整图7-25调整垫片调整轴承间隙轴承间隙调整图7-26调整环调整轴承间隙轴承间隙调整图7-27可调压盖调整轴承间隙目的：提高旋转精度、刚度，减小振动。即安装时消除游隙，使轴承中保持一定轴向力。轴承的预紧图7-28轴向预紧方法滚动轴承的预紧滚动轴承的预紧滚动轴承的预紧图7-29滚动轴承的预紧7-37改善圆锥齿轮支承刚度的结构轴系轴向位置的调整滚动轴承的配合和拆卸工作间隙：工作间隙的大小对轴承受力、旋转精度、轴承寿命及温升有影响滚动轴承配合的特点轴承内圈与轴的配合采用基孔制，滚动轴承外圈与孔的配合采用基轴制比一般基孔制的基准孔所形成的配合更紧装