機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)22軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

其次節(jié)軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部構(gòu)造尺寸。軸的構(gòu)造主要取決于以下因素：1、軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；2、軸上安裝零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸聯(lián)接的方法；3、載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布狀況；4、軸的加工工藝等。的構(gòu)造形式。設(shè)計(jì)時(shí)，必需針對(duì)不同狀況進(jìn)展具體的分析。軸的構(gòu)造應(yīng)滿足：1、軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；2、軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；3、軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。一、擬定軸上零件的裝配方案所謂裝配方案，就是預(yù)定出軸上主要零件的裝配方向、挨次和相互關(guān)系。軸上零件的裝配方案不同，則軸的構(gòu)造外形也不一樣。設(shè)計(jì)時(shí)可擬定幾種裝配方案，進(jìn)展分析與選擇。軸主要由軸頸、軸頭和軸身三局部組成，軸上被支承的局部叫軸頸，安裝輪轂局部叫軸頭，連接軸頸和軸頭的局部叫軸身。二、軸上零件的定位軸向固定外，都必需進(jìn)展必要的軸向和周向定位，以保證其正確的工作位置。1、軸上零件的軸向固定零件安裝在軸上，要有準(zhǔn)確的定位。各軸段長度確實(shí)定，應(yīng)盡可能使構(gòu)造緊湊。對(duì)于不允許軸向滑動(dòng)的零件，零件受力后不要轉(zhuǎn)變其準(zhǔn)確的位置，即定位要準(zhǔn)確，固定要牢靠。與輪轂相配裝2～3mm。對(duì)軸向滑動(dòng)的零件,軸上應(yīng)留出相應(yīng)的滑移距離。軸上零件的軸向定位是以軸肩、套筒、圓螺母、軸端擋圈和軸承端蓋等來保證的?！?〕軸肩與軸環(huán)會(huì)使軸的直徑加大，而且軸肩處將因截面突變而引起應(yīng)力集中。另外，軸肩過多時(shí)也不利于加工。因此，軸肩定位多用于軸向力較大的場合。定位軸肩的高度hh=(0.07～0.1)d，d為與零r必需小于與之相配的零件轂孔端部的圓角半徑RC置的，其高度沒有嚴(yán)格的規(guī)定，一般取為1～2mm。查手冊中軸承的安裝尺寸?！?〕〔套筒〕

軸肩與軸環(huán) 圓螺母和套筒套筒固定構(gòu)造簡潔，定位牢靠，軸上不需開槽﹑鉆孔和切制螺紋，因而不影響軸的疲乏強(qiáng)度，質(zhì)量及材料用量。因套筒與軸的協(xié)作較松，如軸的轉(zhuǎn)速較高時(shí)，也不宜承受套筒固定。圓螺母使用套筒固定時(shí)，也常承受圓螺母固定。軸端擋圈與錐面錐面定心精度高，拆卸簡潔，能承受沖擊及振動(dòng)載荷；常用于軸端零件的固定，可以承受較大的軸向力，與軸端壓板或螺母聯(lián)合使用，使零件獲得雙向軸向固定。彈性檔圈

軸端擋圈與錐面 彈性擋圈構(gòu)造緊湊、簡潔，常用于滾動(dòng)軸承的軸向固定，但不能承受軸向力。當(dāng)位于受載軸段時(shí)，軸的強(qiáng)度減弱較大。緊定螺釘和鎖緊擋圈軸構(gòu)造簡潔，零件位置可調(diào)整并兼作周向固定，多用于光軸上零件的固定。但能承受的載荷較小，不宜于轉(zhuǎn)速較高的軸。緊定螺釘和鎖緊檔圈 一般平鍵聯(lián)接 花鍵聯(lián)接2、軸上零件的周向固定軸上零件與軸的周向固定所形成的聯(lián)接，通常稱為軸轂聯(lián)接，軸轂聯(lián)接的形式多種多樣，本節(jié)介紹常用的幾種。平鍵聯(lián)接裝拆便利。但這種鍵不能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定?；ㄦI聯(lián)接花鍵聯(lián)接的齒側(cè)面為工作面，可用于靜聯(lián)接或動(dòng)聯(lián)接。它比平鍵聯(lián)接有更高的承載力量，較好成形聯(lián)接矩外，還可承受單向軸向力。成形聯(lián)接〔軸和轂孔是柱形〕 成形聯(lián)接〔軸和轂孔是錐形〕最終一道工序多要在專用機(jī)床上進(jìn)展磨削，故目前應(yīng)用還不廣泛。過盈聯(lián)接受變載和沖擊載荷的力量好。常用于某些齒輪、車輪、飛輪等的軸轂聯(lián)接。其缺點(diǎn)是承載力量取決于過盈量的大小，對(duì)協(xié)作面加工精度要求較高，裝拆也不便利。過盈聯(lián)接 彈性環(huán)聯(lián)接小時(shí)，一般用壓入法裝配，當(dāng)過盈量或尺寸較大時(shí)，或?qū)β?lián)接量要求較高時(shí)，常用溫差法裝配。后可，這種裝配對(duì)協(xié)作面的接觸精度要求較高，需要高壓油泵等專用設(shè)備。螺栓)鎖緊時(shí)，內(nèi)環(huán)和外環(huán)相互壓緊，因而形成過盈聯(lián)接。三、各軸段直徑和長度確實(shí)定直徑。但在進(jìn)展軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)前，通常已能求得軸所受的轉(zhuǎn)矩。因此，可按軸所受的轉(zhuǎn)矩初步估算dmin，然后再按軸上零件的裝配方案和定位要求，從dmin處起逐一確定各段軸的直徑。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，軸的直徑亦可憑設(shè)計(jì)者的閱歷取定，或參考同類機(jī)械用類比的方法確定。的軸徑，應(yīng)取為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值及所選協(xié)作的公差。為了使齒輪、軸承等有協(xié)作要求的零件裝拆便利，并削減協(xié)作外表的擦傷，在協(xié)作軸段前應(yīng)承受軸段的兩個(gè)部位上承受不同的尺寸公差。段長度主要是依據(jù)各零件與軸協(xié)作局部的軸向尺寸和相鄰零件間必要的空隙來確定的向定位牢靠，與齒輪和聯(lián)軸器等零件相協(xié)作局部的軸段長度一般應(yīng)比輪轂長度短2～3mm。四、提高軸的強(qiáng)度常用的措施軸上零件的合理布置可改善軸的受力狀況，提高軸的強(qiáng)度和剛度。1、合理布置軸上零件以減小軸的載荷為了減小軸所承受的彎矩，傳動(dòng)件應(yīng)盡量靠近軸承，并盡可能不承受懸臂的支承形式短支承跨距及懸臂長度等。以下圖中a)方案較b)方案優(yōu)。當(dāng)轉(zhuǎn)矩由一個(gè)傳動(dòng)件輸入,再由幾個(gè)傳動(dòng)件輸出時(shí),為了減小軸上扭矩,應(yīng)將輸入件放在中間,T1=T2+T3+T4,按圖aT2+T3+T4，假設(shè)改為圖bT3+T4。2、改進(jìn)軸上零件的構(gòu)造以減小軸的載荷的兩種構(gòu)造中b)方案(雙聯(lián))均優(yōu)于a)方案(分裝)，由于a)方案中軸Ⅰ既受彎矩又受扭矩，而b)方案中軸Ⅰ只受扭矩。所示的輪軸，如把軸轂協(xié)作面分為兩段(圖b)，則可削減軸的彎矩，使載荷分布更趨合理。a所示卷筒軸工作時(shí)，既受彎矩又受轉(zhuǎn)矩作用，當(dāng)卷筒的安裝構(gòu)造改為圖7b時(shí)，卷筒軸則只受彎矩作用，且軸向構(gòu)造更緊湊，因此轉(zhuǎn)變了軸的應(yīng)力狀態(tài)。3、改進(jìn)軸的構(gòu)造以減小應(yīng)力集中的影響軸通常是在變應(yīng)力條件下工作的,軸的截面尺寸發(fā)生突變處要產(chǎn)生應(yīng)力集中,軸的疲乏破壞往往在此發(fā)生，軸的構(gòu)造應(yīng)盡量避開外形的突然變化。為了提高軸的疲乏強(qiáng)度，應(yīng)盡量削減應(yīng)力集中r當(dāng)軸與輪轂為過盈協(xié)作時(shí),協(xié)作邊緣處會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中。量愈大，引起的應(yīng)力集中也愈嚴(yán)峻，因而在設(shè)計(jì)中應(yīng)合理選擇零件與軸的協(xié)作。用盤狀銑刀加工的鍵槽比用鍵槽銑刀加工的鍵槽在過渡處對(duì)軸的截面減弱較為平緩集中較?。粷u開線花鍵比矩形花鍵在齒根處的應(yīng)力集中小，在作軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以考慮；由于切制螺紋處的應(yīng)力集中較大，故應(yīng)盡量避開在軸上受載較大的區(qū)段切制螺紋。4、改進(jìn)軸的外表質(zhì)量以提高軸的疲乏強(qiáng)度強(qiáng)度材料制作軸時(shí)，外表質(zhì)量尤應(yīng)予以留意。噴丸等強(qiáng)化處理。通過碾壓、噴丸進(jìn)展外表強(qiáng)化處理時(shí)可使軸的表層產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，從而提高軸的抗疲乏力量。五、保證軸的構(gòu)造工藝性設(shè)計(jì)軸時(shí)，要使軸的構(gòu)造便于加工、測量、裝拆和修理，力求削減勞動(dòng)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。為了便于加工，減