轴系及轮类零件结构设计
第14章常用机械零件的结构设计
H7 r6
图14.17 轴的装配锥度
H7 H7 d11 r6
图14.18 采用不同的尺寸公差
14.3 机架类零件的结构设计
机架类零件包括机器的底座、机架、箱体、底板等。 机架类零件主要用于容纳、约束、支承机器和各种零件。 机架类零件由于体积较大而且形状复杂，常采用铸造或 焊接结构。
机架类零件按其构造形式大体上归纳成四类：机座 类，机架类、基板类、箱壳类。
P功率 n转速 A轮幅数
a1 = 0.4 h1
a2 = 0.8 a1
f1≥0.2 h1 f2≥ 0源自2 h2带轮的结构设计，主要是根据带轮的
基准直径选择结构形式；根据带的型号确 定轮槽尺寸（表14.1），带轮的其它结构 尺寸可参照图14.6的经验公式计算。
da d
ha
B f
φ 6.3
b0 bd
h1 H
d da
dh
S22
斜度1：25
dh = (1.8～2)ds d0=( dh +dr) /2 dr = de -2(H+σ) H σ s= (0.2 ～0.3) B s1≥1.5s s2≥0.5s
当D>300mm时，可采用轮辐式结构 :
dh d da h1 h2
斜度1：25
h1
=290
3
P nA
h2 =0.8 h1
14.1.2 蜗杆、蜗轮的结构设计
1．蜗杆的结构设计 蜗杆传动效率较低、发热较高、由于发热的影响，
其轴向尺寸变化较大，因此在结构设计中必须充分考 虑，并在散热、材料的抗胶合性能、润滑条件等方面 采取必要的措施。
蜗杆绝大多数和轴制成一体，称为蜗杆轴。 1)无退刀槽结构：加工螺旋部分时只能用铣制的办法。
第4章轴系的结构设计
第4章轴系的结构设计一、引言轴系是机械传动中最为常见的一种形式，它将动力源的转动运动传递给工作机构，并起到支撑、定位和传递扭矩的作用。
轴系的结构设计是保证传动系统正常运行和提高传动效率的重要环节。
本章将着重介绍轴系结构设计的要点和方法。
二、轴系结构设计的基本原则1.合理选择轴的材料和形状：轴的材料要具有足够的强度、硬度和耐磨性，一般选择优质合金钢。
轴的形状要尽量简单，以减小结构应力集中的程度。
2.合理选择轴的直径：轴的直径要根据传动扭矩和转速选择。
直径过小会导致轴变形和破坏，直径过大则会增加轴的重量和制造成本。
3.合理设计轴的轴向尺寸：轴的轴向尺寸要满足承载力和刚度的要求。
一般情况下，轴的轴向尺寸要宽于直径的1.5-2倍，以提高刚度。
4.合理设计轴的键槽和连接方式：轴与零件之间的连接方式有键连接、花键连接、伸缩套连接等。
要根据实际情况选择合适的连接方式，并合理设计键槽的尺寸和位置。
5.合理设计轴的支撑方式：轴系的支撑方式有轴承支撑、轴承端支撑、轴心支承等。
要根据轴系的具体情况选择合适的支撑方式，并合理设计轴承的型号、安装间隙和润滑方式。
三、轴系结构设计的方法1.确定传动需求：要确定传动的功率、转速和转矩等参数，以便选择合适的轴材料和直径。
2.计算轴的载荷和应力：根据传动功率和转速，计算轴的载荷和应力，以确定轴的直径和轴向尺寸。
3.选择合适的轴材料：根据轴的载荷和应力，选择合适的轴材料，考虑材料的强度、硬度和耐磨性等因素。
4.设计轴的形状和结构：根据轴的载荷和支撑方式，设计轴的形状和结构，使其具有足够的刚度和稳定性。
5.设计轴的连接方式：根据轴与零件之间的连接要求，选择合适的连接方式，并设计合适的键槽和位置。
6.设计轴的支撑方式：根据轴系的支撑方式和轴承的工作要求，选择合适的支撑方式，并设计合适的轴承型号、安装间隙和润滑方式。
四、轴系结构设计的实例分析以汽车发动机的曲轴轴系为例，进行轴系结构设计的实例分析。
轴系结构设计及分析
题15-4，轴系结构改错题
Байду номын сангаас
4 2 3
4
1
5 6
7
3
轴和轴上零件结构错误辨析
注：参考《机械设计课程设计》P43~P45的错误示例
4
轴系零件结构错误分析
一。转动件与静止件接触 1。轴与右端盖接触，应留间隙 2。套筒与右轴承外圈接触，应减少套筒的外径尺寸 二。轴上零件的定位与固定 3。齿轮轴向固定不可靠，套筒顶不紧齿轮 8，4。联轴器的轴向缺少定位与固定 5。联轴器周向无固定 6。弹性挡圈为多余定位（已采用两端固定方式） 三。制造，安装，调整等工艺不合理 7。右轴段精加工面过长，装坼轴承不方便 9，12。缺少垫片，无法调整轴承间隙 10。轴间过高，无法坼卸轴承 11。键槽过长，套筒无法装入 13。齿轮用油润滑，轴承用脂润滑，缺少挡油环 14。轴的伸出端无密封 注：参考《机械设计课程设计》P43~P45的错误示例
轴系结构设计及分析
一。 轴系结构设计步骤： 齿轮、带轮设计 轴的结构设计 选轴承 键校核 选键 轴强度校核 滚动轴承寿命校核
1
△'
问题 ? 1.去掉：轴端挡板，轴 承盖，套筒，垫片，平键， 螺栓，行吗？ 2.轴设计为光轴? 3.第 段轴d能够随意定? 为什么? 4.第 段轴的长度L4= b齿轮吗? 为什么? 5.△2=0 ? 6. △’=0 ? 7. 图中两个支点的轴承 若为3000或7000类，为什 么要成对使用?
5
轴系零件与结构设计
（1）向心轴承 向心轴承是主要用于承受径向 负荷的滚动轴承，其公称接触角为00～450。向 心轴承按公称接触角的不同又可分为
径向接触轴承：公称接触角为00的向心轴承。 向心角接触轴承：公称接触角为00<α≤450的 向心轴承。 （2）推力轴承 推力轴承是主要用于承受轴向 负荷的滚动轴承，其公称接触角为450～900 。 推力轴承按公称接触角的不同，又可分为 轴向接触轴承：公称接触角为900的推力轴承。 推力角接触轴承：公称接触角为450<α<900的 推力轴承。
F O
O'
有油槽 油槽
无油槽
为了使润滑油能够很好地分布到轴瓦的整个工作 表面，在轴瓦的非承载区要开设油沟和油孔。
常见的油沟形式有轴向的、周向的和斜向的三种。 为了使油在整个接触表面上均匀分布，油沟沿轴向 应有足够的长度，通常取为轴瓦宽度的80%左右， 但不能开通，以免油从轴瓦端部漏掉，起不到应有 的润滑作用。
剖分式径向滑动轴承
特点：
1）安装方便 2）间隙可调
调 心 式 滑 动 轴 承
调隙式径向滑动轴承
4 3
5 2
1
1
1-轴瓦 2-轴 3、5-螺母 4-轴承座
2.推力滑动轴承
普通推力滑动轴承由轴承座和轴颈 组成。轴颈结构形式有实心式、空心 式、单环式和多环式等几种，因而推 力轴承的工作表面可以是轴的端面或 轴的环形平面。
保持架多用低碳钢冲压制成，也可以采用铜合 金、铝材或塑料等制造。
四、滚动轴承的基本类型
按国家标准，滚动轴承有十三种类型，每种类型的轴承 都各自具有不同的结构和性能，适用于不同负荷、转速或 其他工作要求。常用的滚动轴承有0、1、2、3、5、6、7、 N等八类，它们的结构特点和性能应很好地掌握，以便能 正确选用。同时还要了解它们的结构图及简图的画法，以 便能正确表达。
轴的分类与结构设计及其应用
②保证零件所需的装配空间、调整空间。应考虑轴 上零件之间的距离及轴上零件与机架之间的距离
4 轴的结构工艺性
主要考虑以下因素： （1） 为了便于装配零件并去掉毛刺，轴端应制出45的倒角。
（2）需要磨削加工的轴段，应留有砂轮越程槽。 （3） 需要切制螺纹的轴段，应留有退刀槽。
（4） 为了减少装夹工件的时间，同一轴上不同轴段的键 槽应布置在轴的同一母线上。
双圆螺母
④轴端挡圈 只适用于定位轴端零件。
⑤弹性挡圈、紧钉螺钉、锁紧挡圈作轴向定位
特点：承受轴向力能力较差，适用于轴向力不大 的场合。
弹性挡圈
紧钉螺定
锁紧挡圈
6圆锥面定位 特点： ⑥多用于承受冲击
载荷和同心度要求较高的 轴端零件。
⑦ 轴承盖 特点：可承受较大的轴
向力，通常通过螺钉或榫 槽与箱体联接，通过轴承可对整个轴起轴向定位 作用
按纯扭T确定dmin
从dmin (处于轴端)开始
轴中间(d )
在确定各轴段直径时应注意的问题；
（1）安装标准件的部位的轴径，应取为相应的标准值。
（2）为了使齿轮、轴承等零件装拆方便，可设置非定位 轴肩。
⑵各轴段长度的确定
轴的各段长度主要是根据轴上零件的宽度及它 们的相对位置来确定。
在确定轴长时注意： ① 为了保证轴向定位可靠，与齿轮和 联轴器等零件相配合部分的轴段长度一 般应比轮毂长度短2 ~ 3mm。
no 验算合格?
yes
结束
3 轴的材料
轴的材料：主要是碳钢和合金钢 轴的毛坯：轧制圆钢：d<100mm，锻件d>100mm ①②..一 传般 递应 大用 动力:4，5钢要(求35减、少50尺代寸用及)，重调量质，正提火 高
轴系部件结构设计
轴系部件结构设计本文介绍了轴系部件结构设计的重要性，以及本文的目的和结构安排。
轴系部件结构设计是机械工程领域中重要的设计任务之一。
轴系部件是指连接和传递动力的轴、轴承、联轴器等部件。
它们的结构设计直接影响到机械设备的性能、寿命和可靠性。
良好的轴系部件结构设计能够保证机械设备的正常运转。
首先，合理设计的轴可以实现传递动力和承载负荷的功能；其次，优化设计的轴承能够减少能量损失和机械设备的故障率；还有，恰当选择的联轴器可以实现动力传递的可靠性和高效性。
本文的目的在于深入探讨轴系部件结构设计的关键要素和原则，并提供相关的设计指导。
首先，我们将介绍轴系部件结构设计的基本原则和考虑因素；然后，我们将详细讨论轴的设计要点和注意事项；接着，我们将重点介绍轴承的选择和安装方法；最后，我们将讨论联轴器的选型和安装步骤。
通过阅读本文，读者将了解到轴系部件结构设计的重要性，并可以获得实用的设计指导，以提升机械设备的性能和可靠性。
参考文献请注意，本文引言部分未引用任何内容，其信息为创造性生成）本部分将介绍轴系部件的不同分类和各自的功能。
轴系部件包括轴承、齿轮、连接件等，它们在机械系统中起着重要的作用。
1.轴承轴承是轴系部件中的重要组成部分，它用于支撑轴的旋转运动并减少摩擦。
根据结构和用途的不同，轴承可以分为滚动轴承和滑动轴承。
滚动轴承采用滚动体（如球、柱体、圆锥体）和轴承座的结构，适用于高速转动、小摩擦、高精度要求的场景。
滑动轴承则采用润滑剂在轴和轴承之间形成薄膜，减少摩擦力，适用于低速大负荷的场景。
2.齿轮齿轮是一种通过齿的啮合传递力和运动的机构，常用于机械传动系统中。
齿轮根据齿的形状和用途可以分为直齿轮、斜齿轮、蜗杆齿轮等。
直齿轮是最常见的齿轮形式，它的齿面与轴线平行，适用于传递旋转运动和转矩的工况。
斜齿轮的齿面与轴线倾斜，可以传递更大的力和转矩。
蜗杆齿轮用于角度传动，具有较高的传动比和安全性。
3.连接件连接件用于连接轴系部件和其他机械部件，保证它们协同工作。
轴系零件结构设计实验
轴系零件结构设计实验
轴系零件结构设计是机械工程学中的重要实验之一，其目的是通过对不同的零件结构
进行设计、制造和测试，以从理论上和实践上理解和掌握轴系的基本原理和性能。
本实验分为以下几个步骤：
1、材料准备：为了保证实验结果的准确性和可靠性，需要选用高质量的材料，如高
强度钢、铜、铝等。
2、设计：根据轴系的要求，进行结构设计。
在设计中，需要考虑轴的应力、变形、
强度、硬度和耐热性等因素，同时还需要考虑生产工艺和运作环境等因素。
3、制造：根据设计方案，进行加工、装配和调试。
在制造过程中，需要保证加工精
度和表面质量，避免出现裂纹、划痕等不良情况。
4、测试：采用拉伸、弯曲、扭转、抗疲劳等实验方法进行测试，以验证轴系零件结
构设计的性能。
通过数据实验，得出性能和强度曲线等，可以对轴系进行进一步分析和改进。
通过轴系零件结构设计实验的学习，可以让学生深入理解轴系的工作原理和结构特点，提高工程设计和制造的能力，培养工程实践操作技能，为日后从事相关工作培养专业素养
和能力。
(完整版)减速器的轴及轴上零件的结构设计
减速器的轴及轴上零件的结构设计一、轴的结构设计轴结构设计包括确定钢的结构形状和尺寸。
轴的结构是由多方面的因素决定的，其中主要考虑轴的强度、刚度、轴上零件的安装、定位、轴的支承结构以及轴的工艺性等，其设计方法和结构要素的确定，可参照教科书有关章节进行。
单级圆柱齿轮减速器的轴一般均为阶梯轴，确定阶梯轴各段的直径和长度是阶梯轴设计的主要内容。
下面通过图1-2-17和表1-2-2、表1-2-3来说明。
1、阶梯轴各段直径的确定图1-2-17中阶梯轴各段的直径可由表1-2-2确定。
符号确定方法及说明d1按许用扭转应力进行估算。
尽可能圆整为标准直径，如果选用标准联轴器，d1应符合联轴器标准的孔径。
d2d2= d1+2a，a为定位轴肩高度。
通常取a=3-10mmd2尽可能符合密封件标准孔径的要求，以便采用标准密封圈。
d3此段安装轴承，故d3必须符合滚动轴承的内径系列。
为便于轴承安装，此段轴径与d2段形成自由轴肩，因此，d3= d2+1~5mm，然后圆整到轴承的内径系列。
当此轴段较长时，可改设计为两个阶梯段，一段与轴承配合，精度较高，一段与套筒配d4d4= d3+1~5mm（自由轴肩），d4与齿轮孔相配，应圆整为标准直径。
d5d5= d4+2a，a为定位轴环高度，通常可取a=3~10mmd6d6= d3，因为同一轴上的滚动轴承最好选取同一型号。
图1-2-17中各阶梯长度可由表1-2-3确定。
符号确定方法及说明L1按轴上零件的轮毂宽度决定，一般比毂宽短2~3mm。
也可按（1.2~1.5）d1取定。
L2L2=l3+l4(l3为轴承端盖及联接螺栓头的高度)L3L3=B+l2+⊿2+(2~3) B轴承宽度L4L4按齿轮宽度b决定，L4=b-(2~3)mmL5 无挡油环时，L5=B 有挡油环时，L5=B+挡油环的毂宽注：表中l2、l3、l4、⊿2参见表1-2-4。
由表中计算式可知，各段长度的确定与箱外的旋转零件至固定零件的距离l4；轴承端盖及联接螺栓头高度的总尺寸l3；轴承端面至箱体内壁的距离l2；转动零件端面至箱体内壁的距离⊿2以及档油环的结构尺寸有关，这些尺寸又取决于轴承盖的类型、密封型式以及各零件在装配图中的相关位置。
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§1 轮类零件的结构设计
一、轮类零件的结构
二、轮类零件结构设计的基本要求
1. 轮缘的设计 2. 腹板（轮辐）的设计 3. 轮毂的设计
三、常用轮类零件的通用尺寸
§2 轴的结构设计
一、轴上零件的布置方案
轴系及轮 类零件的 结构设计
轴系及轮 类零件的 结构设计
二、轴上零件的固定和轴的外形设计
1. 轴上零件的定位和固定
2. 轴的外形设计
三、各轴段直径和长度的确定
1. 各轴段的直径 2. 各轴段的长度
轴系及轮 类零件的 结构设计
四、轴的结构工艺性 五、提高轴的强度和刚度的措施
1. 改进轴上零件的布置方案 2. 改进轴上零件的结构 3. 减小应力集中
4. 改善轴的表面质量
§3 滚动轴承的组合结构设计
一、轴系支点轴向固定的结构形式
1. 两端单向固定结构 2. 一端固定，一端游动结构 3. 两端游动结构
轴系及轮 类零件的 结构设计
二、滚动轴承组合结构的调整
1. 轴系轴向位置的调整
2. 轴承游隙的调整
轴系及轮 类零件的 结构设计
三、滚动轴承提高轴承座的刚度和精度 2. 合理安排轴承的组合方式 3. 轴承的预紧