轴系结构设计
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。
轴系结构设计实验报告
轴系结构设计实验报告轴系结构设计实验报告引言轴系结构是机械工程中的一个重要概念，它涉及到机械装置中的轴、轴承和传动装置等元件。
轴系结构的设计对于机械装置的稳定性和性能有着重要的影响。
本实验旨在通过设计和测试不同轴系结构的性能，探索轴系结构的设计原则和优化方法。
实验目的本实验的目的是研究不同轴系结构的设计对于机械装置性能的影响，具体包括以下几个方面：1. 了解不同轴系结构的基本原理和特点；2. 掌握轴系结构的设计方法和步骤；3. 测试和分析不同轴系结构的性能差异；4. 探索轴系结构的优化方法。
实验装置和方法本实验使用了一台模拟机械装置，包括轴、轴承和传动装置等元件。
实验过程如下：1. 选择不同类型的轴承，包括滚动轴承和滑动轴承，并安装在不同的轴上；2. 设计和制造不同类型的轴系结构，包括单支撑轴系、双支撑轴系和悬臂轴系等；3. 测试不同轴系结构的转动摩擦力、刚度和振动等性能指标；4. 分析和比较不同轴系结构的性能差异；5. 根据实验结果，进行轴系结构的优化设计。
实验结果和讨论通过实验测试和数据分析，我们得到了以下结果和讨论：1. 不同类型的轴承对轴系结构的性能有着显著的影响。
滚动轴承具有较小的摩擦力和较高的刚度，适用于高速和高负荷的工况；而滑动轴承具有较大的摩擦力和较低的刚度，适用于低速和低负荷的工况。
2. 不同类型的轴系结构对机械装置的性能也有着显著的影响。
单支撑轴系具有较大的刚度和较小的振动，适用于要求较高精度和稳定性的工况；双支撑轴系具有较小的刚度和较大的振动，适用于要求较高速度和动态响应的工况；悬臂轴系则适用于较小负荷和较简单的工况。
3. 轴系结构的优化设计需要综合考虑不同性能指标之间的矛盾和平衡。
例如，在追求较大刚度的同时，需要注意振动的控制和减小摩擦力的影响。
结论通过本实验，我们深入了解了轴系结构的设计原理和方法，并通过实验测试和数据分析，探索了不同轴系结构的性能差异和优化设计。
我们发现不同类型的轴承和轴系结构对机械装置的性能有着重要的影响，需要根据具体工况和要求进行选择和设计。
轴系结构的设计 福州大学-文档资料
第十五章 轴系结构设计
15.2 滚动轴承轴系结构设计 15.2.4 滚动轴承的配合 1．滚动轴承配合的特点 a.基准制 b.公差带位置
内圈公差带
外圈公差带
G7
H8 H7 H6 J7 J6 K6 K7 M6 M7 N6 N7 P7 P6
第十五章
轴系结构设计
第十五章 轴系结构设计
15.2 滚动轴承轴系结构设计 15.2.1 滚动轴承轴系的轴向定位方法 1.两端单向固定（面对面）（正安装）
第十五章 轴系结构设计
15.2 滚动轴承轴系结构设计 15.2.1滚动轴承轴系的轴向定位方法 1.两端单向固定（背靠背）（反安装）
第十五章 轴系结构设计
第十五章 轴系结构设计
15.2 滚动轴承轴系结构设计 15.2.4 滚动轴承的配合 2．滚动轴承配合的选择 （1）载荷的大小和方向 （2）轴承工作温度 （3）轴承的固定形式
第十五章 轴系结构设计
15.2 滚动轴承轴系结构设计 15.2.4 滚动轴承的配合 2．滚动轴承配合的选择 （1）载荷的大小和方向 （2）轴承工作温度 （3）轴承的固定形式 （4）轴承的装拆条件 （5）轴承精度等级
第十五章 轴系结构设计
15.2 滚动轴承轴系结构设计 15.2.3 轴承游隙及轴上零件位置的调整
第十五章 轴系结构设计
15.2 滚动轴承轴系结构设计 15.2.3 轴承游隙及轴上零件位置的调整
第十五章 轴系结构设计
15.2 滚动轴承轴系结计
第十五章 轴系结构设计
15.2 滚动轴承轴系结构设计 15.2.2滚动轴承及轴上零件的轴向定位与固定 8．紧定套
第十五章 轴系结构设计
实验12-轴系的结构设计
实验12 轴系得结构设计一、概述：二、轴系结构就是机械得重要组成部分, 也就是机械设计课程得核心教学内容。
由于轴系结构设计设计得问题多、实践性强、灵活性大, 因此既就是教师讲授得难点, 也就是学生学习中最不易掌握得内容。
本实验通过学生自己动手, 经过设计、装配、调整、拆卸等全过程, 不仅可以增强学生对轴系零部件结构得感性认识, 还能帮助学生深入理解轴得结构设计、轴承组合结构设计得基本要领, 达到提高设计能力与工程实践能力得目得。
三、实验目得:1.熟悉常用轴系零部件得结构；2.掌握轴得结构设计基本要求；3.掌握轴承组合结构设计得基本方法。
三、实验设备1. 模块化轴段（可组装成不同结构形状得阶梯洲）；2. 轴上零件: 齿轮、蜗杆、带轮、联轴器、轴承、轴乘座、端盖、套杯、套筒、圆螺母、轴端挡板、止动垫圈、轴用弹性垫圈、孔用弹性垫圈、螺钉、螺母等；3、工具: 活搬手、游标卡尺、胀钳。
四、实验准备1. 从轴系结构设计实验方案表中选择设计实验方案号；2. 根据实验方案规定得设计条件确定需要哪些轴上零件；3. 绘出轴系结构设计装配草图（参考教材图15-21—15-25得形式）, 并注意以下几点:①设计应满足轴得结构设计、轴承组合设计得基本要求, 如轴上零件得固定、装拆、轴承间隙得调整、密封、轴得结构工艺性等；（暂不考虑润滑问题）②标出每段轴得直径与长度, 其余零件得尺寸可不标注。
各项准备工作应在进实验室前完成。
五、实验步骤1. 以自己设计得装配草图为依据, 根据阶梯轴得直径与长度尺寸, 逐段选择完全对应或基本对应得模块化轴段, 并用双头螺柱将各轴段组装成一个完整得阶梯轴。
该轴应与装配草图中得设计尺寸尽可能一致；① 2. 根据轴系结构设计装配草图, 选择相应得零件实物, 按装配工艺要求顺序装在轴上, 完成轴系结构设计；②3、自行检查轴系结构方案得合理性, 对不合理之处进行修改, 直到装配出合理得结构。
检查时应考虑以下问题：③轴上各键槽就是否在同一条母线上；④轴上各零件就是否处于指定位置；⑤轴上各零件得固定（周向、轴向）就是否可靠、合理（如防松、轴承拆卸等）；⑥轴系能否实现回转运动, 运动就是否灵活；⑦轴系沿轴线方向得位置就是否固定, 及轴向力能否传到机座上；⑧轴承游隙如何调整；轴系得轴向位置就是否需要调整？需要时, 如何调整；例图: 学生常犯错误注意:渡圆角及润滑问题。
实验二、轴系结构设计实验
实验二、轴系结构设计实验一、实验目的1、熟悉常用轴系零部件的结构；2、掌握轴的结构设计基本要求；3、掌握轴承组合结构设计的基本方法。
二、实验设备①各种轴；②轴上零件：齿轮、蜗杆、带轮、联轴器、轴承、轴承座、端盖、套杯、套筒、圆螺母、止退垫圈、轴端挡板、轴用弹性垫圈、孔用弹性垫圈、螺钉、螺母等。
③工具包括活搬手、游标卡尺、胀钳。
④铅笔、三角尺等绘图工具自备。
三、概述轴系结构是机械的重要组成部分，也是机械设计课程的核心教学内容。
由于轴系结构设计的问题多、实践性强、灵活性大，因此既是教师讲授的难点，也是学生学习中最不易掌握的内容。
本实验通过学生自己动手，经过装配、调整、拆卸等全过程，不仅可以增强学生对轴系零部件结构的感性认识，还能帮助学生深入理解轴的结构设计、轴承组合结构设计的基本要领，达到提高设计能力和工程实践能力的目的。
四、实验内容1、每组同学根据轴系简图装配轴系部件；2、分析并测绘部件，在简图上标出零、部件尺寸；3、编写实验报告，并画出轴系部件装配草图。
五、实验步骤六、①根据轴系结构设计装配草图，选择相应的零件实物，按装配工艺要求顺序装在轴上，完成轴系结构设计；②分析轴系结构方案的合理性。
分析时应考虑以下问题：a.轴上各键槽是否在同一条母线上；b.轴上各零件是否处于指定位置；c.轴上各零件的轴向、周向固定是否合理、可靠，如防松、轴承拆卸等；d.轴系能否实现回转运动，运动是否灵活；e.轴系沿轴线方向的位置是否确定，轴向力能否传到机座上；f.轴系的轴向位置是否需要调整，需要时，如何调整。
③在确认实际装配结构无误时，测绘各零件的实际尺寸（底板不测绘，轴承座只测量轴向宽度）；④将实验零件放回箱内，排列整齐，工具放回原处；⑤在实验报告上，按1∶1比例完成轴系结构装配图（只标出各段轴的直径和长度，公差配合及其余尺寸不标注，零件序号、标题栏可省略）。
注意：因实验条件限制，本实验忽略过盈配合的松紧程度、轴肩过渡圆角及润滑等问题。
传动系统轴系结构设计
传动系统轴系结构设计传动系统轴系结构设计是汽车工程领域的重要内容之一，它直接影响了汽车的性能、安全和舒适性。
一个优秀的传动系统轴系结构应该具备高效、可靠、节能、平稳等特点。
本文将从传动系统轴系结构的基本原理、设计要求、设计方法和优化措施等方面进行详细探讨。
传动系统轴系结构的基本原理是将动力传递给车轮，以实现汽车的运动。
在传动系统中，轴系是起到连接和传递动力的作用。
一般来说，轴系包括传动轴、中间轴、输出轴等。
传动轴是将发动机产生的动力传递给中间轴的组成部分，中间轴是将动力从传动轴传递给输出轴的组成部分，输出轴则将动力传递给车轮。
传动系统轴系结构的设计要求主要包括以下几个方面：首先，传动系统轴系结构应该具备高效传动的特点，即传递动力的损耗要尽量减少。
其次，传动系统轴系结构应该具备可靠性和耐久性，能够长时间稳定运行。
第三，传动系统轴系结构应该具备良好的平稳性，即在车辆行驶过程中产生的振动和噪声要尽量减少。
最后，传动系统轴系结构应该具备灵活性，即能够适应不同的驾驶条件和需求。
在传动系统轴系结构的设计中，可以采用多种方法。
首先，可以通过理论计算和仿真分析的方法确定传动系统轴系结构的参数和尺寸。
其次，可以通过实验验证和测试的方法检验轴系结构的性能和可靠性。
最后，可以通过优化设计的方法不断改进和优化传动系统轴系结构。
在传动系统轴系结构的优化设计中，可以采取多种措施。
首先，可以通过优化轴系的材料和制造工艺来提高轴系的强度和刚度。
其次，可以通过优化轴系的几何形状和结构来改善轴系的传动效率和平稳性。
最后，可以通过优化轴系的润滑和冷却系统来提高轴系的可靠性和耐久性。
综上所述，传动系统轴系结构的设计是汽车工程领域的重要内容之一、一个优秀的传动系统轴系结构应该具备高效、可靠、节能、平稳等特点。
在传动系统轴系结构的设计中，可以采用多种方法，如理论计算、仿真分析、实验验证和优化设计等。
通过不断改进和优化，可以提高传动系统轴系结构的性能和可靠性，为汽车的性能、安全和舒适性提供保障。
轴系设计实验报告
实验者：[姓名]同组者：[姓名]班级：[班级名称]日期：[日期]一、实验目的1. 熟悉并掌握轴系结构设计中轴的结构设计方法。
2. 熟悉并掌握滚动轴承组合设计的基本方法。
3. 了解轴、轴上零件的结构形状及功用。
4. 掌握轴及轴上零件的定位与固定方法。
5. 了解轴承的类型、布置、安装及调整方法以及润滑和密封方式。
二、实验设备1. 组合式轴系结构设计分析试验箱。
2. 测量工具：300mm钢直尺、游标卡尺、内外卡钳、铅笔、三角板等。
3. 绘图工具：绘图仪器、A3白纸若干。
三、实验原理轴系结构设计是机械设计中重要的一环，它关系到整个机械设备的性能和寿命。
轴系设计主要包括轴的结构设计、轴承组合设计、轴上零件的定位与固定、轴承的安装与调整、润滑与密封等方面。
四、实验步骤1. 明确实验内容，理解设计要求首先，根据实验指导书，明确实验内容，包括已知条件、设计要求等。
绘制传动零件支撑原理简图，了解传动系统的基本参数。
2. 复习有关轴的结构设计与轴承组合设计的内容与方法复习《机械设计》教材中有关轴与滚动轴承设计的内容，了解轴的结构设计原则、轴承组合设计方法、轴上零件的定位与固定方法等。
3. 构思轴系结构方案根据齿轮类型选择滚动轴承型号，确定支承轴向固定方式，根据齿轮圆周速度确定轴承润滑方式，确定密封方式，解决轴承间隙调整等问题。
4. 绘制轴系结构方案示意图根据构思的轴系结构方案，绘制轴系结构方案示意图，包括轴、轴承、轴上零件等。
5. 组装轴系部件根据轴系结构方案，从实验箱中选取合适的零件，组装成轴系部件。
6. 检查所设计组装的轴系结构检查所设计组装的轴系结构是否满足设计要求，包括轴的结构、轴承的安装、轴上零件的定位与固定等。
五、实验结果与分析1. 轴的结构设计根据实验要求，设计了满足传动系统要求的轴结构，包括轴的材料、直径、长度等。
2. 轴承组合设计根据齿轮类型和转速，选择了合适的轴承型号，确定了轴承的布置、安装、拆卸、配合、定位、紧固、调整、润滑和密封等问题。
概述轴系的结构方案设计
概述轴系的结构方案设计轴系的结构方案设计和机器的整体质量息息相关，一旦发生轴失效，将导致严重后果。
轴系的结构方案设计和一般零部件的设计存在很大的差异，不仅包括强度设计，还包括结构设计。
1 基于功能元的结构方案设计分析机械产品概念设计内容主要包括下列三个部分：功能抽象化、功能分解、功能结构图设计。
机器可被视作一个大系统，在这个系统中，各种零件按照某种关系组合在一起，以满足客户的特定需求，其基本功能要素如下：（1）轴承集——支撑功能的功能元；（2）齿轮副集——传递运动的功能元；（3）螺栓集——紧固功能元。
在每一类功能元中，又可根据功能特性的差异而做进一步的细分。
以图1所示的单级减速器为例，扭矩通过轴、键、齿轮、轴承、轴承座进行传递，力的传递过程可以用图2表示。
2 轴系主要功能元的特征属性分析2.1 轴的属性轴发挥着支撑以及传递转矩的功能，其决定性能的因素主要有两个：一是刚度，二是强度。
在轴的设计过程中，不仅要以工作能力准则为基础，而且要兼顾如下要求：（1）轴向定位方法的运用；（2）周向固定轴上的各类零件，使其符合转矩传递的要求；（3）轴和其他部分存在相对滑动的表面要具有良好的耐磨性；（4）符合实际工艺生产要求。
2.2 传动类结构功能元两轴间的运动通常依靠齿轮传动来完成。
齿轮传动不仅效率高，而且持续稳定，因而具有很强的适应性。
齿轮副有以下分类：（1）平面齿轮——直齿/斜齿圆柱齿轮传动；（2）空间齿轮——传递相交轴/交错轴运动。
结合齿轮的特点及使用条件，采用功能元划分的方法将齿轮副的十大特征总结如下：（1）传动比；（2）传动平稳性；（3）传动效率；（4）耐磨性；（5）结构紧凑性；（6）轴向力；（7）承载能力；（8）转速要求；（9）两轴线方向；（10）制造成本。
2.3 支撑类结构功能元在机器中，轴承装置是一种应用广泛且相当关键的部件，其设计质量关系着机器是否能够正常运转。
轴承装置的设计涉及多种知识与技术，表现出了一定的复杂性和灵活性。
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三、实验案 1.根据选定的轴系结构设计实验方案 （表1 （表1），按照预先画出的装配草图进 行轴系结构拼装。检查原设计是否合 理，并对不合理的结构进行修改。 2.测绘出所装配轴系结构的装配草图， 2.测绘出所装配轴系结构的装配草图， 标注必要的尺寸及配合。
四、实验步骤
四、实验步骤
3）轴承固定方式应符合给定的设计条件，轴承间 隙调整方便。 4）锥齿轮轴系的位置应能作轴向调整。
四、实验步骤
4. 测绘各轴段的直径、长度及轴上零件的相关尺寸。 （底座不测绘，轴承座只测量轴向宽度） 5.绘制轴系结构装配图 5.绘制轴系结构装配图 1) 对照轴系实物绘出轴系结构装配图。 2）图幅和比例要求适当(一般按1:1)，要求结构 ）图幅和比例要求适当(一般按1:1)，要求结构 清楚合理，装配关系正确，符合机械制图的规定。
四、实验步骤
3)在图上标注必要的尺寸，主要有：两支承间的 3)在图上标注必要的尺寸，主要有：两支承间的 跨距，主要零件的配合尺寸等。
五、实验报告
实验报告应包括下述内容： 实验报告应包括下述内容： 1） 实验目的； 2） 轴系部件设计实验方案； 3） 轴系部件装配图；在3号图纸上用1：1比例绘制，要 轴系部件装配图；在3号图纸上用1 求装配关系表达正确，注明必要尺寸（如支承跨距、 主要配合尺寸）。 4） 轴系部件的结构分析（轴及轴上零件的定固定方式及 其特点；轴承游隙的调整方法；轴承的配合选择；轴 承的润滑与密封方式及其特点；传动件上的载荷是如 何传递到支座上的）； 5） 体会与建议。
轴系结构设计
扬州大学机械工程学院 机械基础实验室
一、实验目的
1.了解轴系结构的基本形式； 1.了解轴系结构的基本形式； 2.熟悉轴、轴承和轴上零件的结构、功能 2.熟悉轴、轴承和轴上零件的结构、功能 和工艺要求； 3.掌握轴系零、部件的定位和固定、装配 3.掌握轴系零、部件的定位和固定、装配 与调整等方面的原理和方法。
1. 利用模块化轴段组装阶梯轴，该轴应与装配草图 利用模块化轴段组装阶梯轴， 中轴的结构尺寸一致或尽可能相近。 中轴的结构尺寸一致或尽可能相近。 2. 根据轴系结构设计装配草图，选择相应的零件实 根据轴系结构设计装配草图， 物 ， 按装配工艺要求顺序装到轴上 ， 完成轴系结 按装配工艺要求顺序装到轴上， 构设计。 构设计。 3. 检查轴系结构设计是否合理，并对不合理的结构 进行修改。合理的轴系结构应满足下述要求： 1）轴上零件装拆方便，轴的加工工艺性良好。 轴上零件装拆方便，轴的加工工艺性良好。 2）轴上零件固定(轴向 周向)可靠。 轴上零件固定( 周向)可靠。
表1. 轴系结构设计实验方案
表1. 轴系结构设计实验方案
二、实验设备
1. 模块化轴段(可组装成不同结构形状的阶梯轴); 模块化轴段(可组装成不同结构形状的阶梯轴); 2. 轴上零件：齿轮、蜗杆、带轮、联轴器、轴承、轴承座、 端盖、套杯、套筒、圆螺母、轴端挡板、止动垫圈、轴用 弹性挡圈、孔用弹性挡圈、螺钉、螺母等。 3. 工具：活搬手、胀钳、内、外卡钳、钢板尺、游标卡尺 等。