轴系结构例题讲解
轴的结构改错
轴的结构1.轴系如图。
已知：M＝450kNmm，F＝3000N，F A＝1000N，S＝0.25F r。
求：①F a1＝？F a2＝？②做出弯矩图并求最大弯矩M max＝？解：F r1＝(300F＋M)/900＝1500N，F r2＝F－F r1＝1500N，S1＝0.25F r1＝375N＝S2（两者的方向都指向中间），因F A＋S2＝1375＞S1＝375，故F a1＝F A＋S2＝1375N，F a2＝S2＝375N；M max＝F r1×(900－300)＝900000Nmm2.图a)为安装齿轮的轴的两种方案，两个齿轮一个是输入轮，一个是输出轮。
图b)为小圆锥齿轮轴的两种支撑方案。
试从强度的角度分析两种方案的优劣。
解：对于图a)而言，方案Ⅰ中轴既承受弯曲应力作用，又承受扭转剪应力作用；方案Ⅱ中的轴只承受弯曲应力作用，因此方案Ⅱ要好些。
对于图b)来讲，方案Ⅰ为外伸梁；方案Ⅱ为简支梁，强度和刚度比方案Ⅰ高。
方案Ⅱ的缺点是多用了轴承，成本要高些。
3.指出图中的结构错误（作出正确的图或用文字说明，找出5处错误即可)。
解：正确的结构图如下。
4.指出图中的结构错误（作出正确的图或用文字说明，找出5处错误即可）。
解：正确的结构图如下。
5.指出图中轴系的结构错误并说明理由，其中齿轮用油润滑，轴承用脂润滑。
1）（例）轴承盖缺少调整垫片2）箱体与轴承端盖处无凸台3）轴承端盖应减少加工面4）定位套筒过高，影响轴承拆卸5）齿轮缺少键周向定位6）应设计挡油盘，阻挡稀油进入轴承7）与齿轮相配轴段应短些，否则齿轮定位不可靠8）精加工面过长，且轴承装拆不便9）右端的角接触球轴承外圈排列方向有错10）轴承透盖未设计密封件11）轴承透盖与轴直接接触，缺少间隙12）带轮左侧无轴带轮向定位13）带轮无键周向定位14）与带轮相配轴段应短些，否则带轮用轴端挡圈定位不可靠15）轴承不需要键周向定位16）套筒太短，无法使齿轮右侧定位6.图示轴的结构1、2、3处有哪些不合理的地方？用文字说明。
轴系部件结构分析
轴系部件结构分析知识要点一、轴结构应满足的要求(1)要装在轴上的零件，要能牢固而可靠地相对固定(轴向或周向固定)(2)便于加工和减少应力集中(3)轴上零件要便于装拆二、分析结构的几个方面其结构是否合理，主要考虑：(1)轴上零件的轴向、周向固定；(2)轴上零件的装拆；(3)轴的加工工艺性和减少应力集中等。
(4)轴承和轴的外伸端；三、分析结构的大致步骤：(1)从整体上看懂图中轴系结构的组成，了解传动件、轴承、端盖、箱体等件的分布情况；(2)按图从左到右(或从右到左)据轴结构的三个要求详细分析轴的各部分结构。
四、轴系结构常见错误(1)与轴支撑的转动件相关的问题：①轴上零件无双向轴向定位、固定。
②轴上零件无周向固定。
(2)与轴承相关的问题：①轴承要有双向轴向固定，并要能调整轴承游隙。
②定位轴承内圈的定位件（如轴肩轴环、轴套等）高度超过轴承内圈高度，不利于轴承装拆。
(3)与定位件相关的问题：①用轴套定位时，装零件的轴段长度超过零件轮毂长。
②用轴端挡圈定位时，装零件的轴段长度超过零件轮毂长；少防松装置；③用圆螺母定位时，螺纹大径超过零件的孔径；少退刀槽，少防松装置；④键过长。
有多处键联接时，键槽没有安排在同一直线上。
(4)与轴外伸端相关的问题：①端盖与轴间无间隙，引起动、静件相碰。
②外伸端无密封。
(5)与工艺有关的问题：①箱体、端盖、轴精加工面过大。
②轴直径不按中间大，两端小的结构安排，零件无法装拆；③轴承用脂润滑时无挡油环；④用6、7号轴承时，安装方向没相对应。
练习1.下图为一输出轴的结构草图，要求轴上斜齿轮与轴向采用H7/r6配合，齿轮内孔径为￠65，宽度为80mm, 选用轴承内孔口圆角r1.5，内孔径为∮69mm，试回答下列问题；(1)轴段L1的直径为_______mm ，长度为________ mm (75，78，80)。
(2)为保证该轴能传递大载荷，承受冲击，齿轮和轴间应采用_________和______作周向固定。
机械设计阶段性测试题(3)-轴系结构
1下图所示的轴系结构有多处错误，请指出错误位置，并简要说明其错误原因。
（13分）(注：图中倒角和圆角忽略不计)
2指出图中轴系结构8处错误原因。
（12分）(注：轴的支承型式为两支点单向定位，或称两端固定法，倒角和圆角忽略不计)
3 指出图中轴系结构13处错误原因。
1、下图所示的轴系结构有多处错误，请指出错误位置，并简要说明其错误原因。
（13分） (注：图中倒角和圆角忽略不计)
解：
（1）联轴器与轴承端盖相碰；
（2）联轴器右端定位错误，压板螺钉压不住联轴器； （3）轴肩过高，无法拆卸左轴承； （4）套筒过高，无法拆卸右轴承；
（5）套筒顶不住蜗轮；
（6）不同轴段的键槽没有布置在轴的同一母线上。
（3分）
2、指出图中轴系结构8处错误原因。
(注：轴的支承型式为两支点单向定位，或称两端固定法，倒角和圆角忽略不计) （1）左轴承外圈左边没有固定； （2）轴肩高于轴承内圈，不易拆卸； （3）键过长，右边套筒装不进；
（4）齿轮右端固定不可靠，应使齿轮宽度
大于相应轴段长度；
（5）右端轴承端盖不能与轴承内圈接触； （6）端盖与轴之间要留间隙，并密封； （7）联轴器轴向未固定； （8）缺键。
3. 答案请见讲义第15章轴系。
③ ④
⑤①
②
⑥。
轴系的结构设计-初级
2、各轴段直径的计算与确定方法
符 号 d1 d2 确 定 方 法 及 说 明 d1按许用扭转应力进行估算(公式：
d1≥C 3 P n
)，并圆整为标准直径。如果
选用联轴器，d1应符合联轴器标准的孔径。 d2= d1+2a，a为定位轴肩高度，通常取a =3～10mm，d2 应尽可能符合密封 件标准孔径要求，以便采用标准密封圈。 此轴段安装轴承，故d3必须符合滚动轴承的内径系列。为便于轴承安装， 此轴段应与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。 d4 = d3 +1～5mm（自由轴肩），d4 与齿轮毂孔配合，应圆整为标准直径。 d5 = d4 +2a，a为定位轴肩高度，通常取 a =3～10mm。 d6 = d5 ，因为同一轴上的滚动轴承最好选取同一型号。
摘自GB 2822—2005
100 mm～1000 mm
10 mm～100 mm
R‘ R’20 10 11 12 14 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 71 80 R‘40 12 13 14 15 17 18 19 20 21 22 24 25 26 28 30 32 34 36 800 1000 630 500 400 315 250 125 R10 100 R R20 100 112 125 140 180 200 224 250 280 315 355 400 450 500 560 630 710 800
轴的结构草图
二、轴的结构设计和尺寸确定
1、确定轴上零部件的位置和固定方法，绘轴的结构草图。
轴向定位：需要轴向定位的零件有8个，即两边轴承、两边挡油环、齿轮、联轴 器和两端盖。
轴系结构改错习题汇总
轴系装配结构设计错误案例：1、图示为一用对圆锥滚子轴承外圈窄边相对安装的轴系结构。
请按示例①所示，指出图中的其他结构错误（不少于7处）（注：润滑方式、倒角和圆角忽略不计。
）解答⑴——缺少调整垫片⑵——轮毂键槽不对⑶——与齿轮处键槽的位置不在同一角度上⑷——键槽处表达不正确（应该局部剖视）⑸——端盖孔与轴径间无间隙⑹——多一个键⑺——齿轮左侧轴向定位不可靠⑻——齿轮右侧无轴向定位⑼——轴承安装方向不对⑽——轴承外圈定位超高⑾——轴与轴承端盖相碰2、请说明图示轴系结构中用数字标出位置的错误（不合理）的原因。
解答⑴——轴肩的高度超出了轴承内圈的外径；⑵——轴段的长度应该小于轮毂的宽度；⑶——螺纹轴段缺少螺纹退刀槽；⑷——键槽应该与中间部位的键槽在同一母线上布置；⑸——键的长度应该小于轴段的长度。
轴结构常见错误总结㈠、轴本身的常见结构错误：⑴、必须把不同的加工表面区别开来；⑵、轴段的长度必须小于轮毂的长度；⑶、必须考虑轴上零件的轴向、周向固定问题；⑷、轴外伸处应考虑密封问题。
㈡、轴承安装的常见错误：⑴、角接触轴承和圆锥滚子轴承①、一定要成对使用；②、方向必须正确，必须正装或反装；③、外圈定位（固定）边一定是宽边。
⑵、轴承内外圈的定位必须注意内外圈的直径尺寸问题①、内圈的外径一定要大于固定结构的直径；②、外圈的内径一定要小于固定结构的直径。
⑶、轴上如有轴向力时，必须使用能承受轴向力的轴承。
⑷、轴承必须考虑密封问题；⑸、轴承必须考虑轴向间隙调整问题。
㈢、键槽的常见错误：⑴、同一轴上所有键槽应在一个对称线上；⑵、键槽的长度必须小于轴段的长度；⑶、半圆键不用于传动零件与轴的连接。
㈣、轴承端盖的常见错误⑴、对于角接触和圆锥滚子轴承，轴承端盖一定要顶在轴承的大端；⑵、和机体的联接处必须要考虑轴承的间隙调整问题；⑶、轴承端盖为透盖时，必须和轴有间隙，同时，必须考虑密封问题。
㈤、螺纹的常见错误⑴、轴上螺纹应有螺纹退刀槽;⑵、紧定螺钉应该拧入轴上被联接零件,端部应顶在轴上;⑶、螺纹联接应保证安装尺寸;⑷、避免螺纹联接件承受附加弯矩。
第十三章 轴讲解
第十三章轴讨论题13-1 解：此轴系有以下四方面的错误结构：一、转动件与静止件接触1）端盖内孔与轴之间须有间隙，同时应有密封装置，轴承采用脂润滑，可采用毛毡密封；2）套筒与轴承外圈之间不能接触；二、轴上零件未定位、固定3）套筒顶不住齿轮，故与齿轮轮毂相配合的轴段长度应比齿轮轮毂宽度短(2~3)mm，以确保套筒压在齿轮的端面上；4）联轴器未定位，应设置定位轴肩；5）应设置与联轴器周向固定的键联接，才能传递转矩；6）轴承内圈不需双向轴向定位，卡圈无用；三、工艺不合理（加工）7）精加工面过长，且装拆轴承不便，应设置非定位轴肩；8）联轴器孔未打通；9）要避免螺栓受附加弯矩作用，螺栓的接合面应平整，为区别加工面-非加工面，轴承盖的接合面须凸起(2~5)mm；（安装）10）轴肩过高，无法拆卸轴承，故定位轴承内圈的轴肩不能超过内圈厚度；11）键过长，套筒无法装配，键长应比轮毂宽度小(5~10)mm；（调整）12）无法调整垫片，无法调整轴承游隙；四、润滑与密封的问题13）齿轮油润滑，轴承脂润滑应设置挡油环，防止箱体内的热油进入轴承孔内，常代润滑脂，14）无密封见1）。
13-2 解：1）求中间轴两齿轮上的作用力图a)同轴式与图b) 展开式两减速器由于两齿轮尺寸参数所受的扭矩相同，各力大小均相等。
圆向力F t2=2000T2/d2=2000×500/490.54=2039N径向力F r2=F t2tanαn/cosβ2=2039×tan20°/cos9°22′=752N轴向力F a2=F t2tanβ=2039×tan9°22′=336N齿轮3圆周力F t3=2000T2/d3=2000×500/122.034=8194N径向力F r3=F t3tanαn/cosβ=8194×tan20°/cos10°28′31′′=3033N轴向力F a3=F t3tanβ3=8194×tan 10°28′33′′=1515N2）中间轴的受力图：a)同轴式b)展开式3）计算轴承反力同轴式减速器：R AH=F r3(L2+L3)+F r2L3+M a3-M a2/(L1+L2+L3)M a2=F a2d2/2=336×490.54/2=82411N·mmM a3=F a3d3/2=1515×122.034/2=92441N·mm若R AH=(3033×2L+752L+92441-82411)/3L=2303N R BH=F r3+F r2-R AH=752+3033-2303=1482NR VH=(F t3×2L-F t2L)/3L=(8194×2L-2039L)/3L=4783N R BV=F t3-F t2-R AV=8194-2039-4783=1372NA轴承的反力F RA=22AVAHRR+=2247832303+=5308NB轴承的反力F RB=22BVBHRR+=2213721482+=2020N展开式减速器R AH=(F r3*2L+M a2+M a3-F r2*L)/3L=3033×2L+92441+82411-752L/3L=2351NR BH=R AH-F r3+ F r2=2354-3033+752=72NR AV=(F t3*2L+ F r2*L)/3L=(2×8194+2039)/3=6142N R BV= F t3+F t2-R AV=8194+2039-6142=4091NA轴承的反力F RA=22AVAHRR+=2261422354+=6576NB轴承的反力F RB=22BVBHRR+=22409173+=4092N由以上计算可知道：展开式减速器中间轴两个轴承的反力均大于同轴式减速器的轴承思考题及习题13-1 解：Ⅰ轴为联轴器中的浮动轴，工作时主要受转矩作用，由于安装误差产生的弯扭很小，故Ⅰ轴为传动轴。
轴系结构例题(含答案)
指出图中轴系部件的结构错误（用笔圈出错误
1、轴系及轴上零件的固定
（1）联轴器没有轴向固定；
（2）联轴器无周向固定；
（3）套筒轴向固定齿轮不可靠，该轴段长应小于齿轮宽度；
（4）弹性挡圈为多余零件；
2、转动件与静止件的关系
（5）轴与轴承盖接触；
（6）套筒外径太大与外圈产生接触；
3、零件的结构工艺性
（7）联轴器孔不应为盲孔，应打通；
（8）箱体装轴承端盖面的加工面积过大；
（9）轴承盖无退刀槽；
4、装拆与调整
（10）缺少台阶，轴承装拆不便；
（11）轴肩过高，轴承无法拆卸；
（12）缺调整垫片，无法调整轴承间隙；
（13）键太长，套筒无法装；
（14）整体式箱体不便装拆；
5、润滑与密封
（15）轴与轴承盖之间缺少密封；
（16）缺少挡油环。
机械xs系列练习三解(轴系结构图改错)
机械设计基础系列练习三解（轴结构图改错）班级：学号：姓名：1、CXN p119: 如图为一轴系结构图，试确定其中的结构错误，并画出正确结构图。
15%解：（1）对于锥面定位，必须压紧，所以应缩短轴段（可视为两处错误）；（2）锥面定位的轴向和周向定位均为圆锥面，挡圈不可接触锥面轴上零件；（3）套筒同时接触动、静面（去除套筒后，2、3错误同时去除）；（4）轴承透盖与轴伸出段没有间隙，且图中缺少密封装置；（5）应加调整垫片；（6）轴承无法装人，轴上零件的定位不能两端都用轴肩（轴环）；（7）轴承无法拆下，应降低轴肩；（8）轴段应缩短以保证可靠定位（此处的套筒最好是阶梯形的，但可以不认为是错误）；（9）键过长，不但安装困难而且会削弱轴的强度；（10）滚动轴承方向装反，角接触轴承需成对安装；（11）应加调整垫片；（12）应制出凸台以减少加工面；（13）应加螺钉固定（可用中心线简化表示）；（14）此处不需密封。
2、CXN P186: 图示轴结构设计图中各箭头指处有错误，请指出各处存在的错误，提出相应的改进措施。
15%解：1处：轴承盖应制成与轴承孔相配合的圆筒抵牢左轴承外圈；2处：轴环过高与左轴承外圈相碰，左轴承拆卸困难，环直径应低于左轴承内圈；3处：键长超过轮毂应缩短；4处：与齿轮孔相配轴头长应缩到孔内；5处：轴承盖同时抵牢有轴承外圈和内圈，应做成筒状不与轴承内圈相接触；6处：轴承盖孔和轴应有间隙并加以密封，且轴径应小于轴承内孔以便装拆；7处：联轴器未靠紧轴肩定位；8处：应设置键联接。
3、CXN p193:按示例①所示，指出图中轴系结构的另外8个错误。
(注：轴承支承型式为两端固定，其润滑方式不考虑，倒角和圆角忽略不计)示例①一轴承外圈无轴向固定。
①右轴承外圈无轴向固定；②套筒作成阶梯形，低于轴承内圈的一端抵紧轴承；③轴头长应小于齿轮轮毂宽度；④键长应短于轴头长度；⑤轴肩高于左轴承内圈；⑥左轴承外圈无轴向固定；⑦套筒抵紧左轴承盖严重错误，应取消套筒，轴伸出处作小一段阶梯使左面齿轮轴肩定位；⑧键太长，应在左齿轮轮毂内；⑧箱体应有凸台减少与右轴承盖接触的加工面；⑩轴上弹性挡圈无作用应取消。
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指出图中轴系部件的结构错误（用笔圈出错误 处，简单说明错误的原因）并在原图上进行改正 （齿轮箱内齿轮为油润滑，轴承为脂润滑）。
⒃ ⑾ ④
⑿⑧
⑥ ③
⒀
⑨ ⑩⑤
① ②
⑦
⒂
⒁
1、轴系及轴上零件的固定 （1）联轴器没有轴向固定； （2）联轴器无周向固定； （3）套筒轴向固定齿轮不可靠，该轴段长应小
于齿轮宽度；
（4）弹性挡圈为多余零件； 2、转动件与静止件的关系
（5）轴与轴承盖接触； （6）套筒外径太大与外圈产生接触； 3、零件的结构工艺性 （7）联轴器孔不应为盲孔，应打通； （8）箱体装轴承端盖面的加工面积过大； （9）轴承盖无退刀槽；
4、装拆与调整 （10）缺少台阶，轴承装拆不便； （11）轴肩过高，轴承无法拆卸； （12）缺调整垫片，无法调整轴承间隙； （13）键太长，套筒无法装； （14）整体式箱体不便装拆；
5、润滑与密封 （15）轴与轴承盖之间缺少密封； （16）缺少挡油环。
改正后的轴系结构图